*CN102678204A*
(10)申请公布号 CN 102678204 A(43)申请公布日 2012.09.19
(12)发明专利申请
(21)申请号 201110066842.3(22)申请日 2011.03.18
(71)申请人中国电力工程顾问集团华东电力设
计院
地址200063 上海市普陀区武宁路409号(72)发明人申松林 林磊 叶勇健 陈仁杰
施刚夜(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公
司 31100
代理人陆勍(51)Int.Cl.
F01K 13/00(2006.01)F01K 7/38(2006.01)F01K 7/44(2006.01)F01K 3/18(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页权利要求书1页 说明书5页 附图6页
(54)发明名称
一次再热的热力系统(57)摘要
本发明提供了一种一次再热的热力系统，包括：高压缸、中压缸和低压缸，所述高压缸、中压缸和低压缸依次连接；再热器，设置于所述高压缸和所述中压缸之间；背压式抽汽小机，从所述高压缸获得未经所述再热器再热的蒸汽以驱动所述背压式抽汽小机；以及至少一个回热设备，从所述背压式抽汽小机抽汽。与现有的一次再热热力系统相比，本发明可提高热力循环效率。
CN 102678204 ACN 102678204 A
权 利 要 求 书
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1.一种一次再热的热力系统，包括：高压缸、中压缸和低压缸，所述高压缸、中压缸和低压缸依次连接；再热器，设置于所述高压缸和所述中压缸之间；背压式抽汽小机，从所述高压缸获得未经所述再热器再热的蒸汽以驱动所述背压式抽汽小机；以及
至少一个回热设备，从所述背压式抽汽小机抽汽。2.如权利要求1所述的热力系统，其特征在于，所述背压式抽汽小机进一步连接并驱动一被驱动装置。
3.如权利要求1所述的热力系统，其特征在于，还包括：蒸汽流量平衡管，连通所述背压式抽汽小机的输出管道与所述中压缸和所述低压缸之间的传输管道以稳定所述背压式抽汽小机的排汽压力。
4.如权利要求3所述的热力系统，其特征在于，当所述回热设备所需的蒸汽流量大于所述背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述中压缸向所述回热设备补充蒸汽。
5.如权利要求3所述的热力系统，其特征在于，当所述回热设备所需的蒸汽流量小于所述背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述背压式抽汽小机向所述中压缸排汽溢流。
6.如权利要求1所述的热力系统，其特征在于，还包括：凝汽器，从所述低压缸获得蒸汽并获得所述背压式抽汽小机的排汽。7.如权利要求6所述的热力系统，其特征在于，还包括：小机启动排汽管，连接所述背压式抽汽小机和所述凝汽器，以在所述热力系统启动阶段所述背压式抽汽小机无法向所述中压缸排汽时向所述凝汽器排汽。
8.如权利要求1所述的热力系统，其特征在于，所述回热设备是加热器或除氧器。9.如权利要求1所述的热力系统，其特征在于，还包括：凝汽式抽汽小机，从所述中压缸获得蒸汽以驱动所述凝汽式抽汽小机，并向凝汽器排汽。
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说 明 书一次再热的热力系统
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技术领域
本发明适用于一次再热汽轮发电机组，尤其涉及一种配置背压式抽汽小机的一次
再热的热力系统。
[0001]
背景技术
现有技术的采用一次再热技术的火力发电厂的再热系统大致为：将主汽轮机内做
了部分功的蒸汽引出进行再次加热，然后引回汽轮机继续做功，以提高热力系统效率。[0003] 采用一次再热技术的火力电厂通常配置有回热系统，用主汽轮机抽汽的热量通过加热器来加热凝结水和给水，将抽汽的热量全部回收到工质水中，减少循环水带走的汽化潜热排放，以提高热力系统效率。[0004] 抽汽最好过热度低，将过热部分能量做功，而将汽化潜热部分能量用来回热。但对有再热系统的火力发电厂，再热后的抽汽受再热作用，温度提高，过热度随之增加，使得可用来做功的能量用来加热凝结水和给水，影响了热力循环的效率。[0005] 图1和图2分别示出了两种现有技术的一次再热热力系统。[0006] 在图1所示的一次再热主机抽汽的热力系统中，该热力系统主要包括：高压缸101、中压缸102、低压缸103、再热器104、凝汽式抽汽小机105、回热设备106等等。其中，汽轮机的高压缸101的排汽被引至再热器104，进行加热升温，然后进入汽轮机的中压缸102，从汽轮机的中压缸102中间设有一个抽汽口，从该抽汽口引出蒸汽，加热凝结水和给水，回收汽化潜热，提高热力循环效率。但，再热后抽汽的温度较高，过热度大，过热部分的能量也随汽化潜热被用来加热水，影响热力循环效率。[0007] 在图2的一次再热主机抽汽热力系统中，汽轮机的中压202设有2个或2个以上抽汽口。这种热力系统同样存在抽汽过热度较大的问题。
[0002]
发明内容
针对现有技术的一次再热热力系统的上述不足，本发明主要利用再热前的蒸汽，
驱动背压式抽汽小机，从该背压式抽汽小机中抽汽，利用过热度较低的小机抽汽和排汽，通过诸如加热器的回热设备来加热凝结水和给水。与现有技术的一次再热热力系统相比，本发明可提高热力循环效率。
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种一次再热的热力系统，包括：高压缸、中压缸和低压缸，所述高压缸、中压缸和低压缸依次连接；再热器，设置于所述高压缸和所述中压缸之间；背压式抽汽小机，从所述高压缸获得未经所述再热器再热的蒸汽以驱动所述背压式抽汽小机；以及至少一个回热设备，从所述背压式抽汽小机抽汽。[0010] 根据本发明的一个优选实施例，在上述热力系统中，所述背压式抽汽小机进一步连接并驱动一被驱动装置。
[0008] [0011]
根据本发明的一个优选实施例，在上述热力系统中，还包括：蒸汽流量平衡管，连
通所述背压式抽汽小机的输出管道与所述中压缸和所述低压缸之间的传输管道以稳定所
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述背压式抽汽小机的排汽压力。
[0012] 根据本发明的一个优选实施例，在上述热力系统中，当所述回热设备所需的蒸汽流量大于所述背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述中压缸向所述回热设备补充蒸汽。[0013] 根据本发明的一个优选实施例，在上述热力系统中，当所述回热设备所需的蒸汽流量小于所述背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述背压式抽汽小机向所述中压缸排汽溢流。
[0014] 根据本发明的一个优选实施例，在上述热力系统中，还包括：凝汽器，从所述低压缸获得蒸汽并获得所述背压式抽汽小机的排汽。[0015] 根据本发明的一个优选实施例，在上述热力系统中，还包括：小机启动排汽管，连接所述背压式抽汽小机和所述凝汽器，以在所述热力系统启动阶段所述背压式抽汽小机无法向所述中压缸排汽时向所述凝汽器排汽。[0016] 根据本发明的一个优选实施例，在上述热力系统中，所述回热设备是加热器或除氧器。
[0017] 根据本发明的一个优选实施例，在上述热力系统中，还包括：凝汽式抽汽小机，从所述中压缸获得蒸汽以驱动所述凝汽式抽汽小机，并向凝汽器排汽。[0018] 应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。附图说明
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，
附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
[0019] [0020]
图1示出了现有技术的一种一次再热的热力系统，该热力系统采用了凝汽式抽汽小机，且回热设备采用再热后高过热度蒸汽。
[0021] 图2示出了现有技术的另一种一次再热的热力系统。
[0022] 图3示出了根据本发明的一个实施例的一次再热热力系统的示意性结构，其中采用背压式抽汽小机。
[0023] 图4示出了根据本发明的另一实施例的一次再热热力系统的示意性结构。[0024] 图5示出了根据本发明的又一实施例的一次再热热力系统的示意性结构。[0025] 图6示出了根据本发明的再一实施例的一次再热热力系统的示意性结构。具体实施方式
[0026] 现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。[0027] 术语的简要说明[0028] 小机：小汽轮机，是主汽轮机热力系统中的辅助汽轮机。
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再热：将汽轮机内做了部分功的蒸汽引出进行再次加热，然后引回汽轮机继续做
功。这种方式称为再热。通过合理的再热，可以降低排汽湿度，提高热力循环效率。[0030] 凝汽式：排汽到低于大气压的真空凝汽器的汽轮机称为凝汽式。[0031] 背压式：排汽到高于大气压的管系或换热器的汽轮机称为背压式。[0032] 抽汽：从汽轮机排汽前的中间级抽出蒸汽。[0033] 本申请的发明人发现：抽汽最好过热度较低，将过热部分能量做功，而将汽化潜热部分能量用来回热。但，对现有技术的有再热系统的火力发电厂，再热后的抽汽的受再热作用，温度提高，过热度随之增加，使得可用来做功的能量用来加热凝结水和给水，影响了热力循环的效率。因此，本发明针对现有一次再热热力系统上述情况，利用再热前的蒸汽，驱动背压抽汽小机，从小机中抽汽，利用过热度较低的小机抽汽和排汽，通过加热器来加热凝结水和给水，与现有热力系统相比，可提高热力循环效率。[0034] 第一实施例[0035] 图3示出了本发明的一个优选实施例的一次再热热力系统的示意性结构。如图3所示，本发明的一次再热热力系统主要包括：高压缸301、中压缸302、低压缸303、再热器304、背压式抽汽小机305、回热设备306。[0036] 图中，高压缸301、中压缸302和低压缸303依次连接。主蒸汽通过高压缸301做功后，经设置于高压缸301和中压缸302之间的再热器304再热后的蒸汽被依次传递到中压缸302和低压缸303。[0037] 根据本发明，背压式抽汽小机305被配置成从高压缸301处获得未经再热器304再热的蒸汽，该蒸汽被用于驱动背压式抽汽小机305。在该热力系统的运行过程中，蒸汽，例如低温再热蒸汽、汽轮机高压某级抽汽、锅炉中间加热蒸汽等汽源，通过背压式抽汽小机305的进汽管系进入该背压抽汽小机305，蒸汽带动背压式抽汽小机305转动。如图所示，该背压式抽汽小机305可以驱动一被驱动装置309，例如给水泵、风机、发电机、压缩机等设备。然后，再通过抽汽管系从该背压式抽汽小机305中抽取蒸汽给图3中所示的两个回热设备306。此外，背压式抽汽小机305的排汽通过排汽管系进入回热设备306，排汽的热量及工质水通过回热设备306回收到热力循环系统中。例如，本发明的回热设备306可以是加热器或者除氧器。此外，本发明的背压式抽汽小机305也可以将其排汽引到其它回热器、辅助蒸汽系统或热网。
[0038] 根据本发明的另一方面，上述热力系统还可以包括一蒸汽流量平衡管307。该蒸汽流量平衡管307连通背压式抽汽小机305的输出管道与中压缸302和低压缸303之间的传输管道，用以稳定背压式抽汽小机305的排汽压力并平衡回热设备306所需蒸汽流量与背压式抽汽小机305的排汽流量。例如，当回热设备306所需的蒸汽流量大于背压式抽汽小机305的排汽流量时，从中压缸302向回热设备306补充蒸汽；而当回热设备306所需的蒸汽流量小于背压式抽汽小机305的排汽流量时，从背压式抽汽小机305向中压缸302排汽溢流。
[0039] 此外，在图3所示的实施例中，热力系统还包含一凝汽器310。如图所示，该凝汽器310可以从低压缸303获得蒸汽，也可以获得背压式抽汽小机305的排汽。[0040] 特别是，该凝汽器310与背压式抽汽小机305之间经由一小机启动排汽管308连接。该小机启动排汽管308可以在热力系统的启动阶段背压式抽汽小机305无法向中压缸
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302排汽时向凝汽器310排汽。此外，根据本发明的其它实施例，该小机启动排汽管308也可以引至扩容器或者直接排向大气。[0041] 此外，本发明图3和图5的技术方案与图1的常规技术方案对应。其中背压式抽汽小机设有1级抽汽口、配套1路抽汽管系、对应1级回热设备。图中回热设备可以为单列1台100％容量加热器，当然该加热器也可采用双列2台50％容量型式。第二实施例[0043] 图4示出了本发明的另一优选实施例。特别是，图4所示的实施例与图3相同的部分可以直接沿用以上第一实施例中的描述，此处不再赘述。此外，除非在说明书中有特别的说明，图4中的附图标号沿用与图3中相同的顺序。例如，图4中的标号401与图3中的标号301标示相同的装置或设备。[0044] 与图3相比，图4所示的实施例设置了三个回热设备406。实际上，根据实际应用的需要，本发明还可以设置更多数量的回热设备而不背离本发明的原理。[0045] 此外，本发明的图4和图6的技术方案与常规技术的例如图2所示的技术方案对应，其中背压抽汽小机设有2级抽汽口，配套2路抽汽管系，对应2级回热设备。图中回热设备可以为单列100％容量加热器，该加热器也可采用双列50％容量型式。[0046] 第三实施例[0047] 图5示出了本发明的另一优选实施例。特别是，图5所示的实施例与图3相同的部分可以直接沿用以上第一实施例中的描述，此处不再赘述。此外，除非在说明书中有特别的说明，图5中的附图标号沿用与图3中相同的顺序。例如，图5中的标号501与图3中的标号301标示相同的装置或设备。[0048] 与图3相比，图5所示的实施例进一步设置了一凝汽式抽汽小机511。如图所示，该凝汽式抽汽小机511设置于中压缸502和凝汽器510之间，从中压缸502获得蒸汽以驱动该凝汽式抽汽小机511，然后从该凝汽式抽汽小机511向凝汽器510排汽。[0049] 实际上，在该技术方案中，保留了常规的凝汽式抽汽小机511以驱动给水泵组，而用背压抽汽小机驱动其它泵、风机、发电机、压缩机等设备。[0050] 第四实施例[0051] 图6示出了本发明的另一优选实施例。特别是，图6所示的实施例与图3相同的部分可以直接沿用以上第一实施例中的描述，此处不再赘述。此外，除非在说明书中有特别的说明，图6中的附图标号沿用与图3中相同的顺序。例如，图6中的标号601与图3中的标号301标示相同的装置或设备。
[0042]
与图3相比，图6所示的实施例进一步设置了一凝汽式抽汽小机611以及三个回
热设备606。实际上，图6所示的实施例结合了以上图4和图5所示的第二和第三实施例相对于图3所示的第一实施例的区别。[0053] 综上，本发明针对现有技术的上述不足，主要利用再热前的蒸汽来驱动背压抽汽小机，从小机中抽汽，利用过热度较低的小机抽汽和排汽，通过加热器来加热凝结水和给水，与现有的一次再热热力系统相比，可提高热力循环效率。同时，本发明显著减少了进入再热器的蒸汽流量，可减少再热器的换热面积，减少再热管道的通流面积，从而大幅降低再热系统的造价。[0054] 例如，对1台1000MW、600℃的一次再热超超临界发电机组，采用本发明背压抽汽
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小机热力系统，与常规主汽轮机抽汽热力系统相比，热力系统投资减少约5000万，同时热力循环效率可提高约0.2％，相当于每年可节煤约2000吨，具有良好的投资效益。[0055] 此外，本发明的技术方案中还可以配有小机排汽流量平衡管系。这可以稳定小机排汽压力，平衡回热设备所需蒸汽流量与小机排汽流量。当回热设备所需蒸汽流量大于小机排汽流量时，从主汽轮机中压缸排汽向回热设备补充蒸汽；当回热设备所需蒸汽流量小于小机排汽流量时，从小机排汽向主汽轮机中压缸排汽溢流。可提高运行灵活和可靠性。[0056] 此外，本发明的技术方案中还可以配有小机启动排汽管系，在机组启动阶段当小机排汽不能向主汽轮机中压缸排汽管系排放时，可排至凝汽器、扩容器或大气。可满足机组启动要求。
[0057] 本发明的技术方案中，背压抽汽小机可以用来驱动常规方案中的给水泵组，也可保留常规凝汽式小机驱动给水泵组，用背压抽汽小机驱动其它泵、风机、发电机、压缩机等设备。可满足不同电厂的不同配置要求。[0058] 本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
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