[发明专利]一种高位垂直布置的汽轮发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其是一种高位垂直布置的汽轮发电机组。

背景技术

汽轮发电机组作为火力发电厂的核心设备，对火力发电厂的整体效率和经济性具有重要影响。近年来，伴随着燃料价格的不断攀升以及节能环保要求的不断提高，如何提高汽轮发电机组的效率已经成为世界各国共同关注的问题。在这样的背景下，不断提升汽轮发电机组的蒸汽参数，以及增加机组再热次数，从而提高机组循环效率，成为了汽轮发电机组的主要发展方向。

在蒸汽参数提升方面，火电机组经历了从亚临界到超临界再到超超临界的发展过程。目前典型超超临界机组主蒸汽压力、主蒸汽温度以及再热蒸汽温度已经提升至25MPa/600℃/600℃等级。随着材料科学和火电技术的不断发展，未来10年火电机组的主蒸汽压力、主蒸汽温度和再热蒸汽温度有望进一步提升至35MPa/700℃/725℃等级的水平。

在增加再热次数方面，采用二次再热技术以提高机组效率是一项从上世纪50年代就开始研究应用的技术。然而，在过去的几十年里，受燃料成本低廉等因素的影响，这项技术一直没有得到大规模应用。但近来年，随着国际上对燃煤火电机组节能减排要求的日益严格，国内外发电企业和发电装备制造企业都不约而同地开始重新重视二次再热技术，并将其作为火电机组未来发展的一条重要技术路线。

蒸汽参数的提升和再热次数的增加，都将导致一个共同的问题，蒸汽管道投资的大幅上升。

如图1所示为采用现有技术的1000MW级塔式锅炉1与二次再热汽轮机组2的常规布置示意图。汽轮机组2的高压缸21、第一中压缸221、第二中压缸222和低压缸23单轴布置在汽轮机房内。一般地，从锅炉1的过热器11出口到高压缸21之间主蒸汽管道31单根约160米长；从一次再热器12出口至第一中压缸221的高温一次再热蒸汽管道32单根约190米长；从二次再热器13出口至第二中压缸222的高温二次再热蒸汽管道33单根约190米长。由于采用二次再热技术，使得系统中增加长约为190米的高温二次再热蒸汽管道33。该管道与主蒸汽管道31以及高温一次再热蒸汽管道32一样，均需要使用价格昂贵的600℃等级的耐高温合金钢。同时，随着未来火电机组蒸汽参数的不断提升，主蒸汽管道31、高温一次再热蒸汽管道32以及高温二次再热蒸汽管道33都将使用能够承受更高温度的合金钢。这还会导致火电机组蒸汽管道投资的进一步攀升。

其中，中国专利“双轴汽轮发电机组”（专利号：ZL 2011101563645）提供了一种新型的汽轮发电机组布置方法。与常规的汽轮发电机组布置比较而言，该方法将双轴汽轮发电机布置在锅炉的过热器出口联箱的附近，使得锅炉和汽轮机的连接管道足够短。具体如图2所示。其中，汽轮机一轴包括高压缸21、第一中压缸221和发电机41，另一轴包括第二中压缸222、低压缸23和发电机42。锅炉和汽轮机之间的高温蒸汽连接管道有：主蒸汽管道31、一次热再热蒸汽管道32和二次热再热蒸汽管道33。

在如图2所示的双轴汽轮发电机系统中，虽然将双轴汽轮发电机布置在锅炉的过热器出口联箱的附近，但是，该系统中汽轮机与锅炉房为平行布置。这将导致汽轮机高压缸21、第一中压缸221和第二中压缸222的左、右两侧进汽管道相对汽轮机轴线不对称，会产生一个汽轮机设备可能无法接受的扭转推力。在这种情况下，进行主蒸汽管道31、一次热再热蒸汽管道32和二次热再热蒸汽管道33设计时，需要将管道绕圈，才能满足管道许用应力及其与汽轮机接口推力的要求。但这必然会导致主蒸汽管道31、一次热再热蒸汽管道32和二次热再热蒸汽管道33变长，从而也使得该布置方案的效果大打折扣。

总的来讲，随着火电机组蒸汽参数的不断提升以及再热次数的不断增加，连接锅炉和汽轮机之间的高温蒸汽管道投资将大幅上升。因此，如何真正有效地缩短主蒸汽和再热蒸汽管道长度，从而促进火电机组管道投资成本的降低成为影响火电机组未来发展趋势的一个关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高位垂直布置的汽轮发电机组，以避免汽轮机设备承受扭转推力，真正意义上的缩短高温高压蒸汽管道。

为实现上述目的，本发明提供了一种高位垂直布置的汽轮发电机组，所述汽轮发电机组包括：

锅炉，所述锅炉包括锅炉本体及设置在所述锅炉本体内的至少一级过热器、至少一级再热器；所述过热器、所述再热器分别具有蒸汽进、出口联箱，所述锅炉本体上对应所述蒸汽进、出口联箱处为联箱连接区，锅炉可以为塔式锅炉或Π型锅炉；