发电厂小汽轮机系统及其含 该系统的发电厂热力循环系
统
技术领域
[0001] 本
发明涉及发电厂系统，特别是一种发电厂小汽轮机系统及其含有该系统的发电厂
热力循环系统。
背景技术
[0002] 目前我国的电力供应需求日益增长，装机容量也随之逐年快速上升，在大幅提高机组参数以提高发电效率的同时，如何提高用电效率，即降低厂用电率越来越被重视。
[0003] 目前大幅降低厂用电率的方式主要是将发电厂的大型设备由
电动机驱动改为由小汽轮机驱动，这样可取消大容量的电动机，以达到大幅降低厂用电的目的。所述“小汽轮机”也即相对于主汽轮机而言的辅助汽轮机。
[0004]
现有技术采用小汽轮机驱动设备的系统(以下简称：现有技术)如
附图1和附图2所示，其中图1的小汽轮机排汽排入主机凝汽器，由主机凝汽器的
循环水冷凝为
凝结水，而图2的小汽轮机排汽排入小汽轮机单独的凝汽器31，由小汽轮机凝汽器31的循环水冷凝为凝结水。但无论是图1或图2所示的系统，小汽轮机都是凝汽式，都是通过循环水(冷源)将排汽冷凝为凝结水，这样仅能回收排汽的工质，但排汽的热量(该热量占汽源
蒸汽的热量一半以上)将随着循环水排掉，从而使整个循环效率不高。
[0005] 并且，在上述传统的凝汽式小汽轮机驱动技术中，由于小汽轮机的效率比主汽轮机低得多，从而导致将一些大型设备由电动机改为小汽轮机驱动后，仅能起到降低厂用电的目的，整个发电厂的供电效率反而是降低了。
[0006] 因此，本领域迫切需要一种既采用小汽轮机驱动，又可以降低电厂用电，同时能将排汽热量回收到热力循环中，从而大幅提高了机组的供电效率的系统。
发明内容
[0007] 本发明的第一目的在于提供一种既采用小汽轮机驱动，又可以降低电厂用电，同时能将排汽热量回收到热力循环中，从而大幅提高了机组的供电效率的发电厂小汽轮机系统。
[0008] 本发明的第二目的在于提供一种既采用小汽轮机驱动，又可以降低电厂用电，同时能将排汽热量回收到热力循环中，从而大幅提高了机组的供电效率的回热系统。
[0009] 本发明的第三目的在于提供一种既采用小汽轮机驱动，又可以降低电厂用电，同时能将排汽热量回收到热力循环中，从而大幅提高了机组的供电效率的发电厂热力循环系统。
[0010] 本发明的第四目的在于提供一种既采用小汽轮机驱动，又可以降低电厂用电，同时能将排汽热量回收到热力循环中，从而大幅提高了机组的供电效率的发电厂热力循环系统回收排汽热量的方法。
[0011] 本发明的第一方面提供一种发电厂小汽轮机系统，用于将其排汽热量回收至发电厂热力循环系统中，所述系统包括：
[0012] -回热式小汽轮机单元；所述回热式小汽轮机单元包括：
[0013] -小汽轮机；
[0014] -设在所述小汽轮机上游的小汽轮机进汽管系，其中，所述小汽轮机进汽管系接受来自发电厂热力循环系统的蒸汽汽源；以及
[0015] -设在所述小汽轮机下游的小汽轮机排汽管系；所述小汽轮机排汽管系的排汽进入所述发电厂热力循环系统的回热单元，使得排汽热量得到回收；
[0016] -和被所述回热式小汽轮机单元驱动的被驱动设备。
[0017] 在本发明的一个具体实施方式中，所述被驱动设备选自：
[0018]
锅炉引
风机、锅炉送风机、锅炉一次风机、
脱硫增压风机、锅炉给水
泵、凝结水泵、循环水泵、空气
压缩机、或其他需要驱动的设备。
[0019] 本发明的第二方面提供一种回热系统，其用于将其排汽热量回收至发电厂热力循环系统中：所述回热系统包括：
[0020] -本发明的发电厂小汽轮机系统，
[0021] -设在发电厂小汽轮机系统下游的回热单元，其中所述回热单元接受来自所述发电厂小汽轮机系统的排汽。
[0022] 在本发明的一个具体实施方式中，所述回热单元选自下列设备中的一个或多个：
[0023] 除
氧加热器、低压加热器、高压加热器、或其他回热设备。
[0024] 在本发明的一个具体实施方式中，其中所述回热单元选自除氧加热器。
[0025] 本发明的第三方面提供一种发电厂热力循环系统，它包括锅炉单元、主汽轮机单元、凝汽器单元以及回热单元所构成的循环，其中所述主汽轮机单元和/或所述锅炉单元提供蒸汽汽源，该系统还包括：
[0026] -本发明所述的发电厂小汽轮机系统，其中所述蒸汽汽源为所述小汽轮机系统的小汽轮机提供驱动蒸汽；
[0027] -回热单元，其中所述发电厂回热式小汽轮机系统的排汽排入所述回热单元；且所述回热单元的热量回收到所述锅炉单元。
[0028] 在本发明的一个具体实施方式中，所述主汽轮机单元(30)依序由高压缸、中压缸、低压缸组成；
[0029] 其中，
[0030] 所述高压缸的进汽为主蒸汽；排汽为再热冷段蒸汽；
[0031] 所述中压缸的进汽为再热热段蒸汽；排汽为中压缸排汽。
[0032] 在本发明的一个具体实施方式中，排入所述发电厂小汽轮机系统的蒸汽汽源选自下列汽源中的一个或多个：
[0033] 主蒸汽；再热冷段蒸汽、再热热段蒸汽、中压缸排汽、主汽轮机抽汽、锅炉单元的中间蒸汽、辅助蒸汽、其他具有
过热度的蒸汽。
[0034] 在一个具体实施方式中，所述主汽轮机抽汽是主汽轮机的高、中、低压缸的某级抽汽。
[0035] 在一个具体实施方式中，所述锅炉单元的中间蒸汽是锅炉
过热器或再热器的中间蒸汽。
[0036] 在本发明的一个具体实施方式中，所述回热单元选自下列设备中的一个或多个：
[0037] 除氧加热器、低压加热器、高压加热器、或其他回热设备。
[0038] 在本发明的一个具体实施方式中，其中所述蒸汽汽源的蒸汽排入所述除氧加热器。
[0039] 本发明的第四方面提供一种发电厂热力循环系统回收排汽热量的方法，包括以下步骤：
[0040] 由锅炉单元、主汽轮机单元、发电厂回热式小汽轮机系统以及回热单元形成蒸汽循环管路；
[0041] 其中，所述蒸汽循环管路中的蒸汽循环如下：
[0042] 所述主汽轮机单元和/或锅炉单元提供蒸汽汽源，
[0043] 所述蒸汽汽源向所述发电厂回热式小汽轮机系统提供驱动蒸汽；
[0044] 所述发电厂回热式小汽轮机系统的排汽通过所述蒸汽循环管路上的的回热单元回收到所述锅炉单元。
[0045] 本发明的优点在于：
[0046] 提供了一种发电厂回热式小汽轮机系统，可以选择多种汽源的蒸汽带动小汽轮机转动，然后用小汽轮机驱动多种被驱动设备，排汽可选择接入多种回热设备，从而利用汽轮机中作过功的蒸汽加热给水或凝结水，减少蒸汽热量的冷源损失，将该热量传给给水或凝结水，从而提高热力循环效率。在发电厂代替电动机应用，可以提高降低厂用电，提高了机组的供电效益。
[0047] 另外，可以根据需要，对发电厂回热式小汽轮机系统的小汽轮机的蒸汽汽源和回热单元进行灵活选择而达到所需要求。
附图说明
[0048] 图1为现有技术的凝汽式发电厂辅助小汽轮机系统，其中的小汽轮机排汽排入主机凝汽器；
[0049] 图2为现有技术的凝汽式发电厂辅助小汽轮机系统，其中的小汽轮机排汽排入单独的凝汽器；
[0050] 图3为本发明的凝汽式发电厂小汽轮机系统(100)，和含有该小汽轮机系统(100)的回热系统(200)、以及含有上述系统的发电厂热力循环系统(300)。
具体实施方式
[0051] 本
发明人经过广泛而深入的研究，通过改变工艺流程，针对现有技术存在的问题，提供了一种新的回热式发电厂小汽轮机系统，该系统是发电厂热力循环系统的一部分，其中蒸汽汽源经小汽轮机做功驱动设备运转后，排汽的热量和工质通过回热设备回收到发电厂热力循环系统中。本发明的发电厂回热式小汽轮机系统具有减少排汽冷源损失，提高机组效率的效果。在此
基础上完成了本发明。
[0052] 本文中，所述“发电厂”包括：
火力发电厂、核电厂、
生物质能发电厂、
燃气轮机电厂、
钢铁化工造纸仪器其他行业自备电厂，但不局限于此。还包括其它需要小汽轮机驱动的系统。
[0053] 本文中，所述“回热”是指利用汽轮机中作过功的蒸汽加热给水或凝结水，减少蒸汽热量的冷源损失，将该热量传给给水或凝结水，从而提高热力循环效率。
[0054] 本文中，所述“小汽轮机”相对于主汽轮机而言的辅助汽轮机。所述“小汽轮机”是本领域的常规术语。通常，发电厂主汽轮机用于驱动发
电机发电，而小汽轮机用于驱动辅机设备运转。
[0055] 本文中，所述的“上游”是指蒸汽流向的上游；所述的“下游”是指蒸汽流向的下游。所述“依序”是指依照蒸汽的流动方向的顺序。
[0056] 本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
[0057] 回热式小汽轮机单元和被驱动设备
[0058] 所述回热式小汽轮机单元包括：小汽轮机；设在所述小汽轮机上游的小汽轮机进汽管系，其中，所述小汽轮机进汽管系接受来自发电厂热力循环系统的蒸汽汽源；以及设在所述小汽轮机下游的小汽轮机排汽管系；所述小汽轮机排汽管系的排汽进入所述发电厂热力循环系统的回热单元。
[0059] 回热式小汽轮机单元中，采用的小汽轮机没有特殊要求，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。本领域技术人员按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件选择小汽轮机。
[0060] 被小汽轮机驱动的设备可以是下列设备中的一个或多个：
[0061] 1)锅炉引风机(也包含锅炉引风机与脱硫增压风机合并的引风机)；
[0062] 2)锅炉送风机；
[0063] 3)锅炉一次风机；
[0064] 4)脱硫增压风机；
[0065] 5)锅炉给水泵；
[0066] 6)凝结水泵；
[0067] 7)循环水泵；
[0068] 8)空气压缩机；
[0069] 9)其他需要驱动的设备。
[0070] 上述设备均可以采用本领域的常规设备。
[0071] 本发明的回热式小汽轮机单元是这样运作的：关键点在于小汽轮机采用回热原理，蒸汽汽源的蒸汽经过小汽轮机作功后，小汽轮机的排汽引到发电厂回热单元(如：除氧加热器或高、低压加热器)中加热热力循环的工质(如：给水或凝结水)，以回收热量和工质，大大提高循环效率。与现有技术的驱动设备用的小汽轮机采用凝汽式系统，排入凝汽器，仅回收工质不回收热量不同。
[0072] 发电厂回热系统
[0073] 本发明的发电厂回热系统用于将其排汽热量回收至发电厂热力循环系统中：所述回热系统包括：上述的发电厂小汽轮机系统(100)，和设在所述发电厂小汽轮机系统(100)下游的回热单元(32)，其中所述回热单元(32)接受来自所述发电厂小汽轮机系统(100)的排汽。
[0074] 回热单元(32)可以是下列设备中的一个或多个：
[0075] 1)除氧加热器；
[0076] 2)低压加热器；
[0077] 3)高压加热器；
[0078] 4)其他回热设备。
[0079] 使用时，来自发电厂热力循环系统的蒸汽汽源排入所述回热单元。
[0080] 现有技术中，低压加热器、除氧加热器、高压加热器是已知的，但是它们用于回收发电厂热力循环系统的排汽而不回收热量。如图1所示，小汽轮机排汽排入主机凝汽器，由主机凝汽器的循环水冷凝为凝结水，而图2的小汽轮机排汽排入小汽轮机单独的凝汽器，由小汽轮机凝汽器的循环水冷凝为凝结水。这样仅能回收排汽的工质，但排汽的热量(该热量占汽源蒸汽的热量一半以上)将随着循环水排掉，从而使整个循环效率不高。
[0081] 发明人发现，将来自发电厂热力循环系统的蒸汽汽源排入本发明的回热单元，可以大大提高循环效率，同时整个体系仍然达到稳定。
[0082] 特别地，所述回热单元(32)选自除氧加热器(322)。此时，来自发电厂热力循环系统的蒸汽汽源排入所述除氧加热器(322)。
[0083] 本发明的高压加热器可以采用传统的高压加热器。优选地，所述高压加热器的
蒸汽压力不低于1.5兆帕，包括但不限于1.5兆帕-10兆帕；水压优选为20-40兆帕。上述压力可以根据发电厂规模而进行相应调整。
[0084] 本发明的除氧加热器可以采用传统的除氧加热器。优选地，所述除氧加热器的蒸汽和水的混合压力包括但不限于1兆帕-1.5兆帕。上述压力可以根据发电厂规模而进行相应调整。
[0085] 本发明的低压加热器可以采用传统的低压加热器。优选地，所述低压加热器的蒸汽压力不高于1兆帕；水压不高于4.5兆帕。上述压力可以根据发电厂规模而进行相应调整。
[0086] 通常，所述回热单元的连接顺序是从上游到下游为：低压加热器、除氧加热器、高压加热器。
[0087] 发电厂热力循环系统
[0088] 本发明的发电厂热力循环系统包括锅炉单元(33)、主汽轮机单元(30)、凝汽器单元(31)以及回热单元(32)所构成的循环，其中所述主汽轮机单元(30)和/或所述锅炉单元(33)提供蒸汽汽源(34)，它还包括：
[0089] -本发明的发电厂小汽轮机系统(100)，其中上述蒸汽汽源(34)为所述小汽轮机系统(100)的小汽轮机(11)提供驱动蒸汽；
[0090] -回热单元(32)，其中所述发电厂回热式小汽轮机系统(100)的排汽排入所述回热单元(32)；且所述回热单元(32)的热量回收到所述锅炉单元(33)。
[0091] 在所述发电厂热力循环系统中，可以在多处产生蒸汽汽源。通常，发电厂热力循环系统包括锅炉单元、主汽轮机单元、凝汽器单元以及回热单元所构成的循环，其中所述主汽轮机单元、所述锅炉单元可独自提供蒸汽汽源，或者两个单元同时提供蒸汽汽源。
[0092] 例如，所述蒸汽汽源(34)可以来自发电厂热力循环系统的主汽轮机单元：所述主汽轮机单元(30)依序由高压缸(301)、中压缸(302)、低压缸(303)组成；其中，所述高压缸(301)的进汽为主蒸汽(341)；排汽为再热冷段蒸汽(342)；所述中压缸(302)的进汽为再热热段蒸汽(343)；排汽为中压缸排汽(344)。所述蒸汽汽源(34)还可以来自主汽轮机高、中、低压缸某级抽汽。
[0093] 本发明采用本领域传统的主汽轮机单元，通常由高压缸、中压缸、低压缸。所述高压缸、中压缸、低压缸对于本领域技术人员是已知的，其参数可参加发电厂工程手册。
[0094] 还有的蒸汽汽源(34)可以来自发电厂热力循环系统的锅炉单元，例如锅炉单元的中间蒸汽。
[0095] 蒸汽汽源(34)还可以来自所述发电厂热力循环系统的辅助蒸汽(例如来自其他发电厂热力循环的蒸汽)、和其他具有过热度的蒸汽。
[0096] 所述蒸汽汽源可以采用以上一种汽源，也可以合并上述汽源。优选地，采用1)再热冷段蒸汽(即主汽轮机的高压缸排汽)；2)辅助蒸汽；3)锅炉过热器或再热器的中间蒸汽；三者中的一种或组合。
[0097] 所述蒸汽汽源是这样运作的：通过小汽轮机进汽管系将蒸汽接至小汽轮机；蒸汽在小汽轮机中做功，通过小汽轮机带动被驱动设备运转；做功后的排汽通过小汽轮机排汽管系排入回热单元，使排汽的热量和工质回收到热力循环中。
[0098] 以下结合具体
实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本
说明书中所述的典型系统只是本发明的一种较佳的具体实施例。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的
权利要求保护范围内。
[0099] 除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的设备皆可应用于本发明中。
[0100] 实施例
[0101] 如图3所示，示出了本发明的发电厂回热式小汽轮机系统的一个具体实施方式。图中仅连接了典型的汽源和回热设备，并未示出所有的可能性，因此图3仅用作说明而并非对本发明的限制。
[0102] 图3示出了本发明的一种发电厂回热式小汽轮机系统100，用于将小汽轮机11排汽的热量回收到发电厂热力循环系统300中，它包括：回热式小汽轮机单元1；所述回热式小汽轮机单元1包括：小汽轮机11；设在所述小汽轮机11上游的小汽轮机进汽管系12，其中，所述小汽轮机进汽管系12接受来自发电厂热力循环系统300的蒸汽汽源34；以及设在所述小汽轮机11下游的小汽轮机排汽管系13；所述小汽轮机排汽管系13的排汽进入所述发电厂热力循环系统300的回热单元32；和被所述小汽轮机1的蒸汽驱动的被驱动设备2。
[0103] 其中，所述被驱动设备2选自：锅炉引风机、锅炉送风机、锅炉一次风机、脱硫增压风机、锅炉给水泵、凝结水泵、循环水泵、空气压缩机、或其他需要驱动的设备。
[0104] 在一个可选的具体实施方式中，所述被驱动设备还可以是锅炉引风机与脱硫增压风机合并的装置。
[0105] 图3还示出了用于所述小汽轮机11的回热系统200，其中将小汽轮机11排汽排入回热单元32，将排汽的热量回收到发电厂热力循环系统300中。
[0106] 所述回热单元32可以选自下列设备中的一个或多个：除氧加热器322、低压加热器321、高压加热器323、或其他回热设备。优选地选自除氧加热器322。
[0107] 图3还示出了一种发电厂热力循环系统300，它包括锅炉单元33、主汽轮机单元30、凝汽器单元31以及回热单元32所构成的循环，其中所述主汽轮机单元30和/或所述锅炉单元33提供的蒸汽汽源34，还包括发电厂回热式小汽轮机系统100，其中所述蒸汽汽源34的蒸汽接入所述发电厂回热式小汽轮机系统100；以及回热单元32，且所述回热单元
32的热量回收到所述锅炉单元33。
[0108] 所述主汽轮机单元30依序由高压缸301、中压缸302、低压缸303组成；所述高压缸301的进汽为主蒸汽341；排汽为再热冷段蒸汽342；所述中压缸302的进汽为再热热段蒸汽343；排汽为中压缸排汽344。
[0109] 接入所述发电厂辅助小汽轮机系统100的蒸汽汽源34选自下列汽源中的一个或多个：主蒸汽341；再热冷段蒸汽342、再热热段蒸汽343、中压缸排汽344、主汽轮机抽汽、锅炉单元的中间蒸汽(锅炉过热器或再热器的中间蒸汽)、辅助蒸汽、其他具有过热度的蒸汽。
[0110] 所述回热单元32选自下列设备中的一个或多个：除氧加热器322、低压加热器321、高压加热器323、或其他回热设备。
[0111] 本发明的系统是这样运作的：
[0112] 由锅炉单元33、主汽轮机单元30、发电厂回热式小汽轮机系统100以及回热单元32形成蒸汽循环管路400；
[0113] 其中：所述主汽轮机单元30和/或锅炉单元33进行排汽形成蒸汽汽源34，所述蒸汽汽源34的蒸汽接入所述发电厂回热式小汽轮机系统100；其中所述发电厂回热式小汽轮机系统100的排汽排入所述回热单元32；且所述回热单元32的热量回收到所述锅炉单元33。具体地，所述蒸汽汽源34向所述发电厂回热式小汽轮机系统100中的小汽轮机11提供驱动蒸汽；所述驱动蒸汽用于驱动所述发电厂回热式小汽轮机系统100中的被驱动设备2；所述小汽轮机11的排汽热量排入所述回热单元32；且所述回热单元32的热量回收到所述锅炉单元33。采用如上步骤达到回收小汽轮机排汽热量和工质的目的。
[0114] 本发明达到了如下的效果：
[0115] 其一、回热式小汽轮机系统与现有凝汽式小汽轮机系统相比，循环效率大大提高。以一台典型的1000MW燃
煤火力
发电机组为例，如将驱动引风机的小汽轮机由凝汽式改为回热式小汽轮机系统，按年运行5500小时估算，每年可节省燃煤约5000吨，按每吨燃煤600元计算，则节煤效益为300万/年。
[0116] 其二、回热式小汽轮机系统与常规的电动机驱动系统相比，厂用电率大大下降。以一台典型的1000MW燃煤火力发电机组为例，如将引风机的驱动方式由电动机改为回热式小汽轮机系统，则厂用电率下降约1％，按年运行5500小时估算，每年可节省燃煤约10000吨，按每吨燃煤600元计算，则节煤效益为600万/年。
[0117] 其三、采用回热式小汽轮机系统后，在保证效率的前提下，大型设备的驱动机械不再受电动机的容量限制。如发电厂常见的6kV
电压等级，受启动
电流的限制，该电压下允许的最大电动机功率约为8000～9000kW，如功率还需增加，则需采用10kV的电压等级，这将大大增加工程投资和系统的复杂性。而回热式小汽轮机系统则没有这方面的限制。
[0118] 总之，从上述多
角度来看，本发明与现有技术相比具有显著的经济效益和巨大的潜在社会效果，尤其符合当前创建节约型社会的需要。
[0119] 在本发明提及的所有文献都在本
申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或
修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
