一种配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统的制作方法

1.本发明涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统。


背景技术：

2.近年来，发电行业虽然发展迅速，但大型燃煤火电机组运行小时数逐年降低，同时可再生能源占比进一步加大，故而在传统火电领域，燃煤机组需要长期深度调峰，此时如何提高低负荷长期运行的能源转换效率是急需解决的问题。
3.特别是在塔式熔盐光热发电领域，熔融盐作为传热介质和储热介质，但此混合盐在240℃以下将会发生结晶现象，低于220℃将会凝固，所以在低负荷运行时需要控制与之换热的给水温度来保证熔融盐不发生凝固现象。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统，能够控制低负荷工况下回热单元的给水温度，以克服现有技术的上述缺陷。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统，包括具有高压段通流和中低压通流的汽轮机以及在中低压通流的低压排汽口与高压段通流的主进汽口之间依次串联的凝汽器、回热单元和蒸汽发生器，低压排汽口的排汽由凝汽器冷凝成水后经过回热单元加热成供给蒸汽发生器的给水，高压段通流上沿汽流方向依次间隔设有高压汽源抽汽口和低压汽源抽汽口，高压汽源抽汽口和低压汽源抽汽口分别通过高压汽源管道和低压汽源管道与回热单元的末级高压加热器相连接，高压汽源管道上设有汽源切换阀和第一调压阀。
6.优选地，回热单元在末级高压加热器之后还设有零号高压加热器，来自蒸汽发生器的汽包蒸汽或主蒸汽通过供汽管道输送给零号高压加热器，供汽管道上设有汽源截止阀和第二调压阀。
7.优选地，回热单元在零号高压加热器之后还设有电加热器。
8.优选地，高压汽源管道、低压汽源管道和供汽管道上均设有逆止阀。
9.优选地，回热单元包括沿水流向依次连接的汽封加热器、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器和末级高压加热器。
10.优选地，凝汽器与回热单元之间通过凝结水泵连接。
11.与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
12.本发明通过汽源切换阀和第一调压阀对给水温度进行控制：当机组在高负荷运行，由低压汽源管道抽取低压汽源抽汽口处的蒸汽送至末级高压加热器加热给水即可满足给水温度要求；当机组负荷降低时，可以开启汽源切换阀和第一调压阀，增加高压汽源抽汽口处抽取的蒸汽在末级高压加热器加热给水，并通过第一调压阀进行压力调整，保证低负荷下给水温度满足要求。由此实现了低负荷工况下回热单元的给水温度控制，既可以避免
给水温度降低导致的汽轮机侧循环效率下降，提高机组低负荷运行的循环效率，又可以满足机组对给水温度的特殊要求，对于一些对给水温度有特殊要求的机组，比如塔式熔盐光热机组，本发明的配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统具有非常好的利用价值，不仅可以保证机组低负荷运行工况下给水温度满足要求，还可以在机组启动阶段保证给水温度达到要求。
附图说明
13.图1是本发明实施例的配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统的结构示意图。
14.其中，附图标记说明如下：
[0015]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
汽轮机
[0016]
11
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高压段通流
[0017]
12
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中低压通流
[0018]
1a
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低压排汽口
[0019]
1b
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主进汽口
[0020]
1c
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高压排汽口
[0021]
1d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
中低压进汽口
[0022]
1e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压汽源抽汽口
[0023]
1f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
低压汽源抽汽口
[0024]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凝汽器
[0025]
30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凝结水泵
[0026]
31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
汽封加热器
[0027]
32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
低压加热器
[0028]
33
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除氧器
[0029]
34
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给水泵
[0030]
35
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高压加热器
[0031]
36
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末级高压加热器
[0032]
37
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
零号高压加热器
[0033]
38
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电加热器
[0034]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
蒸汽发生器
[0035]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
发电机
[0036]
100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压汽源管道
[0037]
101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
汽源切换阀
[0038]
102
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一调压阀
[0039]
200
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
低压汽源管道
[0040]
201
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
截止阀
[0041]
202
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
逆止阀
[0042]
300
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
供汽管道
[0043]
301
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汽源截止阀
[0044]
302
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第二调压阀
[0045]
400
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
低压排汽管道
[0046]
500
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
主蒸汽管道
[0047]
501
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
主汽阀门
[0048]
502
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
主调阀门
[0049]
600
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高压排汽管道
[0050]
700
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再热蒸汽管道
[0051]
701
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
再热主汽阀门
[0052]
702
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
再热调节阀门
具体实施方式
[0053]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
[0054]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0055]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056]
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0057]
如图1所示，本发明的配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统的一种实施例。本实施例的配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统包括汽轮机1、凝汽器2、回热单元和蒸汽发生器4。
[0058]
其中，汽轮机1具有高压段通流11和中低压通流12，汽轮机1与发电机5相连接并驱动发电机5运转。凝汽器2、回热单元和蒸汽发生器4在汽轮机1中低压通流12的低压排汽口1a与高压段通流11的主进汽口1b之间依次串联，低压排汽口1a的排汽由凝汽器2冷凝成水后经过回热单元加热成供给蒸汽发生器4的给水。具体为，汽轮机1中低压通流12的低压排汽口1a通过低压排汽管道400连接凝汽器2的入口，凝汽器2的出口通过回热单元连接蒸汽发生器4的进水口，蒸汽发生器4内产生的主蒸汽通过主蒸汽管道500、主汽阀门501和主调阀门502输送至汽轮机1高压段通流11的主进汽口1b，进入高压段通流11内做功。较佳地，高压段通流11的高压排汽口1c通过高压排汽管道600连接蒸汽发生器4的进汽口，高压排汽口1c的高压排汽进入蒸汽发生器4内再热后通过再热蒸汽管道700、再热主汽阀门701和再热调节阀门702输送至汽轮机1中低压通流12的中低压进汽口1d，进入中低压通流12内做功。
[0059]
本实施例中，在汽轮机1高压段通流11上沿汽流方向依次间隔设有高压汽源抽汽口1e和低压汽源抽汽口1f，则高压汽源抽汽口1e处的蒸汽压力高于低压汽源抽汽口1f处的
蒸汽压力。高压汽源抽汽口1e可以采用非调整抽汽口。高压汽源抽汽口1e通过高压汽源管道100与回热单元的末级高压加热器36相连接，高压汽源管道100上设有汽源切换阀101和第一调压阀102。低压汽源抽汽口1f通过低压汽源管道200与回热单元的末级高压加热器36相连接。高压汽源管道100和/或低压汽源管道200抽取的蒸汽送至末级高压加热器36加热回热单元的给水，并且，通过汽源切换阀101和第一调压阀102对给水温度进行控制：当机组在高负荷运行，通过低压汽源抽汽口1f处抽取的蒸汽在末级高压加热器36加热给水可以满足给水温度要求时，汽源切换阀101和第一调压阀102关闭，仅由低压汽源管道200抽取低压汽源抽汽口1f处的蒸汽送至末级高压加热器36加热给水即可；当机组负荷降低，导致低压汽源抽汽口1f处的蒸汽不能满足给水温度要求时，则开启汽源切换阀101和第一调压阀102，增加高压汽源抽汽口1e处抽取的蒸汽在末级高压加热器36加热给水，并通过第一调压阀102进行压力调整，保证低负荷下给水温度满足要求。由此实现了低负荷工况下回热单元的给水温度控制，既可以避免给水温度降低导致的汽轮机1侧循环效率下降，提高机组低负荷运行的循环效率，又可以满足机组对给水温度的特殊要求，对于一些对给水温度有特殊要求的机组，比如塔式熔盐光热机组，本实施例的配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统具有非常好的利用价值，不仅可以保证机组低负荷运行工况下给水温度满足要求，还可以在机组启动阶段保证给水温度达到要求。
[0060]
进一步，本实施例中，回热单元在末级高压加热器36之后还设有零号高压加热器37，零号高压加热器37位于末级高压加热器36和蒸汽发生器4之间。来自蒸汽发生器4的汽包蒸汽或主蒸汽通过供汽管道300输送给零号高压加热器37，供汽管道300上设有汽源截止阀301和第二调压阀302。机组在高负荷和低负荷运行时，汽源截止阀301和第二调压阀302关闭，当低负荷运行的机组负荷进一步降低，导致增加高压汽源抽汽口1e处抽取的蒸汽在末级高压加热器36加热给水也不能满足给水温度要求时，则可以打开汽源截止阀301和第二调压阀302，增加或切换来自蒸汽发生器4的汽包蒸汽或主蒸汽在零号高压加热器37加热给水，并通过第二调压阀302进行压力调整，保证回热单元供给蒸汽发生器4的给水温度满足要求。
[0061]
更进一步，本实施例中，回热单元在零号高压加热器37之后还设有电加热器38。机组运行中，若末级高压加热器36或零号高压加热器37加热后的给水温度能够满足要求时，电加热器38不开启；当所有汽源投入末级高压加热器36和零号高压加热器37后的给水温度仍不能满足要求(如机组启动阶段)时，则开启加热器38，通过加热器38来进一步加热给水，使给水温度满足要求。
[0062]
本实施例中，汽源切换阀101、第一调压阀102、汽源截止阀301和第二调压阀302的启闭切换和开度大小控制，可以根据末级高压加热器36的工作压力或给水温度，由机组控制系统控制进行在线自动切换和开度在线调整，阀门执行机构的形式并不局限，可以采用电动式或气动式或液动式等，第一调压阀102和第二调压阀302的阀门特性和调节精度可以根据给水温度控制精度要求进行相应选择。
[0063]
本实施例中，优选地，高压汽源管道100、低压汽源管道200和供汽管道300上均设有逆止阀，较佳地，高压汽源管道100和低压汽源管道200还可以均设有截止阀，逆止阀和截止阀可以防止蒸汽倒灌至汽轮机1。图1中示出了低压汽源管道200上设置有截止阀201和逆止阀202，高压汽源管道100上的逆止阀和截止阀、供汽管道300上的逆止阀未示出。
[0064]
本实施例中，优选地，回热单元包括沿水流向依次连接的汽封加热器31、低压加热器32、除氧器33、给水泵34、高压加热器35和末级高压加热器36。低压加热器32、除氧器33和高压加热器35均有加热汽源输入以加热给水，低压加热器32、除氧器33和高压加热器35的加热汽源来源均不局限。优选地，凝汽器2与回热单元的汽封加热器31之间通过凝结水泵30连接。
[0065]
本实施例的配置给水加热汽源切换的蒸汽循环系统特别适用于需要将给水温度控制在240℃-260℃范围内以防止与给水换热的熔融盐凝固的塔式熔盐光热发电机组。应用于塔式熔盐光热发电机组时，当机组在77％-100％额定负荷下运行时，末级高压加热器36的汽源来自于低压汽源管道200抽取的低压汽源抽汽口1f处的蒸汽，此时满足给水温度均在240℃-260℃；当机组负荷降低，低压汽源抽汽口1f处的蒸汽无法满足给水温度要求时，开启汽源切换阀101和第一调压阀102，增加高压汽源抽汽口1e处抽取的蒸汽在末级高压加热器36加热给水，并通过第一调压阀102进行压力调整，可保证55％-77％负荷下的给水温度要求；若机组负荷进一步降低，则打开汽源截止阀301和第二调压阀302，增加或切换来自蒸汽发生器4的汽包蒸汽或主蒸汽在零号高压加热器37加热给水，并通过第二调压阀302进行压力调整，保证更低负荷下的给水温度要求；当所有汽源投入末级高压加热器36和零号高压加热器37后的给水温度仍不能满足要求(如机组启动阶段)时，则开启加热器38，通过加热器38来进一步加热给水，使给水温度满足要求。此种方案，可以在低负荷时尽可能使用低品质的蒸汽，不使用更高品质的蒸汽或者更高品质的电，保证整个系统在全负荷工况下的经济性。
[0066]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。