1.本发明涉及汽轮机技术领域，具体涉及一种发电汽轮机组汽水系统和燃煤发电机组。


背景技术：

2.以rankine循环为基础原理的汽轮机发电机组的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、给水加热器等设备及连接管道构成。如图1所示，锅炉1产生的高温高压蒸汽沿蒸汽管道进入高、中、低压汽轮机(2、3、4)内做功后的蒸汽排入凝汽器6冷却成凝结水，凝结水由凝结水泵7加压输送至低压凝结水加热器系列(8-11)中利用来自低压汽轮机4的部分抽汽逐级加热，然后进入除氧器12中利用来自中压汽轮机3的部分抽汽加热后再通过给水加压泵13加压进入高压给水加热器系列(14-16)中利用来自高、中压汽轮机(2、3)的部分抽汽逐级加热至锅炉需要的给水温度，然后返回锅炉1重新产生蒸汽驱动汽轮机带动发电机5发电输出，如此循环往复，但该汽水循环系统的综合热效率较低。
3.cn102720550a公开了一种双机回热抽汽蒸汽热力系统，该系统中主汽轮机高压缸的中间级设有高压抽汽口，高压抽汽口通过高压抽汽管路分别与小汽轮机的进汽口、数个高压加热器中进汽参数最高的一个高压加热器连接，小汽轮机的中间级设有数个回热抽汽口，数个回热抽汽口通过回热抽汽管路分别与除进汽参数最高高压加热器之外的其余高压加热器连接，小汽轮机的排汽口与除氧器通过小汽轮机排汽管路连接。该系统可省却高温前置蒸汽冷却器，并使锅炉给水温度降低，有利于提高锅炉效率，降低机组的热耗，但系统复杂，投资运维成本高。
4.us3291105a公开了一种利用低压冷凝水为除氧器抽汽降温的技术，主要目的用于紧急工况下的调控，不具有提高汽水循环系统热效率的目的和效果。
5.因此，有必要提供一种新的发电汽轮机组汽水系统。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有汽水循环系统存在的热效率较低的问题，提供了一种发电汽轮机组汽水系统和燃煤发电机组，该系统能够显著提高汽水循环系统的热效率和发电输出功率。
7.为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种发电汽轮机组汽水系统，包括：依次连通的锅炉、汽轮机、凝汽器、多个低压凝结水加热器、除氧器、多个高压给水加热器，以及连通所述汽轮机与所述多个低压凝结水加热器的多个低压抽汽管道、连通所述汽轮机与所述除氧器的除氧抽汽管道、连通所述汽轮机与所述多个高压给水加热器的多个高压抽汽管道；在所述除氧抽汽管道和/或所述多个低压抽汽管道上分别设置换热器，所述换热器还连通所述除氧器的高压给水出口和所述锅炉，用于将从所述除氧器流出的部分高压给水利用来自所述汽轮机的抽汽进行加热以供给所述锅炉。
8.本发明第二方面提供了一种燃煤发电机组，包括本发明第一方面所述的发电汽轮
机组汽水系统。
9.通过上述技术方案，本发明通过在除氧抽汽管道上和/或多个低压抽气管道上分别设置换热器，使部分高压给水通过换热器吸收除氧抽汽管道和/或低压抽汽管道中的蒸汽过热部分的热量，从而加热该部分高压给水以供给锅炉，这样的设置能够减少进入高压给水加热器的水流量，相应减少了高压给水加热器对汽轮机高压段的抽汽量，从而增加了汽轮机的发电输出功率，同时由于将低压抽汽管道和除氧抽汽管道中的蒸汽过热部分的热量转换到高压给水加热能够获得能量的升级使用，从而提高了汽水循环系统的综合热效率。
附图说明
10.图1为现有一台典型的汽轮机发电机组的汽水系统示意图；
11.图2为本发明提供的一种优选实施方式的发电汽轮机组汽水系统的示意图；
12.图3为本发明提供的另一种优选实施方式的发电汽轮机组汽水系统的示意图。
13.附图标记说明
14.1锅炉
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2高压汽轮机
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3中压汽轮机
15.4低压汽轮机
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5发电机
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6凝汽器
16.7凝结水泵
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8一级低压凝结水加热器 9二级低压凝结水加热器
17.10三级低压凝结水加热器 11末级低压凝结水加热器 12除氧器
18.13给水加压泵
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14一级高压给水加热器 15二级高压给水加热器
19.16末级高压给水加热器
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17第一换热器
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18第二换热器
具体实施方式
20.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
21.目前，用于各级低压凝结水加热器，除氧器和高压给水加热器的热源一般都来自汽轮机的某些中间级做过功的部分蒸汽(称为抽汽)。原理上主要是利用抽汽冷凝释放出的潜热来给水加热，使得加热水的蒸汽温度接近对应压力下的饱和温度。但是用于各级水加热器的抽汽相对于其加热器的出口水温都有一定的过热度，这样汽轮机抽汽的温度高于饱和温度的过热段的那部分热量用于水加热属于高质低用。为了解决上述问题，本发明的发明人在研究发现通过在抽汽管道上设置换热器可将蒸汽过热部分的热量回收利用，从而提高系统的热效率，进一步地，以一台典型的320mw亚临界凝气发电机组为例，除氧器加热用抽汽是约7.6bar的325℃的过热蒸汽，远高于除氧器加热所需要的饱和温度168℃；末级低压凝结水加热器加热用蒸汽是约3bar的222℃的过热蒸汽，远高于末级低压凝结水加热器的出口水温131℃，可见用于除氧器和末级低压凝结水加热器的抽汽有相对较大的过热温度，以本发明提供的方法通过在除氧器和末级低压凝结水加热器的抽汽管道上设置换热器回收这些过热部分的热量并升级使用能够进一步提高系统的热效率。
22.如前所述，本发明第一方面提供了一种发电汽轮机组汽水系统，包括：依次连通的
锅炉、汽轮机、凝汽器、多个低压凝结水加热器、除氧器、多个高压给水加热器，以及连通所述汽轮机与所述多个低压凝结水加热器的多个低压抽汽管道、连通所述汽轮机与所述除氧器的除氧抽汽管道、连通所述汽轮机与所述多个高压给水加热器的多个高压抽汽管道；在所述除氧抽汽管道和/或所述多个低压抽汽管道上分别设置换热器，所述换热器还连通所述除氧器的高压给水出口和所述锅炉，用于将从所述除氧器流出的部分高压给水利用来自所述汽轮机的抽汽进行加热以供给所述锅炉。
23.在本发明的一些实施例中，优选地，该系统还包括凝结水泵和给水加压泵，所述凝结水泵设置在凝汽器与一级低压凝结水加热器之间，用于将凝结水打至低压凝结水加热器中进行加热；所述给水加压泵设置在除氧器与一级高压给水加热器之间，用于将经除氧器除氧后的凝结水加压使之进入高压给水加热器继续进行高压加热。本发明所述高压给水实质上是将经除氧器除氧后的凝结水通过给水加压泵加压得到的，即给水加压泵出口的给水。
24.在本发明的一些实施例中，对所述汽轮机的类型没有特别的限定，只要能够输出高压抽汽、中压抽汽和低压抽汽即可。例如所述汽轮机可以为包括高压缸、中压缸和低压缸的一体式汽轮机，也可以为分离式的高压汽轮机、中压汽轮机和低压汽轮机，所述高压缸或高压汽轮机分别通过多个高压抽汽管道与多个高压给水加热器连通；所述中压缸或中压汽轮机分别通过除氧抽汽管道和部分高压抽汽管道与除氧器和部分高压给水加热器连通；所述低压缸或低压汽轮机分别通过多个低压抽汽管道与多个低压凝结水加热器连通。
25.在本发明的一些实施例中，对所述换热器没有特别的限定，采用本领域现有的汽液(如汽水)间接换热器即可，例如包括但不限于shell-tube类型的换热器。
26.本发明所述除氧器的用途是利用汽轮机抽汽将锅炉给水加热到对应除氧器运行压力下的饱和温度，并除去溶解于水中的氧气及其它不凝结气体，提高锅炉给水的品质，防止或减轻锅炉、汽轮机及其附属设备、管道等的氧腐蚀。
27.本发明所述低压凝结水加热器利用来自低压汽轮机的部分抽汽将从凝汽器流出的冷凝水加热到进入除氧器所要求的温度。所述高压给水加热器利用来自高压汽轮机或中压汽轮机的部分抽汽将高压给水加热到锅炉所要求的给水温度。
28.在本发明的一些实施例中，优选地，所述高压给水的压力高于所述除氧器和/或低压凝结水加热器来自汽轮机抽汽的压力，所述高压给水的温度低于所述除氧器和/或低压凝结水加热器来自汽轮机抽汽的温度，这样能够使相对低压高温的抽汽中的过热部分热量(即温度高于抽汽压力下的饱和汽温段的热量)不再用于给除氧器和/或低压凝结水加热器中的水加热，而转用于给更高压力的锅炉给水加热，从而使低压抽汽的过热部分热量得到升级使用。同时由于给水加压泵出口的给水一部分被分流进入换热器中进行加热，相应减少了进入高压给水加热器的水流量，也就减少了高压给水加热器对汽轮机的高压抽汽量需求，从而增加了汽轮机的发电输出功率，还改进了汽水循环系统的综合热效率。
29.在本发明的一些实施例中，所述换热器可以设置在除氧抽汽管道上和/或多个低压抽气管道上用于将除氧抽汽管道和/或多个低压抽气管道中的蒸汽过热部分热量回收利用，即可以只在除氧抽汽管道上设置换热器，或者只在多个低压抽气管道上设置换热器，或者同时在除氧抽汽管道和多个低压抽气管道上设置换热器，优选地，在所述除氧抽汽管道上和/或所述多个低压抽气管道中的末级低压抽汽管道上分别设置换热器。
30.在本发明的一些实施例中，对流入所述换热器的高压给水的水量没有特别的限定，流入水量以维持所述换热器出口的回水温度不低于对应工况下锅炉入口要求的给水温度为基准，即只要能够使流入所述换热器的高压给水经所述换热器后达到的回水温度满足锅炉用水的水温即可，优选地，所述换热器的出口回水的温度与对应负荷下的锅炉省煤器入口的给水温度相同。本发明通过在所述给水加压泵出口与所述换热器入口的连通管道上设置流量控制阀能够调节流入所述换热器的高压给水的流量，从而控制换热器出口的回水温度与对应负荷下的锅炉省煤器入口的给水温度相同。
31.在本发明的一些实施例中，从换热器出口流出的高压给水原则上可以返回到给水加压泵出口下游给水加热系统链接管路中的任何位置，优选地，所述换热器的出口回水的回水点设置在所述除氧器的高压给水出口与锅炉省煤器入口之间的连接管路上。进一步优选地，所述换热器的出口回水的回水点设置在末级高压给水加热器的出口、锅炉省煤器的入口或者所述末级高压给水加热器的出口与锅炉省煤器的入口之间的连接管路上，这样能够更容易将加热的高压给水返回到锅炉中重新使用。
32.本发明第二方面提供了一种燃煤发电机组，包括本发明第一方面所述的发电汽轮机组汽水系统。
33.以下将通过两种优选的实施方式对本发明进行详细描述。
34.一种优选的具体实施方式，如图2所示为一台典型发电汽轮机组汽水系统的示意图，该发电汽轮机组汽水系统，包括：依次连通的锅炉1、高压汽轮机2、中压汽轮机3、低压汽轮机4、凝汽器6、凝结水泵7、一级低压凝结水加热器8、二级低压凝结水加热器9、三级低压凝结水加热器10、末级低压凝结水加热器11、除氧器12、给水加压泵13、一级高压给水加热器14、二级高压给水加热器15、末级高压给水加热器16和第一换热器17以及与所述高压汽轮机2、中压汽轮机3和低压汽轮机4连通的发电机5，所述低压汽轮机4分别通过一级至末级低压抽汽管道与一级至末级低压凝结水加热器(8-11)连通，所述中压汽轮机3分别通过除氧抽汽管道和一级高压抽汽管道与除氧器12和一级高压给水加热器14连通，所述高压汽轮机2分别通过二级高压抽汽管道和末级高压抽汽管道与二级高压给水加热器15和末级高压给水加热器16连通，所述第一换热器17设置在除氧抽汽管道上；锅炉1产生的高温高压蒸汽沿蒸汽管道进入高、中、低压汽轮机(2、3、4)内做功后产生的蒸汽经凝汽器6被冷却成凝结水，凝结水经凝结水泵7加压依次输送到一级至末级低压凝结水加热器(8-11)中，所述一级至末级低压凝结水加热器(8-11)利用来自低压汽轮机4的部分抽汽将凝结水逐级加热，加热后的凝结水进入除氧器12中，所述除氧器12利用来自中压汽轮机3的部分抽汽将凝结水进一步加热并除去其中的氧气，然后通过给水加压泵13将前述得到的凝结水加压，从给水加压泵13出口流出的一部分高压给水进入一级至末级高压给水加热器(14-16)中，所述一级至末级高压给水加热器(14-16)利用来自中、高压汽轮机(3、2)的部分抽汽将高压给水逐级加热以满足锅炉用水的水温，然后从末级高压给水加热器16的出口流出；从给水加压泵13出口流出的另一部分高压给水通过流量控制阀和第一换热器17的入口流入第一换热器17中，所述第一换热器17利用来自中压汽轮机3的部分抽汽将流入的部分高压给水进行加热以使第一换热器17的出口回水的温度与对应负荷下的锅炉省煤器入口的给水温度相同，加热后的部分高压给水从第一换热器17的出口流出并返回到末级高压给水加热器16的出口处，与从末级高压给水加热器16的出口流出的部分高压给水混合，然后一起返回到锅炉1
中，如此循环往复。
35.相对于没有设置第一换热器17的发电汽轮机组汽水系统，在维持同样满负荷主汽参数的基础上，本发明的发电汽轮机组汽水系统的发电输出功率增加了约0.3mwe，同时系统的净热耗率减少了约10kj/kwh，相当于降低发电煤耗约0.3g/kwh。
36.另一种优选的具体实施方式，如图3所示为一台典型发电汽轮机组汽水系统的示意图，该发电汽轮机组汽水系统，包括：依次连通的锅炉1、高压汽轮机2、中压汽轮机3、低压汽轮机4、凝汽器6、凝结水泵7、一级低压凝结水加热器8、二级低压凝结水加热器9、三级低压凝结水加热器10、末级低压凝结水加热器11、除氧器12、给水加压泵13、一级高压给水加热器14、二级高压给水加热器15、末级高压给水加热器16、第一换热器17和第二换热器18以及与所述高压汽轮机2、中压汽轮机3和低压汽轮机4连通的发电机5，所述低压汽轮机4分别通过一级至末级低压抽汽管道与一级至末级低压凝结水加热器(8-11)连通，所述中压汽轮机3分别通过除氧抽汽管道和一级高压抽汽管道与除氧器12和一级高压给水加热器14连通，所述高压汽轮机2分别通过二级高压抽汽管道和末级高压抽汽管道与二级高压给水加热器15和末级高压给水加热器16连通，所述第一换热器17设置在除氧抽汽管道上，所述第二换热器18设置在末级低压抽汽管道上；锅炉1产生的高温高压蒸汽沿蒸汽管道进入高、中、低压汽轮机(2、3、4)内做功后产生的蒸汽经凝汽器6被冷却成凝结水，凝结水经凝结水泵7加压依次输送到一级至末级低压凝结水加热器(8-11)中，所述一级至末级低压凝结水加热器(8-11)利用来自低压汽轮机4的部分抽汽将凝结水逐级加热，加热后的凝结水进入除氧器12中，所述除氧器12利用来自中压汽轮机3的部分抽汽将凝结水进一步加热并除去其中的氧气，然后通过给水加压泵13将前述得到的凝结水加压，从给水加压泵13出口流出的一部分高压给水进入一级至末级高压给水加热器(14-16)中，所述一级至末级高压给水加热器(14-16)利用来自中、高压汽轮机(3、2)的部分抽汽将高压给水逐级加热以满足锅炉用水的水温，然后从末级高压给水加热器16的出口流出；从给水加压泵13出口流出的另一部分高压给水通过流量控制阀、第一换热器17的入口和第二换热器18的入口分别流入第一换热器17和第二换热器18中，所述第一换热器17利用来自中压汽轮机3的部分抽汽将流入的部分高压给水进行加热以使第一换热器17的出口回水的温度与对应负荷下的锅炉省煤器入口的给水温度相同，所述第二换热器18利用来自低压汽轮机4的部分抽汽将流入的部分高压给水进行加热以使第二换热器18的出口回水的温度与对应负荷下的锅炉省煤器入口的给水温度相同，加热后的部分高压给水分别从第一换热器17和第二换热器18的出口流出并返回到末级高压给水加热器16的出口处，与从末级高压给水加热器16的出口流出的高压给水混合，然后一起返回到锅炉1中，如此循环往复。
37.相对于没有设置第一换热器17和第二换热器18的发电汽轮机组汽水系统，在维持同样满负荷主汽参数的基础上，本发明的发电汽轮机组汽水系统的发电输出功率增加了约0.45mwe，同时系统的净热耗率减少了约16kj/kwh，相当于降低发电煤耗约0.5g/kwh。
38.另外，本发明所述第一换热器17和第二换热器18不仅仅限于上述两种设置方式，还可考虑与现有的高压给水加热器的给水旁路，或现有的过热器减温水旁路结合使用，用于减低附加管路的投资成本。本发明不仅可用于新建发电机组的设计，也可使用于对现有发电机组进行技术改造。
39.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技
术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。