火电厂再热回热混合模式提升再热蒸汽温度的装置及方法与流程

本发明涉及火电厂设备，尤其涉及一种火电厂再热回热混合模式提升再热蒸汽温度的装置及方法。

背景技术：

1、节能降耗成为火电机组生存的首要技术指标。火电企业提效改造成为普遍需求，汽轮机通流改造技术和低氮燃烧器改造技术属于普遍采用的国家节能、环保技术推广项目，得益于仅十余年来汽轮机设计制造技术的发展，通流改造后汽轮机热耗率普遍能提升100-300kj/kwh。但是，高压缸通流改造后带来一个明显问题，在出参数不变的情况下，高压缸效率提升，必然影响排汽参数降低，特别是高压缸排汽参数温度降低可达2-5℃。同时，由于低氮燃烧器改造和核心思想是降低炉膛燃烧区温度，造成炉膛火焰拉长，炉膛上部壁温再热器区域温度上升，高温再热器区域冷却效果下降，被迫投入减温水以控制管壁温度安全，但同时造成再热蒸汽温度下降，需要增加换热面积、减少单位面积热负荷才能在冷却能力下降的情况下，满足再热汽温设计值要求。由于锅炉设备的改造需要考虑的因素较多，增加再热器面积难度较大，因此再热器所提供的热量与原设计保持不变。在冷再热蒸汽流量不变的情况下，最终热再热蒸汽温度等于冷再热蒸汽温度加再热器中蒸汽温升，因此，冷再热蒸汽温度受高压缸排汽温度下降影响明显下降，再热器中蒸汽温升不变，则热再热蒸汽温度会形成降低。按一般300mw机组耗差分析，再热蒸汽温度下降10℃会影响机组供电煤耗升高0.79g/kwh，按年发电量15亿kwh计算，需要多消耗标准煤1185吨，按标煤单价1000元计算，增加生产成本118.5万元。

2、机组深度调峰能力成为火电机组追求的另一重要技术指标。目前新能源发展较快的区域，受电网最大限度消纳存在较大不确定因素、基本看天吃饭的风电、光伏等新能源发电量影响，电网要求纯凝火电机组需具备100——30％tha工况的深度调峰能力，部分先进机组达到了15％以下。但当前运行机组采用较为经济的滑参数运行方式，在50-40％负荷率以下，同样受变工况情况下汽轮机高压缸效率影响，再热蒸汽温度设计值较满负荷下降25——30℃，实际运行中这一偏差可能更大。在深调工况下，为了最大限度降低煤耗，主蒸汽温度仍然维持tha设计值运行，因此，高压缸进汽温度和中压缸进汽温度可能产生30℃以上的差值。众所周知，主流大型汽轮机组均采用高中压缸合缸布置，当主蒸汽温度和再热蒸汽温度偏差较大时，过桥汽封区域汽轮机大轴和缸体将处于极为复杂的热应力状态，存在一定的安全风险。

3、综上，现有的锅炉设备的改造使得热再热蒸汽温度降低，进而导致火电机组整体效率降低，以及为了满足机组深度调峰能力，当前运行机组采用较为经济的滑参数运行方式，使得主蒸汽温度和再热蒸汽温度偏差较大时，过桥汽封区域汽轮机大轴和缸体将处于极为复杂的热应力状态，存在一定的安全风险的缺陷。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种火电厂再热回热混合模式提升再热蒸汽温度的装置及方法，以解决上述背景技术提出的问题。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种火电厂再热回热混合模式提升再热蒸汽温度的装置，包括：锅炉、汽轮机、压力匹配器和混合加热器，锅炉与汽轮机之间通过主管道连通，汽轮机上设有第一一段抽汽管道和第一三段抽汽管道，第一一段抽汽管道上设有第二一段抽汽管道，第一三段抽汽管道上设有第二三段抽汽管道，第二一段抽汽管道与第二三段抽汽管道均连接于压力匹配器上，锅炉与汽轮机之间的高排蒸汽管道上设有混合加热器，压力匹配器和混合加热器之间通过第一管道连接。

3、可选地，第一一段抽汽管道上设有第一电动截止阀、第一逆止阀和第二电动截止阀，第一逆止阀位于第一电动截止阀与第二电动截止阀之间，且第一逆止阀和第二电动截止阀之间设有第一三通管。

4、可选地，第一一段抽汽管道通过第一三通管与第二一段抽汽管道连通，第二一段抽汽管道上设有第三电动截止阀、第二逆止阀和第一电动调节阀，第二逆止阀位于第三电动截止阀与第一电动调节阀之间，且第一电动调节阀靠近压力匹配器设置。

5、可选地，第一三段抽汽管道上设有第四电动截止阀、第三逆止阀和第五电动截止阀，第三逆止阀位于第四电动截止阀和第五电动截止阀之间，且第三逆止阀和第五电动截止阀之间设有第二三通管。

6、可选地，第一三段抽汽管道通过第二三通管与第二三段抽汽管道连通，第二三段抽汽管道上设有第六电动截止阀、第四逆止阀和第二电动调节阀，第四逆止阀位于第六电动截止阀与第二电动调节阀之间，第二电动调节阀靠近压力匹配器设置。

7、根据本发明的第二方面，提供了一种火电厂再热回热混合模式提升再热蒸汽温度的方法，利用火电厂再热回热混合模式提升再热蒸汽温度的装置提升再热蒸汽温度的方法包括：

8、步骤一，利用第一电动调节阀调节第二一段抽汽管道中高压蒸汽进入压力匹配器的喷射蒸汽流量，以及利用第二电动调节阀调节第二三段抽汽管道中低压蒸汽进入压力匹配器的调温蒸汽流量；

9、步骤二，高压蒸汽和低压蒸汽进入压力匹配器后，通过压力匹配器的压力自动控制系统调节高压蒸汽与低压蒸汽之间的比例，使得压力匹配器内的混合后的蒸汽压力高于混合加热器内蒸汽压力后，喷入混合加热器内；

10、步骤三，利用混合加热器的出口温度自动调节系统调节压力匹配器出口流量，进而对混合后的蒸汽进行温度调节，以使混合后的蒸汽温度加上高排蒸汽温度等于冷再热蒸汽温度。

11、可选地，步骤一前还包括：

12、根据已知的高排蒸汽流量、高排蒸汽焓值和冷再热焓值，计算出混合加热蒸汽流量、混合加热蒸汽焓值和混合加热蒸汽温度。

13、可选地，计算混合加热蒸汽流量、混合加热蒸汽焓值和混合加热蒸汽温度的公式如下：

14、glz＝ggp+g1  (1)；

15、hlz*glz＝hgp*ggp+h1*g1  (2)；

16、将(1)和(2)联立；

17、其中，ggp为高排蒸汽流量，hgp为高排蒸汽焓值，hlz冷再热焓值，g1为混合加热蒸汽流量，h1为混合加热蒸汽焓值，t1为混合加热蒸汽温度。

18、可选地，根据已知的混合加热蒸汽焓值、混合加热蒸汽流量、喷射蒸汽焓值和调温蒸汽焓值，计算喷射蒸汽流量g2，和调温蒸汽流量g3；的公式如下：

19、g1＝g2+g3  (3)；

20、h1*g1＝h2*g2+h3*g1  (4)；

21、将(3)和(4)联立；

22、其中，h1为混合加热蒸汽焓值，g1为混合加热蒸汽流量，h2为喷射蒸汽焓值，h3为调温蒸汽焓值，g2为喷射蒸汽流量，g3为调温蒸汽流量。

23、通过本发明的一种火电厂再热回热混合模式提升再热蒸汽温度的装置及方法，通过锅炉与汽轮机之间通过主管道连通，汽轮机上设有第一一段抽汽管道和第一三段抽汽管道，第一一段抽汽管道上设有第二一段抽汽管道，第一三段抽汽管道上设有第二三段抽汽管道，第二一段抽汽管道与第二三段抽汽管道均连接于压力匹配器上，锅炉与汽轮机之间的高排蒸汽管道上设有混合加热器，压力匹配器和混合加热器之间通过第一管道连接，以及利用第一电动调节阀调节第二一段抽汽管道中高压蒸汽进入压力匹配器的喷射蒸汽流量，以及利用第二电动调节阀调节第二三段抽汽管道中低压蒸汽进入压力匹配器的调温蒸汽流量；高压蒸汽和低压蒸汽进入压力匹配器后，通过压力匹配器的压力自动控制系统调节高压蒸汽与低压蒸汽之间的比例，使得压力匹配器内的混合后的蒸汽压力高于混合加热器内蒸汽压力后，喷入混合加热器内；利用混合加热器的出口温度自动调节系统调节压力匹配器出口流量，进而对混合后的蒸汽进行温度调节，以使混合后的蒸汽温度加上高排蒸汽温度等于冷再热蒸汽温度；因此本技术确保了冷再热蒸汽温度加上实际再热蒸汽温升后的再热蒸汽温度满足机组的需求，通过优选热源，在不改造锅炉侧设备的前提下，通过再热回热混合加热的方法，提升再热蒸汽温度，一方面提升火电机组整体效率，另一方面解决深度调峰小主、再热蒸汽温差过大提升汽轮机运行安全性。因此本发明解决了现有的锅炉设备的改造使得热再热蒸汽温度降低，进而导致火电机组整体效率降低，以及为了满足机组深度调峰能力，当前运行机组采用较为经济的滑参数运行方式，使得主蒸汽温度和再热蒸汽温度偏差较大时，过桥汽封区域汽轮机大轴和缸体将处于极为复杂的热应力状态，存在一定的安全风险的缺陷。