一種低成本超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種熱力系統(tǒng)，特別是低成本超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的主蒸汽壓力在15.7-19.6Mpa，超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的主蒸汽壓力多22MPa。超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)是當(dāng)今火力發(fā)電領(lǐng)域內(nèi)先進(jìn)技術(shù)的代表，由于主蒸汽的溫度和壓力較高，因此發(fā)電效率也比較高。以一臺(tái)600麗的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)為例，相比現(xiàn)有效率較高的600麗的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，一年約可以節(jié)省五萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)能效果十分顯著。此外，超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)在節(jié)煤的同時(shí)可以減少對(duì)環(huán)境的污染，600MW超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)相比600MW亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)一年可以減少約7000噸的灰渣以及大量的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等有害物質(zhì)的排放量。因此超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)是一種具有發(fā)展前景的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。目前，火力發(fā)電行業(yè)有大量的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行，特別是300MW容量等級(jí)的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)占有相當(dāng)大的比例，根據(jù)節(jié)能環(huán)保要求以及國(guó)家“上大壓小”政策，這些熱力系統(tǒng)將逐步被拆除淘汰。但鑒于現(xiàn)有亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量所占發(fā)電總量的比例較大，及相當(dāng)數(shù)量的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)使用時(shí)間還不長(zhǎng)，若在電廠改造中拆除這些尚在服役期的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)造成極大的浪費(fèi)。因此，充分利用現(xiàn)有亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備，以較少的投資改建超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，從而大幅度降低超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用，是一種具有較高性價(jià)比及較快改建速度的理想途徑。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種低成本超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，所述超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備資源，可大幅度減少超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)投資費(fèi)用，加快高能耗亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的改建步伐。
[0004]本實(shí)用新型所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種低成本超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，包括超臨界直流鍋爐、前置汽輪機(jī)、增壓栗、混合加熱器和亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機(jī)組，所述下游發(fā)電機(jī)組包括高壓缸、中壓缸、低壓缸、凝汽器、凝結(jié)水栗、除氧器、低壓加熱器組和高壓加熱器組，超臨界直流鍋爐的主蒸汽管路連通前置汽輪機(jī)的蒸汽入口，前置汽輪機(jī)蒸汽出口管路連通高壓缸蒸汽入口管路，高壓缸蒸汽出口管路連通超臨界直流鍋爐的再熱蒸汽冷段管路，超臨界直流鍋爐的再熱蒸汽熱段管路連通中壓缸蒸汽入口管路，中壓缸蒸汽出口管路連通低壓缸的蒸汽入口，低壓缸蒸汽出口管路連接凝汽器，凝汽器連接凝結(jié)水栗，凝結(jié)水栗連接低壓加熱器組，低壓加熱器組連接除氧器，除氧器連接給水栗，給水栗連接高壓加熱器組，高壓加熱器組出水管路連通混合加熱器，混合加熱器連通增壓栗，增壓栗連通超臨界直流鍋爐給水管路。
[0006]上述低成本超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，所述下游發(fā)電機(jī)組的數(shù)目為1-4套，下游發(fā)電機(jī)組設(shè)置兩套以上時(shí)，各套下游發(fā)電機(jī)組規(guī)格、結(jié)構(gòu)相同，各套下游發(fā)電機(jī)組的高壓缸蒸汽入口管路并聯(lián)連接前置汽輪機(jī)蒸汽出口管路，各套下游發(fā)電機(jī)組的中壓缸蒸汽入口管路并聯(lián)連接再熱蒸汽熱段管路；各套下游發(fā)電機(jī)組的高壓加熱器組出水管路均與混合加熱器連通，各套下游發(fā)電機(jī)組的高壓缸蒸汽出口管路均與再熱蒸汽冷段管路連通。
[0007]上述低成本超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，主蒸汽管路內(nèi)的壓力為23-26.5MPa，溫度590-605°C，超臨界直流鍋爐給水管路內(nèi)的壓力為25-29.5MPa，溫度290-320°C ;再熱蒸汽冷段管路內(nèi)的壓力為3.3-3.7MPa，溫度為306-325 °C，再熱蒸汽熱段管路內(nèi)的壓力為3.1-3.5MPa，溫度為 527-542。。。
[0008]上述低成本超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，所述前置汽輪機(jī)設(shè)有前置汽輪機(jī)抽汽管道，置汽輪機(jī)抽汽管道連通混合加熱器。
[0009]上述低成本超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，各套下游發(fā)電機(jī)組的高壓加熱器組包括第一高壓加熱器、第二高壓加熱器和第三高壓加熱器，第一高壓加熱器與該套下游發(fā)電機(jī)組的中壓缸抽汽口連通，第二高壓加熱器、第三高壓加熱器分別與該套下游發(fā)電機(jī)組高壓缸的高壓缸蒸汽出口管路連通；各套下游發(fā)電機(jī)組的低壓加熱器組包括第一低壓加熱器、第二低壓加熱器、第三低壓加熱器和第四低壓加熱器，各低壓加熱器分別與該套下游發(fā)電機(jī)組的低壓缸抽汽口連通。
[0010]本實(shí)用新型提供的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)包括超臨界直流鍋爐、前置汽輪機(jī)和數(shù)套現(xiàn)有的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機(jī)組。所述超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)以超臨界直流鍋爐替代亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的汽包鍋爐，超臨界直流鍋爐的主蒸汽帶動(dòng)前置汽輪機(jī)做功，前置汽輪機(jī)內(nèi)做完功的蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)閬喤R界參數(shù)蒸汽，然后通過(guò)管道進(jìn)入亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機(jī)組做功，最大程度的利用現(xiàn)有亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備，從而減小新建大容量超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)投資費(fèi)用，提高現(xiàn)有設(shè)備的利用率。本實(shí)用新型所提供的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)與現(xiàn)有同容量超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)效率相當(dāng)，遠(yuǎn)高于原亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)效率。采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)，在降低超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)成本的同時(shí)，可避免因改建而拆除服役期亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)所造成的浪費(fèi)，是一種具有較高性價(jià)比、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，以及較快改建速度實(shí)現(xiàn)熱力系統(tǒng)以小換大、以“亞”換“超”的理想途徑。
【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施方案的示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施方案的示意圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型第三實(shí)施方案的示意圖；
[0015]圖4是本實(shí)用新型第四實(shí)施方案的示意圖。
[0016]圖中各標(biāo)號(hào)清單為:1、超臨界直流鍋爐；2、主蒸汽管路；3、前置汽輪機(jī)；4、前置汽輪機(jī)蒸汽出口管路；5、高壓缸蒸汽入口管路；6、高壓缸；7、高壓缸蒸汽出口管路；8、再熱蒸汽冷段管路；9、超臨界直流鍋爐給水管路；10、再熱蒸汽熱段管路；11、中壓缸蒸汽入口管路；12、中壓缸；13、中壓缸蒸汽出口管路；14、低壓缸；15、發(fā)電機(jī)；16、低壓缸蒸汽出口管路；17、凝汽器；18、凝結(jié)水栗；19-1、第一低壓加熱器；19-2、第二低壓加熱器；19_3、第三低壓加熱器；19-4、第四低壓加熱器；20、除氧器，21、給水栗；22-1、第一高壓加熱器；22_2、第二高壓加熱器；22-3、第三高壓加熱器；23、高壓加熱器組出水管路；24、混合加熱器；25、增壓栗；26、前置汽輪機(jī)抽汽管道；27、前置汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)與亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)相比，其高壓缸內(nèi)最初幾級(jí)的蒸汽為超臨界參數(shù)，而通過(guò)這幾級(jí)后蒸汽參數(shù)降至亞臨界。因此，本實(shí)用新型所述的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有較小容量亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機(jī)組相關(guān)設(shè)備，通過(guò)參數(shù)的合理配置，使進(jìn)入下游發(fā)電機(jī)組高壓缸的蒸汽參數(shù)(前置汽輪機(jī)排汽參數(shù))與原亞臨界機(jī)組運(yùn)行時(shí)的參數(shù)匹配，滿足設(shè)備的工況范圍，最大程度的降低改建費(fèi)用。
[0018]參看圖1，這是本實(shí)用新型優(yōu)選的第一實(shí)施方案(一拖二)。該實(shí)施方案利用兩套現(xiàn)有的300MW亞臨界熱力系統(tǒng)的下游發(fā)電機(jī)組設(shè)備(附圖內(nèi)虛線框表示的部分)和增設(shè)的超臨界直流鍋爐1、前置汽輪機(jī)3、增壓栗25、混合加熱器24等設(shè)備構(gòu)建成660MW等級(jí)的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)。兩套原亞臨界熱力系統(tǒng)的下游發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)置相同，分別稱為第一下游發(fā)電機(jī)組、第二下游發(fā)電機(jī)組。各下游發(fā)電機(jī)組分別包括高壓缸6、中壓缸12、低壓缸14、發(fā)電機(jī)15、凝汽器17、凝結(jié)水栗18、除氧器20、給水栗21、低壓加熱器組和高壓加熱器組。由于改建后下游機(jī)組高壓缸無(wú)需再進(jìn)行配汽，因此高壓缸無(wú)需設(shè)置調(diào)節(jié)級(jí)。各套下游發(fā)電機(jī)組的高壓加熱器組包括第一高壓加熱器22-1、第二高壓加熱器22-2和第三高壓加熱器22-3 ;各套下游發(fā)電機(jī)組的低壓加熱器組包括第一低壓加熱器19-1、第二低壓加熱器19-2、第三低壓加熱器19-3和第四低壓加熱器19-4。圖1所示實(shí)施方案的具體結(jié)構(gòu)如下:超臨界直流鍋爐1的主蒸汽管路2連通前置汽輪機(jī)3的蒸汽入口，前置汽輪機(jī)蒸汽出口管路4并聯(lián)連接第一下游發(fā)電機(jī)組、第二下游發(fā)電機(jī)組的高壓缸蒸汽入口管路5 ;第一下游發(fā)電機(jī)組、第二下游發(fā)電機(jī)組的高壓缸蒸汽出口管路7均與超臨界直流鍋爐的再熱蒸汽冷段管路8連接，超臨界直流鍋爐的再熱蒸汽熱段管路10并聯(lián)連通到第一下游發(fā)電機(jī)組、第二下游發(fā)電機(jī)組的中壓缸蒸汽入口管路11，第一下游發(fā)電機(jī)組、第二下游發(fā)電機(jī)組的中壓缸蒸汽出口管路13分別與各自機(jī)組的低壓缸14的蒸汽入口連通；在各下游發(fā)電機(jī)組，低壓缸蒸汽出口管路16連接凝汽器17，凝汽器連接凝結(jié)水栗18，凝結(jié)水栗連接低壓加熱器組，低壓加熱器組連接除氧器20，除氧器連接給水栗21，給水栗連接高壓加熱器組；第一下游發(fā)電機(jī)組、第二下游發(fā)電機(jī)組的高壓加熱器組出水管路23均連通混合加熱器24，混合加熱器連通增壓栗25，增壓栗連通超臨界直流鍋爐給水管路9。
[0019]仍參看圖1，圖1所示第一實(shí)施方案的熱力過(guò)程如下:超臨界直流爐1產(chǎn)生的超臨界參數(shù)主蒸汽通過(guò)主蒸汽管路2進(jìn)入前置汽輪機(jī)3做功，主蒸汽管路內(nèi)的壓力為23-26MPa，溫度為590-605°C，前置汽輪機(jī)3單獨(dú)拖動(dòng)一臺(tái)前置汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)27。前置汽輪機(jī)內(nèi)做完功的蒸汽溫度壓力均降低，壓力為8.6-11.7Mpa，溫度為465_490°C，流量1650_1850t/h，分流后與原亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的壓力、溫度、流量均匹配，使原亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機(jī)組運(yùn)行設(shè)計(jì)工況的工況下，發(fā)揮最大效率。通過(guò)前置汽輪機(jī)蒸汽出口管路4進(jìn)入高壓缸蒸汽入口管路5的兩股蒸汽可通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)為等量，分別進(jìn)入第一下游發(fā)電機(jī)組、第二下游發(fā)電機(jī)組的高壓缸6做功，兩高壓缸內(nèi)做完功的兩股蒸汽分別通過(guò)高壓缸蒸汽出口管路7進(jìn)入再熱蒸汽冷段管路8匯為一股蒸汽進(jìn)入超臨界直流鍋爐1再熱，再熱蒸汽冷段溫度306-321°C，壓力3.3-3.7MPa，進(jìn)入鍋爐的再熱蒸汽流量1380_1580t/h ;再熱后的蒸汽壓力為3.1-3.5MPa，溫度為527_542°C。通過(guò)再熱蒸汽熱段管路10進(jìn)入第一下游發(fā)電機(jī)組、第二下游發(fā)電機(jī)組的中壓缸蒸汽入口管路11，再進(jìn)入第一下游發(fā)電機(jī)組、第二下游發(fā)電機(jī)組的中壓