空冷汽輪機(jī)高背壓供熱發(fā)電聯(lián)產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種熱電聯(lián)產(chǎn)方法，用于熱電廠的新建、擴(kuò)建、改造。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電聯(lián)產(chǎn)是指發(fā)電廠既生產(chǎn)電能，又對用戶供熱的生產(chǎn)方式，即同時(shí)生產(chǎn)電、熱能的工藝過程，較之分別生產(chǎn)電、熱能的方式節(jié)約燃料。熱電聯(lián)產(chǎn)工程中，汽輪機(jī)利用鍋爐蒸汽做功，從而驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電；同時(shí)從汽輪機(jī)的氣缸中抽汽，將熱網(wǎng)循環(huán)水經(jīng)熱網(wǎng)加熱器加熱后，補(bǔ)給到城市熱網(wǎng)。常用汽輪機(jī)按照熱力性能分主要有凝汽式、供熱式、背壓式、抽汽式和飽和蒸汽汽輪機(jī)等類型。凝汽式汽輪機(jī)排出的蒸汽流入凝汽器，排汽壓力低于大氣壓力，因此具有良好的熱力性能，是最為常用的一種汽輪機(jī)；供熱式汽輪機(jī)既提供動力驅(qū)動發(fā)電機(jī)或其他機(jī)械，又提供生產(chǎn)或生活用熱，具有較高的熱能利用率；背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機(jī)；抽汽式汽輪機(jī)是能從中間級抽出蒸汽供熱的汽輪機(jī)。汽輪機(jī)排汽進(jìn)入凝汽器，被循環(huán)水冷卻凝結(jié)為水，由凝結(jié)水泵抽出，經(jīng)凝結(jié)水處理系統(tǒng)處理后，補(bǔ)充到鍋爐用水。凝結(jié)水處理系統(tǒng)一般包括凝結(jié)水精處理裝置、換熱器、低壓加熱器、除氧器、鍋爐補(bǔ)水泵組、高壓加熱器等。
[0003]現(xiàn)有的熱電聯(lián)產(chǎn)工程一般采用抽凝機(jī)組進(jìn)行城市供熱和發(fā)電，抽凝機(jī)組主要包括凝汽式汽輪機(jī)，凝汽設(shè)備主要由凝汽器、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵和抽氣器組成。在非采暖季節(jié)，汽輪發(fā)電機(jī)純凝發(fā)電運(yùn)行；在采暖季節(jié)，部分抽汽供熱、部分蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功后在凝汽器內(nèi)凝結(jié)，乏汽放出熱量，由循環(huán)水系統(tǒng)帶走。采用抽凝機(jī)組的工藝存在以下不足:第一，從中壓缸抽走的蒸汽品質(zhì)較高，仍具有做功能力，但用于抽汽供熱，能量利用率較低，機(jī)組發(fā)電出力下降，350MW機(jī)組在供熱時(shí)僅能發(fā)電266MW ;第二，由于汽輪機(jī)低壓缸最小通流量的要求，必須有148t/h的乏汽在凝汽器中凝結(jié)，這些乏汽的熱量從冷卻塔中散失，造成冷端損失，相當(dāng)減少了約25%供熱面積。
[0004]空冷汽輪機(jī)的排汽由空氣直接或間接冷卻；空冷汽輪機(jī)具有較寬泛的背壓變化范圍。背壓汽輪機(jī)是排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機(jī)。背壓式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電功率由熱負(fù)荷決定，因而不能同時(shí)滿足熱、電負(fù)荷的需要。
[0005]凝汽器是將汽輪機(jī)排汽冷凝成水的一種換熱器，又稱復(fù)水器。凝汽器主要用于汽輪機(jī)動力裝置中，分為水冷凝汽器和空冷凝汽器兩種。凝汽器除將汽輪機(jī)的排汽冷凝成水供鍋爐重新使用外，還能在汽輪機(jī)排汽處建立真空和維持真空。
[0006]凝汽器熱井，俗稱“熱井”。安裝在汽輪機(jī)表面式凝汽器底部的一種直立圓筒狀部件。用以匯集由大量乏汽連續(xù)冷凝而生成的主凝結(jié)水。因外形似水井，故名熱井。
[0007]乏汽的形成:具有熱勢能的過熱蒸汽經(jīng)管道引入汽輪機(jī)后，便將熱勢能轉(zhuǎn)變成動能，高速流動的蒸汽推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，形成機(jī)械能，經(jīng)過一系列做功釋放出熱勢能的蒸汽，從汽輪機(jī)下部的排氣口排出，排出的氣體稱為“乏汽”。
[0008]背壓，通常用于描述系統(tǒng)排出的流體在出口處或二次側(cè)的壓力(大于當(dāng)?shù)卮髿鈮?的壓力。與汽輪機(jī)相關(guān)的背壓，通常指汽輪機(jī)出口排汽壓力，大家俗稱背壓。雙背壓汽輪機(jī)是指有兩個(gè)不同的排汽壓力的汽輪機(jī)。
[0009]疏水是蒸汽在管道內(nèi)因?yàn)閴毫?、溫度下降而產(chǎn)生的凝結(jié)水。疏水應(yīng)及時(shí)排放，否則不僅吸收管內(nèi)蒸汽熱量、影響蒸汽流動，嚴(yán)重的將會產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，造成嚴(yán)重后果。疏水回收經(jīng)過處理可以繼續(xù)使用，參數(shù)較高的疏水可以先回收熱能，再處理作為脫鹽水使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供空冷汽輪機(jī)高背壓供熱發(fā)電聯(lián)產(chǎn)方法，其能大幅度提高發(fā)電量和供熱面積，冷端損失為零，降低發(fā)電煤耗，節(jié)能高效，經(jīng)濟(jì)適用。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
空冷汽輪機(jī)高背壓供熱發(fā)電聯(lián)產(chǎn)方法，包括凝結(jié)水處理系統(tǒng)、與鍋爐及發(fā)電機(jī)相連的汽輪機(jī)，所述汽輪機(jī)組包括至少一臺背壓范圍在6~60kpa的空冷汽輪機(jī)，在供暖季空冷汽輪機(jī)的背壓范圍是36~50kPa，在非供暖季空冷汽輪機(jī)的背壓范圍是6~10kPa ;空冷汽輪機(jī)的低壓缸與凝汽器相連，凝汽器還分別與城市熱網(wǎng)、凝結(jié)水精處理裝置相連。
[0012]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:空冷汽輪機(jī)的高中壓缸通過管道與熱網(wǎng)加熱器相連，熱網(wǎng)加熱器與城市熱網(wǎng)通過設(shè)置有閥門的管道相連。
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:空冷汽輪機(jī)組、抽凝機(jī)組之間并聯(lián)。
[0014]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:空冷汽輪機(jī)組熱井、抽凝機(jī)組熱井與同一個(gè)混合水箱相連，混合水箱與凝結(jié)水精處理裝置相連。
[0015]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述凝汽器采用雙背壓凝汽器。
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:凝結(jié)水精處理裝置是盛裝有耐高溫離子交換樹脂的尚子交換設(shè)備。
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:凝汽器與冷卻構(gòu)筑物相連的循環(huán)冷卻水管道設(shè)置有隔離閥門。
[0018]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:空冷汽輪機(jī)組、抽凝機(jī)組分別連接各自的冷卻構(gòu)筑物；或空冷汽輪機(jī)組、抽凝機(jī)組連接至同一冷卻構(gòu)筑物。
[0019]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:空冷汽輪機(jī)組與冷卻構(gòu)筑物之間設(shè)置一臺流量為100%的循環(huán)水泵，抽凝機(jī)組與冷卻構(gòu)筑物之間設(shè)置兩臺流量為50%循環(huán)水泵。
[0020]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:空冷汽輪機(jī)組的給水泵采用電動機(jī)拖動。
[0021]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是:
本發(fā)明的空冷汽輪機(jī)高背壓供熱發(fā)電聯(lián)產(chǎn)方法，供熱季初期，無供熱抽汽，供熱管網(wǎng)的熱源全部來自于做完功的乏汽，利用乏汽通過凝汽器供給城市熱網(wǎng)的熱量，冷端損失為零，提高供熱面積；非供熱季低背壓運(yùn)行，降低發(fā)電煤耗，節(jié)能高效，經(jīng)濟(jì)適用。
[0022]汽輪機(jī)組至少包括一臺空冷汽輪機(jī)，此空冷汽輪機(jī)可以在6~60kpa的背壓范圍內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，較大的背壓范圍，使汽輪發(fā)電機(jī)組在冬季時(shí)高背壓36~50kPa供熱發(fā)電；夏季時(shí)在背壓范圍內(nèi)6~10kPa內(nèi)高效純凝發(fā)電，降低煤耗?？绽淦啓C(jī)的低壓缸的末級葉片長度為500mm~800mm，厚度為30.618?7.049mm，短而厚的末級葉片，增強(qiáng)了強(qiáng)機(jī)組防震顫能力，機(jī)組運(yùn)行安全穩(wěn)定。
[0023]凝汽器中的乏汽由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，釋放大量熱量，熱網(wǎng)循環(huán)水從凝汽器內(nèi)流過，500C ~55°C熱網(wǎng)循環(huán)水本乏汽凝結(jié)釋放的熱量加熱到70°C ~85°C，乏汽的熱量全部用于采暖供熱，冷端損失為零；同時(shí)，空冷汽輪機(jī)無抽汽，中壓缸的排汽全部進(jìn)入低壓缸，增加了低壓缸的進(jìn)汽量，從而增加了發(fā)電量；既能大幅提高發(fā)電量，又可以大幅提高供熱面積的雙重效果。
[0024]在嚴(yán)寒季節(jié)，乏汽釋放的熱量不能充分供給城市用熱，需要采取從空冷汽輪機(jī)組的中壓缸或另外一臺抽凝汽輪機(jī)的中壓缸末端抽汽至熱網(wǎng)加熱器加熱熱網(wǎng)循環(huán)水(凝汽器的出水)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入低壓缸的汽量，達(dá)到發(fā)電、供熱的最佳配比，既滿足供熱，又提高發(fā)電量，降低相同供熱、發(fā)電要求下的煤耗量。
[0025]本專利申請的汽輪機(jī)組還可以是空冷汽輪機(jī)組與其他類型汽輪機(jī)組并聯(lián)或串聯(lián)的組合，比如空冷汽輪機(jī)組與抽凝機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，空冷汽輪機(jī)組的凝汽器熱井、抽凝機(jī)組的凝汽器熱井都與同一混合水箱相連，使得兩個(gè)熱井內(nèi)的冷水和熱水在混合水箱中互相摻混，可使兩臺機(jī)組的熱井的水溫低于70°C，不會影響凝結(jié)水精處理系統(tǒng)；同時(shí)兩臺機(jī)組的除鹽水補(bǔ)水，均補(bǔ)至空冷汽輪機(jī)組的熱井，降低凝結(jié)水水溫。
[0026]凝汽器采用雙背壓凝汽器，雙背壓凝汽器的平均背壓低于同等條件下單背壓凝汽器的背壓，因此汽機(jī)低壓缸的焓降就增大了，從而提高了汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
[0027]凝結(jié)水精處理系統(tǒng)采用耐高溫的離子交換樹脂的離子交換設(shè)備，離子交換樹脂耐高溫且換熱效率高，空冷汽輪機(jī)組的凝結(jié)水直接進(jìn)入精處理裝置，減少了凝結(jié)水冷卻的時(shí)間，提高了凝結(jié)水處理的效率，進(jìn)而提高了整個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行效率。
[0028]凝汽器與冷卻塔的連接管道上設(shè)置有閥門?？绽淦啓C(jī)組在冬季時(shí)電廠循環(huán)水系統(tǒng)閑置，循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用節(jié)約投資的方案，如冷卻構(gòu)筑物采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，循環(huán)水泵采用空冷汽輪機(jī)組配置一臺循環(huán)泵的形式，提高資金利用率。
[0029]空冷汽輪機(jī)組與冷卻構(gòu)筑物之間設(shè)置一臺流量為100%的循環(huán)水泵，抽凝機(jī)組與冷卻構(gòu)筑物之間設(shè)置兩臺流量為50%循環(huán)水泵?？绽淦啓C(jī)組在冬季時(shí)采用熱網(wǎng)循環(huán)水冷卻乏汽，只設(shè)置一臺100%的循環(huán)水泵，避免了夏季時(shí)的設(shè)備閑置，資金利用效率高。抽凝機(jī)組的乏汽冷卻全年采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻，設(shè)置兩臺50%的循環(huán)水泵，有利于機(jī)組水量的調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1、鍋爐；2、高中壓缸；3、低壓缸；4、發(fā)電機(jī)；5、凝汽器；6、熱網(wǎng)加熱器；7、熱網(wǎng)循環(huán)泵；8、換熱器；9、低壓加熱器；10、除氧器；11、鍋爐補(bǔ)水泵組；12、高壓加熱器；13、冷卻構(gòu)筑物；14、循環(huán)水泵；15、凝結(jié)水精處理裝置。
【具體實(shí)施方式】
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