一种提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统

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一种提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统

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https://www.xjishu.com/zhuanli/44/202410978618.html

本文介绍了一种提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统。该系统通过在传统背压式汽轮机热力系统中引入热水型ORC发电模块和低参数回热背压机发电模块，实现了在保持供热量不变的情况下增加机组装机容量，并显著降低发电汽耗。

本发明属于火力发电，具体涉及一种提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统。

背景技术：

背压式汽轮机常见于造纸、制药、化工等工业领域，其主要作用是向工艺流程提供所需蒸汽，在此同时还可以给工厂供电，实现热电综合利用。由于背压机不存在凝汽器，其排汽全部由工艺流程消耗掉，因此排汽量决定进汽量，进而决定了发电量，也就常说的“以热定电”。
如图1所示，常规背压式热电联产汽轮机只包含本体和回热系统。常规背压式汽轮机热力系统包括第一背压式汽轮机1和与第一背压式汽轮机1同轴连接的第一发电机2；第一背压式汽轮机1的进汽口和排汽口分别连接主蒸汽管道11和第一排汽管道12，第一排汽管道12的另一端连接热用户3；热用户3和第一排汽管道12分别通过供热回水管道4和支管道121与回热系统连接。供热回水管道4上连接有回水泵41；供热回水管道4连接有补水用的补水管道42，且补水管道42连接在热用户3与回水泵41之间。回热系统包括除氧器51、高压加热器52和给水泵53；高压加热器52的蒸汽入口通过蒸汽管道与第一背压式汽轮机1的抽汽口连接；除氧器51的上端入口与支管道121连接，其右端入口与供热回水管道4连接，其左端入口与高压加热器52的蒸汽出口连接，其下端出口通过给水管道54连接高压加热器52的入水口；远离高压加热器52的入水口的另一端为高压加热器52的出水口，出水口通过管道连接锅炉的回水口；给水泵53安装在给水管道54上。
常规背压式汽轮机热力系统在主汽参数、排汽参数、给水温度一定的情况下，发电量基本是固定的。如果工厂用电量偏大，就只能从电网购电补足缺口。
而与此同时，用汽回水、回热抽汽都是具有一定温度或过热度的热源，可以引入针对性的发电手段做梯级发电利用，就可以实现在供热量不变的条件下增大装机容量，同时由于是对热能的梯级利用，还可以降低发电汽耗。

技术实现思路：

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种可增加机组装机容量，并且显著降低发电汽耗的提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统。
本发明的技术目通过下述技术方案实现：
一种提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统，所述系统包括第一背压式汽轮机和与第一背压式汽轮机同轴连接的第一发电机；所述第一背压式汽轮机的进汽口和排汽口分别连接主蒸汽管道和第一排汽管道，第一排汽管道的另一端连接热用户；所述热用户和第一排汽管道分别通过供热回水管道、支管道与回热系统连接；所述供热回水管道上连接有回水泵、热水型orc发电模块和低参数回热背压机发电模块；所述热水型orc发电模块为利用有机工质从热水中回收热量进而发电的独立模块；所述低参数回热背压机发电模块为利用第一背压式汽轮机的一部分排汽发电，并对回补水初步加热的独立模块；所述热水型orc发电模块设在回水泵和热用户之间；所述低参数回热背压机发电模块设置在回水泵和除氧器之间，且低参数回热背压机发电模块通过管道连接支管道。
优选的，所述热水型orc发电模块包括用高温回水的热量加热有机工质的表面式换热设备、orc透平、工质泵、冷凝器和与orc透平同轴连接的orc发电机；所述表面式换热设备设置在热用户和回水泵之间的供热回水管道上；所述表面式换热设备的上下两端分别通过第二蒸汽管道和第二排汽管道与orc透平的进汽口和排汽口连接，所述工质泵连接在第二排汽管道上；所述冷凝器设置在orc透平和工质泵之间的第二排汽管道上。
优选的，所述表面式换热设备为预热蒸发器、或为同时具备预热、蒸发环节的一个大换热器、或为由独立的预热器、蒸发器等若干个独立设备组成的换热系统。
优选的，所述orc透平根据具体情况选择不同型式；按照功率从小到大，orc透平采用超高转速径流式、高转速轴流式、常规转速轴流式；所述orc发电机根据功率的大小以及orc透平的型式对应选择不同型式；按照功率从小到大，所述orc发电机采用变频器+超高转速电机、减速箱+常规转速电机、常规转速电机。
优选的，所述低参数回热背压机发电模块包括低参数回热背压机、回水加热器、疏水泵与低参数回热背压机同轴连接的第二发电机；所述回水加热器设置在回水泵和除氧器之间的供热回水管道上；所述低参数回热背压机的进汽口通过第三蒸汽管道与支管道连接，其排汽口通过第三排汽管道与回水加热器连接；所述疏水泵设置在疏水管路上，所述疏水管路一端与回水加热器下端的排水口连接，其另一端连接在回水加热器和除氧器之间的供热回水管道上。
优选的，所述热水型orc发电模块与回水泵之间的供热回水管道连接有补水用的补水管道。
优选的，所述回热系统包括除氧器、高压加热器和给水泵；所述高压加热器的蒸汽入口通过蒸汽管道与第一背压式汽轮机的抽汽口连接；所述除氧器的上端入口与支管道连接，其右端入口与供热回水管道连接，其左端入口通过管道与高压加热器的蒸汽出口连接，其下端出口通过给水管道连接高压加热器的入水口；远离高压加热器的入水口的另一端的出水口通过管道与锅炉的回水口连接；所述给水泵安装在给水管道上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明具有可增加机组装机容量，并且显著降低发电汽耗的优点，同时还具有适用范围广的优点。

技术特征：

一种提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统，其特征在于，所述系统包括第一背压式汽轮机和与第一背压式汽轮机同轴连接的第一发电机；
根据权利要求1所述的提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统，其特征在于，所述热水型orc发电模块包括用高温回水的热量加热有机工质的表面式换热设备、orc透平、工质泵、冷凝器和与orc透平同轴连接的orc发电机；
根据权利要求2所述的提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统，其特征在于，所述表面式换热设备为预热蒸发器、或为同时具备预热、蒸发环节的一个大换热器、或为由独立的预热器、蒸发器等若干个独立设备组成的换热系统。
根据权利要求2所述的提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统，其特征在于，所述orc透平根据具体情况选择不同型式；按照功率从小到大，orc透平采用超高转速径流式、高转速轴流式、常规转速轴流式；
根据权利要求1所述的提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统，其特征在于，所述低参数回热背压机发电模块包括低参数回热背压机、回水加热器、疏水泵与低参数回热背压机同轴连接的第二发电机；
根据权利要求1所述的提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统，其特征在于，所述热水型orc发电模块与回水泵之间的供热回水管道连接有补水用的补水管道。
根据权利要求1所述的提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统，其特征在于，所述回热系统包括除氧器、高压加热器和给水泵；所述高压加热器的蒸汽入口通过蒸汽管道与第一背压式汽轮机的抽汽口连接；所述除氧器的上端入口与支管道连接，其右端入口与供热回水管道连接，其左端入口通过管道与高压加热器的蒸汽出口连接，其下端出口通过给水管道连接高压加热器的入水口；远离高压加热器的入水口的另一端的出水口通过管道与锅炉的回水口连接；所述给水泵安装在给水管道上。

技术总结：

本发明公开了一种提升背压式汽轮机装机容量和发电效率的热力系统，所述系统包括第一背压式汽轮机和与第一背压式汽轮机同轴连接的第一发电机；第一背压式汽轮机的进汽口和排汽口分别连接主蒸汽管道和第一排汽管道，第一排汽管道的另一端连接热用户；热用户和第一排汽管道分别通过供热回水管道、支管道与回热系统连接；供热回水管道上连接有回水泵、热水型ORC发电模块和低参数回热背压机发电模块；热水型ORC发电模块设在回水泵和热用户之间；低参数回热背压机发电模块设置在回水泵和除氧器之间，且低参数回热背压机发电模块通过管道连接支管道。本发明具有可增加机组装机容量，并且显著降低发电汽耗的优点，同时还具有适用范围广的优点。