利用亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)構建的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱力系統(tǒng)，特別是利用亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)構建的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的主蒸汽壓力在15.7-19.6Mpa，超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的主蒸汽壓力多22MPa。超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)是當今火力發(fā)電領域內先進技術的代表，由于主蒸汽的溫度和壓力較高，因此發(fā)電效率也比較高。以一臺600MW的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)為例，相比現(xiàn)有效率較高的600麗的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，一年約可以節(jié)省五萬噸標準煤，節(jié)能效果十分顯著。此外，超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)在節(jié)煤的同時可以減少對環(huán)境的污染，600MW超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)相比600MW亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)一年可以減少約7000噸的灰渣以及大量的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等有害物質的排放量。因此超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)是一種具有發(fā)展前景的節(jié)能環(huán)保產品。目前，火力發(fā)電行業(yè)有大量的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)在運行，特別是300MW容量等級的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)占有相當大的比例，根據(jù)節(jié)能環(huán)保要求以及國家“上大壓小”政策，這些熱力系統(tǒng)將逐步被拆除淘汰。但鑒于現(xiàn)有亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量所占發(fā)電總量的比例較大，及相當數(shù)量的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)使用時間還不長，若在電廠改造中拆除這些尚在服役期的亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)勢必會造成極大的浪費。因此，充分利用現(xiàn)有亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的主要設備，以較少的投資改建超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，從而大幅度降低超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的建設費用，是一種具有較高性價比及較快改建速度的理想途徑。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種利用亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)構建的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，所述超臨界機組熱力系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)設備資源，可大幅度減少超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)投資費用，加快高能耗亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的改建步伐。
[0004]本發(fā)明所述問題是以下述技術方案實現(xiàn)的:
一種利用亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)構建的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，包括超臨界直流鍋爐、前置汽輪機、增壓泵、混合加熱器和亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機組，所述下游發(fā)電機組包括高壓缸、中壓缸、低壓缸、凝汽器、凝結水泵、除氧器、低壓加熱器組和高壓加熱器組，超臨界直流鍋爐的主蒸汽管路連通前置汽輪機的蒸汽入口，前置汽輪機蒸汽出口管路連通高壓缸蒸汽入口管路，高壓缸蒸汽出口管路連通超臨界直流鍋爐的再熱蒸汽冷段管路，超臨界直流鍋爐的再熱蒸汽熱段管路連通中壓缸蒸汽入口管路，中壓缸蒸汽出口管路連通低壓缸的蒸汽入口，低壓缸蒸汽出口管路連接凝汽器，凝汽器連接凝結水泵，凝結水泵連接低壓加熱器組，低壓加熱器組連接除氧器，除氧器連接給水泵，給水泵連接高壓加熱器組，高壓加熱器組出水管路連通混合加熱器，混合加熱器連通增壓泵，增壓泵連通超臨界直流鍋爐給水管路。
[0005]上述利用亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)構建的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，所述下游發(fā)電機組的數(shù)目為1-4套，下游發(fā)電機組設置兩套以上時，各套下游發(fā)電機組規(guī)格、結構相同，各套下游發(fā)電機組的高壓缸蒸汽入口管路并聯(lián)連接前置汽輪機蒸汽出口管路，各套下游發(fā)電機組的中壓缸蒸汽入口管路并聯(lián)連接再熱蒸汽熱段管路；各套下游發(fā)電機組的高壓加熱器組出水管路均與混合加熱器連通，各套下游發(fā)電機組的高壓缸蒸汽出口管路均與再熱蒸汽冷段管路連通。
[0006]上述利用亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)構建的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，主蒸汽管路內的壓力為23-26.5MPa，溫度590-605 °C，超臨界直流鍋爐給水管路內的壓力為25-29.5MPa，溫度290-320°C;再熱蒸汽冷段管路內的壓力為3.3-3.7MPa，溫度為306_325°C，再熱蒸汽熱段管路內的壓力為3.1-3.5MPa，溫度為527_542°C。
[0007]上述利用亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)構建的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，所述前置汽輪機設有前置汽輪機抽汽管道，置汽輪機抽汽管道連通混合加熱器。
[0008]上述利用亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)構建的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)，各套下游發(fā)電機組的高壓加熱器組包括第一高壓加熱器、第二高壓加熱器和第三高壓加熱器，第一高壓加熱器與該套下游發(fā)電機組的中壓缸抽汽口連通，第二高壓加熱器、第三高壓加熱器分別與該套下游發(fā)電機組高壓缸的高壓缸蒸汽出口管路連通；各套下游發(fā)電機組的低壓加熱器組包括第一低壓加熱器、第二低壓加熱器、第三低壓加熱器和第四低壓加熱器，各低壓加熱器分別與該套下游發(fā)電機組的低壓缸抽汽口連通。
[0009]本發(fā)明提供的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)包括超臨界直流鍋爐、前置汽輪機和數(shù)套現(xiàn)有亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機組。所述超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)以超臨界直流鍋爐替代亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的汽包鍋爐，超臨界直流鍋爐的主蒸汽帶動前置汽輪機做功，前置汽輪機內做完功的蒸汽轉變?yōu)閬喤R界參數(shù)蒸汽，然后通過管道進入亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機組做功，最大程度的利用現(xiàn)有亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)設備，從而減小新建大容量超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)建設投資費用，提高現(xiàn)有設備的利用率。本發(fā)明所提供的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)與現(xiàn)有同容量超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)效率相當，遠高于原亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)效率。采用本發(fā)明的設計，在降低超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)建設成本的同時，可避免因改建而拆除服役期亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)所造成的浪費，是一種具有較高性價比、經(jīng)濟實用，以及較快改建速度實現(xiàn)熱力系統(tǒng)以小換大、以“亞”換“超”的理想途徑。
【附圖說明】
[0010]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]圖1是本發(fā)明第一實施方案的示意圖；
圖2是本發(fā)明第二實施方案的示意圖；
圖3是本發(fā)明第三實施方案的示意圖；
圖4是本發(fā)明第四實施方案的示意圖。
[0012]圖中各標號清單為:1、超臨界直流鍋爐；2、主蒸汽管路；3、前置汽輪機；4、前置汽輪機蒸汽出口管路；5、高壓缸蒸汽入口管路；6、高壓缸；7、高壓缸蒸汽出口管路；8、再熱蒸汽冷段管路；9、超臨界直流鍋爐給水管路；10、再熱蒸汽熱段管路；11、中壓缸蒸汽入口管路；12、中壓缸；13、中壓缸蒸汽出口管路；14、低壓缸；15、發(fā)電機；16、低壓缸蒸汽出口管路；17、凝汽器；18、凝結水泵；19-1、第一低壓加熱器；19-2、第二低壓加熱器；19_3、第三低壓加熱器；19-4、第四低壓加熱器；20、除氧器，21、給水泵；22-1、第一高壓加熱器；22_2、第二高壓加熱器；22-3、第三高壓加熱器；23、高壓加熱器組出水管路；24、混合加熱器；25、增壓泵；26、前置汽輪機抽汽管道；27、前置汽輪機發(fā)電機。
【具體實施方式】
[0013]超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)與亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)相比，其高壓缸內最初幾級的蒸汽為超臨界參數(shù)，而通過這幾級后蒸汽參數(shù)降至亞臨界。因此，本發(fā)明所述的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有較小容量亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機組相關設備，通過參數(shù)的合理配置，使進入下游發(fā)電機組高壓缸的蒸汽參數(shù)(前置汽輪機排汽參數(shù))與原亞臨界機組運行時的參數(shù)匹配，滿足設備的工況范圍，最大程度的降低改建費用。
[0014]參看圖1，這是本發(fā)明優(yōu)選的第一實施方案(一拖二)。該實施方案利用兩套現(xiàn)有的300MW亞臨界熱力系統(tǒng)的下游發(fā)電機組設備(附圖內虛線框表示的部分)和增設的超臨界直流鍋爐1、前置汽輪機3、增壓泵25、混合加熱器24等設備構建成660MW等級的超臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)。兩套原亞臨界熱力系統(tǒng)的下游發(fā)電機組結構設置相同，分別稱為第一下游發(fā)電機組、第二下游發(fā)電機組。各下游發(fā)電機組分別包括高壓缸6、中壓缸12、低壓缸14、發(fā)電機15、凝汽器17、凝結水泵18、除氧器20、給水泵21、低壓加熱器組和高壓加熱器組。由于改建后下游機組高壓缸無需再進行配汽，因此高壓缸無需設置調節(jié)級。各套下游發(fā)電機組的高壓加熱器組包括第一高壓加熱器22-1、第二高壓加熱器22-2和第三高壓加熱器22-3 ；各套下游發(fā)電機組的低壓加熱器組包括第一低壓加熱器19-1、第二低壓加熱器19-2、第三低壓加熱器19-3和第四低壓加熱器19-4。圖1所示實施方案的具體結構如下:超臨界直流鍋爐I的主蒸汽管路2連通前置汽輪機3的蒸汽入口，前置汽輪機蒸汽出口管路4并聯(lián)連接第一下游發(fā)電機組、第二下游發(fā)電機組的高壓缸蒸汽入口管路5 ;第一下游發(fā)電機組、第二下游發(fā)電機組的高壓缸蒸汽出口管路7均與超臨界直流鍋爐的再熱蒸汽冷段管路8連接，超臨界直流鍋爐的再熱蒸汽熱段管路10并聯(lián)連通到第一下游發(fā)電機組、第二下游發(fā)電機組的中壓缸蒸汽入口管路11，第一下游發(fā)電機組、第二下游發(fā)電機組的中壓缸蒸汽出口管路13分別與各自機組的低壓缸14的蒸汽入口連通；在各下游發(fā)電機組，低壓缸蒸汽出口管路16連接凝汽器17，凝汽器連接凝結水泵18，凝結水泵連接低壓加熱器組，低壓加熱器組連接除氧器20，除氧器連接給水泵21，給水泵連接高壓加熱器組；第一下游發(fā)電機組、第二下游發(fā)電機組的高壓加熱器組出水管路23均連通混合加熱器24，混合加熱器連通增壓泵25，增壓泵連通超臨界直流鍋爐給水管路9。
[0015]仍參看圖1，圖1所示第一實施方案的熱力過程如下:超臨界直流爐I產生的超臨界參數(shù)主蒸汽通過主蒸汽管路2進入前置汽輪機3做功，主蒸汽管路內的壓力為23-26MPa，溫度為590-605°C，前置汽輪機3單獨拖動一臺前置汽輪機發(fā)電機27。前置汽輪機內做完功的蒸汽溫度壓力均降低，壓力為8.6-11.7Mpa，溫度為465_490°C，流量1650_1850t/h，分流后與原亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的壓力、溫度、流量均匹配，使原亞臨界熱力發(fā)電系統(tǒng)的下游發(fā)電機組運行設計工況的工況下，發(fā)揮最大效率。通過前置汽輪機蒸汽出口管路4進入高壓缸蒸汽入口管路5的兩股蒸汽可通過閥門調節(jié)為等量，分別進入第一下游發(fā)電機組、第二下游發(fā)電機組的高壓缸6做功，兩高壓缸內做完功的兩股蒸汽分別通過高壓缸蒸汽出口管路7進入再熱蒸汽冷段管路8匯為一股蒸汽進入超臨界直流鍋爐I再熱，再熱蒸汽冷段溫度306-321°C，壓力3.3-3.7MPa，進入鍋爐的再熱蒸汽流量1380_1580t/h ;再熱后的蒸汽壓力為3.1-3.5MPa，溫度為527-542°C。通過再熱蒸汽熱段管路10進入第一下游發(fā)電機組、第二下游發(fā)電機組的中壓缸蒸汽入口管路11，再進入第一下游發(fā)電機組、第二下游發(fā)電機組的中壓缸12做功，進入中壓缸的兩股蒸汽