间接空冷机组乏汽利用装置的制作方法

本实用新型涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种间接空冷机组乏汽利用装置。

背景技术：

火电机组汽轮机排汽是利用循环水或空气对汽轮机排汽进行冷却，最终将低压缸排汽所含热量散失到空气中，以促使排汽凝结成凝结水后重新参与系统循环。1)汽轮发电机组低压缸排汽温度、压力均较低，因所携带的热量品质太低而难以利用。2)在间接空冷机组和水冷机组中，由于汽轮机低压缸排汽直接在凝汽器内凝结，所以机组排汽无法引至机房外部，机组排汽更难利用。但汽轮机低压缸排汽由于具有较大的汽化潜热，所以其携带的热量是比较多的。

以间接空冷系统为例，其冷端设备为闭式循环的冷却水系统，在主机凝汽器内低温循环水吸收低压缸排汽所携带的热量后升温，高温循环水在间接空冷散热器中由空气冷却，热量被散失到自然环境中；汽轮机低压缸排汽在主机凝汽器中放出热量后凝结成水，重新开始参与系统循环，重新开始一个朗肯循环。

汽轮机低压缸排汽所含热量因品质太低无法继续利用而被散失在自然环境中，但这部分热量来自燃料的燃烧所释放的热量，所以造成大量能源浪费。以高参数大容量燃煤火电机组为例，其能源利用率一般在46％以下，其余54％左右的能量在电能的生产过程中被浪费。有研究表明，在大型火力发电机组中冷端能量损失占机组总输入能量的48％左右，占总能量损耗的85％左右。由此可见，降低汽轮发电机组冷端能量损失是最大的节能降耗着力点，其意义重大。

为利用汽轮机低压缸排汽所含热量，现有技术之一是采用背压式汽轮机或高背压供热机组。背压式汽轮机，即汽轮机低压缸排汽压力大于大气压力的汽轮机，其排汽由于压力、温度较高，所以可用于供热或供给其他低参数蒸汽用户；高背压供热机组，即汽轮机低压缸排汽压力大于纯凝机组排汽压力，汽轮机排汽温度相对纯凝机组较高，可以满足将热网水(供热工质)加热到一定参数的要求。

不论是背压式汽轮机还是高背压供热汽轮机，均有一个较大的弊端影响该技术的普及，即汽轮机低压缸排汽需要全部被利用，否则由于低压缸排汽参数较高，其所含热量较大，未被利用的高参数汽轮机排汽仍然损失在环境中，造成很大浪费；同时，由于此类机组排汽压力较高，蒸汽在汽轮机中的转化效率较低，导致汽轮机对蒸汽能量的利用率降低，机组发电功率降低较多。而且在改造工程中，间接空冷机组和水冷机组排汽没有办法引至外部利用，只能在凝汽器内部通过水室分割的方式通入不同冷却工质，造成1)调节不灵活，只能按照设定的固定冷却面积来利用部分排汽或全部排汽的热量；2)对主设备的安全运行有较大影响；3)发电负荷受影响较大。

背压式汽轮机或高背压供热汽轮机需要有一个热容量较大的低温热源用户，只有这样才可以充分发挥其技术优势，才能取得较高的经济性，否则其排汽压力的提高则需付出巨大的代价，并不能有效节约能源，同时影响发电机组的发电负荷；如果使汽轮机排汽量和蒸汽使用量相匹配，则需要降低机组负荷，电负荷变化幅度较大，严重影响机组发电量。另外，如采用高背压汽轮机，则排汽背压也不能过高，否则影响机组安全运行，叶片的安全性受到较大影响。所以，由于此类条件的限制，背压式汽轮机和高背压供热汽轮机适用范围较小，推广难度较大。

如果是直接空冷机组，由于其机组排汽全部引至机房外部，所以可以采用引接部分排汽的方法来加以利用，但由于压力、温度较低，利用难度仍较大。在间接空冷机组和水冷机组中，如需要部分利用汽轮机低压缸排汽，则需要对主机凝汽器水室进行分割，不同的水室内通过不同的冷却工质，造成其他困难。

现有技术之二是采用抽汽供热方式，抽汽供热是在汽轮机组合适部位抽出符合用户要求的高参数蒸汽来加热采暖循环水或直接供给热用户。其优点是系统简单，改造工程量小，调节快速简单。抽汽供热的缺点是将在汽轮机内部未完全做功的高参数蒸汽抽取出来加热供热循环水或直接供给热用户，经济性较差，且抽汽量受汽轮机、锅炉运行安全性的限制不能过大。同时，由于将可以做工的高参数蒸汽提前从汽轮机中抽出，对机组发电负荷的影响较大。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种间接空冷机组乏汽利用装置，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种间接空冷机组乏汽利用装置，克服现有技术中存在的经济性较差、对机组发电负荷的影响较大等问题，该间接空冷机组乏汽利用装置对乏汽的利用率较高，经济性较好，同时不需要显著提高汽轮机低压缸排汽压力，对机组发电负荷不影响或影响较小，有利于推广使用。

本实用新型的目的是这样实现的，一种间接空冷机组乏汽利用装置，连接于间接空冷机组上，间接空冷机组包括高压缸、中压缸、低压缸和主机凝汽器，中压缸的排汽口能通过中低压连通管连通低压缸的进汽口，所述间接空冷机组乏汽利用装置包括乏汽引出部和乏汽利用部，所述乏汽引出部包括工作动力汽源通道、抽吸乏汽通道和射汽抽气器，所述射汽抽气器上设置工作动力汽源入口、抽吸乏汽入口和抽气器出口，所述抽气器出口与所述乏汽利用部连通设置，中压缸的排汽口能通过所述工作动力汽源通道连通所述工作动力汽源入口，低压缸的排汽口连通设置于主机凝汽器的喉部，低压缸的排汽口能通过所述抽吸乏汽通道连通所述抽吸乏汽入口。

在本实用新型的一较佳实施方式中，低压缸的排汽口处设置乏汽引出孔，乏汽引出孔处设置能将低压缸排出的乏汽引出的乏汽引导结构，所述乏汽引导结构能与所述抽吸乏汽通道连通。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述乏汽利用部包括热网凝汽器，所述热网凝汽器上设置第一乏汽换热器和热网循环水管，所述第一乏汽换热器的入口与所述抽气器出口连通设置，所述第一乏汽换热器的出口能与凝结水通道连通。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述乏汽利用部还包括初级热网凝汽器，所述初级热网凝汽器上设置第二乏汽换热器和初级热网循环水管，所述初级热网循环水管与所述热网循环水管连通设置，所述第二乏汽换热器的入口与所述乏汽引导结构连通设置，所述第二乏汽换热器的出口能与凝结水通道连通。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述射汽抽气器包括抽气器壳体，所述抽气器壳体的一端密封穿设一工作喷嘴，所述工作喷嘴位于所述抽气器壳体外侧的一端设置所述工作动力汽源入口，所述抽气器壳体的侧壁上与所述工作喷嘴相对的位置设置所述抽吸乏汽入口，所述抽气器壳体的另一端设置所述抽气器出口。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述抽气器壳体位于所述工作喷嘴的出口处设置直径呈减缩设置的混合室，所述混合室的出口端设置喉管部，所述喉管部的出口端设置直径呈渐扩设置的扩压管，所述扩压管的出口构成所述抽气器出口。

由上所述，本实用新型提供的间接空冷机组乏汽利用装置具有如下有益效果：

本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置充分利用高品位蒸汽对低品位蒸汽的抽吸作用，高品位蒸汽的压力能够将低品位蒸汽(乏汽)抽取出来，在抽气器出口处乏汽的压力提高，由于有高品位蒸汽掺混，低品位蒸汽的温度也提高，有效地提高低压缸乏汽的利用率，从而显著提高整个间接空冷机组的能源利用率，不需要显著提高汽轮机低压缸排汽压力，对机组发电负荷不影响或影响较小，经济性较好；本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置中，乏汽利用部中设置初级热网凝汽器和热网凝汽器，低压缸排出的乏汽能对初级热网凝汽器内的热网水进行一级加热，经抽吸掺混的乏汽能对热网凝汽器内的热网水进行二级加热，有效地提高低压缸乏汽的利用率；本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置中，乏汽的利用量可以根据需要进行调节，使用灵活；本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置结构简单，装配方便，有利于推广使用。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置的流程示意图。

图2：为本实用新型的射汽抽气器的结构示意图。

图3：为本实用新型的一具体实施例的示意图。

图中：

100、间接空冷机组乏汽利用装置；

11、工作动力汽源通道；

12、抽吸乏汽通道；

13、中低压连通管；

14、射汽抽气器；

141、工作动力汽源入口；142、抽吸乏汽入口；143、抽气器出口；144、抽气器壳体；145、工作喷嘴；146、混合室；147、喉管部；148、扩压管；

20、初级热网凝汽器；201、初级热网循环水管；

21、热网凝汽器；211、热网循环水管；

22、热网凝结水通道；

41、第一乏汽换热器；42、第二乏汽换热器；

5、主机凝结水通道；

90、高压缸；

91、中压缸；

92、低压缸；

93、主机凝汽器。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种间接空冷机组乏汽利用装置100，该装置连接于间接空冷机组上，间接空冷机组包括高压缸90(现有技术，间接空冷机组中压力较高，高压缸90出口排出的蒸汽去锅炉加热，加热后的蒸汽进入中压缸)、中压缸91(现有技术，中压缸进口蒸汽压力约4MPa，低压缸排汽压力约1MPa，间接空冷机组中压力居中，中压缸的排汽能进入低压缸)、低压缸92(现有技术，低压缸排汽背压值一般在7KPa-35KPa，正常设计背压为10KPa-13KPa左右，间接空冷机组中压力较低)和主机凝汽器93(现有技术，主机凝汽器93内设置主机凝结水通道5，主机凝结水通道5最终与间接空冷机组的热井连通)，中压缸91的排汽口能通过中低压连通管13连通低压缸92的进汽口；间接空冷机组乏汽利用装置100包括乏汽引出部和乏汽利用部，乏汽引出部包括工作动力汽源通道11、抽吸乏汽通道12和射汽抽气器14，射汽抽气器14上设置工作动力汽源入口141、抽吸乏汽入口142和抽气器出口143，抽气器出口143与乏汽利用部连通设置，中压缸91的排汽口能通过工作动力汽源通道11连通工作动力汽源入口141，低压缸92的排汽口连通设置于主机凝汽器93的喉部(为了明确表示乏汽的流向，图1中使用通道形式连接低压缸92的排汽口和主机凝汽器93，实际结构中低压缸92的排汽口即为主机凝汽器93的喉部)，低压缸92的排汽口还能通过抽吸乏汽通道12连通抽吸乏汽入口142。

本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100中设置射汽抽气器14，充分利用中压缸的高品位蒸汽抽气引出(引射)低压缸内的乏汽(低品位蒸汽)，中压缸的高品位蒸汽对低压缸排出的乏汽进行调压升温，产生能在乏汽利用部内进行热能交换回收利用的换热蒸汽，使其能被充分利用。

本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100充分利用高品位蒸汽对低品位蒸汽的抽吸作用，高品位蒸汽的压力能够将低品位蒸汽(乏汽)抽取出来，在抽气器出口处乏汽的压力提高，由于有高品位蒸汽掺混，低品位蒸汽的温度也提高，有效地提高低压缸乏汽的利用率，从而显著提高整个间接空冷机组的能源利用率，不需要显著提高汽轮机低压缸排汽压力，对机组发电负荷不影响或影响较小，经济性较好；本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100中，乏汽的利用量可以根据需要进行调节，使用灵活；本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100结构简单，装配方便，有利于推广使用。

进一步，低压缸92的排汽口处设置乏汽引出孔，乏汽引出孔处设置能将低压缸92排出的乏汽全部或者部分引出的乏汽引导结构，乏汽引导结构能与抽吸乏汽通道12连通，低压缸92排出的乏汽通过抽吸乏汽通道12被抽吸至射汽抽气器14，低压乏汽的饱和压力被提高，以便加以利用。

进一步，如图1所示，乏汽利用部包括热网凝汽器21，热网凝汽器21上设置第一乏汽换热器41和热网循环水管211，第一乏汽换热器41的入口与抽气器出口143连通设置，第一乏汽换热器41的出口能与热网凝结水通道22连通(热网凝结水通道22设置在热网换热器的热井部位)。低压缸的乏汽通过调压及射汽抽气器内的抽气混合作用后达到热网加热所需温度后，进入热网凝汽器21内的第一乏汽换热器41，通过与热网循环水管211内的循环水换热后自热网凝结水通道22流出，低压缸的乏汽的热能被热网循环水管211内的循环水充分吸收，达到能量回收利用的目的。

进一步，乏汽利用部还包括初级热网凝汽器20，初级热网凝汽器20上设置第二乏汽换热器42和初级热网循环水管201，初级热网循环水管201与热网循环水管211连通设置，第二乏汽换热器42的入口与乏汽引导结构连通设置，第二乏汽换热器42的出口能与热网凝结水通道22连通(热网凝结水通道22设置在热网换热器的热井部位)。低压缸92排出的乏汽能被直接引出对初级热网凝汽器20的热网水进行一级加热，初级热网凝汽器20的热网水能在低压缸92排出的乏汽的作用下实现初级升温。乏汽利用部也可以不设置初级热网凝汽器20，但为了梯级利用低压缸排放的乏汽，乏汽利用部中需要设置初级热网凝汽器20。乏汽利用部中设置初级热网凝汽器20和热网凝汽器21，低压缸92排出的乏汽能对初级热网凝汽器20内的热网水进行一级加热，经抽吸掺混的乏汽能对热网凝汽器21内的热网水进行二级加热，有效地提高低压缸乏汽的利用率。

进一步，如图2所示，射汽抽气器14包括抽气器壳体144，抽气器壳体144的一端密封穿设一工作喷嘴145，工作喷嘴145位于抽气器壳体144外侧的一端设置前述的工作动力汽源入口141，抽气器壳体144的侧壁上与工作喷嘴145相对的位置设置前述的抽吸乏汽入口142，抽气器壳体144的另一端设置前述的抽气器出口143。

进一步，如图2所示，抽气器壳体144位于工作喷嘴145的出口处设置直径呈减缩设置的混合室146，混合室146的出口端设置喉管部147，喉管部147的出口端设置直径呈渐扩设置的扩压管148，扩压管148的出口构成前述的抽气器出口143。

中压缸91排出的高品位蒸汽通过工作动力汽源通道11和工作动力汽源入口141进入工作喷嘴145，在工作喷嘴145的出口产生高速射流，并构成负压区，在负压区的抽吸作用下，低压缸92排出的乏汽通过抽吸乏汽通道12和抽吸乏汽入口142进入抽气器壳体144内，低压缸92排出的乏汽和中压缸91排出的高品位蒸汽在混合室146内进行混合，达到较高的背压和饱和温度，混合气体通过喉管部147和扩压管148流向乏汽利用部(热网凝汽器21)，对循环水进行加热升温。

取暖季使用本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100进行热网加热时，低压缸92排出的部分乏汽通过乏汽引导结构进入初级热网凝汽器20上的第二乏汽换热器42，对初级热网凝汽器20的热网水进行一级加热，热网水能在低压缸92排出的乏汽的作用下实现初级升温。

同时，中压缸91排出的高品位蒸汽通过工作动力汽源通道11和工作动力汽源入口141进入工作喷嘴145，在工作喷嘴145的出口产生高速射流，并构成负压区，在负压区的抽吸作用下，低压缸92排出的部分乏汽通过抽吸乏汽通道12和抽吸乏汽入口142进入抽气器壳体144内，低压缸92排出的部分乏汽和中压缸91排出的高品位蒸汽在混合室146内进行混合，达到较高的背压和饱和温度，混合气体通过喉管部147和扩压管148流向热网凝汽器21，对热网凝汽器21内已经初级升温的的热网水进行二级加热升温。

在本实用新型的一具体实施例中，冬季，汽轮发电机组(间接空冷机组)在设计背压下运行，如果低压缸92内的乏汽(排汽)背压为10KPa，此时其所对应的饱和温度为45.8℃，此温度明显不满足热网水的加热要求，通过中压缸91排出的高品质蒸汽将低压缸92内的乏汽(排汽)压力调整至20KPa，则其对应的饱和温度为60.06℃；如果低压缸92内的乏汽(排汽)背压为20KPa，通过中压缸91排出的高品质蒸汽将低压缸92排出的乏汽(排汽)压力调整至40KPa，则其对应的饱和温度为75.87℃，接近热网所需温度。

本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100，可以根据实际需求来进行各种组合，实现提高低压缸乏汽(排汽)利用量、提高能源利用效率的目的。

如图3所示，作为本实施例的一种具体实施方式，以某厂大型火电机组为例，采暖季时，热网循环水管211内的循环水通过两台机组(间接空冷机组)串联逐级加热，设定两台机组(间接空冷机组)分别为第一机组和第二机组，第一机组在低压缸92内的乏汽(排汽)背压为7KPa下运行，第二机组在低压缸92内的乏汽(排汽)背压为31KPa下运行，分别通过两个机组的间接空冷机组乏汽利用装置100将其乏汽(排汽)压力调整至71.3KPa，其对应的饱和温度约为91℃，满足采暖所需温度。

通过两台机组串联逐级加热，该大型火电机组利用第一机组乏汽170t/h，第二机组乏汽1114t/h，该大型火电机组全年供热量1538万GJ,利用乏汽所含热量1037万GJ，抽汽所含热量501万GJ,乏汽热量占比67％，采暖期节约标煤量43.41万吨，采暖期平均发电煤耗185.06g/kwh，标煤单价按照510元/t计算，燃料成本节约22139.1万元。

由上所述，本实用新型提供的间接空冷机组乏汽利用装置具有如下有益效果：

本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100充分利用高品位蒸汽对低品位蒸汽的抽吸作用，高品位蒸汽的压力能够将低品位蒸汽(乏汽)抽取出来，在抽气器出口处乏汽的压力提高，由于有高品位蒸汽掺混，低品位蒸汽的温度也提高，有效地提高低压缸乏汽的利用率，从而显著提高整个间接空冷机组的能源利用率，不需要显著提高汽轮机低压缸排汽压力，对机组发电负荷不影响或影响较小，经济性较好；本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100中，乏汽利用部中设置初级热网凝汽器和热网凝汽器，低压缸排出的乏汽能对初级热网凝汽器内的热网水进行一级加热，经抽吸掺混的乏汽能对热网凝汽器内的热网水进行二级加热，有效地提高低压缸乏汽的利用率；本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100中，乏汽的利用量可以根据需要进行调节，使用灵活；本实用新型的间接空冷机组乏汽利用装置100结构简单，装配方便，有利于推广使用。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。