一種用于火力發(fā)電廠的復合式給水泵汽輪機及熱力系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及火力發(fā)電廠鍋爐給水泵驅(qū)動汽輪機及回熱系統(tǒng)，具體為一種用于火力發(fā)電廠的復合式給水泵汽輪機及熱力系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]直接空冷機組中主汽輪機(簡稱主機)抽汽及給水泵熱力系統(tǒng)如圖1所示，其中來自鍋爐的主蒸汽進入主機高壓缸HP做功后回到鍋爐BR進行再熱，來自鍋爐BR的再熱蒸汽進入主機中壓缸IP做功后排入主機低壓缸LP繼續(xù)做功，乏汽最后排入排氣裝置E凝結(jié)后形成凝結(jié)水，凝結(jié)水由凝結(jié)水泵C依此通過主機7、6、5號低壓加熱器，分別利用主機7、6、5段抽汽加熱后，進入除氧器4，凝結(jié)水在除氧器4由主機4段抽汽加熱除氧后，由給水泵P依此通過主機3、2、1號高壓加熱器，分別利用主機3、2、I段抽汽加熱，給水最終進入鍋爐BR，加熱成為過熱蒸汽，鍋爐給水泵P通過凝汽式小汽輪機(簡稱純凝小機)T驅(qū)動，純凝小機汽源來自主機4段抽汽，純凝小機通常還配置有間接空冷系統(tǒng)。
[0003]給水泵是火力發(fā)電廠功率最大的輔機，大容量直接空冷機組的鍋爐給水泵配置受制約因素較多，目前是一個比較棘手的問題。濕冷機組的給水泵大多采用純凝小機驅(qū)動的方式，是一種成熟可靠的配置方式，間接空冷機組一般也采用這種方式，直接空冷機組采用這樣方式通常需要單獨為純凝小機設置間接空冷系統(tǒng)，會導致系統(tǒng)復雜、占地面積和造價增加。純凝小機排汽直接排入主機排汽裝置的方式僅少量工程采用，且對機組安全性和效率均有一定程度影響，而主機直接驅(qū)動鍋爐給水泵的方式，在國內(nèi)還處在方案研宄階段。
[0004]空冷機組夏季背壓一般高于設計背壓15kPa以上，而濕冷機組夏季背壓與設計背壓的差值僅6kPa左右，由于背壓變化范圍較大，空冷機組給水泵的設計工況點與經(jīng)常運行工況點的偏差要明顯大于濕冷機組，驅(qū)動給水泵的純凝小機在夏季背壓下為滿足驅(qū)動給水泵的需求，純凝小機的設計通流能力進一步加大。如果直接空冷機組采用純凝小機排汽直接排入主機排汽裝置的方式，還需要進一步考慮夏季因大風引起的背壓突降工況，純凝小機還需要再增加設計裕量，設計裕量層層疊加，導致純凝小機運行效率低下。
[0005]另外，隨著機組向高參數(shù)的方向發(fā)展，超超臨界機組再熱蒸汽溫度已達620°C，并向700°C方向發(fā)展，主機3段抽汽(中壓缸第I級抽汽)的溫度和過熱度不斷提高，即使在設置外置蒸汽冷卻器的情況下，3段抽汽的高品質(zhì)能量仍得不到更合理的利用，影響機組回熱循環(huán)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決目前困擾直接空冷機組的給水泵配置方式和能耗偏高的問題，提供了一種用于火力發(fā)電廠的復合式給水泵汽輪機及熱力系統(tǒng)，并適用于間接空冷和濕冷機組，且有助于提高機組循環(huán)效率。
[0007]本發(fā)明是采用如下的技術方案實現(xiàn)的:一種用于火力發(fā)電廠的復合式給水泵汽輪機及熱力系統(tǒng)，包括抽汽凝汽式小汽輪機(簡稱抽凝小機)、抽凝小機6'號低壓加熱器、抽凝小機7'號低壓加熱器和抽凝小機凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥，抽凝小機的輸出端和鍋爐給水泵連接，抽凝小機6'號低壓加熱器和抽凝小機7'號低壓加熱器都分別通過抽汽管道與抽凝小機連接，抽凝小機6'號低壓加熱器通過凝結(jié)水管道和抽凝小機7'號低壓加熱器、抽凝小機凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥串聯(lián)，且串聯(lián)形成的凝結(jié)水管路并聯(lián)在主機6號低壓加熱器、主機7號低壓加熱器和主機凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥串聯(lián)形成的凝結(jié)管路兩端。
[0008]抽凝小機汽源來自主汽輪機4段抽汽，排汽排至主機的排汽裝置，抽汽排入抽凝小機6'號低壓加熱器、抽凝小機7'號低壓加熱器，抽汽口數(shù)量可以優(yōu)化選擇，抽汽通過分流部分主機的凝結(jié)水來凝結(jié)，這部分凝結(jié)水被加熱后，視溫度情況，匯入主機凝結(jié)水系統(tǒng)適當?shù)奈恢?。在主機運行背壓正常時，抽凝小機的6'號低壓加熱器、7'號低壓加熱器正常投入，當主機在較高背壓工況運行時，可通過抽凝小機凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥逐步減小流過抽凝小機6'號低壓加熱器、抽凝小機7'號低壓加熱器的凝結(jié)水量，從而減少抽凝小機的抽汽量，以提高抽凝小機的出力，滿足所驅(qū)動給水泵的功率需求，視主機背壓情況，直至將抽汽流量減到零，這樣就避免了采用現(xiàn)有技術的純凝小機造成裕量過大、運行效率較低的問題，而且抽凝小機的排汽可以排入主機排汽裝置，而不必要單獨設置間接空冷系統(tǒng)。
[0009]上述的一種用于火力發(fā)電廠的復合式給水泵汽輪機及熱力系統(tǒng)，還包括背壓式小汽輪機(簡稱背壓小機)和離合器，背壓小機的驅(qū)動端通過離合器和抽凝小機的輸入端連接，主機3號高壓加熱器通過蒸汽管道與背壓小機的排汽管道連接，主機3號高壓加熱器通過給水管道和主機2號高壓加熱器連接。
[0010]背壓小機和抽凝小機也可以通過變速離合器(即一體化的齒輪箱加離合器)相連接，設計時可以分別靈活選擇各自的設計轉(zhuǎn)速，有助于各自效率的提高，對鍋爐給水泵的調(diào)節(jié)通過抽凝小機的進汽調(diào)節(jié)閥完成，而背壓小機進汽閥門則保持全開，不做調(diào)節(jié)，軸功率通過離合器(或變速離合器)傳遞給抽凝小機，這樣不僅使背壓小機保持高效運行，而且還避免了因進汽閥門調(diào)節(jié)引起蒸汽流量變化，造成其所接帶的高壓加熱器水位波動或調(diào)節(jié)困難。
[0011]當主機高壓加熱器系統(tǒng)故障，主給水切換至旁路運行，高壓加熱器退出運行時，背壓小機可以通過離合器從軸系中切出，退出運行，而不會影響到給水泵運行，根據(jù)抽凝小機能滿足給水泵軸功率的情況，機組僅需要限制部分出力即可。
[0012]上述的一種用于火力發(fā)電廠的復合式給水泵汽輪機及熱力系統(tǒng)，主機3號高壓加熱器可被替代為主機3a號高壓加熱器和主機3b號高壓加熱器，背壓小機被替代為抽汽背壓式小汽輪機(簡稱抽背小機)，主機3a號高壓加熱器與抽背小機的抽汽管道連接，主機3b號高壓加熱器則與抽背小機的排汽管道連接。整體優(yōu)化包括主機I號高壓加熱器、主機2號高壓加熱器在內(nèi)的全部高壓給水系統(tǒng)的各臺高壓加熱器的溫升，可以使給水回熱系統(tǒng)更加合理，并有助于提高抽背小機的效率。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
I)現(xiàn)有技術的純凝小機，要滿足夏季背壓及背壓突降工況的軸功率需求，需要較大的設計蒸汽通流量，這就意味著在正常運行工況，純凝小機負荷率較低，會長期偏離設計工況運行，導致效率較低。純凝小機較大的蒸汽通流量，則需要的排汽面積也較大，就需要選擇較長的末級葉片，但較長的末級葉片在夏季高背壓工況下運行，會導致較嚴重的鼓風損失，尤其是在給水泵軸功率偏低的情況下，嚴重影響純凝小機效率；若選擇較短的末級葉片，雖然能滿足夏季高背壓工況的需要，但純凝小機的阻塞背壓會相應升高，影響在正常背壓下運行的效率，即夏季要求大的進汽量和小的排汽面積，冬季要求相對較小的進汽量和較大的排汽面積，使空冷小機在設計上陷入兩難境地。本發(fā)明所述的復合式給水泵汽輪機中的抽凝小機的通流設計可以很好的滿足機組THA (熱耗考核工況)、VWO (閥門全開工況)、TRL(能力工況，即夏季背壓滿出力工況)等運行工況，在現(xiàn)有純凝小機的基礎上，增加可調(diào)節(jié)抽汽，根據(jù)工況的需要，適時調(diào)節(jié)抽汽量，在滿足給水泵軸功率的情況下，使小機的排汽量和背壓、通流量和軸功率得到了合理的匹配，也有效解決了進汽量同排汽量之間的矛盾。
[0014]2)現(xiàn)有技術的背壓小機(或抽背小機)曾在美國盛行了一個時期，也用于給水泵驅(qū)動，由于在機組運行中給水泵要進行給水流量動態(tài)調(diào)節(jié)，背壓小機(或抽背小機)的抽汽或排汽分別排入高壓加熱器或除氧器，會引起其水位波動，因而，不利于機組負荷快速響應，另外，背壓小機(或抽背小機)的內(nèi)效率要低于相同功率純凝小機，后來逐步被純凝小機所取代。而且，背壓小機(或抽背小機)的效率也無法與主機中壓缸效率相比，背壓小機(或抽背小機)的汽源取自主機高壓缸排汽，其焓值相對較低，背壓小機(或抽背小機)承擔全部給水泵軸功率需要較大的蒸汽流量，因而進入鍋爐再熱器的蒸汽流量就會顯著減少，對再熱循環(huán)削弱較多，雖然提高了回熱循環(huán)效率，但機組整體熱耗收益不大。本發(fā)明所述的復合式給水泵汽輪機中的背壓小機(或抽背小機)不單獨驅(qū)動給水泵，而是通過離合器(或變速離合器)與抽凝小機相連，負荷調(diào)節(jié)由抽凝小機完成，背壓小機(或抽背小機)始終保持閥門全開工況運行，不做調(diào)節(jié)，一方面可以使所接帶的高加水位控制比較容易，同時也使背壓小機(或抽背小機)始終在設計效率點附近運行，在相同技術條件下，效率高于現(xiàn)有參與負荷調(diào)節(jié)的背壓小機(或抽背小機)。另外，背壓小機(或抽背小機)的蒸汽流量僅限于滿足機組回熱系統(tǒng)的需要，只承擔給水泵的所需的部分軸功率，而不同于現(xiàn)有技術全部承擔給水泵軸