汽轮机给水回热系统的制作方法

本实用新型涉及汽轮机给水回热技术领域，具体地涉及汽轮机给水回热系统。

背景技术：

当前大型煤制低碳烯烃项目以热电站锅炉为全厂蒸汽系统的动力中心，利用锅炉产生的9.8mpa、540℃以上高压蒸汽驱动供空分压缩机、变换汽压缩机、dmto反应汽压缩机等的透平机；利用锅炉配套供热式汽轮机或9.8/4.2mpa减温减压器提供4.2mpa、400℃左右蒸汽驱动净化冰机、甲醇合成汽压缩机、烯烃分离产品汽压缩机等透平机；将化工系统副产的1.7mpa、380℃左右的中低压级，1.1mpa、250℃左右低压级，0.46mpa、200℃左右低低压级蒸汽优先在工艺系统内使用，工艺系统使用完毕后，再将以上多余的副产蒸汽返回至电站锅炉汽轮机给水回热系统进行回收利用。

目前大型煤制低碳烯汽轮机给水回热系统普遍存在以下问题：汽轮机抽汽与化工副产蒸汽相互配合使用不紧密，化工副产的返汽没有充分回收利用，汽轮机给水回热系统运行不经济；汽轮机高品位抽汽使用量大，机组发电量减少；由于回热系统的低压加热器使用低低压等级返汽不当，造成汽轮机配套的低压加热器所使用的汽轮机中压缸抽汽量严重减少，造成汽轮机末几级叶片的蒸汽流量增大，末级叶片严重水蚀；回热系统由于化工返汽和汽轮机负荷经常波动，造成回热系统给水温度过低或过高，不能灵活调整；煤制低碳烯烃汽轮机给水由汽轮机做功后的凝结水、空分透平做功后的凝结水、补充系统损失的除盐水等组成，系统给水容量远大于单纯汽轮机做功后的凝结水量，在全厂开工、化工返汽故障、汽轮机故障工况下，回热系统如果没有设置备用加热汽源，将会造成给水温度过低，锅炉低负荷运行，不能满足外供汽量的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的汽轮机给水回热系统运行不经济，汽轮机高品位抽汽使用量大，汽轮机机组发电量减少的技术问题，提供一种汽轮机给水回热系统，该汽轮机给水回热系统能够最大限度利用化工返汽，提高回热系统运行的经济性，减少汽轮机高品位抽汽使用，增加汽轮机机组发电量。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种汽轮机给水回热系统，所述汽轮机给水回热系统包括汽轮机以及按流体的流向依次串联的低压加热单元、除氧单元和高压加热单元，所述低压加热单元包括并联的第一低压加热模块和第二低压加热模块，所述第一低压加热模块以所述汽轮机的抽汽作为加热汽源，所述第二低压加热模块以化工返汽作为加热汽源。

优选地，所述第一低压加热模块包括多个串联的低压加热器，多个所述低压加热器分别采用来自于汽轮机的不同压力和不同温度的抽汽作为加热汽源。

优选地，所述第一低压加热模块包括三个按流体的流向依次串联的第一低压加热器、第二低压加热器和第三低压加热器，其中：

所述第一低压加热器以所述汽轮机的0.05mpa、85℃的6级非调整抽汽作为加热汽源，所述第二低压加热器以所述汽轮机的0.17mpa、128℃的5级非调整抽汽作为加热汽源，所述第三低压加热器以所述汽轮机的0.46mpa、213℃的4级非调整抽汽作为加热汽源；和/或，

所述第三低压加热器连接有第一减温减压器，以将减温减压器来气作为备用加热汽源。

优选地，所述第二低压加热模块包括与所述第三低压加热器并联的第四低压加热器。

优选地，所述第四低压加热器以0.46mpa、200℃的化工返汽作为加热汽源；和/或，所述第四低压加热器的入口凝结水管上设置有调节阀。

优选地，所述除氧单元包括高压除氧器和连接于所述高压除氧器的低压除氧器，所述高压除氧器分别与所述第三低压加热器和所述第四低压加热器连接。

优选地，所述低压除氧器以所述汽轮机的0.46mpa、213℃的4级非调整抽汽作为加热汽源；和/或，所述低压除氧器连接有第二减温减压器，以将减温减压器来气作为备用加热汽源。

优选地，所述高压除氧器以所述汽轮机的1.1mpa、250℃的3级非调整抽汽和1.1mpa、250℃的化工返汽作为加热汽源；和/或，所述高压除氧器连接有第三减温减压器，以将减温减压器来气作为备用加热汽源。

优选地，所述高压加热单元包括串联的第一高压加热器和第二高压加热器，所述第一高压加热器与所述除氧单元连接。

优选地，所述第一高压加热器以所述汽轮机的1.7mpa、388℃的2级非调整抽汽和1.7mpa、380℃的化工返汽作为加热汽源；和/或，所述第二高压加热器以所述汽轮机的2.43mpa、430℃的1级非调整抽汽作为加热汽源。

优选地，所述第二高压加热器的抽汽管道上设置有调节阀；和/或，所述第二高压加热器的抽汽管道上设置有电动阀和止回阀。

通过上述技术方案，当化工返汽正常时，将汽轮机的抽汽关闭，化工返汽单独给除氧单元加热；当化工返汽量不足时，将汽轮机的抽汽投入使用，此时汽轮机抽汽与化工返汽合并一起使用。这样一方面可以最大限度的回收利用化工返汽，提高回热系统运行的经济性；另一方面减少汽轮机高品位抽汽使用量，增加汽轮机发电量；同时单独设置第二低压加热模块回收返汽，化工返汽不进入第一低压加热模块，使得汽轮机中压缸抽汽最大限度的进入第一低压加热模块进行使用，可以减少汽轮机组末级叶片水蚀。

附图说明

图1是本实用新型的汽轮机给水回热系统的流程图。

附图标记说明

1、汽轮机；2、第一低压加热器；3、第二低压加热器；4、第三低压加热器；5、高压除氧器；6、低压除氧器；7、第一高压加热器；8、第二高压加热器；9、电动阀；10、调节阀；11、止回阀；12、第四低压加热器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种汽轮机给水回热系统，适用于煤制低碳烯烃的生产中。所述汽轮机给水回热系统包括汽轮机1以及按流体的流向依次串联的低压加热单元、除氧单元和高压加热单元，所述低压加热单元包括并联的第一低压加热模块和第二低压加热模块，所述第一低压加热模块以所述汽轮机1的抽汽作为加热汽源，所述第二低压加热模块以化工返汽作为加热汽源。

通过上述技术方案，当化工返汽正常时，将汽轮机1的抽汽关闭，化工返汽单独给除氧单元加热；当化工返汽量不足时，将汽轮机1的抽汽投入使用，此时汽轮机1抽汽与化工返汽合并一起使用。这样一方面可以最大限度的回收利用化工返汽，提高回热系统运行的经济性；另一方面减少汽轮机1高品位抽汽使用量，增加汽轮机1发电量；同时单独设置第二低压加热模块回收返汽，化工返汽不进入第一低压加热模块，使得汽轮机1中压缸抽汽最大限度的进入第一低压加热模块进行使用，可以减少汽轮机1组末级叶片水蚀。

作为一种实施方式，所述第一低压加热模块包括多个串联的低压加热器，多个所述低压加热器分别采用来自于汽轮机1的不同压力和不同温度的抽汽作为加热汽源。

作为一种实施方式，如图1所示，所述第一低压加热模块包括三个按流体的流向依次串联的第一低压加热器2、第二低压加热器3和第三低压加热器4，其中：所述第一低压加热器2以所述汽轮机1的0.05mpa、85℃的6级非调整抽汽作为加热汽源，所述第二低压加热器3以所述汽轮机1的0.17mpa、128℃的5级非调整抽汽作为加热汽源，所述第三低压加热器4以所述汽轮机1的0.46mpa、213℃的4级非调整抽汽作为加热汽源。可选地，连接所述第一低压加热器2和所述汽轮机1的抽汽管道上、连接所述第二低压加热器3和所述汽轮机1的抽汽管道上以及连接所述第三低压加热器4和所述汽轮机1的抽汽管道上分别设置有止回阀11和电动阀9，其中，每个抽汽管道上的所述止回阀11靠近所述汽轮机1设置，每个抽汽管道上的所述电动阀9靠近低压加热器设置。

作为一种实施方式，所述第三低压加热器4连接有第一减温减压器，以将减温减压器来气作为备用加热汽源。可选地，所述第一减温减压器为1.1/0.46mpa减温减压器。

作为一种实施方式，如图1所示，所述第二低压加热模块包括与所述第三低压加热器4并联的第四低压加热器12。

作为一种实施方式，所述第四低压加热器12以0.46mpa、200℃的化工返汽作为加热汽源。可选地，连接所述第四低压加热器12以输送化工返汽的返汽管道上设置有电动阀9。

作为一种实施方式，如图1所示，所述第四低压加热器12的入口凝结水管上设置有调节阀10。

作为一种实施方式，如图1所示，所述除氧单元包括高压除氧器5和连接于所述高压除氧器5的低压除氧器6，所述高压除氧器5分别与所述第三低压加热器4和所述第四低压加热器12连接。可选地，所述低压除氧器6通过中继水泵与所述高压除氧器5连接。

作为一种实施方式，所述低压除氧器6以所述汽轮机1的0.46mpa、213℃的4级非调整抽汽作为加热汽源。即汽轮机1的4级抽汽分别作为第三低压加热器4和低压除氧器6的加热汽源。

作为一种实施方式，所述低压除氧器6连接有第二减温减压器，以将减温减压器来气作为备用加热汽源。可选地，所述第二减温减压器为9.8/4.2mpa减温减压器。

作为一种实施方式，所述高压除氧器5以所述汽轮机1的1.1mpa、250℃的3级非调整抽汽和1.1mpa、250℃的化工返汽作为加热汽源。将1.1mpa、250℃左右低压级化工返汽与汽轮机1.1mpa级抽汽合并进入高压除氧器5，当1.1mpa化工返汽正常时，将汽轮机1的1.1mpa抽汽关闭，化工1.1mpa返汽单独给高压除氧器5加热；当化工1.1mpa返汽量不足时，将汽轮机1的1.1mpa级抽汽投入使用，此时汽轮机1.1mpa抽汽与化工1.1mpa化工返汽合并一起使用。这样一方面可以最大限度的回收化工返汽；另一方面减少汽轮机1.1mpa高品位抽汽使用量，可以增加汽轮机1的发电量。汽轮机1.1mpa抽汽管道设置抽汽快关止回阀11和电动阀9，电动阀9可以对抽汽进行开关和适当调整。1.1mpa返汽管道设置电动阀9可以对返汽进行适当调整。正常情况下，为了减少对阀门密封面的蒸汽冲刷以及运行阻力，抽汽管道和返汽管道的电动阀9只进行全开全闭操作。

作为一种实施方式，所述高压除氧器5连接有第三减温减压器，以将减温减压器来气作为备用加热汽源。可选地，所述第三减温减压器为4.2/1.1mpa减温减压器。

作为一种实施方式，所述高压加热单元包括串联的第一高压加热器7和第二高压加热器8，所述第一高压加热器7与所述除氧单元连接。具体地，所述第一高压加热器7通过给水泵与所述高压除氧器5连接。

作为一种实施方式，所述第一高压加热器7以所述汽轮机1的1.7mpa、388℃的2级非调整抽汽和1.7mpa、380℃的化工返汽作为加热汽源。将1.7mpa、380℃左右的中低压级化工返汽与汽轮机1的1.7mpa级抽汽合并进入第一高压加热器7，当1.7mpa化工返汽正常时，将汽轮机1的抽汽关闭，化工1.7mpa返汽单独给第一高压加热器7加热；当化工1.7mpa返汽量不足时，将汽轮机1的1.7mpa级抽汽投入使用，此时汽轮机1.7mpa抽汽与化工1.7mpa化工返汽合并一起使用。这样一方面可以最大限度的回收化工返汽；另一方面可以减少汽轮机1.7mpa高品位抽汽使用量，可以增加汽轮机1发电量，同时返汽与抽汽合并使用同一个加热器也可以减少投资。汽轮机11.7mpa抽汽管道上设置抽汽快关止回阀11和电动阀9，电动阀9可以对抽汽进行开关和适当调整。返汽管道上设置电动阀9可以对抽汽进行适当调整。正常情况下，为了减少对阀门密封面的蒸汽冲刷及运行阻力，抽汽管道和返汽管道的电动阀9只进行全开全闭操作。

作为一种实施方式，所述第二高压加热器8以所述汽轮机1的2.43mpa、430℃的1级非调整抽汽作为加热汽源。

作为一种实施方式，所述第二高压加热器8的抽汽管道上设置有调节阀10。

作为一种实施方式，所述第二高压加热器8的抽汽管道上设置有电动阀9和止回阀11。其中，止回阀11、调节阀10和电动阀9按照流体的流向依次设置。汽轮机给水回热系统的汽轮机抽汽和化工返汽参数以及给水量都在不断发生变化，可能造成给水温度过低或超温，根据前面各级加热器的最终给水温度的最低与最高温升范围，设置末级第二高压加热器8，以汽轮机抽汽为加热汽源，并在抽汽管道上设置电动隔离阀、抽汽止回阀11、调节阀10，通过调整抽汽调节阀10开度，设置汽轮机1抽汽调节阀10对给水温度进行灵活调整，防止超温，使末级加热器的水温能够根据化工返汽和汽轮机1负荷的变动而灵活控置。

本申请将化工返汽与汽轮机1抽汽共同作为汽轮机给水回热系统的加热汽源，最大限度地利用化工返汽，提高汽轮机给水回热系统运行的经济性；减少汽轮机1高品位抽汽使用，增加汽轮机机组发电量；单独设置第四低压加热器12只以化工低低压等级返汽为加热汽源，最大限度的回收返汽，汽轮机1配套的第一低压加热器2、第二低压加热器3和第三低压加热器4只使用汽轮机1中压缸的各级抽汽，减少汽轮机组末级叶片水蚀；由于化工返汽和汽轮机1负荷的不稳定性的特点，这种煤制低碳烯烃的汽轮机给水回热系统中各级加热器(包括低压加热器和高压加热器)的给水温升不能完全按照常规的等温升分配原则进行设置，最后一级加热器(即第二高压加热器8)需根据前面各级加热器的温升，选择合适的汽轮机1抽汽参数，并在抽汽管道上设置调节阀10，通过调整抽汽调节阀10的开度，使最后一级加热器(第二高压加热器8)能够根据化工返汽和汽轮机1负荷的变动，灵活控置给水的最终温度。

本申请双列布置第一低压加热模块和第二低压加热模块，第二低压加热模块(第四低压加热器12)以化工的0.46mpa、200℃低低压级返汽为加热汽源；第一低压加热模块以汽轮机1的中压缸抽汽为加热汽源，凝结水经过双列布置的低压加热器加热后进入高压除氧器5。由于汽轮机1的低压缸末级叶片在湿蒸汽区工作，低压加热器的抽汽停运或者减少使用，都会造成汽轮机1末几级的蒸汽流量增大而导致末级叶片汽蚀加剧，化工返汽不进入第一低压加热模块，使得汽轮机1中压缸抽汽最大限度的进入第一低压加热模块进行使用，减少末级叶片水蚀。汽轮机1低压抽汽不进入第二低压加热模块，可以最大限度的回收化工低低压级返汽。在第二低压加热模块的入口凝结水管上设置的调节阀10可以达到灵活控置每列加热器凝结水量的目的，保持每列布置的低压加热器能够根据各自的加热蒸汽变化而将温升保持在合格范围之内。

煤制烯烃电站按照以热定电的原则设置，通常为几台大容量锅炉配套的2台小容量汽轮机1，煤制低碳烯烃汽轮机给水由汽轮机1做功凝结水、空分透平做功后的凝结水、补充系统损失的除盐水等组成，系统给水容量远大于单纯汽轮机1做功后的凝结水量，所以给水回热系统的加热蒸汽只有以化工返汽和汽轮机1抽汽二者相互结合使用，才能满足锅炉的给水温度要求，在全厂开工、停车工况、化工返汽故障、汽轮机1故障工况(零机工况或汽化装置停运两套以上等)下，在电站内部设置9.8/4.2mpa、4.2/1.1mpa和1.1/0.46mpa的减温减压器，分别作为给水回热系统的高压除氧器5、低压除氧器6以及第三低压加热器4的备用加热汽源，使给水回热系统的给水温度能满足锅炉运行的需要。

实施例1

某煤制低碳烯烃采用水煤浆加压汽化技术生产甲醇，甲醇通过mto装置转化为烯烃，再通过聚合装置生产出聚丙烯和聚乙烯，同时副产硫磺、丁烯、丙烷和乙烷以及c5+等副产品。4套空分装置氧汽设计出力为4×6万nm3/h，汽化装置7台德士古汽化炉5开2备有效合成产汽量为54万nm3/h，mto级甲醇设计出力为180万吨/年，聚乙烯设计出力30万吨/年，聚丙烯出力30万吨/年，热电站为全厂提供蒸汽和电力。

热电站设置4台480t/h(3运1备)高压煤粉锅炉配套2台50mw供热汽轮机1。热电站的3台480t/h高压煤粉锅炉，提供压力为9.8mpa，温度为540℃的过热蒸汽；在化工正常运行工况下，锅炉提供的9.8mpa，温度为540℃过热蒸汽总产汽量约为1200t/h，其中为全厂4套空分压缩机透平提供600t/h高压过热蒸汽，为配套的2台50mw一次调节抽凝式汽轮发电机组，提供560t/h高压过热蒸汽；单台汽轮机的4.2mpa、420℃可调抽汽设计出力为140t/h；化工系统正常运行时，化工的甲醇合成压缩机、净化冰机、烯烃分离丙烯机的透平机所需的4.2mpa蒸汽除化工系统自身副产外，需由电站汽轮机提供约130t/h动力蒸汽。

汽轮机1设置6级非调整抽汽与化工的1.7mpa、1.1mpa、0.46mpa返汽，共同作为回热系统的加热蒸汽源，每台汽轮机1设置1个系列给水回热加热系统，3炉2机的总给水流量为1440t/h，锅炉给水温度在汽轮机1额定抽汽工况时给水温度为205℃，在汽轮机1额定出力纯凝工况时给水温度为220℃。化工系统正常运行时，可以向热电站提供57t/h的1.7mpa、380℃低压蒸汽，80t/h的1.1mpa、250℃低压蒸汽，38t/h的0.46mpa、200℃的低压蒸汽。

每台汽轮机1的给水回热加热系统设置2级高压加热、1级高压除氧器、3级低压加热器，双列布置第一低压加热模块(包括串联的第一低压加热器2、第二低压加热器3和第三低压加热器4)和第二低压加热模块(第四低压加热器12)，如图1所示。

回热系统的第一低压加热器2以汽轮机1的6级0.05mpa、85℃非调整抽汽为加热汽源，加热器入口水温54℃、出口水温77.9℃，抽汽流量为19t/h；第二低压加热器3以5级0.17mpa、128℃非调整抽汽为加热汽源，加热器入口水温77.9℃、出口水温111.2℃，抽汽流量为32t/h；第三低压加热器4以0.46mpa、213℃的4级非调整抽汽为加热汽源，入口水温111.2℃，出口水温142.7℃，抽汽流量为32t/h；从0.46mpa、200℃低压蒸汽管网来的化工返汽可以进入#1、2机的第四低压加热器12。每台汽轮机1单独设置1台第四低压加热器12与第一低压加热模块(包括串联的第一低压加热器2、第二低压加热器3和第三低压加热器4)并联使用，充分回收0.46mpa、200℃化工返汽，加热器的入水温度54℃，出水温度142.7℃。汽轮机1的4级抽汽还作为低压除氧器6的加热汽源。

第一低压加热模块(包括串联的第一低压加热器2、第二低压加热器3和第三低压加热器4)充分使用汽轮机1中压缸抽汽防止汽轮机1的低压末级叶片汽蚀，单独设置第四低压加热器12最大限度的回收化工返汽。第一低压加热模块(包括第一低压加热器2、第二低压加热器3和第三低压加热器4)和第四低压加热器12疏水返回至汽轮机1的凝汽器。在第四低压加热器12的入口凝结水管设置调节阀10，达到灵活控置每列加热器凝结水量的目的，保持每列布置的低压加热器能够根据各自的加热蒸汽变化而将温升保持在合格范围之内。

2台汽轮机1共设置4台高压除氧器5，以汽轮机1的3级1.1mpa、250℃非调整抽汽和化工1.1mpa、250℃的返汽为加热汽源，高压除氧器5定压运行，除氧器的工作压力为0.58mpa，除氧器出水温度为159℃。从1.1mpa、250℃低压蒸汽管网来的化工返汽与#1、2机的3级1.1mpa、250℃非调整抽汽相互连通，当化工返汽正常后关闭汽轮机1的3级非调整抽汽，最大限度的使用1.1级化工返汽。1.1mpa返汽管道和汽轮机1的抽汽管道都设置电动阀9，可以对蒸汽进行适当调整，正常情况下，为了减少对阀门密封面的蒸汽冲刷及运行阻力，抽汽管道和返汽管道的电动阀9只进行全开全闭操作。

第一高压加热器7以汽轮机1的2级1.7mpa、388℃非调整抽汽和1.7mpa、380℃化工返汽为加热汽源。入口温度为159℃，出水温度为202℃，抽汽流量为52.91t/h。从1.7mpa、380℃蒸汽管网来的化工返汽分别进入#1、2机的第一高压加热器7，与汽轮机1的2级抽汽相互连通，共同作为加热汽源；当返汽正常后，汽轮机1的2级抽汽关闭，第一高压加热器7的给水全部由返汽进行加热，最大限度的回收1.7mpa化工返汽，同时关闭汽轮机12级抽汽，减少汽轮机1高品位蒸汽的使用，增加汽轮机1的发电量。1.7mpa返汽管道和汽轮机1的抽汽管道都设置电动阀9，可以对蒸汽进行适当调整，正常情况下，为了减少对阀门密封面的蒸汽冲刷，抽汽管道和返汽管道的电动阀9只进行全开全闭操作。疏水返回至高压除氧器5。

第二高压加热器8以汽轮机1的1级2.43mpa、430℃非调整抽汽为加热汽源，加热器的入口温度202℃，出水温度为219℃，抽汽流量为26.63t/h。抽汽管道设置电动隔离阀、汽动止回阀11、电动调节阀10。根据工况的变动，可以通过调整调节阀10的开度来灵活调整给水温度，防止给水温度超温或给水温度不足。疏水返回至高压除氧器5。

给水回热加热系统设置辅助加热汽源，考虑全厂开、停车工况，零机工况或汽化装置停运两套以上时，没有化工返汽或返汽不足，为保证锅炉给水温度，设置2台120t/h的4.1/1.1mpa减温减压器，对高压除氧器5进行加热。设置1台72t/h的1.1/0.46mpa减温减压器，对低压除氧器6及第三低压加热器4进行加热。最大限度的满足锅炉给水温度需求。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。