一种轴封蒸汽余热回收双工质发电系统和控制方法与流程

本发明属于蒸汽余热回收发电系统和控制方法，涉及一种轴封蒸汽余热回收双工质发电系统和控制方法，该系统和控制方法能够提高汽轮机系统的运行经济性和保证汽轮机机组安全可靠地运行，有利于双碳目标的实现。

背景技术：

1、现有技术中的背压式汽轮机发电系统中，总是存在着热能的较大的浪费。这与国家大力实施的双碳目标战略背道而驰，不利于节能减排目标的实现。目前，大量背压式汽轮机轴封蒸汽回收存在诸多不合理，主要表现在：第一，背压式机组没有自密封系统，存在大量轴封蒸汽外溢减温至疏扩，大量高品位热能级损失或热未回收；第二，背压式机组没有配置回热系统或者背压较高的机组在汽机本身上没有足够的梯级压力漏汽接口，导致漏汽无法完全漏至回热系统、级内或排汽。这就造成了热能的极大的浪费，需要进行节能改造升级。

技术实现思路

1、本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，为减少热能的浪费，节约能源，提供一种轴封蒸汽余热回收双工质发电系统和控制方法。

2、本发明的内容是：一种轴封蒸汽余热回收双工质发电系统，包括：蒸汽源，其特征是：该系统还包括两个子系统，分别为朗肯循环子系统和有机工质循环子系统；

3、蒸汽通道流动着工业供热蒸汽，满足密封和/或供热及发电需要。

4、本发明的内容中：所述朗肯循环子系统（为常用的汽轮机系统，该系统）包括（如下的6大部分）：主蒸汽管道，阀杆汽封及漏汽去向部件，背压式汽轮机，背压机排汽管道，前轴封及漏汽去向部件，后轴封及漏汽去向部件；

5、其中，阀杆汽封及漏汽去向、前轴封及漏汽去向和/或后轴封及漏汽去向的一个或两个或三者都有对轴封蒸汽s的利用的封闭通路。

6、本发明的内容中：所述有机工质循环子系统包括（如下的10大部分）：一个喷水降温装置，有机工质蒸发器，有机工质预热器，透平排气回热器，工质泵，磁悬浮透平发电机一体机，空冷岛，原接至疏扩蒸汽管道，轴封蒸汽凝结水回水管道和调压阀。

7、本发明的内容中所述的轴封蒸汽余热回收双工质发电系统，其特征是：所述一个喷水降温装置为蒸汽喷水减温箱。

8、本发明的内容中所述的轴封蒸汽余热回收双工质发电系统，其特征是：该系统中还包括一个对轴封蒸汽s的利用模块，该对轴封蒸汽s的利用模块为阀杆汽封及漏汽去向部件、前轴封及漏汽去向部件、后轴封及漏汽去向部件三个部件，都有对轴封蒸汽s的利用的封闭通路。

9、本发明的另一内容是：一种轴封蒸汽余热回收双工质发电系统的控制方法，其特征是：该控制方法包括如下的步骤：

10、步骤x,步骤x为回收原轴封和调阀阀杆漏至疏水扩容器的轴封蒸汽s；其中，蒸汽参数包括压力等级为0.2mpa、流量4t/h，平均温度430℃，并步骤x回收的轴封蒸汽s接至orc系统，同时保留原疏水扩容器装置作为备用；

11、步骤y，步骤y为轴封漏汽腔室压力不变的步骤，其中，增加调压阀，保证新设管道蒸汽压力与原来管道压力相同，以保证对应轴封漏汽腔室压力不变；

12、步骤z，步骤z为保持喷水减温箱进行降温至合适的过热度的步骤，其中，将原接至疏扩蒸汽管接入蒸汽喷水减温箱进行降温，并综合考虑最佳换热器设计温度和最佳工质做功温度，减温后的含水蒸汽依次连接有机工质蒸发器和有机工质预热器，将热量传递给有机工质后，蒸汽凝结水通过凝结水管道送至水站；

13、步骤f，步骤f为发电步骤，即：有机工质依次通过有机工质预热器和有机工质蒸发器被煮沸，气体通过管道、阀门引入透平膨胀做工，其中orc发电模块可以采用东方汽轮机有限公司成熟的300kw透平发电机一体机标准模块，透平型式为径流透平。

14、本发明的另一内容中所述的轴封蒸汽余热回收双工质发电系统的控制方法，其特征是：该控制方法包括如下的步骤：

15、步骤f还包括空气冷却步骤f1,其中步骤f1为：乏气先经过排气余热回收器10后送至空冷岛13，被冷却的工质被工质泵加压送至系统换热煮沸后继续进入透平做工。

16、本发明的另一内容中所述的轴封蒸汽余热回收双工质发电系统的控制方法，其特征是：该控制方法包括如下的步骤：蒸汽降温后的凝结水全部回收的步骤。

17、与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：

18、（1）采用本发明轴封蒸汽余热回收双工质发电系统能够回收轴封蒸汽，并对回收的蒸汽采用orc（organic rankine cycle有机朗肯循环）进行发电，解决了以前针对无法被汽轮机自身系统回收的轴封蒸汽，即不能漏至自身回热系统、通流级内或背压排汽管网的蒸汽，且需要喷水减温送至疏扩或者直接排空的蒸汽，将这类低压高温蒸汽回收通过低温有机朗肯循环orc系统进行发电，同时保留原来疏水扩容系统作为备用；采用本发明及实施例，能够通过回收原轴封和调阀阀杆漏至疏水扩容器的蒸汽，将其引入orc换热系统，蒸汽过热度过高不利于换热器设计，因此再与有机工质换热器换热前，先设置一个喷水降温装置，将蒸汽温度降低至适合区间，不影响总的换热量同时保证了最佳的换热温度，与有机工质换热后的蒸汽凝结水进行回收，有机工质经过预热和蒸发后进入透平膨胀发电，排气进入排气回热系统进一步换热后进入凝汽器冷却，冷却后的工质再通过工质泵送回加热系统，完成循环；

19、（2）采用本发明，对轴封蒸汽能够回收，并进行发电，提高了蒸汽的利用率；

20、（3）本发明提出了轴封漏至疏扩蒸汽全部回收发电，同时蒸汽降温后的凝结水全部回收；

21、（4）采用本发明，减少了热能的浪费，节约能源，实用性强。

技术特征：

1.一种轴封蒸汽余热回收双工质发电系统，包括：蒸汽源，其特征是：该系统还包括两个子系统，分别为朗肯循环子系统和有机工质循环子系统。

2.按权利要求1所述的轴封蒸汽余热回收双工质发电系统，其特征是：所述朗肯循环子系统包括：主蒸汽管道（1），阀杆汽封及漏汽去向部件（2），背压式汽轮机 （3），背压机排汽管道（4），前轴封及漏汽去向部件（5），后轴封及漏汽去向部件（6）；

3.按权利要求1或2所述的轴封蒸汽余热回收双工质发电系统，其特征是：所述有机工质循环子系统包括：一个喷水降温装置，有机工质蒸发器（8），有机工质预热器（9），透平排气回热器（10），工质泵（11），磁悬浮透平发电机一体机（12），空冷岛（13），原接至疏扩蒸汽管道（14），轴封蒸汽凝结水回水管道（15）和调压阀（16）。

4.按权利要求1或2所述的轴封蒸汽余热回收双工质发电系统，其特征是：所述一个喷水降温装置为蒸汽喷水减温箱（7）。

5.一种轴封蒸汽余热回收双工质发电系统，其特征是：该系统中还包括一个对轴封蒸汽s的利用模块，该对轴封蒸汽s的利用模块为阀杆汽封及漏汽去向部件（2）、前轴封及漏汽去向部件（5）、后轴封及漏汽去向部件（6）三个部件，都有对轴封蒸汽s的利用的封闭通路。

6.一种轴封蒸汽余热回收双工质发电系统的控制方法，其特征是：该控制方法包括如下的步骤：

7.按权利要求6所述的轴封蒸汽余热回收双工质发电系统的控制方法，其特征是：该控制方法包括如下的步骤：

8.按权利要求6或7所述的轴封蒸汽余热回收双工质发电系统的控制方法，其特征是：该控制方法包括如下的步骤：蒸汽降温后的凝结水全部回收的步骤。

技术总结
本发明公开了一种轴封蒸汽余热回收双工质发电系统和控制方法，包括蒸汽源，其特征是：该系统还包括两个子系统，为朗肯循环子系统和有机工质循环子系统。朗肯循环子系统包括主蒸汽管道、阀杆汽封及漏汽去向部件、背压式汽轮机、背压机排汽管道、前轴封及漏汽去向部件、后轴封及漏汽去向部件；有机工质循环子系统包括一个喷水降温装置、有机工质蒸发器、有机工质预热器、透平排气回热器、工质泵、磁悬浮透平发电机一体机、空冷岛、原接至疏扩蒸汽管道、轴封蒸汽凝结水回水管道和调压阀；进一步地，喷水降温装置为蒸汽喷水减温箱。本发明系统和控制方法能够提高汽轮机系统的运行经济性和保证汽轮机机组安全可靠地运行，有利于双碳目标的实现。

技术研发人员：尹刚,尹华劼,张鹏飞,段艳雄,杨佐卫,李应超,洪安尧,张伟荣,刘全
受保护的技术使用者：东方电气集团东方汽轮机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22