通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃煤发电技术领域，具体涉及一种通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统。


背景技术：

2.能源和环境问题关系到国家安全和经济可持续发展，近年来随着我国社会与经济发展进入新常态，国家对于燃煤火电机组的高效清洁发展越来越重视，陆续出台了一系列政策与文件，一方面对燃煤机组节能减排各项指标不断细化，并将节能减排指标完成情况纳入当地经济、社会发展综合评价体系；另一方面通过强化电力生产许可监管、电力市场政策向节能环保型企业倾斜，建立电力市场准入、竞争的双淘汰机制，加快淘汰落后产能，引导和规范发电企业向高效、清洁方向发展。
3.随着燃煤发电机组运行时间的增加，存在能效水平下降、设备老化、运行安全可靠性下降等问题，早期投产燃煤发电机组经济指标与国内同容量新投产燃煤机组先进指标存在差距。随着电力设备设计、制造水平的不断提高，对早期投产机组实施通流改造是提升机组经济指标，提高在未来电力体制改革中的竞争力的重要措施。
4.实施汽轮机通流改造需要对汽轮机本体内部设备进行材质升级，使得汽轮机各级抽汽压力、温度和流量等参数发生变化，相应各级加热器及除氧器进汽参数有变化，现有各级加热器换热面积是否满足要求有待核算，若核算出加热器换热面积无法满足要求，就需要更换加热器。
5.机组在投产设计阶段，各段抽汽参数为加热器的设计进汽参数，在保证汽轮机热耗率的前提下兼顾了加热器的换热效果。实施汽轮机通流改造后，各级抽汽压力、温度及流量等参数发生变化，部分加热器原有换热面积无法满足通流改造需求，若不增加换热面积，会影响回热系统换热效果，造成机组给水温度偏低等问题，具体产生的影响主要有：
6.1、现有加热器换热面积不足，则需要增加换热面积；
7.2、抽汽回热系统换热不充分，降低机组给水温度，影响运行经济性；
8.3、影响加热器抽汽流量，汽轮机运行热耗率升高。
9.当前通流改造抽汽参数的选取是以汽轮机热耗率最低为基准，并没有考虑加热器的换热性能，抽汽回热系统对汽轮机热耗率的影响在性能试验计算过程中被修正，但对机组运行煤耗产生不利影响。
10.因此，有必要设计一种通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统，达到避免或减少加热器更换数量、降低改造费用、提高机组运行效率的目的。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的是提供一种能够避免更换加热器或减少加热器更换数量，从而降低改造费用、提高机组运行效率的通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统。
12.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
13.一种通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统，包括：用于将输入的水加热为蒸汽输出的锅炉、利用所述锅炉输出的蒸汽做功发电的汽轮机、用于将所述汽轮机输出的剩余蒸汽冷凝为水的凝汽器、用于泵送所述凝汽器输出的水的凝结水泵、用于将所述凝结水泵所泵送的水进行加热的包括多级低压加热器的低压加热器组、用于对所述低压加热器组输出的水进行除氧处理的除氧器、用于泵送所述除氧器输出的水的给水泵、用于将所述给水泵所泵送的水进行加热并回输给所述锅炉的包括多级高压加热器的高压加热器组；所述高压加热器组包括三个所述高压加热器，所述低压加热器组包括四个所述低压加热器；
14.各个所述高压加热器与所述汽轮机之间、所述除氧器与所述汽轮机之间、各个所述低压加热器与所述汽轮机之间分别通过抽汽参数可调的抽汽管路相连接而构成八级抽汽回热系统，各个所述低压加热器、各个所述高压加热器均具有用于输出蒸汽凝结形成的水的疏水出口，第八级所述低压加热器的所述疏水出口连接至所述凝汽器，除第八级所述低压加热器以外的各级所述低压加热器的所述疏水出口连接至其后一级所述低压加热器，第三级所述高压加热器的所述疏水出口连接至所述除氧器，除第三级所述高压加热器以外的各级所述高压加热器的所述疏水出口连接至其后一级所述高压加热器。
15.所述汽轮机包括依次连接的汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸，所述低压加热器通过对应所述抽汽管路与所述汽轮机低压缸相连接，所述除氧器、第三级所述高压加热器分别通过对应所述抽汽管路与所述汽轮机中压缸相连接，第一级、第二级所述高压加热器分别通过对应所述抽汽管路与所述汽轮机高压缸相连接。
16.所述汽轮机高压缸通过高压缸排汽管路连接所述锅炉，所述锅炉通过再热蒸汽管道连接所述汽轮机中压缸，所述汽轮机中压缸通过中低压连通管路连接所述汽轮机低压缸，所述汽轮机低压缸通过低压缸排汽管路连接所述凝汽器。
17.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型通过各抽汽参数可调的抽汽管路可以实现抽汽参数的优化，从而实现在通流改造条件下的汽轮机本体及回热系统的综合提效，从而可以避免更换加热器或减少加热器更换数量，降低改造费用、提高机组运行效率。
附图说明
18.附图1为本实用新型的通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统的示意图。
19.以上附图中：1、一级抽汽管路；2、二级抽汽管路；3、三级抽汽管路；4、四级抽汽管路；5、五级抽汽管路；6、六级抽汽管路；7、七级抽汽管路；8、八级抽汽管路；11、1#高压加热器；12、2#高压加热器；13、3#高压加热器；14、除氧器；15、5#低压加热器；16、6#低压加热器；17、7#低压加热器；18、8#低压加热器；21、锅炉；22、汽轮机高压缸；23、汽轮机中压缸；24、汽轮机低压缸；25、凝汽器；26、凝结水泵；27、给水泵；31、主蒸汽管路；32、高压缸排汽管路；33、再热蒸汽管道；34、中低压连通管路；35、低压缸排汽管路；36、凝结水管道；37、给水管道。
具体实施方式
20.下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
21.实施例一：如附图1所示，一种通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统，包括锅炉21、汽轮机、凝汽器25、凝结水泵26、低压加热器组、除氧器14、给水泵27、高压加热器组。
22.锅炉21用于将输入的水加热为蒸汽并输出。汽轮机与锅炉21相连接，包括依次连接的汽轮机高压缸22、汽轮机中压缸23、汽轮机低压缸24，用于利用锅炉21输出的蒸汽做功发电。凝汽器25与汽轮机相连接，用于将汽轮机输出的剩余蒸汽冷凝为水。凝结水泵26与凝汽器25相连接，用于泵送凝汽器25输出的水。低压加热器组与凝结水泵26相连接，包括多级低压加热器，用于将凝结水泵26所泵送的水进行加热。除氧器14与低压加热器组相连接，用于对低压加热器组输出的水进行除氧处理。给水泵27与除氧器14相连接，用于泵送除氧器14输出的水。高压加热器组与给水泵27相连接，包括多级高压加热器，用于将给水泵27所泵送的水进行加热并回输给锅炉21。本实施例中，高压加热器组包括三个高压加热器，分别为沿水流方向设置的3#高压加热器13、2#高压加热器12和1#高压加热器11；低压加热器组包括四个低压加热器，分别为沿水流方向设置的8#低压加热器18、7#低压加热器17、6#低压加热器16和5#低压加热器15。
23.锅炉21具有给水入口和蒸汽出口，锅炉21的蒸汽出口通过主蒸汽管路31连接至汽轮机高压缸22，汽轮机高压缸22通过高压缸排汽管路32连接锅炉21，锅炉21再通过再热蒸汽管道33连接汽轮机中压缸23，汽轮机中压缸23通过中低压连通管路34连接汽轮机低压缸24，汽轮机低压缸24通过低压缸排汽管路35连接凝汽器25。水泵通过凝结水管道36连接低压加热器组，高压加热器组通过给水管道37连接回锅炉21的给水入口。
24.水在锅炉21中被加热为蒸汽，蒸汽经汽轮机高压缸22做功后通过高压缸排汽管路32进入锅炉21加热，再热蒸汽进入汽轮机中压缸23做功，做功后的蒸汽由中低压连通管路34进入汽轮机低压缸24继续做功，做功后的剩余蒸汽经低压缸排汽管路35进入凝汽器25内凝结成水，凝汽器25的出水在凝结水泵26的升压作用下经凝结水管道36进入低压加热器组。
25.8#低压加热器18的出水端与7#低压加热器17的进水端连接，7#低压加热器17的出水端与6#低压加热器16的进水端连接，6#低压加热器16的出水端与5#低压加热器15的进水端连接，5#低压加热器15的出水端与除氧器14的进水端连接，除氧器14的出水端与给水泵27的进水端连接，给水泵27的出水端与3#高压加热器13的进水端连接，3#高压加热器13的出水端与2#高压加热器12的进水端连接，2#高压加热器12的出水端与1#高压加热器11的进水端连接，1#高压加热器11的出水端连接给水管道37。
26.各个低压加热器与汽轮机之间、除氧器14与汽轮机之间、各个高压加热器与汽轮机之间分别通过抽汽参数可调的抽汽管路相连接而构成八级抽汽回热系统。在该八级抽汽回热系统中，按照抽汽压力由高到低依次排列各级抽汽管路，并对应排列各个高压加热器、除氧器和低压加热器，则1#高压加热器11对应连接的抽取管路的抽汽压力最高，1#高压加热器11为第一级高压加热器，2#高压加热器12对应连接的抽取管路的抽汽压力次之，2#高压加热器12为第二级高压加热器，依此类推，3#高压加热器13为第三级高压加热器，除氧器14为第四级除氧器，5#低压加热器15为第五级低压加热器，6#低压加热器16为第六级低压
加热器，7#低压加热器17为第七级低压加热器，8#低压加热器18为第八级低压加热器。第n 1级加热器/除氧器为第n级加热器/除氧器的后一级加热器/除氧器。各级低压加热器通过对应抽汽管路与汽轮机低压缸24相连接，除氧器14、第三级高压加热器分别通过对应抽汽管路与汽轮机中压缸23相连接，第一级、第二级高压加热器分别通过对应抽汽管路与汽轮机高压缸22相连接。具体为：汽轮机高压缸22的中部通过一级抽汽管路1连接1#高压加热器11，一级抽汽管路1与高压缸排汽管路32可以由同一条管路分支形成，汽轮机高压缸22的尾部通过二级抽汽管路2连接2#高压加热器12，汽轮机中压缸23的中部通过三级抽汽管路3连接3#高压加热器13，汽轮机中压缸23的尾部通过四级抽汽管路4连接除氧器14，汽轮机低压缸24的中部通过五级抽汽管路5连接5#低压加热器15，汽轮机低压缸24的中部通过六级抽汽管路6连接6#低压加热器16，汽轮机低压缸24的中部通过七级抽汽管路7连接7#低压加热器17，汽轮机低压缸24的中部通过八级抽汽管路8连接8#低压加热器18，从而构成八级抽汽回热系统。
27.各个低压加热器、各个高压加热器均具有用于输出蒸汽凝结形成的水的疏水出口，位于对应低压加热器、高压加热器的底部，第八级低压加热器的疏水出口连接至凝汽器25，除第八级低压加热器以外的各级低压加热器的疏水出口连接至其后一级低压加热器，第三级高压加热器的疏水出口连接至除氧器14，第一级、第二级高压加热器的疏水出口连接至其后一级高压加热器。具体的，8#低压加热器18的疏水出口连接至凝汽器25，7#低压加热器17的疏水出口连接至8#低压加热器18，6#低压加热器16的疏水出口连接至7#低压加热器17，5#低压加热器15的疏水出口连接至6#低压加热器16，3#高压加热器13的疏水出口连接至除氧器14，2#高压加热器12的疏水出口连接至3#高压加热器13，1#高压加热器11的疏水出口连接至2#高压加热器12。
28.上述方案中，各级抽汽管路，包括一级抽汽管路1、二级抽汽管路2、三级抽汽管路3、四级抽汽管路4、五级抽汽管路5、六级抽汽管路6、七级抽汽管路7、八级抽汽管路8的抽汽参数均可调，从而可以据此对1#高压加热器11、2#高压加热器12、3#高压加热器13、除氧器14、5#低压加热器15、6#低压加热器16、7#低压加热器17、8#低压加热器18的换热性能进行分析，将汽轮机的抽汽参数及会热系统性能作为以整体进行分析，提高机组性能。
29.利用上述通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统所实施的通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效方法，步骤如下：
30.步骤一：通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统运行：锅炉21产生的蒸汽首先进入到汽轮机高压缸22，然后蒸汽通过高压缸排汽管路32进入锅炉21，再热蒸汽通过再热蒸汽管道33进入汽轮机中压缸23，然后经过中低压连通管路34进入汽轮机低压缸24，汽轮机低压缸24排汽进入到凝汽器25中冷却为凝结水，凝结水经凝结水泵26升压后依次经过8#低压加热器18、7#低压加热器17、6#低压加热器16、5#低压加热器15、除氧器14、给水泵27、3#高压加热器13、2#高压加热器12、1#高压加热器11，加热后通过给水管道37进入锅炉21中。
31.步骤二：通过各级抽汽管路，将汽轮机中的蒸汽抽到对应的加热器和除氧器14中，三个高压加热器中的蒸汽冷却后产生的疏水最终进入到除氧器14中，四个低压加热器中的蒸汽冷却后产生的疏水最终能够进入到凝汽器25中。
32.步骤三：实施汽轮机通流改造而各级抽汽参数发生变化，各级加热器和除氧器14
的进汽参数即进汽流量发生相应变化，结合机组运行数据，对加热器的实际运行效果进行分析计算，并将实际运行效果、改造后换热量要求进行对比分析，评估各加热器换热能力是否满足通流改造后的要求。
33.步骤四：若存在某级加热器换热面积不能满足通流改造的换热需求，则需要进行抽汽参数再优化。
34.步骤五：结合各级加热器实际换热能力，通过优化设计各级抽汽流量、抽汽温度等技术措施，为各级加热器选择最合适的进汽参数，与加热器实际换热能力相匹配。
35.提效优化原则为：维持汽轮机热耗率基本不变；充分利用加热器现有换热能力，减少加热器更换数目；给水温度满足要求。上述步骤通过对各级抽汽参数进行的优化设计，使得各级抽汽参数与加热器实际换热性能相匹配，从而在计算出加热器换热面积不能满足需求时不是立即更换加热器，而是通过抽汽参数优化使之尽可能满足需求，从而达到避免或减少加热器更换数量、降低改造费用、提高机组运行效率的目的。
36.下面进行实例应用分析：
37.以国内某电厂300mw机组为例进行实施例分析，该机组设计8级抽汽回热系统，配置三台高压加热器、一台除氧器14和四台低压加热器。上述设备按照实施例结构示意图进行安装和编号命名。
38.实施汽轮机通流改造后，各加热器进汽参数发生变化，现有换热面积是否可以满足要求需要进一步核算。对加热器实际运行效果进行计算分析，计算结果表明：1#高压加热器11、2#高压加热器12、除氧器14、5#低压加热器15、7#低压加热器17、8#低压加热器18换热面积可以满足通流改造后的换热需求，而3#高压加热器13、6#低压加热器16换热面积不能满足需求，需要进行更换。
39.采用基于通流改造条件下的汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统进行优化设计，优化3#高压加热器13汽源，并调整各级加热器进汽流量。抽汽参数优化后，加热器的换热能力要求与加热器实际换热效果曲线相吻合。各加热器的换热量为实际运行值的97.23%
‑
102.65%，符合加热器目前的换热能力；2#高压加热器12、3#高压加热器13、6#低压加热器16实际换热能力为设计值的92.31%、91.27%和90.86%，通过检修提效等措施提高2#高压加热器12、3#高压加热器13、6#低压加热器16换热水平3%以上，与抽汽参数优化后加热器换热能力相匹配。
40.通过机组抽汽参数优化设计前后的对比分析，可以看出机组抽汽参数优化的经济性主要体现在以下几个方面。
41.（1）机组抽汽参数优化，通过抽汽量的优化设计使汽轮机热耗率降低10.28kj/ (kw
·
h)。按照机组年利用小时数4500，标煤单价600元进行计算，抽汽参数优化可年节约标煤581吨，年运行经济效益为35万元；
42.（2）机组抽汽参数优化前，3#高压加热器13、6#低压加热器16需要更换，抽汽参数优化后，通过合理分配各级抽汽参数，不需要更换加热器，节省改造费用300余万元。
43.基于通流改造条件下汽轮机本体及回热系统集成综合提效系统，将汽轮机热耗率、加热器换热能力和项目投资等因素进行分析，充分发挥加热器现有能力，降低了汽轮机热耗率，减少了改造投资，是在通流改造基础上对抽汽参数的优化设计，是节能改造项目的优化整合，属于深度节能的范畴，为电厂节能提效改造提供了新思路。
44.综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：
45.1、本提效系统集成了汽轮机本体和回热系统，当汽轮机本体各级抽汽参数变化后，通过优化各级抽气参数，使各级加热器换热能力满足需求，避免或减少加热器更换数量，降低改造费用；
46.2、本提效系统及措施是当前电力形势下节能技术的新发展；
47.3、在提高回热系统运行经济性的同时降低汽轮机热耗率，避免或减少加热器更换费用，经济效果显著；
48.4、将汽轮机本体及回热系统集成综合考虑，是节能改造项目的优化整合，属于深度节能的范畴，为电厂节能提效改造提供了新思路，具有广泛发展前景。
49.本实用新型对以下机组有广泛的应用性：
50.1、实施汽轮机通流改造机组；
51.2、汽轮机抽汽参数发生改变的机组；
52.3、机组回热抽汽系统节能潜力大的机组可实施相关优化工作。
53.本实用新型将汽轮机本体及回热系统集成综合考虑，在提高机组运行经济性的同时，产生良好的环保效益和社会效益，是节能改造项目的优化整合，是对国家相关政策的积极响应，为电厂节能提效改造提供了新思路，具有广泛发展前景。
54.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。