[發明專利]一種用于一次再熱機組的新型高效給水回熱系統

有效

• 申請號: 201410606082.4
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104533554A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 章禮道
• 申請（專利權）人: 章禮道
• 主分類號: F01K23/04
• 分類號: F01K23/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

(一)技術領域：

本發明一種用于一次再熱機組的新型高效給水回熱系統涉及一種火電站一次再熱機組使用的新型給水回熱技術方案，能顯著降低機組熱耗的給水回熱系統。

(二)背景技術：

現有技術的火電站使用的一次再熱電站鍋爐用于向一次再熱的汽輪發電機組供汽，典型的高效超超臨界汽輪機的汽機側主汽溫度/一次再熱汽溫度的設計值為600℃/620℃；一次再熱的汽輪機組通常由同軸的高壓缸、中壓缸、低壓缸及眾多輔助設備組成；一次再熱器(以下簡稱再熱器)布置在高壓缸的排汽缸與中壓缸的中壓聯合汽門之間。

給水回熱是降低汽輪機組熱耗的有效手段。現有技術的一次再熱汽輪機組通常由高、中、低壓缸分別提供不同壓力的共7級到9級抽汽，與該機組所配置的高壓加熱器、除氧器、低壓加熱器數相匹配用于給水回熱和凝結水回熱。

現有技術認為回熱級數越多，抽汽管道壓降越小，加熱器端差越小，給水溫度越高的給水回熱系統是越接近理想的給水回熱系統；充分利用較低壓力的抽汽可以增大回熱做功比，降低機組熱耗。典型的高效一次再熱機組的給水回熱系統配有3臺高壓加熱器和1臺分離的蒸汽冷卻器，鍋爐給水溫度可高達300℃；高壓缸的排汽溫度一般在340～360℃。

高效超超臨界機組的中壓缸進汽溫度高達620℃，3抽(中壓缸的前級抽汽)焓值升高，溫度可到500℃以上；4抽(中壓缸的后級抽汽)也接近400℃；3抽和4抽的回熱做功比急劇下降，用高焓值、高過熱度的中壓缸抽汽去加熱給水會大幅度增加給水回熱過程exergy(火用)損失，抬升機組的熱耗。

再熱溫度由亞臨界機組的535℃逐步攀升到高效超超臨界機組的620℃使給水回熱過程exergy(火用)損失增大的問題變得越來越突出，如不改進，到700℃/720℃機組，問題會更嚴重。

現有技術一次再熱汽輪機組使用的高壓加熱器是機組給水回熱系統的重要組成部分，典型的高壓加熱器為臥式、U形傳熱管、管殼式換熱器；U形傳熱管組通常分為過熱蒸汽冷卻區、凝結放熱區、疏水冷卻區三部分，以凝結放熱區為主；3臺高壓加熱器的管側串聯布置，給水泵出口與3號高壓加熱器的管側入口連接，3號高壓加熱器的管側出口與2號高壓加熱器的管側入口連接，2號高壓加熱器的管側出口與1號高壓加熱器的管側入口連接，1號高壓加熱器的管側出口與分離的蒸汽冷卻器的管側入口連接，分離的蒸汽冷卻器的管側出口與一次再熱鍋爐的省煤器入口連接；1號高壓加熱器殼側接受汽輪機高壓缸抽汽(1抽)，高壓缸的排汽(2抽)進入2號高壓加熱器殼側，3抽(中壓缸的前級抽汽)經分離的蒸汽冷卻器的殼側預冷，進入3號高壓加熱器殼側；給水在3號高壓加熱器內被加熱到3抽壓力下的飽和溫度，給水在2號高壓加熱器內被加熱到2抽壓力下的飽和溫度，給水在1號高壓加熱器內被加熱到1抽壓力下的飽和溫度，給水在分離的蒸汽冷卻器中另有3～6K溫度升高；高壓加熱器的疏水逐級回流，1號高壓加熱器的疏水回流到2號高壓加熱器的殼側，2號高壓加熱器的疏水回流到3號高壓加熱器的殼側，3號高壓加熱器的疏水回流到除氧器。

現有技術的2號高壓加熱器通常具有最高的給水溫升，最大的換熱面積，最大的凝汽量，是因為2抽與1抽、3抽相比較，2抽具有較大的回熱做功比。多用2抽，在現有技術的給水回熱系統條件下，從熱經濟性角度看是合理的。

除氧器和給水泵驅動用小汽輪機通常共用4抽(中壓缸的后級抽汽)，小汽輪機的排汽排入主機的凝汽器/單設的凝汽器。現有技術給水泵驅動用小汽輪機也有采用主機高壓缸排汽和/或鍋爐低溫再熱汽出口蒸汽驅動，小汽輪機排汽送入除氧器，小汽輪機的抽汽用于主機給水回熱的設計，但此種設計難以使小汽輪機和主機給水回熱始終同時處于高效匹配狀態，通常其主機熱耗還略高于小汽輪機使用4抽的方案。

(三)發明內容：

所要解決的技術問題：

大幅度減少給水回熱過程exergy(火用)損失，以新3抽、新4抽頂替中壓缸上的3抽、4抽，明顯增加發電機輸出功率，降低機組熱耗、提高運行安全性；用高速變頻同步電動機替代給水泵驅動小汽輪機，解決現有技術的一次再熱機組進一步降低熱耗的問題。

解決其技術問題采用的技術方案：

本發明的目的是提供一種用于一次再熱機組的新型高效給水回熱系統，采取與現有技術完全不同的技術路線。