一种宽负荷高效给水回热系统的制作方法

本发明涉及一种可用于宽负荷工况的给水回热系统，用于汽轮发电机组。

背景技术：

我国一次能源的禀赋是多煤少油贫气，煤炭资源丰富，能源剩余可采总储量中原煤占58.8％，煤炭占我国一次能源生产总量75％，占消费总量70％，决定我国以煤炭为主的能源利用格局将长期存在。以煤电为主的能源供应持续增长，也为我国经济快速稳定发展在国际上具有竞争能力，保持合理的发展成本提供了必要条件，是我国能源资源禀赋和工业化发展的必然结果。

“十三五”规划草案提出建设现代能源体系，将“煤炭清洁高效利用，对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造”列为能源领域八大重点工程之一。草案中提出，实施煤电节能减排与升级改造行动计划，对燃煤机组全面实施超低排放与节能改造。随着大气环境污染问题日渐突出，人们对于环境保护的要求也愈来愈高。国家节能减排规划中指出我国将大力推进电力行业脱硫脱硝。国内若干规定都要求机组需要满足宽负荷脱硝运行。不少地方政策规定，对NOx的减排不达标的发电企业予以减少补贴、取消补贴甚至罚款。因此，本专利提出的宽负荷脱硝技术是必要的。

燃煤火电厂又是污染物排放监控大户，火电厂的烟气脱硫、脱硝己成为我国″节能减排″的一项重要工作。对于脱硝技术，目前SCR法(选择性催化还原法)是国际上应用最多、技术最成熟的一种烟气脱硝技术。但采用SCR法脱硝，当机组处于低负荷(60％额定负荷以下)运行的时候，SCR脱硝系统的反应器入口温度下降到低于催化剂的工作温度区间，SCR脱硝系统退出运行。根据我国目前大型火电机组要参与调峰的现状，机组随时需要处于低负荷运行状态。因而在现有条件下，脱硝系统利用率并不高，机组环保水平也因此而打折扣。

现有给水回热系统如图1所示，包括沿给水管道12依次串联连接的多级加热器，图1中为三个，即一号加热器6、二号加热器7和三号加热器8(按加热器的给水流向锅炉的先后顺序进行编号)，两个低级的加热器(即一号加热器6和二号加热器7)顶部与汽轮机高压缸1连接，一个高级的加热器(即三号加热器8)顶部与汽轮机中压缸9连接，汽轮机中压缸9、汽轮机高压缸1沿主蒸汽管道9的蒸汽流动方向串联连接，主蒸汽管道9末端为末级蒸汽管道10；每个加热器的底部与其上一级的加热器连接，最高级的加热器(即三号加热器8)的底部与最终疏水出口15连接。当机组处于低负荷时，抽汽压力降低，对应给水温度降低，导致锅炉平均吸热温度降低，从而降低了机组的热力循环热效率，使机组经济性降低，同等发电量下，效率低的机组所对应的污染物排放量要相对增加。因而如何在机组低负荷时提高给水温度，这是目前实现宽负荷脱硝的关键问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的是机组处于低负荷工况下脱硝系统需要停运的问题，同时改善机组的低负荷经济性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种宽负荷高效给水回热系统，包括沿给水管道依次串联连接的多级加热器，较低级的两个加热器顶部与汽轮机高压缸连接，其它加热器顶部与汽轮机中压缸连接，汽轮机中压缸、汽轮机高压缸沿主蒸汽管道的蒸汽流动方向串联连接，主蒸汽管道末端为末级蒸汽管道，每个加热器的底部与其上一级的加热器连接，最高级的加热器的底部与最终疏水出口连接，其特征在于，还包括末级给水加热器，所述末级给水加热器设于给水管道上最低级的加热器的下一级，末级给水加热器顶部通过补汽阀后蒸汽管道与汽轮机高压缸连接，末级给水加热器底部通过疏水管道一连接最低级的加热器或通过疏水管道二连接次低级的加热器。

优选地，所述补汽阀后蒸汽管道上设有蒸汽调节阀、止逆阀。蒸汽调节阀安装在增设的所述末级蒸汽管道上，用于对所述末级蒸汽管道内的蒸汽进行调节，可保持所述蒸汽调节阀后的压力在变负荷时基本不变，并通过所述末级给水加热器维持所述锅炉的所述给水的温度满足脱硝系统的投运要求。

优选地，所述补汽阀后蒸汽管道分别与汽轮机高压缸、末级蒸汽管道连接，末级蒸汽管道上设有补汽阀，经过补汽阀还未做过功的一部分蒸汽通过末级蒸汽管道进入末级给水加热器，用以进一步加热锅炉的给水。

优选地，所述给水管道上串联连接有三级加热器。

优选地，所述给水管道两端并联连接有系统旁路。

优选地，所述末级给水加热器还通过危急疏水管道连接凝汽器，危急疏水管道上设有危急疏水阀。

本发明提出的宽负荷高效回热系统，可达到两个目标。一是通过将本工程汽轮机的高参数汽源引入加热器，提高机组低负荷工况的给水温度，使给水温度接近最佳回热温度，从而增加热力系统回热量，提高热力循环效率，降低机组供电煤耗；二是当机组负荷低时，提高给水温度，进而有效提高低负荷时经过省煤器后的烟气温度，并可确保SCR在宽负荷范围内处于催化剂的高效区运行，有效防止了在低负荷时脱硝装置的退出，如此则在为节能减排作贡献的同时，也节约了相应的排污费用。

本发明提供的宽负荷高效回热系统是一种可在机组低负荷状态下维持或者提高给水温度的有效措施，从而提高机组环保性、经济性和安全性，成为一种宽负荷回热系统。与现有技术相比，本发明具有以下优点及技术效果：

(1)由于在不同负荷下，平均给水温度能维持基本一致，因而在低负荷下，给水温度相对显著提高，省煤器后烟气温度亦相对升高，这样即使在低负荷下进入脱硝系统反应器的入口烟气温度仍然较高，可使催化剂的工作温度仍在正常区间，这能使脱硝系统(SCR)不再需要退出运行，大大提高了脱硝系统的利用率，显著提升了机组的环保水平。

(2)在低负荷运行时，增加了回热抽汽量，降低了冷源损失；给水温度相对提高，提高了锅炉平均吸热温度；从而使机组循环热效率得以提高。另外，回热抽汽的增加，相应增加了同等负荷下的主蒸汽流量，对于滑压运行的机组，主蒸汽压力也会相对提高，故平均吸热温度亦相应提高，机组效率亦得以提高。显然负荷越低，此发明技术相对获得的效益越大。随着机组参数的不断提高，抽汽的单位有效焓降亦相应提高，使得本发明所产生的边际效益增加。因此，提出一种宽负荷高效回热系统，减少机组运行时污染物的排放，提高变负荷运行时的环保性与经济性。

附图说明

图1为现有给水回热系统的连接示意图；

图2为本发明提供的一种宽负荷高效给水回热系统的连接示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

如图2所示，为本发明提供的宽负荷高效给水回热系统，包括沿给水管道12依次串联连接的三级加热器，较低级的两个加热器(即一号加热器6和二号加热器7)顶部与汽轮机高压缸1连接，三号加热器8顶部与汽轮机中压缸9连接，汽轮机高压缸1和汽轮机中压缸9与主蒸汽管道9连接，每个加热器的底部与其上一级的加热器连接，最高级的加热器的底部与最终疏水出口15连接。本发明在原有的回热系统基础上在补汽阀3后增设一蒸汽压力更高的蒸汽口及相应蒸汽管道——补汽阀后蒸汽管道11，并增设末级给水加热器5。将蒸汽在末级蒸汽管道10与补汽阀3之后，进入汽轮机高压缸1之前引入补汽阀后蒸汽管道11，采用补汽阀3与蒸汽调节阀4来控制进入末级给水加热器5的蒸汽，用以加热给水。补汽阀蒸汽管道11上还设置了逆止阀17，保障系统安全性。末级加热器5排出的疏水通过疏水管道一13进入一号加热器6或通过疏水管道14进入二号加热器7。给水由除氧器通过给水管道12逐级流经三号加热器8、二号加热器7、一号加热器6、末级给水加热器5，最后流向锅炉。补汽阀后蒸汽管道11上安装的蒸汽调节阀门4对流入末级给水加热器5的蒸汽进行调节，在通常的负荷变化范围内可保持蒸汽调节后的压力基本不变，以维持给水温度满足脱硝装置的投运要求。

末级给水加热蒸汽：末级给水加热器5的加热汽源采用从补汽阀3后未进入高压缸做功的蒸汽。补汽阀3接口对应的蒸汽参数为末级给水加热器5提供了一个可利用的汽源，考虑到工况低于75％THA时才投入末级给水加热器5，在补汽阀后蒸汽管道11上设置的蒸汽调节阀4，与补汽阀3及主蒸汽管道9上布置的阀门组共同作用，在机组低负荷运行时将蒸汽引入末级给水加热器5，进一步加热给水，以控制进入省煤器进口的最佳给水温度。

同时考虑到减少末级给水加热器的热应力，在主给水管道12上设置系统旁路16，在机组运行中，大于75％THA或小于40％THA时末级给水加热器5退出，系统旁路16中的蒸汽可以使末级给水加热器5壳侧处于充压状态，保持末级给水加热器5的暖机状态。当低负荷运行时，负荷小于75％THA并大于40％THA，依靠补汽阀后蒸汽管道11上的蒸汽调节阀4调节抽汽压力和抽汽量。当机组工况达到75％THA，关闭蒸汽调节阀4与主蒸汽管道9上相应的阀门组，依靠给水管道12上设置的系统旁路16，保持末级给水加热器5暖机状态。

常规机组低负荷工况下最终给水温度随一抽蒸汽压力降低而降低，宽负荷高效回热系统增设末级给水加热器5，提高部分负荷工况下给水温度。低负荷工况最终给水温度能够平均提高约30℃。

末级给水加热器5疏水：末级给水加热器5分别设置两路疏水，分别为正常疏水和危急疏水。其中危急疏水经危急疏水阀以及管道排入凝汽器。正常疏水有两个方案：第一个方案是经过疏水管道一13进入一号加热器6；第二个方案是经过疏水管道二14进入二号加热器7。

原给水回热系统与本发明提供的给水回热系统的能耗对比如表1所示。

表1