(一)技术领域：
[0001] 本
发明一种超超临界二次再热机组的优化方案涉及一种经回热系统优化，主
蒸汽、一次再热蒸汽、二次再热蒸汽参数优化和
汽轮机本体结构优化的燃
煤电站二次再热机组，能显著降低二次再热机组热耗，显著减少
温室气体排放并显著降低超超临界二次再热机组的造价。(二)背景技术：
[0002]
现有技术的二次再热的汽轮发
电机组典型的汽机侧主汽
温度/一次再热汽温度/二次再热汽温度的设计值为600℃/620℃/620℃；主汽压
力/一次再热汽压力/二次再热汽压力的设计值为33.4MPa/10.3MPa/3.3MPa；二次再热的汽轮机组通常由同轴的超高压缸、高压缸、中压缸、低压缸及众多辅助设备组成；也有将超高压缸、高压缸布置在高位，中压缸、低压缸布置在低位的双轴双发电机的高低位布置机组；一次再热器布置在超高压缸的排汽缸与高压缸的一次再热联合汽
门之间；二次再热器布置在高压缸的排汽缸与中压缸的二次再热联合汽门之间。
[0003] 现有技术认为回热级数越多，抽汽管道压降越小，加热器端差越小，给
水温度越高的给水回热系统是越接近理想的给水回热系统；充分利用较低压力的抽汽可以增大回热做功比，降低机组热耗。典型的二次再热的给水回热系统配有4台/5台高压加热器和2台/3台分离的蒸汽冷却器，
锅炉给水温度可高达330℃。
[0004] 高效超超临界二次再热机组的高压缸、中压缸进汽温度均高达620℃，2抽(高压缸的前级抽汽)
焓值升高，温度可到540℃以上；3抽(高压缸的后级抽汽)也达510℃；4抽(高压缸排汽)434℃；5抽(中压缸的前级抽汽)又高达545℃；6抽(中压缸的后级抽汽)供除
氧器使用仍高达432℃，甚至需要用专用的减温
减压器先期减温减压后再送入除氧器；2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的回热做功比急剧下降，用高焓值、高
过热度的高、中压缸抽汽去加热给水会大幅度增加给水回热过程exergy(火用)损失，抬升机组的热耗。
[0005] 再热温度由亚临界机组的535℃逐步攀升到高效超超临界机组的620℃，由一次再热演进为二次再热，使给水回热过程exergy(火用)损失增大的问题变得越来越突出，如不改进、优化，到700℃/720℃、700℃/720℃/720℃机组，会更严重地损害高参数、二次再热带来的节能效果。
[0006] 现有技术的二次再热的汽轮机组使用的高压加热器是机组给水回热系统的重要组成部分，典型的高压加热器为卧式、U形传
热管、管壳式换热器；U形
传热管组通常分为
过热蒸汽冷却区、
凝结放热区、疏水冷却区三部分；4台/5台高压加热器的管侧
串联布置，给水
泵出口与5号高压加热器的管侧入口连接，5号高压加热器的管侧出口与4号高压加热器的管侧入口连接，4号高压加热器的管侧出口与3号高压加热器的管侧入口连接，3号高压加热器的管侧出口与2号高压加热器的管侧入口连接，2号高压加热器的管侧出口与1号高压加热器的管侧入口连接，1号高压加热器的管侧出口与分离的蒸汽冷却器的管侧入口连接，分离的蒸汽冷却器的管侧出口与二次再热锅炉的省煤器入口连接；1号高压加热器壳侧接受汽轮机超高压缸排汽(1抽)；高压缸的前级抽汽(2抽)经2抽上的分离的蒸汽冷却器的壳侧预冷，进入2号高压加热器壳侧；高压缸的后级抽汽(3抽)经分离的蒸汽冷却器(3抽)的壳侧预冷，进 入3号高压加热器壳侧；4号高压加热器壳侧接受高压缸的排汽(4抽)；中压缸的前级抽汽(5抽)经分离的蒸汽冷却器(5抽)的壳侧预冷，进入5号高压加热器壳侧；给水在5号高压加热器内被加热到5抽压力下的饱和温度，给水在4号高压加热器内被加热到4抽压力下的饱和温度，给水在3号高压加热器内被加热到3抽压力下的饱和温度，给水在2号高压加热器内被加热到2抽压力下的饱和温度，给水在1号高压加热器内被加热到1抽压力下的饱和温度，给水在分离的蒸汽冷却器中另有8～11K温度升高；高压加热器的疏水逐级回流，1号高压加热器的疏水回流到2号高压加热器的壳侧，2号高压加热器的疏水回流到3号高压加热器的壳侧，3号高压加热器的疏水回流到4号高压加热器的壳侧，4号高压加热器的疏水回流到5号高压加热器的壳侧，5号高压加热器的疏水回流到除氧器。
[0007] 现有技术的二次再热机组，1号高压加热器通常具有最高的给水焓升，最大的换热面积，最大的凝汽量，是因为1抽与2抽、3抽、4抽、5抽、6抽相比较，1抽相对具有较大的回热做功比。多用1抽，就现有技术的给水回热系统，从热经济性
角度看是合理的。
[0008] 现有技术的二次再热机组通常提供不同压力的9级到10级抽汽，与该机组所配置的高压加热器、除氧器、低压加热器数相匹配。
[0009] 用于凝结水回热的6抽、7抽、8抽、9抽、10抽，虽然压力已不高，但因经过二次再热其焓值、过热度仍然很高，如6抽过热度达227.6K，用焓值来表示的过热度达491.6kJ/kg，用于温度较低的凝结水回热会大幅度增加凝结水回热过程exergy(火用)损失，抬升机组的热耗。
[0010] 给水泵及其前置泵采用小汽轮机驱动几乎是现有技术的不二选择，通常小汽轮机与除氧器合用6抽/5抽，排汽进入主机凝汽器，也有小汽轮机使用超高压缸排汽，小汽轮机排汽进入除氧器，小汽轮机抽汽用于给水回热的双机系统。
[0011] 典型的现有技术二次再热机组主汽压力33.37MPa、超高压缸排汽压力11.22MPa、高压缸排汽压力3.66MPa；超高压缸有效焓降289.9kJ/kg、高压缸有效焓降337.7kJ/kg、中、低压缸合计有效焓降1328kJ/kg；超高压缸有效焓降、高压缸有效焓降、中、低压缸有效焓降总计1955.6kJ/kg。
[0012] 从热经济性角度看，现有技术采用的一次再
热压力和二次再热压力均偏高，超高压缸的排汽温度和高压缸的排汽温度一般在415～450℃，限制了一次再热系统和二次再热系统的吸热量；再加上用于给水回热和凝结水回热的经过再热的抽汽总
质量流量约占主汽流量的31.5％，仍具有强大做功能力的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽、7抽、8抽、9抽、10抽被用于低效的给水回热和凝结水回热，失去了转化为有效轴功率的机遇。
[0013] 现有技术典型的锅炉排烟余热利用系统是两级烟气余热利用系统，即在电
除尘器的前后各布置一级低温省煤器，用部分/全部凝结水去冷却烟气，获取25K到30K的排烟余热，其限制条件通常是
工作温度最低的低温省煤器的壁面温度不低于烟气酸
露点以下10K。如果，这部分凝结水吸热不计入汽轮机系统热平衡图的输入热，算是白捡的，排挤了某级抽汽，可以获取约60kJ/kWh的热耗得益。
[0014] 湿法
脱硫系统已成为火电机组的标配，净烟气出吸收塔的温度与原烟气进吸收塔的温度正相关，当原烟气进吸收塔的温度降到50℃时，净烟气出吸收塔的温度约46℃，仍在脱硫主反应良好的温度范围内(一般在42℃到58℃之间)，原烟气中的部分水蒸汽已凝结，可以帮助 维持脱硫塔的水平衡，脱硫工艺水水耗显著下降。
[0015] 燃用易着火、易燃尽的高热值
烟煤，必须控制中速磨煤机出口一次
风风温，现有技术通常用冷一次风与热一次风混合取得需要的一次风温，流过
空气预热器一次风流道的流量减少，往往导致锅炉排烟温度的相应升高。
[0016] 与一次再热机组相比，二次再热机组的中压缸进、排汽比容大幅度增加，其容积流量是相同出力的一次再热机组的两倍以上，现有技术应对方案之一是将1000MW以上更大容量机组的中压缸拆分成2个双流的中压缸。
[0017] 在二次再热温度一定时，低压缸末级
叶片排汽湿度与二次再热压力高低有关，为避免低压缸末级叶片排汽湿度进入威尔逊区，现有技术避免选取较低的二次再热压力，即以低压缸末级叶片排汽湿度来反定二次再热压力，这样，往往显著压缩了高压缸的有效焓降，也限制了二次再热系统的吸热量。
[0018] 现有技术希望控制低压缸进口压力不超过0.5MPa，温度不超过400℃，与一次再热机组相比，低压缸进口比容显著增加，中低压联通管及低压缸进汽室显著放大。(三)发明内容：
[0019] 所要解决的技术问题：
[0020] 1.超高压缸增加专用回热抽汽级，大幅度减少给水回热过程exergy(火用)损失，以新2抽、新3抽、新4抽顶替原高压缸、中压缸上的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，明显增加发电机输出功率，降低机组热耗、提高运行安全性；
[0021] 2.用高速变频电动给水泵(中频变频异步
电动机驱动或者高速变频同步电动机驱动)替代小汽轮机驱动的给水泵，显著降低二次再热机组发电热耗；
[0022] 3.用超低温省煤器和热一次风凝结水加热器加热凝结水，取代10号低压加热器、9号低压加热器、8号低压加热器、7号低压加热器，大幅度减少凝结水回热过程exergy(火用)损失；
[0023] 4.超高压缸排汽压力降低到9.3MPa，主蒸汽温度降低到585℃降低超高压缸排汽温度，增加一次再热系统焓增，增加超高压缸有效焓降；
[0024] 5.超高压缸不设补汽口、补汽
阀，以控制新3抽流量来改进机组增负荷动态响应能力；
[0025] 6.大幅降低二次再热压力到1.44MPa，显著增加高压缸焓降，并降低高压缸排汽温度；
[0026] 7.取消中压缸，原中压缸前级合并到高压缸，改称高中压缸；
[0027] 8.取消中压缸，原中压缸后级合并到低压缸，改称中低压缸；
[0028] 9.机组汽缸数减少，轴系总长度明显缩短，有利于轴系的
稳定性，有利于单轴机组大型化；
[0029] 10. 4台二次再热联合汽门分为2组，分列在2台双流的中低压缸进汽部位的两侧，切向全周进汽；
[0030] 11.取消中低压联通管，减少近9kPa中低压联通管和中压缸排汽、低压缸进汽的阻力损失，机组发电热耗下降；
[0031] 12.为避免低压末叶片进入湿度小于4％的威尔逊区，控制二次再热温度下降到535℃，也可以有效避免主机高背压、低负荷工况时低压末叶片出现鼓风过热的现象。
[0032] 解决其技术问题采用的技术方案：
[0033] 本发明的目的是提供一种超超临界二次再热机组的优化方案，采取与现有技术完全不同的技术路线。
[0034] 给水回热和凝结水回热是汽轮机组最早最普遍采用的提高热经济性的技术手段，但是，对于再热机组，特别是对于620℃/620℃的二次再热机组，高再热温度显著减少了给水回热和凝结水回热对降低机组热耗的贡献量。与现有技术完全不同，本发明将用于给水回热的抽汽减少到4级并且全部由未经再热的超高压缸提供，用于2号高压加热器、3号高压加热器和除氧器的新2抽、新3抽、新4抽的过热度显著下降，回热做功比显著提高，大幅度减少给水回热过程exergy(火用)损失；与现有技术完全不同，本发明将用于凝结水回热的共4级/5级抽汽全部取消，中、低压缸均不抽汽，经过二次再热的蒸汽全部用于发电；凝结水加热的任务改由超低温省煤器和热一次风凝结水加热器来承担，足以把超低温省煤器入口的33℃的凝结水加热到110℃。
[0035] 与现有技术完全不同，超低温省煤器的凝结水进口温度低达33℃，大大低于排烟的酸露点，超低温省煤器布置在引风机与脱硫吸收塔之间，足以把烟气冷却到50℃，脱硫系统工艺水耗量大幅度下降，同时，烟气中包含的水蒸汽的
汽化热放出近半，还有生成
硫酸时的水合热也被低温凝结水吸收；煤的高位发热量与煤的低位发热量的差值与煤的水分和煤的氢元素含量有关，通常煤的高位发热量高出煤的低位发热量4％到8％，4％相对于高热值烟煤，8％相对于高水分
褐煤；超低温省煤器由H型鳍片管串、并联构成，凝结水全流量通过压降不超过200kPa；逆流布置，分为热段和冷段，热段H型鳍片管材质为ND
钢，冷段H型鳍片管材质为双相
不锈钢，外
覆盖0.02mm厚聚四氟乙烯涂层；超低温省煤器
外壳及膨胀节材质为ND钢，覆盖玻璃钢防腐层；超低温省煤器设计寿命30年。
[0036] 热一次风凝结水加热器只流过部分凝结水，调节凝结水流量可以有效控制热一次风温度适合制粉系统的需要，热一次风凝结水加热器对全流量凝结水而言，温升不超过10K；热一次风凝结水加热器由H型鳍片管串、并联构成，布置在热一次风道内；H型鳍片管材质为低
碳钢；热一次风侧的阻力不超过0.5kPa；热一次风凝结水加热器设计寿命30年。
[0037] 经过本发明优化的给水回热系统和凝结水回热系统已经取消高压缸、中压缸、低压缸上的全部抽汽，这些经过一次再热、二次再热的高焓值的抽汽将在汽轮机组的通流中，完美、高效地转换为驱动发电机的轴功率，而非充当加热给水/凝结水的高exergy(火用)损过程的“二传手”。本发明对给水回热系统和凝结水回热系统的优化具有显著的热经济学价值，与现有技术的9/10级抽汽的回热系统相比可以降低发电热耗5％或者更多；与现有技术低温省煤器、低低温省煤器相比超低温省煤器不是排挤了部分某级抽汽，而是彻底取代了低压加热器，超低温省煤器的水侧阻力远小于4/5台低压加热器水侧阻力之和，凝结水泵的轴功率明显下降，也没有升压水泵等功耗；由于进入脱硫塔的烟气温度明显下降，工艺水用量大幅度减少，烟气的容积流量明显减少，脱硫塔阻力减小，引风机的功耗明显下降，机组的供电热耗会下降得更多。
[0038] 超低温省煤器打破了长久以来“工作温度最低的低温省煤器的壁面温度不低于烟气酸露点以下10K”的几乎成为本领域技术人员共识的禁忌，开创了利用烟气中高达10到15kPa的水蒸汽分压所携带的汽化
潜热的新格局。
[0039] 汽动给水泵是现有技术的流行选择，几乎成为不二选择，汽动给水泵可以明显降低厂用电率。但是，从工程
热力学的角度看，其本质是增加了一个效率较低的、在运行中大范围变速的小低压缸，小机的平均运行效率要比大机的中、低压缸内效率低20％或者更多，还要配备若干小辅机；越是高效超超临界、二次再热的大容量机组采用高速变频电动给水泵(中频变频异步电动机驱动或者高速变频同步电动机驱动)，越有明显的节能、减排效益，发电热耗约下降3.2％，供电热耗约下降0.4％。
[0040] 经过一次再热、二次再热的蒸汽不再参与给水回热、凝结水回热的新思路，不仅具有显著的热经济学价值，而且为一次再热压力、二次再热压力的优化和汽轮机本体结构的优化打开了新的空间。
[0041] 一次再热压力、二次再热压力的优化，抛开了复杂、纠结、高exergy(火用)损的9/10级的抽汽回热系统，简化为蒸汽在超高压缸、高压缸、中压缸、低压缸中的全部焓降之和的最大化和蒸汽在一次再热系统、二次再热系统中焓增最大化两个问题。这两个最大化的工程热力学的意义是冷源损失最小化，循环效率最大化。
[0042] 典型的现有技术二次再热机组主汽压力33.37MPa、超高压缸排汽压力11.22MPa、高压缸排汽压力3.66MPa；超高压缸有效焓降289.9kJ/kg、高压缸有效焓降337.7kJ/kg、中、低压缸合计有效焓降1328kJ/kg；超高压缸有效焓降、高压缸有效焓降、中、低压缸有效焓降总计1955.6kJ/kg；一次再热系统、二次再热系统总焓增939.5kJ/kg。
[0043] 本发明将一次再热压力优化到8.56MPa，二次再热压力优化到1.44MPa，汽温维持600℃/620℃/620℃不变，超高压缸有效焓降345.4kJ/kg、高压缸有效焓降524.92kJ/kg、中、低压缸合计有效焓降1239.23kJ/kg；超高压缸有效焓降、高压缸有效焓降、中、低压缸有效焓降总计2109.49kJ/kg，比现有技术增加了7.9％；一次再热系统、二次再热系统总焓增
1201.59kJ/kg，比现有技术增加了27.9％；这一方案存在的问题是低压末叶片进入了威尔逊区，当机组高背压低负荷时，低压末叶片有可能过热。解决问题的办法是降低二次再热汽温到535℃，成为600℃/620℃/535℃的二次再热机组；超高压缸有效焓降345.4kJ/kg未变、高压缸有效焓降524.92kJ/kg未变、中、低压缸合计有效焓降1114.52kJ/kg；超高压缸有效焓降、高压缸有效焓降、中、低压缸有效焓降总计1984.85kJ/kg，仍比现有技术增加了
1.5％；一次再热系统、二次再热系统总焓增1012.64kJ/kg，仍比现有技术增加了7.8％；这一方案低压末叶片排汽干度0.9493，已出威尔逊区；为了提高锅炉
过热器出口联箱的安全性和降低超高压缸排汽温度，增加一次再热系统焓增，将主蒸汽温度降到585℃，成为，585℃/620℃/535℃的二次再热机组；超高压缸有效焓降333.3kJ/kg、高压缸有效焓降
524.92kJ/kg未变、中、低压缸合计有效焓降1114.52kJ/kg；超高压缸有效焓降、高压缸有效焓降、中、低压缸有效焓降总计1972.7kJ/kg，仍比现有技术增加了0.9％；一次再热系统、二次再热系统总焓增1088.3kJ/kg，比现有技术增加了15.8％；
[0044] 在上述给水回热系统优化、凝结水回热系统优化和一次再热、二次再热蒸汽参数优化的
基础上，走与现有技术完全不同的技术路线，重组二次再热汽轮机本体结构：
[0045] 1.单流、切向全周进气、自带全部给水回热抽汽的超高压缸，超高压缸的主通流部分为内外双层缸结构；超高压内缸采用红套箍提供中分面密封紧力，设计最高工作压力40MPa，超高压内缸无抽汽口、无过载补汽阀进口；提供新2抽、新3抽、新4抽的回热级为
单层缸结构； 自动主汽门、调速汽门布置在超高压缸两侧，与超高压缸两侧的进汽口直连；
[0046] 2.双流、切向全周进气的高中压缸的焓降增加，透平级数多于现有技术的高压缸，也可以理解为将中压缸的前级并入高压缸，命名为“高中压缸”；高中压缸为内外双层缸结构，无抽汽口；一次再热联合汽门布置在高中压缸两侧，与高中压缸两侧的进汽口直连；
[0047] 3.取消中压缸，中压缸后级并入低压缸；取消中低压联通管；
[0048] 4.中压缸后级并入低压缸后改称“中低压缸”；双流的中低压缸共有2个，4排汽口，4台二次再热联合汽门分为2组，分列在2个中低压缸进汽部位的两侧，切向全周进汽；中低压缸为3层缸结构，内层为高温进汽室，高温进汽室附带2级高温隔板，中层为低压内缸，外层为低压外缸；锅炉高温二次再热器出口有4根二次再热热段管道分别与4台二次再热联合汽门连接。
[0049] 本发明一种超超临界二次再热机组的优化方案包括：1号高加进汽
逆止阀(36)、1号高加进汽
截止阀(40)、2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)、3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)、除氧器减压排汽阀(33)、除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)、1号高压加热器(44)、2号高压加热器(45)、3号高压加热器(46)、1号高加疏水调节阀(48)、2号高加疏水调节阀(49)、3号高加疏水调节阀(50)、除氧器(22)、给水泵(15)、给水泵出口阀(14)、贮水箱出口截止阀(19)、分离器水位调节阀(31)、带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)、高中压缸(55)、中低压缸(56)、超高压主汽阀(16)、高中压缸进汽联合汽门(57)、中低压缸进汽联合汽门(58)、超低温省煤器(60)、热一次风凝结水加热器(59)、热一次风凝结水加热器旁路调节阀(62)、
轴封加热器(61)、凝汽器(25)、凝结水泵(26)；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)包括超高压缸(21)的全部压力级
叶轮、
喷嘴、配汽机构，排汽缸成为大型抽汽口，排汽缸后新增加5级短叶片的压力级，分流的蒸汽在新
增压力级中继续膨胀做功并分别从新2抽、新3抽、新4抽
接口输出低过热度、低焓值抽汽；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的排汽即1抽通过1号高加进汽逆止阀(36)和1号高加进汽截止阀(40)向1号高压加热器(44)供汽；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的新2抽通过2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)向2号高压加热器(45)供汽；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的新3抽通过3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)向3号高压加热器(46)供汽；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的新4抽通过除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)向除氧器(22)供汽；使用5抽的给水泵驱动小汽轮机(52)被高速变频同步电动机取代；高中压缸(55)与中低压缸(56)上均无抽汽口；高压加热器由4台/5台优化为3台，弃用2抽上的分离的蒸汽冷却器(8)和4抽上的分离的蒸汽冷却器(9)，VWO工况给水温度303℃；给水泵(15)的出口经给水泵出口阀(14)与3号高压加热器(46)的管侧入口连接，3号高压加热器(46)的管侧出口与2号高压加热器(45)的管侧入口连接，2号高压加热器(45)的管侧出口与1号高压加热器(44)的管侧入口连接，1号高压加热器(44)的管侧出口与省煤器(5)的入口连接；1号高压加热器(44)的疏水经1号高加疏水调节阀(48)回流到2号高压加热器(45)的壳侧，2号高压加热器(45)的疏水经2号高加疏水调节阀(49)回流到3号高 压加热器(46)的壳侧，3号高压加热器(46)的疏水经3号高加疏水调节阀(50)回流到除氧器(22)；增大带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的进汽量，以较低焓值的新2抽、新3抽顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽用于加热给水，高焓值的2抽、3抽、
4抽在高压缸、中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；以较低焓值的新4抽顶替较高焓值的
5抽、6抽用于除氧器(22)加热给水，高焓值5抽、6抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽的新2抽、新3抽和新4抽的质量流量要大于2抽、3抽、4抽、5抽的质量流量，并且抽汽点前移，不进入一次再热器系统；控制3号高加进汽截止调节阀(42)的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力；以超低温省煤器(60)、热一次风凝结水加热器(59)替代7抽、8抽、9抽、10抽加热凝结水，取消全部低压加热器，充分利用锅炉排烟余热；轴封加热器(61)出口的凝结水进入超低温省煤器(60)的低温段进口，出超低温省煤器(60)高温段的部分凝结水进入热一次风凝结水加热器(59)，出热一次风凝结水加热器(59)的凝结水进入除氧器(22)；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)进口蒸汽参数优化为585℃、34.0MPa；高中压缸(55)进口蒸汽参数优化为620℃、8.56MPa；中低压缸(56)进口蒸汽参数优化为535℃、1.44MPa；取消中压缸、取消中低压联通管；高中压缸(55)双流、切向全周进气，高中压缸(55)为内外双层缸结构；高中压缸进汽联合汽门(57)2台布置在高中压缸(55)进汽部位的两侧，与高中压缸(55)两侧的进汽口直连；2个双流共4排气口的中低压缸(56)，
4台二次再热联合汽门(58)分为2组，分列在2个中低压缸(56)进汽部位的两侧，切向全周进汽；锅炉高温二次再热器出口有4根二次再热热段管道分别与4台二次再热联合汽门连接；
高中压缸(55)取消抽汽口可以简化高中压缸(55)结构，进一步提高高中压缸(55)的内效率，减少高压缸发生水冲击的危险；中低压缸(56)取消抽汽口可以简化中低压缸(56)结构，进一步提高中低压缸(56)的内效率，减少中低压缸(56)发生水冲击的危险。
[0050] 发明的有益效果：
[0051] ●以焓值较低、过热度较低的新2抽、新3抽、新4抽顶替焓值较高、过热度较高的原高压缸、中压缸上的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，明显增加发电机输出功率，降低机组热耗、提高运行安全性，有明显的热经济性效益；
[0052] ●高压加热器的U形传热管组通常分为过热蒸汽冷却区、凝结放热区、疏水冷却区三部分，凝结放热区的
传热系数明显高于过热蒸汽的传热系数，高压加热器的进汽过热度越低，给水温升相同的高压加热器的尺寸越小，造价越低，高压加热器由4/5台加2/3台分离的蒸汽冷却器优化为3台高压加热器，基建投资大幅度降低；
[0053] ●高压加热器的进汽过热度越低，高压加热器的
管板的热
应力越小、热疲劳越轻微，有利于高压加热器的长周期安全运行；
[0054] ●高压加热器的进汽温度越低，同一壳体材质的许用应力越高，造价越低；
[0055] ●连接高压加热器系统的管道因高压加热器数量减少和工作温度降低，投资额明显减少；
[0056] ●舍弃分离的蒸汽冷却器，给水温度优化到303℃有利于锅炉水冷壁管的选材和取得较低的排烟温度，较高的锅炉效率，较低的供电热耗；
[0057] ●顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的新2抽、新3抽、新4抽的总质量流量，要大于2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的质量流量的总和，并且抽汽点前移，进入一次再热器的质量流量明显减少，锅炉一次高温再热器受热面可以减少，降低造价，锅炉二次高温再热器的工作温度大大降低，造价显著下降，中、低负荷下的
调温特性改善，煤种适应能力增强；
[0058] ●由于新3抽的过热度大幅度下降，有条件使用控制3号高加进汽截止调节阀(42)的开度来提高主机的加负荷瞬态响应能力，而不必使用能耗大的主机调阀预节流/主机旁通补汽阀方案，使二次再热机组的运行热耗降低；
[0059] ●超低温省煤器打破了长久以来“工作温度最低的低温省煤器的壁面温度不低于烟气酸露点以下10K”的几乎成为本领域技术人员共识的禁忌，开创了利用烟气中高达10到15kPa的水蒸汽分压所携带的
汽化潜热的新格局；
[0060] ●超低温省煤器的凝结水进口温度低达33℃，大大低于排烟的酸露点，超低温省煤器布置在引风机与脱硫吸收塔之间，足以把烟气冷却到50℃，脱硫系统工艺水耗量大幅度下降，同时，烟气中包含的水蒸汽的汽化热放出近半，还有生成硫酸时的水合热也被低温凝结水吸收；
[0061] ●与现有技术低温省煤器、低低温省煤器相比超低温省煤器不是排挤了部分某级抽汽，而是彻底取代了低压加热器，超低温省煤器的水侧阻力远小于4/5台低压加热器水侧阻力之和，凝结水泵的轴功率明显下降，也没有升压水泵等功耗；由于进入脱硫塔的烟气温度明显下降，工艺水用量大幅度减少，烟气的容积流量明显减少，引风机的功耗明显下降，机组的供电热耗会下降得更多；
[0062] ●越是高效超超临界、二次再热的大容量机组采用高速变频电动给水泵(中频变频异步电动机驱动或者高速变频同步电动机驱动)，越有明显的节能、减排效益，发电热耗约下降3.2％，供电热耗约下降0.4％；
[0063] ●中压缸的前级并入高压缸，命名为“高中压缸”，中压缸后级并入低压缸后改称为“中低压缸”，取消中低压联通管，轴系长度明显缩短，可以建造1200MW或者更大容量的单轴二次再热机组；
[0064] ●取消中低压联通管，减少近9kPa中低压联通管和中压缸排汽、低压缸进汽的阻力损失，机组发电热耗下降；
[0065] ●高中压缸取消抽汽口可以简化高中压缸结构，进一步提高高中压缸内效率，减少高中压缸发生水冲击的危险；
[0066] ●中低压缸取消抽汽口可以简化中低压缸结构，进一步提高中低压缸内效率，减少中低压缸发生水冲击的危险；
[0067] ●采用585℃/620℃/535℃方案，比较容易实现取消中低压联通管的“中低压缸”方案；比较容易实现超高压缸设计最高工作压力40MPa的目标；
[0068] ●采用585℃/620℃/535℃方案，二次再热锅炉造价明显下降，安全性提高，可控性改善。(四)
附图说明：
[0069] 图1为现有技术二次再热机组给水回热系统图(四级高加低压加热器未展开)；
[0070] 图2为一种超超临界二次再热机组的优化方案系统图。
[0071] 在图1和图2中：
[0072] 1高温过热器、 2屏式过热器、 3低温过热器、[0073] 4水冷壁、 5省煤器、 6汽水分离器、[0074] 7汽水分离器贮水箱、 8 2抽上的分离的蒸汽冷却器、
[0075] 9 4抽上的分离的蒸汽冷却器、 10一次高温再热器、[0076] 11一次低温再热器、 12分流孔板、 13高压旁路阀、[0077] 14给水泵出口阀、 15给水泵、 16超高压主汽阀、[0078] 17高压缸、 18二次再热联合汽门、 19贮水箱出口截止阀、[0079] 20中压缸、 21超高压缸、 22除氧器、[0080] 23低压旁路阀、 24低压缸、 25凝汽器、[0081] 26凝结水泵、 27超高压旁路阀、 28低压加热器、[0082] 29二次高温再热器、 30二次低温再热器、 31分离器水位调节阀、[0083] 32一次再热联合汽门、 33除氧器减压排汽阀、 34除氧器进汽逆止阀、[0084] 35除氧器进汽截止阀、 36 1号高加进汽逆止阀、 37 2号高加进汽逆止阀、[0085] 38 3号高加进汽逆止阀、 39 4号高加进汽逆止阀、 40 1号高加进汽截止阀、[0086] 41 2号高加进汽截止阀、 42 3号高加进汽截止调节阀、
[0087] 43 4号高加进汽截止阀、 44 1号高压加热器、 45 2号高压加热器、[0088] 46 3号高压加热器、 47 4号高压加热器、 48 1号高加疏水调节阀、[0089] 49 2号高加疏水调节阀、 50 3号高加疏水调节阀、 51 4号高加疏水调节阀、[0090] 52给水泵驱动小汽轮机、 53小机主汽阀、
[0091] 54带全部给水回热抽汽的超高压缸 55高中压缸、[0092] 56中低压缸、 57高中压缸进汽联合汽门、 58中低压缸进汽联合汽门、[0093] 59热一次风凝结水加热器、60超低温省煤器、 61轴封加热器[0094] 62.热一次风凝结水加热器旁路调节阀。(五)具体实施方式：
[0096] 现结合图2，以一台1200MW等级，汽机侧主汽温度/一次再热汽温度/二次再热汽温度的设计值为585℃/620℃/535℃的二次再热汽轮机组为例说明实现本发明的优选方式。
[0097] 本发明一种超超临界二次再热机组的优化方案包括：1号高加进汽逆止阀(36)、1号高加进汽截止阀(40)、2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)、3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)、除氧器减压排汽阀(33)、除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)、1号高压加热器(44)、2号高压加热器(45)、3 号高压加热器(46)、1号高加疏水调节阀(48)、2号高加疏水调节阀(49)、3号高加疏水调节阀(50)、除氧器(22)、给水泵(15)、给水泵出口阀(14)、贮水箱出口截止阀(19)、分离器水位调节阀(31)、带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)、高中压缸(55)、中低压缸(56)、超高压主汽阀(16)、高中压缸进汽联合汽门(57)、中低压缸进汽联合汽门(58)、超低温省煤器(60)、热一次风凝结水加热器(59)、热一次风凝结水加热器旁路调节阀(62)、轴封加热器(61)、凝汽器(25)、凝结水泵(26)；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)包括超高压缸(21)的全部压力级叶轮、喷嘴、配汽机构，排汽缸成为大型抽汽口，排汽缸后新增加5级短叶片的压力级，分流的蒸汽在新增压力级中继续膨胀做功并分别从新2抽、新3抽、新4抽接口输出低过热度、低焓值抽汽；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的排汽即1抽通过1号高加进汽逆止阀(36)和1号高加进汽截止阀(40)向1号高压加热器(44)供汽；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的新2抽通过2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)向2号高压加热器(45)供汽；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的新3抽通过3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)向3号高压加热器(46)供汽；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的新4抽通过除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)向除氧器(22)供汽；使用5抽的给水泵驱动小汽轮机(52)被高速变频同步电动机取代；高中压缸(55)与中低压缸(56)上均无抽汽口；高压加热器由4台/5台优化为3台，弃用2抽上的分离的蒸汽冷却器(8)和4抽上的分离的蒸汽冷却器(9)，VWO工况给水温度303℃；给水泵(15)的出口经给水泵出口阀(14)与3号高压加热器(46)的管侧入口连接，3号高压加热器(46)的管侧出口与2号高压加热器(45)的管侧入口连接，2号高压加热器(45)的管侧出口与1号高压加热器(44)的管侧入口连接，1号高压加热器(44)的管侧出口与省煤器(5)的入口连接；1号高压加热器(44)的疏水经1号高加疏水调节阀(48)回流到2号高压加热器(45)的壳侧，2号高压加热器(45)的疏水经2号高加疏水调节阀(49)回流到3号高压加热器(46)的壳侧，3号高压加热器(46)的疏水经3号高加疏水调节阀(50)回流到除氧器(22)；增大带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的进汽量，以较低焓值的新2抽、新3抽顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽用于加热给水，高焓值的2抽、3抽、
4抽在高压缸、中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；以较低焓值的新4抽顶替较高焓值的
5抽、6抽用于除氧器(22)加热给水，高焓值5抽、6抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽的新2抽、新3抽和新4抽的质量流量要大于2抽、3抽、4抽、5抽的质量流量，并且抽汽点前移，不进入一次再热器系统；控制3号高加进汽截止调节阀(42)的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力；以超低温省煤器(60)、热一次风凝结水加热器(59)替代7抽、8抽、9抽、10抽加热凝结水，取消全部低压加热器，充分利用锅炉排烟余热；轴封加热器(61)出口的凝结水进入超低温省煤器(60)的低温段进口，出超低温省煤器(60)高温段的部分凝结水进入热一次风凝结水加热器(59)，出热一次风凝结水加热器(59)的凝结水进入除氧器(22)；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)进口蒸汽参数优化为585℃、34.0MPa；高中压缸(55)进口蒸汽参数优化为620℃、8.56MPa；中低压缸(56)进口蒸汽参数优化为535℃、1.44MPa；取消中压缸、取消中低压联通管；高中压缸(55)双流、切向全周进气，高中压缸(55)为内外双层缸结构；高中压缸进汽联合汽门(57)2台布置在高中压缸(55) 进汽部位的两侧，与高中压缸(55)两侧的进汽口直连；2个双流共4排气口的中低压缸(56)，
4台二次再热联合汽门(58)分为2组，分列在2个中低压缸(56)进汽部位的两侧，切向全周进汽；锅炉高温二次再热器出口有4根二次再热热段管道分别与4台二次再热联合汽门连接；
高中压缸(55)取消抽汽口可以简化高中压缸(55)结构，进一步提高高中压缸(55)的内效率，减少高压缸发生水冲击的危险；中低压缸(56)取消抽汽口可以简化中低压缸(56)结构，进一步提高中低压缸(56)的内效率，减少中低压缸(56)发生水冲击的危险。
[0098] 带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)单流、切向全周进气、全部由冲动式透平级构成；带全部给水回热抽汽的超高压缸(54)的主通流部分为内外双层缸结构，由7级/8级冲动式透平级构成；超高压内缸采用红套箍提供中分面密封紧力，设计最高工作压力40MPa，超高压内缸无抽汽口、无过载补汽阀进口；提供新2抽、新3抽、新4抽的回热级为单层缸结构，由Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级构成，Z1级后的抽汽口提供新2抽，Z2级、Z3级后的抽汽口提供新3抽，Z，4级、Z5级后的抽汽口提供新4抽；新2抽的抽汽量与2号高压加热器需要的凝汽量相匹配，2号高压加热器需要的凝汽量足以把流经2号高压加热器的给水加热到2号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新2抽的压力为2号高压加热器壳侧压力的105％；提供的新3抽的抽汽量与3号高压加热器需要的凝汽量相匹配，3号高压加热器需要的凝汽量足以把流经3号高压加热器的给水加热到3号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新3抽的压力为3号高压加热器壳侧压力的105％；新4抽的抽汽量与除氧器需要的用汽量相匹配，除氧器需要的用汽量足以把流入除氧器的凝结水加热到除氧器压力下的饱和温度，新4抽的压力为除氧器压力的105％；自动主汽门、调速汽门布置在超高压缸两侧，与超高压缸两侧的进汽口直连；自动主汽门、调速汽门、超高压缸
转子、超高压缸进汽室、超高压内缸的材质按工作温度600℃选取。
[0099] 高中压缸(55)双流、切向全周进气、全部由冲动式透平级构成；高中压缸(55)为内外双层缸结构，由2×7级/8级冲动式透平级构成，无抽汽口；高中压缸进汽联合汽门(57)布置在高中压缸两侧，与高中压缸两侧的进汽口直连；高中压缸进汽联合汽门、高中压缸转子、高中压缸内缸、高中压缸进汽室的材质按工作温度620℃选取。
[0100] 中低压缸(56)共有2个，双流，4排汽口；4台中低压缸进汽联合汽门(58)分为2组，分列在2个中低压缸进汽部位的两侧，切向全周进汽；中低压缸(56)为3层缸结构，由2×2×7级冲动式透平级构成，无抽汽口，内层为高温进汽室，高温进汽室附带2级高温隔板，中层为低压内缸，外层为低压外缸；锅炉高温二次再热器出口有4根二次再热热段管道分别与4台中低压缸进汽联合汽门(58)连接；中低压缸进汽联合汽门、中低压缸转子、中低压缸内缸、中低压缸高温进汽室的材质按工作温度566℃选取。
[0101] 超低温省煤器(60)由H型鳍片管串联组成蛇形管，基管水平布置，H型鳍片呈垂直状态，低温凝结水经超低温省煤器(60)的入口联箱进入H型鳍片管串联组成的蛇形管的底部管的管侧，沿蛇形管向上流动，烟气由上向下流动，形成逆流传热；若干蛇形管经超低温省煤器(60)的入口联箱和出口联箱并联构成A组与B组超低温省煤器(60)，分别布置在A侧与B侧低尘烟道上；凝结水全流量通过压降不超过200kPa；逆流布置，分为热段和冷段，基管壁面温度不低于烟气酸露点以下10K部分为热段，热段H型鳍片管材质为ND钢，基管壁面温度低于烟气酸露点以下10K部分为冷段，冷段H型鳍片管材质为
双相不锈钢，外覆盖0.02mm厚聚四氟乙烯涂层；超低温省煤器外壳及膨胀节材质为ND钢，覆盖玻璃钢防腐层；超低温省煤器设 计寿命30年。
[0102] 热一次风凝结水加热器(59)、热一次风凝结水加热器旁路调节阀(62)主要是为磨煤机提供具有合适温度的热一次风，其“余热”被超低温省煤器(60)出口的凝结水吸收，这部分凝结水吸热不计入汽轮机系统热平衡图的输入热，可以减少新4抽用量，降低机组热耗；调节热一次风凝结水加热器旁路调节阀(62)的开度用以控制热一次风的温度；热一次风凝结水加热器由H型鳍片管串、并联构成，布置在A侧与B侧热一次风道内；H型鳍片管材质为低
碳钢；热一次风侧的阻力不超过0.5kPa；热一次风凝结水加热器设计寿命30年。
[0103] 3号高加进汽截止调节阀(42)是一只通用的中压截止阀，有良好的关断截止能力，不过其控制
信号由
开关量改为模拟量，可以全开、全关也可以接受DCS的指令停留在之间某一开度，宜采用快速变频电驱执行机构或者
气动执行机构；机组正常运行时3号高加进汽截止调节阀(42)全开，当机组接到中调快速加负荷指令时，高加进汽截止调节阀(42)在机组DCS指令下快速关小3号高加进汽截止调节阀(42)的开度，进入3号高压加热器的流量迅速减少，流过一次再热系统、高中压缸、二次再热系统、中低压缸的流量增加，机组对中调的快速加负荷指令明显提高；3号高加进汽截止调节阀(42)关小的速率和行程受机组DCS控制，满足中调对机组静态特性曲线的要求。
[0104] 除氧器(22)能够承受3号高加进汽截止调节阀(42)全关时的新4抽的压力，并有足够的安全余量。
