一种回热循环效率的优化方法技术

本发明专利技术提出了一种回热循环效率的优化方法，其步骤如下：步骤1：确定热力系统中工质的流动路径、流量分配，以及循环中工质的状态变化，并设定由第一汽轮机中抽汽至第Ⅰ级回热加热器的过程为A，设定由第一汽轮机中抽汽至第Ⅱ级回热加热器的过程为B；步骤2：定义流量系数为1、状态为(p

【技术实现步骤摘要】
一种回热循环效率的优化方法
本专利技术属于火力发电
，特别涉及一种回热循环效率的优化方法。
技术介绍
目前，随着材料高温性能的持续提升，燃煤发电机组的蒸汽参数不断提高，以获得更高的循环效率，进一步降低机组的煤耗，减少温室气体和其它污染物排放。20世纪90年代末期和21世纪初，欧盟、美国和日本先后启动了700℃及以上参数的先进超超临界(USC)发电技术研究计划，为下一代火电装备的更新提供技术。欧盟于1998年1月启动的“AD700”先进超超临界发电计划，其目标是建立500MW、700℃/720℃/35MPa等级的示范电站，结合烟气余热利用、降低背压、降低管道阻力、提高给水温度等技术措施，使机组效率达到50％以上。提高蒸汽参数，是提高发电系统循环效率的最直接途径之一。但是随着蒸汽参数的提高，回热抽汽过热度增大，回热加热器内汽侧和水侧换热不可逆损失增加，削弱了蒸汽参数升高带来的收益。蒸汽参数越高，这一矛盾越突出。对于这一问题，目前常规的解决办法是，通过在再热后的部分回热抽汽增设外置式蒸汽冷却器，来降低回热抽汽的过热度。但是，但随着初温和再热温度的提高，抽汽温度也随之增加，外置式蒸汽冷却器和部分高加需选用适应更高温度等级的材料，成本会大幅增加。在朗肯循环中，新蒸汽的热量在第一汽轮机中转变为功的部分只占30％左右，而其余70％左右的热量随乏汽进入凝汽器，在凝结过程中被循环水带走。另外，进入第一锅炉的给水温度是凝汽器工作压力下的饱和温度。因为凝汽器内饱和温度很低，在第一锅炉内将给水加热到过热蒸汽的整个过程，吸热平均温度不高，致使朗肯循环热效率也较低。
技术实现思路
本专利技术提出一种回热循环效率的优化方法，能够减少回热过程的平均换热温差，提高热力循环效率。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种回热循环效率的优化方法，包括步骤如下：步骤1：确定热力系统中工质的流动路径、流量分配，以及循环中工质的状态变化，并设定由第一汽轮机中抽汽至第Ⅰ级回热加热器的过程为A，设定由第一汽轮机中抽汽至第Ⅱ级回热加热器的过程为B；步骤2：定义流量系数为1、状态为(p1,t1)的新蒸汽由第一锅炉进入第一汽轮机进行绝热膨胀作功，至压力为pA时抽出部分蒸汽αA，引至第Ⅰ级回热加热器；步骤3：将第一汽轮机中其余蒸汽(1-αA)继续膨胀作功，至压力pB时又抽出αB引至第Ⅱ级回热加热器；步骤4：定义由第一汽轮机至第一冷凝器的流量系数为2，将剩余的蒸汽αC＝(1-αA-αB)继续膨胀至p2后排入第一冷凝器。作为一种优选的实施方式，第一锅炉的出气口和第一汽轮机的进气口相连通，第一汽轮机的出气口和第一冷凝器的进气口相连通，第一汽轮机的一侧同轴设置有发电机，第一冷凝器和第Ⅱ级回热加热器之间设置有第一水泵，第一冷凝器的出水口和第一水泵的进水口之间相连通，第一水泵的出水口和第Ⅱ级回热加热器的进水口相连通，第Ⅱ级回热加热器和第Ⅰ级回热加热器之间设置有第二水泵，第Ⅱ级回热加热器的出水口和第二水泵的进水口相连通，第二水泵的出水口和第Ⅰ级回热加热器的进水口相连通，第Ⅰ级回热加热器和第一锅炉之间设置有第三水泵，第Ⅰ级回热加热器的出水口和第三水泵的进水口相连通，第三水泵的出水口和第一锅炉的进水口相连通，其中第一汽轮机上设置有第一抽汽口和第二抽汽口，第一抽汽口和第Ⅰ级回热加热器的进气口相连通，蒸汽由第一抽汽口送至第Ⅰ级回热加热器的过程即为所述A，第二抽汽口和第Ⅱ级回热加热器的进气口相连通，蒸汽由第二抽汽口送至第Ⅱ级回热加热器的过程即为B。作为一种优选的实施方式，第一汽轮机包括主汽轮机和回热式小汽轮机，所述新蒸汽由第一锅炉进入主汽轮机进行做功，做功后的一部分蒸汽进入回热式小汽轮机进行做功，另一部分蒸汽进入第一冷凝器中，蒸汽αA由回热式小汽轮机抽出，蒸汽αB由主汽轮机抽出。作为一种优选的实施方式，主汽轮机包括第一汽轮机超高压汽缸、第一汽轮机高压汽缸、第一汽轮机中压汽缸和第一汽轮机低压汽缸，所述流量系数为1的新蒸汽由第一锅炉进入第一汽轮机超高压汽缸进行做功，做功后一部分蒸汽进入回热式小汽轮机中，另一部分蒸汽经过第一锅炉再热进入第一汽轮机高压汽缸进行做功，做功后的蒸汽进入第一汽轮机中压汽缸进行做功，做功后的蒸汽进入第一汽轮机低压汽缸进行做功，做功后的流量系数为2的蒸汽进入第一冷凝器中，蒸汽αB由第一汽轮机低压汽缸抽出。作为一种优选的实施方式，第I级回热加热器共包括依次连接的5台，且第I级回热加热器均为高压加热器。作为一种优选的实施方式，第II级回热加热器共包括依次连接的2台，且第II级回热加热器均为低压加热器。作为一种优选的实施方式，2台第II级回热加热器的进气测之间通过管道连接，且管道上设置有调节阀。作为一种优选的实施方式，步骤2和步骤4中定义的流量系数表示为：其中，αi是流量系数，是循环中某处的流量，是第一汽轮机的总进气量。作为一种优选的实施方式，步骤4在第一冷凝器中蒸汽αC经历p2下的定压放热过程。作为一种优选的实施方式，定压放热过程包括如下步骤：步骤41：向外部冷却水放出热量q2，凝结为饱和水，即凝结水；步骤42：第一冷凝器和第Ⅱ级回热加热器之间设置有第一水泵，步骤41中的凝结水经第一水泵升压后送入第Ⅱ级回热加热器，并在第Ⅱ级回热加热器内与αB抽汽混合而被加热，流出第Ⅱ级回热加热器的水(1-αA)为pB下的饱和水；步骤43：第Ⅱ级回热加热器和第Ⅰ级回热加热器之间设置有第二水泵，第Ⅱ级回热加热器中的凝结水经第二水泵升压后送入第Ⅰ级回热加热器与αA抽汽混合，流出第Ⅰ级回热加热器的水为pA下的饱和水；步骤44：第Ⅰ级回热加热器和第一锅炉之间设置有第三水泵，第Ⅰ级回热加热器中的给水最后经第三水泵升压后送入第一锅炉，从外部吸热q1后又变为新蒸汽。采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：1、采用抽汽加热给水减轻了第一锅炉的热负荷，因此第一锅炉受热面得以减少，节省了金属材料。2、进入第一冷凝器的乏汽减少，使第一冷凝器的换热面积得以减少，节省了金属材料。3、汽耗率的增加使第一汽轮机高压段的蒸汽流量增大，抽汽又使第一汽轮机低压段的流量减小，从而使第一汽轮机的结构更为合理减少回热过程的平均换热温差，提高热力循环效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的流程示意图；图2为理想的回热循环示意图；图3为理想的回热循环TS示意图；图4为本专利技术回热循环示意图；图5为本专利技术回热循环TS示意图。图中，a-加热回热水套；b-第二锅炉；c-第二汽轮机；d-第二冷凝器；e-第四水泵；f-第一锅炉；j-第一汽轮机；h-第一冷凝器；i-第一水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回热循环效率的优化方法，其特征在于，包括步骤如下：/n步骤1：确定热力系统中工质的流动路径、流量分配，以及循环中工质的状态变化，并设定由第一汽轮机中抽汽至第Ⅰ级回热加热器的过程为A，设定由第一汽轮机中抽汽至第Ⅱ级回热加热器的过程为B；/n步骤2：定义流量系数为1、状态为(p

【技术特征摘要】
1.一种回热循环效率的优化方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：确定热力系统中工质的流动路径、流量分配，以及循环中工质的状态变化，并设定由第一汽轮机中抽汽至第Ⅰ级回热加热器的过程为A，设定由第一汽轮机中抽汽至第Ⅱ级回热加热器的过程为B；
步骤2：定义流量系数为1、状态为(p1,t1)的新蒸汽由第一锅炉进入第一汽轮机进行绝热膨胀作功，至压力为pA时抽出部分蒸汽αA，引至第Ⅰ级回热加热器；
步骤3：将第一汽轮机中其余蒸汽(1-αA)继续膨胀作功，至压力pB时又抽出αB引至第Ⅱ级回热加热器；
步骤4：定义由第一汽轮机至第一冷凝器的流量系数为2，将剩余的蒸汽αC＝(1-αA-αB)继续膨胀至p2后排入第一冷凝器。


2.根据权利要求1所述的一种回热循环效率的优化方法，其特征在于，所述第一锅炉的出气口和第一汽轮机的进气口相连通，第一汽轮机的出气口和第一冷凝器的进气口相连通，第一汽轮机的一侧同轴设置有发电机，第一冷凝器和第Ⅱ级回热加热器之间设置有第一水泵，第一冷凝器的出水口和第一水泵的进水口之间相连通，第一水泵的出水口和第Ⅱ级回热加热器的进水口相连通，第Ⅱ级回热加热器和第Ⅰ级回热加热器之间设置有第二水泵，第Ⅱ级回热加热器的出水口和第二水泵的进水口相连通，第二水泵的出水口和第Ⅰ级回热加热器的进水口相连通，第Ⅰ级回热加热器和第一锅炉之间设置有第三水泵，第Ⅰ级回热加热器的出水口和第三水泵的进水口相连通，第三水泵的出水口和第一锅炉的进水口相连通，其中第一汽轮机上设置有第一抽汽口和第二抽汽口，第一抽汽口和第Ⅰ级回热加热器的进气口相连通，蒸汽由第一抽汽口送至第Ⅰ级回热加热器的过程即为所述A，第二抽汽口和第Ⅱ级回热加热器的进气口相连通，蒸汽由第二抽汽口送至第Ⅱ级回热加热器的过程即为B。


3.根据权利要求1或2所述的一种回热循环效率的优化方法，其特征在于，所述第一汽轮机包括主汽轮机和回热式小汽轮机，所述新蒸汽由第一锅炉进入主汽轮机进行做功，做功后的一部分蒸汽进入回热式小汽轮机进行做功，另一部分蒸汽进入第一冷凝器中，蒸汽αA由回热式小汽轮机抽出，蒸汽αB由主汽轮机抽出。


4.根据权利要求3所述的一种回热循环效率的优化方法，其特征在于，所述主汽轮机包括第一汽轮机超高压汽缸、第一汽轮机高压汽缸、第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，郜玉森，杨腾，
申请(专利权)人：大唐郓城发电有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37