多級復疊式蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種多級復疊式蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，具體屬火力發(fā)電廠動力裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]以水蒸汽為工質(zhì)的火力發(fā)電廠，是大規(guī)模地進行著把熱能轉(zhuǎn)變成機械能，并又把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓S。發(fā)電廠應用的循環(huán)很復雜，然而宄其實質(zhì)，主要是由鍋爐、汽輪機、凝汽器、水泵等設(shè)備所組成的朗肯循環(huán)來完成，其工作原理是:給水先經(jīng)給水泵加壓后送入鍋爐，在鍋爐中水被加熱汽化、形成高溫高壓的過熱蒸汽，過熱蒸汽在汽輪機中膨脹做功，變?yōu)榈蜏氐蛪旱姆ζ?，最后排入凝汽器凝結(jié)為冷凝水，重新經(jīng)水泵將冷凝水送入鍋爐進行新的循環(huán)。至于火力發(fā)電廠使用的復雜循環(huán)，只不過是在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上，為了提高熱效率，加以改進而形成的新的循環(huán)即回熱循環(huán)、再熱循環(huán)等，朗肯循環(huán)已成為現(xiàn)代蒸汽動力裝置的基本循環(huán)。
[0003]現(xiàn)代大中型蒸汽動力裝置毫無例外地全都采用抽汽加熱給水回熱循環(huán)、蒸汽再熱循環(huán)技術(shù)，從而提高了加熱平均溫度，除了顯著地提高了循環(huán)熱效率以外，汽耗率雖有所增加，但由于逐級抽汽使排汽率減少，這有利于實際做功量和理論做功量之比即該循環(huán)的相對內(nèi)效率提高，同時解決了大功率汽輪機末級葉片流通能力限制的困難，凝汽器體積也可相應減少。但蒸汽在凝汽器中凝結(jié)時仍釋放出大量的汽化潛熱，需要大量的水或空氣進行冷卻，即浪費了熱量、造成熱污染，又浪費了電能、水資源。因此如何有效利用凝汽器中蒸汽凝結(jié)時釋放的大量的汽化潛熱，值得深入研宄。
[0004]電站鍋爐生產(chǎn)過程中排放出大量的煙氣，其中可回收利用的熱量很多。雖然這部分余熱資源浪費巨大，但回收利用有較大的難度，其主要原因是:(1)余熱的品質(zhì)較低，未找到有效的利用方法；(2)回收這部分的余熱，往往對鍋爐原有熱力系統(tǒng)做出較大改動，具有一定的風險性；(3)熱平衡問題難以組織，難以在工廠內(nèi)部全部直接利用，往往需要向外尋找合適的熱用戶，而熱用戶的用熱負荷往往會有波動，從而限制了回收方法的通用性。
[0005]因此如何利用蒸汽朗肯循環(huán)火力發(fā)電廠的熱力學基本規(guī)律，保留基于朗肯循環(huán)原理的動力裝置技術(shù)的優(yōu)點，探討新的聯(lián)合循環(huán)理論，真正找到大幅度提高蒸汽朗肯循環(huán)動力裝置熱效率的新途徑，成為該領(lǐng)域研宄的難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的為解決上述蒸汽朗肯循環(huán)存在的問題，提出一種新的火電廠復合循環(huán)流程，即多級復疊式蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，能夠在保留傳統(tǒng)的蒸汽朗肯循環(huán)技術(shù)的優(yōu)點的同時，大幅度回收傳統(tǒng)蒸汽朗肯循環(huán)凝汽器的汽化潛熱，使傳統(tǒng)朗肯循環(huán)凝汽器的負荷較大幅度減輕，相同發(fā)電量的情況下，減輕的絕對幅度值可達20%，從而實現(xiàn)有效提高整個聯(lián)合循環(huán)機組的熱效率，最終達到節(jié)能降耗、提高系統(tǒng)熱效率的目的。
[0007]本實用新型的目的是通過以下措施實現(xiàn)的:
[0008]—種多級復疊式蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括高壓端蒸汽朗肯循環(huán)、中壓端蒸汽朗肯循環(huán)、低壓端蒸汽朗肯循環(huán)，其特征在于:
[0009]所述的高壓端蒸汽朗肯循環(huán)，是指由鍋爐本體I出來的飽和蒸汽2，經(jīng)高壓過熱器3形成高壓過熱蒸汽3-1，送入高壓汽輪機4拖動高壓端發(fā)電機19發(fā)電；高壓汽輪機4出來的乏汽在高壓端冷凝蒸發(fā)器5凝結(jié)成凝結(jié)水6，凝結(jié)水6經(jīng)高壓給水泵7送入高壓給水加熱器8、鍋爐本體1，鍋爐本體I再產(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成高壓端蒸汽朗肯循環(huán)回路；
[0010]所述的中壓端蒸汽朗肯循環(huán)，是指由高壓端冷凝蒸發(fā)器5產(chǎn)生的中壓蒸汽，經(jīng)中壓過熱器15-1形成中壓過熱蒸汽，送入中壓汽輪機4-1拖動中壓端發(fā)電機19-1發(fā)電；中壓汽輪機4-1出來的乏汽在中壓端冷凝蒸發(fā)器14凝結(jié)成凝結(jié)水，凝結(jié)水經(jīng)中壓給水泵7-1送入高壓端冷凝蒸發(fā)器5，高壓端冷凝蒸發(fā)器5再產(chǎn)生蒸汽，從而形成中壓端蒸汽朗肯循環(huán)回路；
[0011]所述的低壓端蒸汽朗肯循環(huán)，是指由中壓端冷凝蒸發(fā)器14出來的蒸汽，經(jīng)低壓過熱器15形成低壓過熱蒸汽16，送入低壓汽輪機17帶動低壓端發(fā)電機19-2發(fā)電；低壓汽輪機17出來的乏汽在低壓凝汽器18凝結(jié)成低壓端凝結(jié)水9，凝結(jié)水9經(jīng)凝結(jié)水泵10、低壓給水加熱器11、除氧器12、低壓給水泵13，送入中壓端冷凝蒸發(fā)器14，中壓端冷凝蒸發(fā)器14再產(chǎn)生蒸汽，從而形成低壓端蒸汽朗肯循環(huán)回路。
[0012]所述的高壓端發(fā)電機19、中壓端發(fā)電機19-1、低壓端發(fā)電機19-2可以為同一臺發(fā)電機，或采用共軸、并列等方式聯(lián)接的多臺發(fā)電機。
[0013]所述的介于高壓端蒸汽朗肯循環(huán)與低壓端蒸汽朗肯循環(huán)之間的中壓端蒸汽朗肯循環(huán)，為一級或多級，與高壓端蒸汽朗肯循環(huán)與低壓端蒸汽朗肯循環(huán)按照壓力降低依次復置。
[0014]所述的高壓端蒸汽朗肯循環(huán)回路的高壓端冷凝蒸發(fā)器5、中壓端冷凝蒸發(fā)器14，采用直接或間接方式分別加熱中壓端蒸汽朗肯循環(huán)、低壓端蒸汽朗肯循環(huán)中的凝結(jié)水，高效回收高溫端蒸汽朗肯循環(huán)、中壓端蒸汽朗肯循環(huán)的蒸汽冷凝時釋放的汽化潛熱用于蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電。
[0015]燃料燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)鍋爐本體1、低壓過熱器15、高壓過熱器3、中壓過熱器15-1、高壓給水加熱器8、低壓給水加熱器11降溫后排入大氣；或經(jīng)鍋爐本體1、高壓過熱器3、低壓過熱器15、中壓過熱器15-1、高壓給水加熱器8、低壓給水加熱器11降溫后排入大氣。
[0016]所述的低壓給水加熱器11與煙氣采用分離式換熱方式時，低壓給水加熱器為復合相變換熱器，包括蒸發(fā)器11-1、冷凝器11-2，蒸發(fā)器11-1和冷凝器采用分體式或一體式的結(jié)構(gòu)；其中的相變工質(zhì)采用水或其他適宜的物質(zhì)；相變工質(zhì)在蒸發(fā)器11-1中吸收煙氣的熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽通過冷凝器11-2與低壓端凝結(jié)水9間壁式換熱，冷卻后形成凝結(jié)液再由蒸發(fā)器11-1吸收煙氣的熱量產(chǎn)生蒸汽，從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)過程；相變工質(zhì)采用自然循環(huán)或強制循環(huán)方式；優(yōu)選的方法是蒸發(fā)器、冷凝器分體式布置，即蒸發(fā)器11-1布置于煙道22內(nèi)、冷凝器11-2布置于煙道外，相變工質(zhì)采用水，采用自然循環(huán)方式。
[0017]設(shè)有與多級復疊式蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置配套的補水系統(tǒng)，經(jīng)化學水處理的合格補水進入除氧器12或低壓凝汽器18，補充系統(tǒng)的消耗。
[0018]所述的高壓給水加熱器8、高壓端冷凝蒸發(fā)器5、中壓端冷凝蒸發(fā)器14、低壓給水加熱器11、高壓過熱器3、低壓過熱器15、中壓過熱器15-1、低壓凝汽器18可分別設(shè)置一個或多個，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。
[0019]送風機24送來的空氣23進入空氣預熱器25，形成熱空氣26，進入燃燒設(shè)備27參與燃燒，生成的高溫煙氣經(jīng)鍋爐本體1、低壓過熱器15、高壓過熱器3、中壓過熱器15-1、高壓給水加熱器8、空氣預熱器23、低壓給水加熱器11降低溫度后排出。
[0020]所述的低壓端凝汽器18按照常規(guī)技術(shù)進行設(shè)置，采用水或空氣等作為冷卻介質(zhì)。
[0021]本實用新型中所提及的前述設(shè)備的換熱元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他強化傳熱措施的管子或其他型式的中空腔體換熱元件。
[0022]控制低壓給水加熱器11之蒸發(fā)器11-1換熱面的壁面溫度稍高于煙氣酸露點溫度，或采用耐腐蝕的材料有效減輕煙氣的低溫腐蝕，能夠有效降低排煙溫度、避免煙氣低溫腐蝕的同時，高效回收煙氣余熱。
[0023]本實用新型中未說明的設(shè)備及其備用系統(tǒng)、管道、儀表、閥門、保溫、具有調(diào)節(jié)功能旁路設(shè)施等采用公知的成熟技術(shù)進行配套。
[0024]設(shè)有與本實用新型系統(tǒng)配套的安全、調(diào)控裝置，采用現(xiàn)有蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電廠、程氏循環(huán)發(fā)電廠或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的公知的成熟調(diào)控技術(shù)進行配套，使多級復疊式蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置能經(jīng)濟、安全、高熱效率運行，達到節(jié)能降耗的目的。
[0025]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點:
[0026]1、本實用新型設(shè)計的多級復疊式蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，有別于傳統(tǒng)的蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)或兩級復疊式蒸汽朗肯循環(huán)機組，有助于優(yōu)化蒸汽朗肯循環(huán)的設(shè)計，相當于采用至少兩級的新型回熱循環(huán)結(jié)合再熱循環(huán)的朗肯循環(huán)新方式，相比同發(fā)電功率的機組的低壓端凝汽器的負荷，凝汽器的負荷減輕的絕對幅度值可達20%，整個系統(tǒng)循環(huán)的絕對效率值至少提高3%以上；因高壓端蒸汽朗肯循環(huán)汽輪機的背壓采用正壓方式運行，高壓汽輪機出口乏汽能保證一定的過熱度，在高壓端過熱蒸汽溫度不變的情況下，可通過適當提高高壓端蒸汽初壓的方法進一步提高循環(huán)熱效率2%以上。
[0027]2、電廠的煙氣余熱實現(xiàn)高效回收利用:尾部煙道設(shè)置的熱交換器采用相變換熱器時，可以高效回收煙氣的余熱，排煙溫度可降低至120°C左右，相變換熱器蒸發(fā)器采用耐腐蝕材料時，排煙溫度能降低更多，達到85°C左右，對脫硫脫硝系統(tǒng)的運行極為有利，有效避免煙氣低溫腐蝕的同時，回收的熱量用于朗肯循環(huán)系統(tǒng)高效發(fā)電，更符合能量梯級利用原理。
[0028]3、運彳丁安全性明顯提尚:
[0029](I)高壓端蒸汽朗肯循環(huán)的高壓蒸汽輪機正壓運行，出口蒸汽為過熱蒸汽，相比于采用再熱循環(huán)技術(shù)的機組，能夠進一步降低背壓，從而多發(fā)電，蒸汽輪機的運行工況得到優(yōu)化；低壓端蒸汽朗肯循環(huán)中的低壓過熱器，因壓力較低，運行安全性提高；低壓汽輪機的進汽采用過熱蒸汽，能有效解決傳統(tǒng)蒸汽朗肯循環(huán)中汽輪機末級葉片因濕蒸汽帶來的問題設(shè)計、制造及運行問題，蒸汽輪機發(fā)電機組的振動較之前明顯改善。
[0030](2)高壓側(cè)蒸汽朗肯循環(huán)鍋爐系統(tǒng)的氧腐蝕安全性能明顯改善，減輕了傳統(tǒng)蒸汽發(fā)電機組因凝汽器負壓運行，空氣不可避免漏入而對系統(tǒng)系統(tǒng)造成的氧腐蝕危害。
[0031]4、本實用新型的方案既可用于新建動力裝置系統(tǒng)的設(shè)計、建造，也可用于對現(xiàn)有再熱朗肯循環(huán)機組的節(jié)能改造，能充分挖掘設(shè)備的潛力，盤活現(xiàn)有資產(chǎn)，同時符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，機組運行的經(jīng)濟型、安全性得到可靠保證，能有效提高系統(tǒng)的熱效率。
【附圖說明】
[0032]圖1是本實用新型的一種多級復疊式蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置流程示意圖。
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