專利名稱：包括調(diào)整式渦輪機(jī)的火力發(fā)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火力發(fā)電站，包括主渦輪發(fā)電機(jī)組、冷凝器、給水泵、用于驅(qū)動給水泵的調(diào)整式渦輪機(jī)，其中調(diào)整式渦輪機(jī)構(gòu)造為蒸汽輪機(jī)，其中排汽口與來自渦輪機(jī)組的蒸汽輸送部流體地連接。
背景技術(shù)：
在火力發(fā)電站中或者在電廠過程中使用給水，以便在蒸汽發(fā)生器中壓縮并且轉(zhuǎn)換成高溫的蒸汽，所述高溫蒸汽接下來在蒸汽主渦輪發(fā)電機(jī)組中進(jìn)行熱轉(zhuǎn)換。給水借助于所謂的鍋爐進(jìn)水泵克服新鮮蒸汽壓力的阻力泵入到鍋爐中或者蒸汽發(fā)生器中。通常，通過蒸汽輪機(jī)驅(qū)動所述鍋爐進(jìn)水泵并且所述蒸汽輪機(jī)稱作進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)(SPAT)。在設(shè)計(jì)所述泵驅(qū)動系統(tǒng)時必須考慮，鍋爐進(jìn)水泵在極端情況下需要提高20%至30%的功率需求(主渦輪發(fā)電機(jī)組的旁通運(yùn)行)。所述提高的功率需求必須通過進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)來提供，為此，在進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)的構(gòu)造和接通方面考慮并且提供相應(yīng)的儲備。 在具有單中間再熱單元或者雙中間再熱單元的傳統(tǒng)的或者典型的電廠過程中，進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)由主蒸汽輪機(jī)的分接頭進(jìn)行供給(在IObar和15bar之間的壓力水平的情況下)并且接下來擴(kuò)展到冷凝器水平上。在此，進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)能夠具有自身的冷凝器，或者進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)的排汽被導(dǎo)引到主蒸汽渦輪機(jī)的冷凝器上。在提高的功率需求的情況下，進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)附加地由分接頭進(jìn)行供給，所述分接頭具有更高的壓力(典型地來自冷的中間再熱器中)。麻煩的是，進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)構(gòu)造為具有來自主蒸汽輪機(jī)的最上部的分接頭中的供給和到再生式預(yù)熱器上的排汽的所謂的調(diào)整式渦輪機(jī)。那么在所述情況下，通過轉(zhuǎn)接到壓力更高的分接頭上來提高功率是不可能的。用于確保功率儲備的在技術(shù)上可行的解決方案為在額定工況下對進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)進(jìn)行充分的預(yù)節(jié)流。但是，這種節(jié)流從效率的觀點(diǎn)來看在長期運(yùn)行中是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，更好地充分利用進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)。該目的通過根據(jù)權(quán)利要求I的火力發(fā)電站以及通過根據(jù)權(quán)利要求4的、用于運(yùn)行在火力發(fā)電站中的調(diào)整式渦輪機(jī)的方法來實(shí)現(xiàn)。對進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)的提高的功率需求在下述情況下實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)上游的節(jié)流機(jī)構(gòu)已經(jīng)通過將排汽轉(zhuǎn)接到主冷凝器上而完全地或者全部地打開。在此，在進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)排汽和冷凝器之間的節(jié)流機(jī)構(gòu)還必須建立背壓，使得所述節(jié)流機(jī)構(gòu)承擔(dān)功率或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)或者降低在進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)排汽處的壓力，使得一方面進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)的葉片組沒有過負(fù)荷并且另一方面在進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)上游的節(jié)流機(jī)構(gòu)再次具有調(diào)節(jié)儲備。由此可能的是，為進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)提供提高的焓降，使得能夠達(dá)到更高的功率。這根據(jù)本發(fā)明通過降低排汽壓力來實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，這通過增加進(jìn)汽壓力來實(shí)現(xiàn)，這在所提出的應(yīng)用中由于將進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)有利地連接到主渦輪發(fā)電機(jī)組上部的分接頭上而不再可行。在一個替選的實(shí)施形式中，代替主冷凝器，還能進(jìn)行轉(zhuǎn)接到(在壓力方面)置于更低的預(yù)熱器上。在另一替選的實(shí)施形式中，進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)的排汽能夠被導(dǎo)入到主蒸汽輪機(jī)的管道部段或者渦輪機(jī)殼體中。在該情況下，能夠執(zhí)行控制技術(shù)上的措施，這些措施在主蒸汽輪機(jī)緊急停止的情況下確保安全的停機(jī)，例如通過雙重的阻隔器、符合安全技術(shù)的重要性的控制技術(shù)上的構(gòu)造來確保安全的停機(jī)。在另一有利的實(shí)施形式中，作為進(jìn)水泵功率要求的功能而有針對性地選擇預(yù)熱器或者供給位置。這還能夠稱作為“遷移排汽”。在本發(fā)明的一個擴(kuò)展方案中，調(diào)整式渦輪機(jī)或者進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)構(gòu)造有分接頭，所述分接頭用于火力發(fā)電設(shè)備的再生式給水預(yù)熱。由此，達(dá)到分接蒸汽的適當(dāng)?shù)臏囟炔?且避免用于給水預(yù)熱的能量損失，這有利地對整個設(shè)備的總效率產(chǎn)生影響。一個重要的優(yōu)點(diǎn)為，新的解決方案能夠提供用于額定工況的效率優(yōu)化的連接，其中調(diào)整式渦輪機(jī)或者進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)能夠在沒有顯著的節(jié)流的情況下運(yùn)行(由此在持續(xù)長時間的額定工況下或者在上面的部分負(fù)載運(yùn)行的情況下以高效率運(yùn)行)。此外，該優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為在如主蒸汽輪機(jī)的旁通運(yùn)行的特殊負(fù)載情況下，主渦輪發(fā)電機(jī)組和調(diào)整式渦輪機(jī)或者進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)的可靠運(yùn)行性的維護(hù)。在所謂的最終的工作點(diǎn)由于轉(zhuǎn)接而達(dá)到更高的功率，所述更高的功率當(dāng)然與更低的效率聯(lián)系在一起，這在旁通運(yùn)行中由于短的運(yùn)行時間而完全能夠被接受。為了即使在主渦輪發(fā)電機(jī)組的不同的要求的情況下也實(shí)現(xiàn)調(diào)整式渦輪機(jī)或者進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)的安全和可靠的運(yùn)行，從主渦輪發(fā)電機(jī)組中或者從水-蒸汽-循環(huán)中提供包括給水容器的單獨(dú)的或者多個預(yù)熱器的并行的支持，所述預(yù)熱器通過進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)的分接或者排汽來供應(yīng)。在適當(dāng)?shù)靥岣哌M(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)或者調(diào)整式渦輪機(jī)的功率要求的情況下，分接質(zhì)量流能夠降低并且由輔助質(zhì)量流來代替。有利地，調(diào)整式渦輪機(jī)或者進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)設(shè)有節(jié)流儲備，在沒有轉(zhuǎn)接到冷凝器的情況下，所述節(jié)流儲備能夠覆蓋典型的長的長期運(yùn)行類型。根據(jù)本發(fā)明，由提高焓降而導(dǎo)致的功率要求不是通過提高入口處的壓力來實(shí)現(xiàn)，而是通過降低背壓來實(shí)現(xiàn)。入口處壓力的提高僅通過由新鮮蒸汽輔助進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)來實(shí)現(xiàn)，但是這導(dǎo)致，進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)必須承受大的溫度躍變并且必須設(shè)計(jì)用于相對高的入口溫度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，火力發(fā)電設(shè)備的構(gòu)件要求和效率以及可運(yùn)行性得到改進(jìn)。本發(fā)明能夠以特殊的方式使用在具有單或者雙中間再熱器的效率關(guān)鍵的大型電廠設(shè)備中。


根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)闡明本發(fā)明。附圖在下面示意地示出圖I不出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的火力發(fā)電站；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的火力發(fā)電站；圖3示出功率關(guān)于閥行程的曲線圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的火力發(fā)電站I。火力發(fā)電站I包括主渦輪發(fā)電機(jī)組2、高壓分渦輪機(jī)3、第一中壓分渦輪機(jī)4和第二中壓分渦輪機(jī)5以及低壓分渦輪機(jī)6。高壓分渦輪機(jī)3經(jīng)由新鮮蒸汽管道7借助蒸汽發(fā)生器或者鍋爐8供應(yīng)有新鮮蒸汽。從高壓分渦輪機(jī)3中流出的蒸汽在冷的中間再熱器管道9中被引至第一中間再熱器10。在第一中間再熱器10中加熱蒸汽并且接下來經(jīng)由熱的中間再熱器管道11被引至第一中壓分渦輪機(jī)4處。從第一中壓分渦輪機(jī)4中流出的蒸汽經(jīng)由另一冷的中間再熱器管道12被引入到第二中間再熱器13中。所述蒸汽被再次加熱并且經(jīng)由另一熱的中間再熱器管道14引至第二中壓分渦輪機(jī)5處。從第二中壓分渦輪機(jī)5中流出的蒸汽在低壓分渦輪機(jī)6中膨脹并且接下來流入到主冷凝器15中。在主冷凝器15中膨脹的蒸汽凝結(jié)成水并且經(jīng)由第一管道16引至給水泵17中。通過給水泵17將水克服新鮮蒸汽壓力壓入到蒸汽發(fā)生器或者鍋爐8中。給水泵通過還能夠稱作調(diào)整式渦輪機(jī)的進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)(SPAT)來驅(qū)動。進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)18構(gòu)造為蒸汽輪機(jī)并且在新鮮蒸汽側(cè)19經(jīng)由節(jié)流機(jī)構(gòu)20與冷的中間再熱器管道19流體地連接。位于冷的中間再熱器管道9中的冷的中間再熱器蒸汽的熱能在進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)18 中膨脹，并且驅(qū)動沒有詳細(xì)示出的轉(zhuǎn)子21，所述轉(zhuǎn)子接下來驅(qū)動給水泵17。進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)18具有分接頭22，從所述分接頭中將蒸汽引至另一冷凝器23處。在另一冷凝器23中導(dǎo)入的蒸汽凝結(jié)成水并且經(jīng)由第二管道24流至預(yù)熱器25處。輸出側(cè)的排汽26經(jīng)由排汽管道27同樣流到預(yù)熱器25處并且預(yù)熱給水。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了進(jìn)行功率或者轉(zhuǎn)速控制，節(jié)流機(jī)構(gòu)22在正常工作中強(qiáng)烈地節(jié)流。進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)18的排汽在正常工作中被引導(dǎo)到預(yù)熱器25上。主渦輪發(fā)電機(jī)組2最終驅(qū)動發(fā)電機(jī)28，以用于產(chǎn)生電能。圖2不出根據(jù)本發(fā)明的火力發(fā)電站設(shè)備I。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的火力發(fā)電設(shè)備I的不同之處在于，蒸汽管道27附加地經(jīng)由冷凝器排汽管道29被引至主冷凝器15。這意味著，從進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)18中流出的蒸汽既能夠流至預(yù)熱器25還能夠流至主冷凝器15處。在冷凝器排汽管道29中設(shè)有第二節(jié)流機(jī)構(gòu)30。節(jié)流機(jī)構(gòu)30在特定的運(yùn)行狀態(tài)下打開至100%并且因此給予在進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)18上游的第一節(jié)流機(jī)構(gòu)20更大的調(diào)整間隙范圍。在給水泵的功率需求提高的情況下，進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)18的排汽被引導(dǎo)到主冷凝器15上。在有利的改進(jìn)形式中，能夠設(shè)有輔助管道31，所述輔助管道將冷的中間再熱器管道12與預(yù)熱器25的輸入端32連接。圖3示出功率33和閥行程34之間的關(guān)系。第一直線35示出當(dāng)打開冷凝器轉(zhuǎn)接器時功率關(guān)于閥行程34的變化曲線。第二直線36示出當(dāng)關(guān)閉冷凝器轉(zhuǎn)接器時功率關(guān)于閥行程34的變化曲線。
權(quán)利要求
1.火力發(fā)電站(1)，所述火力發(fā)電站包括主渦輪發(fā)電機(jī)組(2)、冷凝器(15)、給水泵(17)、用于驅(qū)動所述給水泵(17)的調(diào)整式渦輪機(jī)(18)， 其中所述調(diào)整式渦輪機(jī)(18)構(gòu)造為蒸汽輪機(jī)， 其中新鮮蒸汽側(cè)(19)與來自所述主渦輪發(fā)電機(jī)組(2)的蒸汽輸送部(9)流體地連接， 其特征在于，所述調(diào)整式渦輪機(jī)(18)的排汽管道(27)與主冷凝器(15)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火力發(fā)電站(1)，其中在所述排汽管道(27)和所述主冷凝器(15 )之間設(shè)有節(jié)流機(jī)構(gòu)(30 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的火力發(fā)電站(1)，其中所述排汽管道(27)與第二冷凝器(23)連接。
4.用于運(yùn)行在火力發(fā)電站(I)中的調(diào)整式渦輪機(jī)(18)的方法， 其中所述調(diào)整式渦輪機(jī)(18)驅(qū)動給水泵(17)， 其中所述調(diào)整式渦輪機(jī)(18)構(gòu)造為蒸汽輪機(jī)，并且 所述調(diào)整式渦輪機(jī)(18)的排汽管道(27)與主渦輪發(fā)電機(jī)組(2)的主冷凝器(15)流體地連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)(18)的火力發(fā)電站(1)，所述進(jìn)水泵驅(qū)動渦輪機(jī)在輸出側(cè)附加地與主冷凝器(15)連接。
文檔編號F01K17/06GK102770625SQ201180010808
公開日2012年11月7日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月23日
發(fā)明者德特勒夫·哈耶, 蒂爾曼·弗呂, 邁克爾·韋希松 申請人:西門子公司