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CN117108378A - 一种高背压余热利用系统 - Google Patents

一种高背压余热利用系统 Download PDF

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CN117108378A
CN117108378A CN202310922902.XA CN202310922902A CN117108378A CN 117108378 A CN117108378 A CN 117108378A CN 202310922902 A CN202310922902 A CN 202310922902A CN 117108378 A CN117108378 A CN 117108378A
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CN
China
Prior art keywords
pressure cylinder
back pressure
waste heat
utilization system
heat utilization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310922902.XA
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English (en)
Inventor
杨勇
李勇
李珍兴
李宗耀
魏向国
李冬奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guoneng Hebei Dingzhou Power Generation Co ltd
Original Assignee
Guoneng Hebei Dingzhou Power Generation Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Guoneng Hebei Dingzhou Power Generation Co ltd filed Critical Guoneng Hebei Dingzhou Power Generation Co ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高背压余热利用系统，涉及高背压供热领域，该高背压余热利用系统包括高压缸，高压缸通过可脱开装置连接低压缸，高压缸排汽通过连通管进入低压缸，高压缸前轴承箱连接发电机，低压缸为双分流后汽缸，向下排汽进入凝汽器，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过增设发电机和供热凝汽器，对采暖抽汽进行阶梯利用，发电机可供厂用电系统使用；采暖期背压式运行，排汽进入供热凝汽器对热网水进行二次加热至约90℃；非采暖期凝汽式运行，排汽通过机力通风湿冷循环水进行冷却，发电机发电可以带厂用电。

Description

一种高背压余热利用系统
技术领域
本发明涉及高背压供热领域，具体是一种高背压余热利用系统。
背景技术
高背压供热是在不改动主机设备的情况下，利用蒸汽在汽轮机内做完功之后的乏汽达到采暖供热的目的。传统方案是通过增设一台供热凝汽器，采暖季采用33kPa高背压运行，低压缸的乏汽进入供热凝汽器，对低温的热网水进行一级加热提高供热温度。在非采暖期，低压缸的乏汽一部分引至增设的供热凝汽器，通过机力通风湿冷循环水进行冷却，剩余乏汽仍通过原直接空冷凝汽器冷却，可以实现降低机组背压，提高机组运行经济性的目的。
但是对于一些超高温、超高压机组经过供热改造后，将中低压缸连通管改造后，单机采暖抽汽量可以达到400t/h，参数约1.0MPa、363℃。此蒸汽压力较高，若直接进入热网加热器，存在压差浪费的现象，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高背压余热利用系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高背压余热利用系统，包括高压缸，高压缸通过可脱开装置连接低压缸，高压缸排汽通过连通管进入低压缸，高压缸前轴承箱连接发电机，低压缸为双分流后汽缸，向下排汽进入凝汽器。
作为本发明再进一步的方案：非采暖期，高压缸通过可脱开装置连接低压缸，经高压缸前轴承箱向发电机输出；
采暖期，高压缸和低压缸不连接，仅高压缸通汽，高压缸排汽通过连通管上抽汽口走旁路去凝汽器。
作为本发明再进一步的方案：可脱开装置包括3S离合器。
作为本发明再进一步的方案：连通管上设置抽汽主汽阀和调节阀，
作为本发明再进一步的方案：凝汽器包括凝汽式换热器、排汽加热器、热网加热器，凝汽式换热器、排汽加热器、热网加热器并联。
作为本发明再进一步的方案：发电机接入厂用电系统，
作为本发明再进一步的方案：厂用电系统采用10kV一级电压，设置A、B、C三段10kV工作段。
作为本发明再进一步的方案：所述高背压余热利用系统还包括发电机和供热凝汽器；采暖期背压式运行，排汽进入供热凝汽器对热网水进行二次加热至约90℃；非采暖期凝汽式运行，排汽通过机力通风湿冷循环水进行冷却，发电机发电供厂用电系统使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过增设发电机和供热凝汽器，对采暖抽汽进行阶梯利用，发电机可供厂用电系统使用；采暖期背压式运行，排汽进入供热凝汽器对热网水进行二次加热至约90℃；非采暖期凝汽式运行，排汽通过机力通风湿冷循环水进行冷却，发电机发电可以带厂用电。
附图说明
图1为一种高背压余热利用系统的原理图。
图2为凝汽器的布置流程图。
图3为发电机与离相母线的接线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种高背压余热利用系统，包括高压缸，高压缸通过可脱开装置连接低压缸，高压缸排汽通过连通管进入低压缸，高压缸前轴承箱连接发电机，低压缸为双分流后汽缸，向下排汽进入凝汽器。
在本实施例中：请参阅图1，非采暖期，高压缸通过可脱开装置连接低压缸，经高压缸前轴承箱向发电机输出；
采暖期，高压转子和低压转子通过3S离合器脱开，仅高压缸通汽，高压转子带动发电机将机械能转换为电能，高压缸做完功排汽直接去凝汽器加热热网循环水，增加凝背机高品质热能先发电，低品质热能去供热实现了蒸汽的梯级利用。
非采暖期，高压缸和低压缸通过3S离合器啮合高压缸做完功的蒸汽进入低压缸继续做功，低压缸排汽进入凝汽器，高压转子和低压转子共同驱动发电机，将机械能转换为电能；设计抽汽量可以达到250t/h，参数约1.0MPa、363℃。
非供热季新增机力通风塔及循环水系统做为凝背机的冷却水源。
在本实施例中：请参阅图1，可脱开装置包括3S离合器。
3S离合器是纯机械的装置，在这里用于控制高压缸和低压缸是否连接。
在本实施例中：请参阅图1，连通管上设置抽汽主汽阀和调节阀，
通过抽气主汽阀和调节阀来调节输出给凝汽器的蒸汽流量。
在本实施例中：请参阅图2，凝汽器包括凝汽式换热器、排汽加热器、热网加热器，凝汽式换热器、排汽加热器、热网加热器并联。
热网回水首先将50℃的回水加热到69℃，凝汽器出水通过高压泵进行升压，升压后的循环水并列通过凝汽式换热器、排汽加热器、热网加热器，三路换热器出口的热网循环水温可达90℃对外进行供热(采暖期工作状况)。
在本实施例中：请参阅图3，发电机接入厂用电系统，
发电机包括常规发电机系统设备，包含励磁系统、出口断路器、PT&LA柜、中性点设备、出线母线等来完成发电输电；发电机出线接入厂用电系统，尽可能的消纳背压发电机发出的电量，充分利用热能；发电机设有正常启机、事故停机以及相关厂用电切换的二次保护设备。
在本实施例中：请参阅图3，厂用电系统采用10kV一级电压，设置A、B、C三段10kV工作段。
在本实施例中：请参阅图1和图3，所述高背压余热利用系统还包括发电机和供热凝汽器；采暖期背压式运行，排汽进入供热凝汽器对热网水进行二次加热至约90℃；非采暖期凝汽式运行，排汽通过机力通风湿冷循环水进行冷却，发电机发电供厂用电系统使用。
拟建1台凝背发电机组，额定功率为50MW，凝背发电机将接入3机组厂用电系统。3机组厂用电采用10kV一级电压，设置A、B、C三段10kV工作段；3机组设1台容量为63/35-35MVA的3A高压厂用分裂变(图中23BA)和1台25MVA的3B高压厂用双卷变(图中23BB)，分别给10kV A、B、C段供电。A段、B段共同设置1台容量为63/35-35MVA(图中23BA)的启动/备用变压器。10kV开关柜短路电流水平为40kA。
现阶段3A高厂变计算用电负荷为57.1/34.8-34.6MVA；3B高厂变计算用电负荷量为23.2MVA。经查阅厂用电运行曲线3A高厂变长期运行用电负荷量为47MVA；3B高厂变长期运行用电负荷量为16MVA
该接线方案是凝背发电机经热网变升压到20kV后再并入发电机出口离相母线的接线方式，能消纳所有凝背发电机的发电量，仅适用凝背发电机工频运行的工况。
改造前后供热能力对比表
项目名称 单位 改造前 增设凝背机后 比较
排汽压力 MPA 0.95 0.25
排汽温度 ℃ 378.9 230.7
排汽焓值 kJ/kg 3220.5 2930.4
抽汽量 kg/h 400000 400000
疏水温度 ℃ 80 80
疏水焓值 kJ/kg 335.67 335.11
所放出热量 MW 314 283
运行小时 h 2904 2904
供热量 ×104GJ 328.4 295.44 -32.96
改造后采暖季运行节省厂用电量表
改造后非采暖季运行节省厂用电量
改造后非采暖季运行时，凝背机进汽存在压损，且缸效率略低，经核算耗煤量表如下：
由上表可见，机组增设凝背机改造后，年供热量减少32.96×104GJ，全年节省厂用电2.32×108kWh，耗煤量为4.49×104t，按照热价26元/GJ、上网电价0.36元/kWh、标煤价格700元/吨计算，年收益约4349万元。
本发明的工作原理是：根据采暖状况对热量进行不同处理，采暖期背压式运行，排汽进入供热凝汽器对热网水进行二次加热至约90℃；非采暖期凝汽式运行，排汽通过机力通风湿冷循环水进行冷却，发电机发电可以带厂用电。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高背压余热利用系统，其特征在于：该高背压余热利用系统包括高压缸，高压缸通过可脱开装置连接低压缸，高压缸排汽通过连通管进入低压缸，高压缸前轴承箱连接发电机，低压缸为双分流后汽缸，向下排汽进入凝汽器。
2.根据权利要求1所述的高背压余热利用系统，其特征在于，非采暖期，高压缸通过可脱开装置连接低压缸，经高压缸前轴承箱向发电机输出。
3.根据权利要求1所述的高背压余热利用系统，其特征在于，采暖期，高压缸和低压缸不连接，仅高压缸通汽，高压缸排汽通过连通管上抽汽口走旁路去凝汽器。
4.根据权利要求1所述的高背压余热利用系统，其特征在于，可脱开装置包括3S离合器。
5.根据权利要求1所述的高背压余热利用系统，其特征在于，连通管上设置抽汽主汽阀和调节阀。
6.根据权利要求1所述的高背压余热利用系统，其特征在于，凝汽器包括凝汽式换热器、排汽加热器、热网加热器，凝汽式换热器、排汽加热器、热网加热器并联。
7.根据权利要求1所述的高背压余热利用系统，其特征在于，发电机接入厂用电系统。
8.根据权利要求7所述的高背压余热利用系统，其特征在于，厂用电系统采用10kV一级电压。
9.根据权利要求8所述的高背压余热利用系统，其特征在于，厂用电系统设置A、B、C三段10kV工作段。
10.根据权利要求1所述的高背压余热利用系统，其特征在于，所述高背压余热利用系统还包括发电机和供热凝汽器；采暖期背压式运行，排汽进入供热凝汽器对热网水进行二次加热至约90℃；非采暖期凝汽式运行，排汽通过机力通风湿冷循环水进行冷却，发电机发电供厂用电系统使用。
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