中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统及方法
【专利摘要】本发明的中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统及方法，包含抽汽式汽轮机，电厂汽轮机抽汽供应后置式汽轮机，后置式汽轮机可为背压抽汽式汽轮机，其尾部连接热网加热器，该后置式汽轮机中间至少设置1个抽汽口，每个抽汽口均单独连接热网加热器，上述复数热网加热器串联相连，对热网循环水逐级加热，后置机抽汽管道上还设置抽汽调节阀用以调节各抽汽口及排汽口的蒸汽流量，根据实际需要在后置机上增加一级或多级抽汽，采暖热网加热器由传统方式后置机背压排汽的一级加热改为多级抽汽及背压排汽加热，降低至采暖加热器的后置机背压排汽压力及温度，提高后置式汽轮发电机组发电量及供热改造的热经济性。
【专利说明】
中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及热力发电厂凝汽式汽轮机改造为采暖抽汽机组并设置后置式汽轮机的场合。【背景技术】
[0002]目前全国有较多的大容量凝汽式汽轮机需要进行采暖供热改造，由于大容量高参数凝汽式汽轮机中压缸排汽压力较尚，可将凝汽式汽轮机改为米暖抽汽式汽轮机，但相比较而言，采暖抽汽式机组发电量降低较大，导致机组热经济性降低。于是提出了在抽汽至采暖加热器前系统上增加后置式汽轮机，再增加部分发电量，降低至采暖加热器的供热蒸汽压力，以提高机组供热改造的热经济性。
[0003]如图1所示的现有采暖用后置式汽轮机的系统连接方式，由主汽轮机抽汽而来的蒸汽直接供应至后置式汽轮机1，蒸汽在汽轮机内做功，通过发电机3将机械能转换为电能输出，压力降低后的蒸汽经后置式汽轮机背压排汽供应至采暖加热器2,蒸汽在热网加热器内凝结成水，将汽化潜热传递给热网循环水，提高热网循环水的温度，对外供热，背压式汽轮机排汽压力对应加热热网循环水供水温度所需要的蒸汽压力。
[0004]目前大容量凝汽式汽轮机的中压缸排汽压力一般在0.7-1.3MPa.a之间，大型城市热网的回水及供水温度在70/130°C为多，对应主汽轮机供热蒸汽压力在0.42MPa.a左右，由于该压力下的饱和蒸汽温度和热网加热器的进水温度之间温差较大，较大的换热温差造成后置机热功转换效率较低。
[0005]后置机的排汽背压和采暖供热温度相关联，例如当热网实际供热温度为130°C，后置式汽轮机1的进气量为380t/h、进汽压力为0.93Mpa.a时，考虑热网加热器换热端差、管道阻力损失等，后置机排汽压力约为〇.44MPa.a，对应蒸汽量及蒸汽压力可做功输出电能约 16.62MW。但是热网加热器采用单级加热，汽轮机背压排汽压力对应饱和蒸汽温度为147°C， 和70°C的热网回水温度形成较高的温差，过高的换热温差造成蒸汽的发电能力不能充分发挥，整体热经济性并不能最大的发挥。
【发明内容】
[0006]本发明所解决的技术问题即在提供一种在抽汽至采暖热网加热器前的后置式汽轮机，根据实际需要在后置机上增加一级或多级抽汽，采暖热网由原背压排汽的单级加热改为一级抽汽或多级抽汽及背压排汽加热的多级加热，降低至采暖加热器的后置机背压排汽压力及温度，提高机组发电量及供热改造的热经济性。
[0007]本发明所采用的技术手段如下所述。
[0008]本发明的一种中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统，包含后置式汽轮机，其包含排汽口，该排汽口连接一级热网加热器，所述后置式汽轮机中间设置1个或多个抽汽口， 每个抽汽口均连接一个热网加热器。
[0009]所述热网加热器依次相连。
[0010]所述抽汽口与热网加热器之间设置抽汽调节阀。
[0011]所述后置式汽轮机可设1个抽汽口，该抽汽口连接二级热网加热器。
[0012]所述后置式汽轮机可设2个抽汽口，第一抽汽口连接三级级热网加热器，其中间设抽汽调节阀，第二抽汽口连接二级热网加热器，所述一级、二级、三级热网加热器依次连接。
[0013]本发明的一种后置式汽轮机的中间抽汽采暖加热的方法，包含下列步骤:a、高压蒸汽进入后置式汽轮机，在抽汽分流之前，高压蒸汽进行发电；b、高压蒸汽一部分由抽汽口抽出，供给热网加热器采暖热量，另一部分高压蒸汽继续在后置式汽轮机内向后流通并发电；c、经过至少1次中间抽汽，剩余在后置式汽轮机内的蒸汽通过后置式汽轮机的背压排汽口，为一级热网加热器提供热量。
[0014]所述每个抽汽口连接一个热网加热器，所述若干热网加热器依照排汽口、抽汽口的顺序依次连接，形成对热网循环水的逐级加热。
[0015]抽汽口和热网加热器之间设抽汽调节阀从而调节蒸汽在抽汽口和排汽口的分配量。
[0016]所述后置式汽轮机可设1个抽汽口，该抽汽口连接二级热网加热器，一级、二级热网加热器连接。
[0017]所述后置式汽轮机可设2个抽汽口，第一抽汽口连接三级热网加热器，第二抽汽口连接二级热网加热器，一级、二级、三级热网加热器依次连接，所述一部分高压蒸汽从第一抽汽口分流，为三级热网加热器提供热量，另一部分蒸汽继续留在后置式汽轮机内向后流通并发电；所述继续留在后置式汽轮机的另一部分蒸汽从第二抽汽口再次分流，为二级热网加热器提供热量，剩余的蒸汽继续留在后置式汽轮机内向后流通发电，并最终通过背压排汽口排出作为一级热网加热器加热蒸汽。
[0018]本发明的有益效果如下所述。
[0019]1、与现有技术相比，在相同采暖供热抽汽量条件下，采用本发明的中间抽汽式汽轮机，可较大幅度提高后置式汽轮机的发电量，提高热电联产经济性。
[0020]2、采暖热网加热器采用两级加热后，加热器的平均对数温差降低，加热器换热面积有所增加，设备费用有所增加，但采暖加热器增加的成本和后置机增加的发电收益相比是微不足道的。
[0021]3、对于小容量采暖用后置背压机采用一级抽汽更为合理，对于大容量后置式汽轮机可以采用二级抽汽甚至三级抽汽，即后置式汽轮机的中间抽汽可以由一级增加为两级或三级，增加为两级或三级后可进一步提高背压式汽轮机的发电量。
[0022]4、城市采暖供热根据外界气温调节采暖热负荷，热网供水温度随热负荷变化进行调节，热负荷低时一般供热温度相应降低，相应采暖耗汽量也降低。本发明在首级抽汽管道设抽汽调节阀，控制后置机首级采暖抽汽量，在热负荷较低时降低该抽汽口抽汽量，降低热网对外供水温度，热负荷更低时可以关闭该抽汽口，让所有蒸汽由后面抽汽口或背压排汽口排出，进一步降低采暖供热温度及增加后置机的发电量。在抽汽口设置抽汽调节阀以后， 将降低首级抽汽口的抽汽量，强制蒸汽最大限度流向后面通流，这样增加了中间抽汽口后蒸汽量，提高了抽汽口后叶片效率，使后置机发电量提高。【附图说明】
[0023]图1为现有的抽汽米暖加热用后置式汽轮机系统不意图。
[0024]图2为本发明的中间抽汽米暖加热用后置式汽轮机系统的一级中间抽汽系统不意图。
[0025]图3为本发明的中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统的二级中间抽汽系统示意图。【具体实施方式】
[0026]请参阅图2所示，中间抽汽采暖后置式汽轮机增加抽汽口构成一级抽汽和采暖热网系统配套的后置式汽轮机系统。后置式汽轮机1背压排汽供应一级热网加热器21，后置式汽轮机1中间通过一个抽汽口 4连接二级热网加热器22,抽汽口 4上设有抽汽调节阀5。 一级热网加热器21和二级热网加热器22相连，即热网循环水采用两级加热系统，其形成对热网循环水的二级加热。
[0027]利用上述中间一级抽汽采暖后置式汽轮机系统进行采暖加热的方法，包含下列步骤。
[0028]a、高压蒸汽进入后置式汽轮机1，在抽汽分流之前，高压蒸汽进行发电。
[0029]b、高压蒸汽一部分进入抽汽口 4,给二级热网加热器22提供采暖热量，另一部分高压蒸汽继续留在后置式汽轮机1内向后流通并发电。
[0030]c、经过b步骤的中间抽汽，剩余在后置式汽轮机1内的蒸汽通过后置式汽轮机的排汽口排出，为一级热网加热器21提供热量。
[0031]上述抽汽口和热网加热器之间设抽汽调节阀，以调节蒸汽在抽汽口和排汽口的分配量。
[0032]当最终供热温度相同为130°C、进汽量和进汽压力与图1的现有方案相同为380t/ h和0.93Mpa.a时，中间抽汽口 4之前的后置式汽轮机1通流部分和图1无中间抽汽后置机是相同的，也就是说抽汽口之前的通流部分发电量和无抽汽后置机是相当的。不同的是图2的热网加热器采用两级加热，中间抽汽口 4抽出约一半的蒸汽量用于二级热网加热器 22,剩余一半蒸汽可以继续发电做功，后置机的背压排汽使用了更低压力的蒸汽，这样等于在原后置机1尾部又增加了一个低压级组，低压级组又增加了部分发电量，在供热量基本不变的情况下，增加一级中间抽汽的后置机发电量得到较大幅度的提高。抽汽口 4处排汽压力约为〇? 44 MPa.a，后置机背压排汽压力约为0? 18MPa.a，蒸汽压力做功总输出电能约为 24.89MW，和图1现有的方案相比后置式汽轮机的发电量增加约50%。在上述参数条件下，进水温度在70°C时，可控制一级热网加热器的循环水出水温度在100°C，二级热网加热器的出水温度为130°C，在总供热量相同情况下，两级加热量基本相等，各约为总蒸汽量的一半。 热网加热器采用逐级疏水系统，二级热网加热器22疏水疏排放至一级热网加热器21，一级热网加热器21疏水最终排放至回水系统(图中未示出)，降低了疏水的最终温度，提高了系统热效率。
[0033]根据上述结构，在不同的热负荷需求情况下，可采用抽汽调节阀5来控制蒸汽的抽汽分配比例。同样参阅图2所示，假如加热最终热网循环水供热温度降低至110°C，此时将中间抽汽口 4的抽汽调节阀5调小，控制二级热网加热器的进汽量减小，如果热网循环水量不变，仍可控制一级热网加热器出水温度在100 °c，根据两级热网加热器的温升分配，对应抽汽量比例即抽汽量和背压排汽量可控制在1:3的比例之内。由于通过后置机全流程的蒸汽量比例大，后置式汽轮机发电量较高，若没有抽汽调节阀，由于中间抽汽口压力相对较高，和二级热网加热器热水温度的温差较大，二级热网加热器抽汽量将会增加，背压排汽量降低，后置机发电量将会降低。因此，采用抽汽后置机时，在抽汽管道上设置抽汽调节阀5 可获得更大的热经济性。
[0034]如图3所示的中间两级抽汽后置式汽轮机系统的示意图，在图2的基础上，后置式汽轮机1又增加一个抽汽口，即后置机1中间设2个抽汽口，后置机背压排汽连接一级热网加热器21，第二抽汽口 42连接二级热网加热器22,第一抽汽口 41连接三级热网加热器 23,一级、二级和三级热网加热器依次相连热网循环水。所述高压蒸汽从第一抽汽口 41分流，一部分蒸汽为三级热网加热器23提供热量，另一部分蒸汽继续留在后置式汽轮机内向后流通并发电，所述继续留在后置式汽轮机另一部分蒸汽从第二抽汽口 42再次分流，一部分为二级热网加热器提供热量22,剩余部分蒸汽继续留在后置式汽轮机内向后流通发电， 最终通过排汽口为一级热网加热器提供热量21。
[0035]以一级抽汽后置式汽轮机系统的参数为基础，抽汽口 41处排汽压力约为0? 44 MPa.a，抽汽口 42处排汽压力约为0? 24 MPa.a，后置机背压排汽压力约为0? 13MPa.a，蒸汽压力做功输出电力约26.65MW。由数据可见，后置机中间抽汽级数增加后，在相同进汽量和进汽参数条件下，后置机的发电量又有所增加，但增加值和单级抽汽方案相比十分有限。
[0036]同时如图3,将采暖加热器由二级改为三级加热，热网加热器系统复杂程度升高较大，同时后置式汽轮机抽汽口的增加使汽轮机的结构变得更为复杂，设备造价提高。对于小容量中间抽汽式后置机不建议采用二级以上的抽汽，对于大容量后置式汽轮机，在最高抽汽压力较高的情况，在技术经济评价合理情况下可考虑采用两级抽汽的后置式汽轮机。
【主权项】
1.一种中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统，其特征在于，包含后置式汽轮机，其包 含排汽口，该排汽口连接一级热网加热器，所述后置式汽轮机中间设置1个或多个抽汽口， 每个抽汽口均连接一个热网加热器。2.如权利要求1所述的中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统，其特征在于，所述热 网加热器依次由热网循环水管道相连。3.如权利要求1或2所述的中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统，其特征在于，所述 抽汽口与热网加热器之间设置抽汽调节阀。4.如权利要求3所述的中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统，其特征在于，所述后 置式汽轮机设1个抽汽口，该抽汽口连接二级热网加热器。5.如权利要求3所述的中间抽汽采暖加热用后置式汽轮机系统，其特征在于，所述后 置式汽轮机设2个抽汽口，第一抽汽口连接三级级热网加热器，其中间设抽汽调节阀，第二 抽汽口连接二级热网加热器，所述一级、二级、三级热网加热器依次连接。6.—种后置式汽轮机的中间抽汽采暖加热的方法，其特征在于，包含下列步骤:a、高压蒸汽进入后置式汽轮机，在抽汽分流之前，高压蒸汽进行发电；b、高压蒸汽一部分由抽汽口抽出，供给热网加热器采暖热量，另一部分高压蒸汽继续 在后置式汽轮机内向后流通做功；c、经过至少1次中间抽汽，剩余在后置式汽轮机内的蒸汽通过后置式汽轮机的背压排 汽口排出，作为一级热网加热器加热蒸汽。7.如权利要求6所述的后置式汽轮机的中间抽汽采暖加热的方法，其特征在于，所述 每个抽汽口连接一个热网加热器，所述若干热网加热器依照排汽口、抽汽口的顺序依次连 接，形成对热网循环水的逐级加热。8.如权利要求6所述的后置式汽轮机的中间抽汽采暖加热的方法，其特征在于，抽汽 口和热网加热器之间设抽汽调节阀从而调节蒸汽在抽汽口和排汽口的分配量。9.如权利要求8所述的后置式汽轮机的中间抽汽采暖加热的方法，其特征在于，所述 后置式汽轮机设1个抽汽口，该抽汽口连接二级热网加热器，一级、二级热网加热器连接。10.如权利要求8所述的后置式汽轮机的中间抽汽采暖加热的方法，其特征在于:所述后置式汽轮机设2个抽汽口，第一抽汽口连接三级热网加热器，第二抽汽口连接二级热网加热器，一级、二级、三级热网加热器依次连接，所述一部分高压蒸汽从第一抽汽 口分流，为三级热网加热器提供热量，另一部分蒸汽继续留在后置式汽轮机内向后流通并 发电；所述继续留在后置式汽轮机的另一部分蒸汽从第二抽汽口再次分流，为二级热网加热 器提供热量，剩余的蒸汽继续留在后置式汽轮机内向后流通发电，并最终通过背压排汽口 为一级热网加热器提供热量。
【文档编号】F24D3/00GK105986849SQ201510077531
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月13日
【发明人】李丁, 王德义, 刘利, 周长年, 袁雄俊
【申请人】中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司