CN102889630B - 加装新型供热汽轮机的低品位供热系统及运行调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热电技术领域，涉及一种加装新型供热汽轮机的低品位供热系统及运行调节方法。低品位供热系统由新型供热汽轮发电机组、电厂冷端与热负荷耦合调节系统和分布式低品位热用户系统构成，新型供热汽轮发电机组包括Ⅰ号发电机、汽轮机中压缸、汽轮机高压缸、汽轮机Ⅰ号低压缸、汽轮机Ⅱ号低压缸和Ⅱ号发电机。在供暖期，机组低真空运行，在实现高效、安全发电前提下，能满足40～80℃低温热网水对热源参数的要求，热负荷变化时，利用冷却塔实施调节，平衡热量供需的同时完成汽轮机排汽冷凝的任务；在非供暖期，机组纯凝运行，避免机组非供暖期的功率损失。本发明适用于300MW及以上的大容量供热汽轮机组热电联产低品位供热。
Description
技术领域
本发明属于热电技术领域，特别涉及一种加装新型供热汽轮机的低品位供热系统及运行调节方法。
背景技术
供热系统由热源、热网、热用户构成。热源处煤炭等化石能源的理论燃烧温度均在1000℃以上，就供暖而言，我国目前热电联产系统多采用抽凝机组抽汽供热模式，通行的热水供热热网系统供回水温度一般为95℃/70℃（锅炉房供热系统）或130℃/70℃（高温热水供热系统），而供暖需达到的热用户室内温度只在20℃水平，热源、热网、热用户热能品位严重不匹配，为缓解采暖用户端热能品位的供需失衡，以小型机组低真空运行为特征的低品位热能用于供暖的理论和实施均已较为完善，如设计供回水温度50℃/40℃的地暖以及所需温度水平更低的风机盘管供热，已在三北地区广泛应用，并且国内外均有相关研究，但是热网规模都比较小，热源多为小型热电机组，效率较低，而适应于大型热电机组（如300MW、600MW机组）的大型热网水的输配温度相对于50℃/40℃的供回水温度则过高，导致与大型热网相连的地暖房间温度过高，地暖供热所独具的脚暖头凉的保健优势难以体现，甚至造成“地暖舒适度不及暖气片”的假象。
采用小汽轮机组低真空运行配合小规模直连热网的方案，这对于小规模热负荷是值得提倡的，但对于大规模的热负荷区，存在热源不足的问题。同时，大容量机组其排汽流量较大，机组末级叶片需设置很长，不能在满足高效率运行的同时，实现机组背压的安全和经济调节。如果针对低真空供热对大容量机组进行低压缸末级改造以适应高背压排汽，则改造后的机组又面临非供暖期背压无法降低而造成的发电功率损失。
因此，使用高效的用户散热终端实施供热，以达降低热电联产系统整体能耗的目的，需要一种新型低品位供热系统，以实现热电联产供热系统的整体节能。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中所述的实现热电联产供热系统的整体节能问题，采用双轴汽轮发电机组和直连式低品位热网系统，使用高效的用户散热终端实施供热，以实现热电联产供热系统整体能耗的降低，提供一种加装新型供热汽轮机的低品位供热系统及运行调节方法，其技术方案为：
加装新型供热汽轮机的低品位供热系统由新型供热汽轮发电机组、电厂冷端与热负荷耦合调节系统和分布式低品位热用户系统构成；
所述新型供热汽轮发电机组包括Ⅰ号发电机1、汽轮机中压缸2、汽轮机高压缸3、汽轮机Ⅰ号低压缸5、汽轮机Ⅱ号低压缸6和Ⅱ号发电机7，Ⅰ号发电机1、汽轮机中压缸2、汽轮机高压缸3和汽轮机Ⅰ号低压缸5同轴布置，汽轮机Ⅱ号低压缸6和Ⅱ号发电机7同轴布置，Ⅰ号发电机1的轴与汽轮机中压缸2的轴连接，汽轮机高压缸3的轴用SSS离合器4与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器4的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器4的输出侧与汽轮机高压缸3的轴连接，汽轮机Ⅱ号低压缸6的轴与Ⅱ号发电机7的轴连接，汽轮机高压缸3的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管17连接，汽轮机中压缸2的中压缸进汽口与锅炉再热蒸汽热段管18连接，汽轮机高压缸3的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管19连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管29将中压缸排汽口和Ⅰ号低压缸进汽口连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管30将中压缸排汽口和Ⅱ号低压缸进汽口连接，阀门Ⅱ22串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管29中，阀门Ⅰ21串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管30中，Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管32将Ⅰ号低压缸排汽口和凝汽器13的凝汽器蒸汽入口连接，Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管31将Ⅱ号低压缸排汽口和凝汽器13的凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅳ24串接在Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管32中，阀门Ⅲ23串接在Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管31中，凝汽器13的凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管20连接，凝汽器13的凝汽器冷侧出口与热网供水管27连接，凝汽器13的凝汽器冷侧进口与循环水泵14的出口连接，循环水泵14的进口与热网回水管28连接；
所述电厂冷端与热负荷耦合调节系统包括水箱10、Ⅰ号热负荷调节泵11、冷却塔12、Ⅱ号热负荷调节泵15和补水定压泵16，Ⅰ号热负荷调节泵11的进口通过阀门Ⅴ25与热网供水管27连接，Ⅰ号热负荷调节泵11的出口与冷却塔12的冷却塔进水口连接，Ⅱ号热负荷调节泵15的进口通过阀门Ⅵ26与热网回水管28连接，Ⅱ号热负荷调节泵15的出口与冷却塔12的冷却塔进水口连接，冷却塔12的冷却塔出水口与热网回水管28连接，水箱10的出口与补水定压泵16的进口连接，补水定压泵16的出口与热网回水管28连接；
所述分布式低品位热用户系统由并接在热网的热网供水管27和热网回水管28上的低品位热用户分系统33构成，各个低品位热用户分系统33的热用户分系统供水管34的进口与变频水泵9的出口连接，变频水泵9的进口与热网供水管27连接，各个低品位热用户分系统33的热用户分系统回水管35的出口与热网回水管28连接，各个低品位热用户分系统33中的热用户8都并接在低品位热用户分系统33中的热用户分系统供水管34和热用户分系统回水管35上；
所述汽轮机Ⅰ号低压缸5为适用于低真空供热的低压缸，设计背压为10～60kPa；
所述汽轮机Ⅱ号低压缸6的设计背压为4～10kPa；
所述SSS离合器4为纯机械的装置，与外部连接的两端分别为输入侧和输出侧，SSS离合器4的功能为，当输入侧的转速倾向超过输出侧时，离合器啮合，输出侧被驱动，当输入侧转速倾向相对于输出侧减少时，产生反向力矩，离合器脱开；
所述热用户8为高效散热器中的地暖散热器、风机盘管散热器或毛细管网散热器。
加装新型供热汽轮机的低品位供热系统运行调节方法：
一、在供暖期进入非供暖期时，关闭热网供水管27和热网回水管28中的阀门，关掉分布式低品位热用户系统中的变频水泵9，关闭阀门Ⅱ22、阀门Ⅳ24和阀门Ⅵ26，即从蒸汽管路切除汽轮机Ⅰ号低压缸5，汽轮机Ⅰ号低压缸5降速，SSS离合器4的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器4脱离，汽轮机高压缸3的轴与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸5停转，关闭阀门Ⅱ22和阀门Ⅳ24的同时，汽轮机Ⅱ号低压缸6盘车，开启阀门Ⅰ21、阀门Ⅲ23和阀门Ⅴ25，汽轮机中压缸2排出的蒸汽排入汽轮机Ⅱ号低压缸6冲转，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，汽轮机Ⅱ号低压缸6实现正常运转，带动Ⅱ号发电机7发电，Ⅰ号发电机1和Ⅱ号发电机7都发电；
汽轮机Ⅱ号低压缸6的排出蒸汽经过Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管31进入凝汽器13，凝汽器13的凝结水从Ⅱ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管20，凝汽器13的循环水不进入热网，凝汽器13的循环水从凝汽器冷侧出口流出经Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管31由Ⅰ号热负荷调节泵11加压后，从冷却塔进水口流入冷却塔12，在冷却塔12内经过冷却后，冷水从冷却塔出水口流出经过循环水泵14加压后，从凝汽器冷侧进口进入凝汽器13，构成凝汽器13的冷却水循环，机组在非供暖期纯凝运行；
二、在非供暖期进入供暖期时，开启热网供水管27和热网回水管28中的阀门，启动分布式低品位热用户系统中的变频水泵9，关闭阀门Ⅰ21和阀门Ⅲ23，即从蒸汽管路切除汽轮机Ⅱ号低压缸6Ⅱ号发电机7甩负荷并解列，Ⅱ号低压缸6停转，关闭阀门Ⅰ21和阀门Ⅲ23的同时，开启阀门Ⅱ22和阀门Ⅳ24，汽轮机中压缸2排出的蒸汽排入汽轮机Ⅰ号低压缸5冲转，汽轮机Ⅰ号低压缸5升速，当汽轮机Ⅰ号低压缸5轴的转速达到汽轮机高压缸3轴的转速时，SSS离合器4啮合，汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴与汽轮机高压缸3的轴和汽轮机中压缸2的轴同步运转，汽轮机Ⅰ号低压缸5与汽轮机高压缸3和汽轮机中压缸2一起驱动Ⅰ号发电机1发电，汽轮机Ⅰ号低压缸5的排出蒸汽经过Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管32进入凝汽器13，凝汽器13的凝结水从Ⅱ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管20；
汽轮机Ⅰ号低压缸5的设计背压为10～60kPa，在实现高效、安全发电的前提下，满足40～80℃低温热网水对热源参数的要求，汽轮机Ⅰ号低压缸5的排汽进入凝汽器13，对热网热水进行加热，热网热水经热网供水管27输送到分布式低品位热用户系统，在分布式低品位热用户系统中通过各个低品位热用户分系统33中的变频水泵9和热用户分系统供水管34把热网热水直接送至热用户8的高效散热器实施采暖，热用户8的回水经热用户分系统回水管35回到热网回水管28汇集成热网回水，热网回水通过循环水泵14回流到凝汽器13，机组在供暖期低真空运行；
在供暖期，由于气温变化，造成热负荷变化时，按如下三种方法中的一种相应调整加装新型供热汽轮机的低品位供热系统：
A. 采用量调节运行，阀门Ⅵ26关闭，阀门Ⅴ25开启，启动Ⅰ号热负荷调节泵11，使冷却塔12对热网供水管27向分布式低品位热用户系统输送的热网热水进行热水分流，此时，热网供水温度不变，通过改变进入冷却塔12的阀门Ⅴ25开度实现热网水流量的调整，并通过调整冷却塔12的出口水温，使凝汽器13凝汽器冷侧进口的冷水温度恒定，凝汽器冷侧出口的热水温度也恒定，实现热网量调节；
B. 采用质调节运行，关闭阀门Ⅴ25，开启阀门Ⅵ26，启动Ⅱ号热负荷调节泵15，使冷却塔12对从分布式低品位热用户系统经热网回水管28送回的热网回水在进入循环水泵14前进行回水分流，部分热网回水在冷却塔12内降温后再经循环水泵14进入凝汽器13，热网水流量不变，通过调节进入冷却塔12的热网回水流量来调节进入凝汽器13的凝汽器冷侧进口的冷水温度，从而实现机组背压的调节，进而改变凝汽器冷侧出口的热水温度，即热网供水温度，实现热网质调节；
C. 阀门Ⅴ25和阀门Ⅵ26都开启，Ⅰ号热负荷调节泵11和Ⅱ号热负荷调节泵15都启动，通过改变进入冷却塔12的阀门Ⅴ25开度实现热网水流量的调整，通过调节进入冷却塔12的热网回水流量来调节进入凝汽器13的凝汽器冷侧进口的冷水温度，使热网供水的流量和温度都改变，实现质和量互调。
本发明的装置为采用新型汽轮机的热电联产低品位供热系统，其中新型供热汽轮发电机组由Ⅰ号发电机1、Ⅱ号发电机7、汽轮机中压缸2、汽轮机高压缸3、和汽轮机Ⅰ号低压缸5和汽轮机Ⅱ号低压缸6两个低压缸组成，两个低压缸具有不同的设计背压，汽轮机Ⅱ号低压缸6设计背压4～10kPa，而汽轮机Ⅰ号低压缸5设计成适用于低真空供热的低压缸，其设计背压较高，为10～60kPa。在非供暖期，汽轮机Ⅰ号低压缸5停用，汽轮机Ⅱ号低压缸6投用，驱动Ⅱ号发电机7发电，机组纯凝运行；在供暖期，汽轮机Ⅱ号低压缸6停用，Ⅱ号发电机7不发电，汽轮机Ⅰ号低压缸5投用，机组低真空运行，新型供热汽轮发电机组向热网供暖。新型供热汽轮发电机组中，整机双轴布置，汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴通过可在线动作的SSS离合器4与汽轮机高压缸3的轴连接或脱离，汽轮机中压缸2的轴和Ⅰ号发电机1的轴连接，汽轮机Ⅱ号低压缸6单独设置转子、发电机和励磁机，即汽轮机Ⅱ号低压缸6的轴与Ⅱ号发电机7的轴连接。汽轮机中压缸2与汽轮机Ⅰ号低压缸5和汽轮机Ⅱ号低压缸6的两个蒸汽连通管中均设置阀门，即中压缸和Ⅱ号低压缸连通管29中串接阀门Ⅱ22，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管30中串接阀门Ⅰ21，操作阀门Ⅰ21和阀门Ⅱ22，以及操作分别串接在Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管32和Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管31中的阀门Ⅲ23和阀门Ⅳ24，利用SSS离合器4的在线离合的功能，实现从非供暖期向供暖期或者从供暖期向非供暖期的切换。
本发明所用的热网为分布式低品位热用户系统，在低品位热用户分系统中采用变频水泵，以满足直连调节要求，同时降低大流量低温热网水输送过程所需泵耗，热网调节依靠变频水泵实现，变传统热网阀门节流被动调节为用户处变频水泵主动调节，热网的连接根据热用户实际的地势高低采用不同的连接方式，并适当采用多静压隔离的方法，以保证热网系统不超压，不倒空，不吸空，不汽化的安全要求。
本发明全部热用户采用高效散热器实施采暖，高效散热器为不可逆损失较小的散热器，具体可采用地暖散热器、风机盘管散热器、毛细管网散热器等，此类散热器散热面积较大，所需热网水温度较低，与按照规范选用的常规暖气片相比，高效散热器的火用（exergy）效率相对较高。
本发明的有益效果为，本发明不仅大大减小了冷源损失和不合理参数抽汽供热带来的能量品位浪费，而且可使机组供暖期低真空运行，非供暖期纯凝运行，避免由于低品位供热而造成的非供暖期发电量损失，最大程度地实现热电联产系统整体节能，能实施热电联产实施低品位供热节能的重大措施。
附图说明
图1为加装新型供热汽轮机的低品位供热系统示意图。
图中：1--Ⅰ号发电机，2--汽轮机中压缸，3--汽轮机高压缸，4--SSS离合器，5--汽轮机Ⅰ号低压缸，6--汽轮机Ⅱ号低压缸，7--Ⅱ号发电机，8--热用户，9--变频水泵，10--水箱，11--Ⅰ号热负荷调节泵，12--冷却塔，13--凝汽器13，14--循环水泵，15--Ⅱ号热负荷调节泵，16--补水定压泵，17--锅炉主蒸汽管，18--锅炉再热蒸汽热段管，19--锅炉再热蒸汽冷段管，20--电厂热力系统凝结水管，21--阀门Ⅰ，22--阀门Ⅱ，23--阀门Ⅲ，24--阀门Ⅳ，25--阀门Ⅴ，26--阀门Ⅵ，27--热网供水管，28--热网回水管，29--中压缸和Ⅱ号低压缸连通管，30--中压缸和Ⅱ号低压缸连通管，31--Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管，32--Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管，33--低品位热用户分系统，34--热用户分系统供水管，35--热用户分系统回水管。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1为加装新型供热汽轮机的低品位供热系统示意图，该系统由新型供热汽轮发电机组、电厂冷端与热负荷耦合调节系统和分布式低品位热用户系统构成。新型供热汽轮发电机组包括Ⅰ号发电机1、汽轮机中压缸2、汽轮机高压缸3、汽轮机Ⅰ号低压缸5、汽轮机Ⅱ号低压缸6和Ⅱ号发电机7。Ⅰ号发电机1、汽轮机中压缸2、汽轮机高压缸3和汽轮机Ⅰ号低压缸5同轴布置，汽轮机Ⅱ号低压缸6和Ⅱ号发电机7同轴布置。Ⅰ号发电机1的轴与汽轮机中压缸2的轴连接，汽轮机高压缸3的轴用SSS离合器4与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器4的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器4的输出侧与汽轮机高压缸3的轴连接，汽轮机Ⅱ号低压缸6的轴与Ⅱ号发电机7的轴连接，汽轮机高压缸3的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管17连接，汽轮机中压缸2的中压缸进汽口与锅炉再热蒸汽热段管18连接，汽轮机高压缸3的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管19连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管29将中压缸排汽口和Ⅰ号低压缸进汽口连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管30将中压缸排汽口和Ⅱ号低压缸进汽口连接，阀门Ⅱ22串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管29中，阀门Ⅰ21串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管30中，Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管32将Ⅰ号低压缸排汽口和凝汽器13的凝汽器蒸汽入口连接，Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管31将Ⅱ号低压缸排汽口和凝汽器13的凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅳ24串接在Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管32中，阀门Ⅲ23串接在Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管31中，凝汽器13的凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管20连接，凝汽器13的凝汽器冷侧出口与热网供水管27连接，凝汽器13的凝汽器冷侧进口与循环水泵14的出口连接，循环水泵14的进口与热网回水管28连接。汽轮机Ⅰ号低压缸5的设计背压为10～60kPa，汽轮机Ⅱ号低压缸6的设计背压为4～10kPa。
水箱10、Ⅰ号热负荷调节泵11、冷却塔12、Ⅱ号热负荷调节泵15和补水定压泵16组成电厂冷端与热负荷耦合调节系统。Ⅰ号热负荷调节泵11的进口通过阀门Ⅴ25与热网供水管27连接，Ⅰ号热负荷调节泵11的出口与冷却塔12的冷却塔进水口连接，Ⅱ号热负荷调节泵15的进口通过阀门Ⅵ26与热网回水管28连接，Ⅱ号热负荷调节泵15的出口与冷却塔12的冷却塔进水口连接，冷却塔12的冷却塔出水口与热网回水管28连接，水箱10的出口与补水定压泵16的进口连接，补水定压泵16的出口与热网回水管28连接。
分布式低品位热用户系统由并接在热网的热网供水管27和热网回水管28上的50～500个低品位热用户分系统33构成，各个低品位热用户分系统33的热用户分系统供水管34的进口与变频水泵9的出口连接，变频水泵9的进口与热网供水管27连接，各个低品位热用户分系统33的热用户分系统回水管35的出口与热网回水管28连接，各个低品位热用户分系统33由1～50个热用户8并接在低品位热用户分系统33中的热用户分系统供水管34和热用户分系统回水管35上组成。热用户8为高效散热器中的地暖散热器、风机盘管散热器或毛细管网散热器。
在供暖期进入非供暖期时，关闭热网供水管27和热网回水管28中的阀门，关掉分布式低品位热用户系统中的变频水泵9，关闭阀门Ⅱ22阀门Ⅳ24和阀门Ⅵ26，即从蒸汽管路切除汽轮机Ⅰ号低压缸5，汽轮机Ⅰ号低压缸5降速，SSS离合器4的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器4脱离，汽轮机高压缸3的轴与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸5停转，关闭阀门Ⅱ22和阀门Ⅳ24的同时，汽轮机Ⅱ号低压缸6盘车，开启阀门Ⅰ21、阀门Ⅲ23和阀门Ⅴ25，汽轮机中压缸2排出的蒸汽排入汽轮机Ⅱ号低压缸6冲转，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，汽轮机Ⅱ号低压缸6实现正常运转，带动Ⅱ号发电机7发电，Ⅰ号发电机1和Ⅱ号发电机7同时发电，供暖系统切除。由于新型供热汽轮发电机组中的双轴布置，汽轮机Ⅰ号低压缸5通过可在线动作的SSS离合器4与高压缸和中压缸脱离，启动汽轮机Ⅱ号低压缸6，汽轮机Ⅱ号低压缸6驱动单独设置转子、发电机和励磁机的Ⅱ号发电机7发电。热负荷变化时，利用冷却塔12实施调节，平衡热量供需的同时，完成电厂汽轮机排汽冷凝的任务，机组在非供暖期纯凝运行。
在非供暖期进入供暖期时，开启热网供水管27和热网回水管28中的阀门，启动分布式低品位热用户系统中的变频水泵9，关闭阀门Ⅰ21和阀门Ⅲ23，即从蒸汽管路切除汽轮机Ⅱ号低压缸6，Ⅱ号发电机7甩负荷并解列，Ⅱ号低压缸6停转，关闭阀门Ⅰ21和阀门Ⅲ23的同时，开启阀门Ⅱ22和阀门Ⅳ24，汽轮机中压缸2排出的蒸汽排入汽轮机Ⅰ号低压缸（5）冲转，汽轮机Ⅰ号低压缸（5）升速，当汽轮机Ⅰ号低压缸5轴的转速达到汽轮机高压缸3轴的转速时，SSS离合器4啮合，汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴与汽轮机高压缸3的轴和汽轮机中压缸2的轴同步运转，汽轮机Ⅰ号低压缸5与汽轮机高压缸3和汽轮机中压缸2一起驱动Ⅰ号发电机1发电，汽轮机Ⅰ号低压缸5的排出蒸汽经过Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管32进入凝汽器13，凝汽器13的凝结水从Ⅱ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管20；
汽轮机Ⅰ号低压缸5的设计背压10～60kPa，在实现高效、安全发电的前提下，满足40～80℃低温热网水对热源参数的要求，汽轮机Ⅰ号低压缸5排汽进入凝汽器13，对热网水进行加热，热网热水经热网供水管27输送到分布式低品位热用户系统，在分布式低品位热用户系统中通过各个低品位热用户分系统33中的变频水泵9和热用户分系统供水管34把热网热水直接送至热用户8的高效散热器实施采暖，热用户8的回水经热用户分系统回水管35回到热网回水管28汇集成热网回水，热网回水通过循环水泵14回流到凝汽器13，机组在供暖期低真空运行。
在供暖期，由于气温变化，造成热负荷变化时，系统将随室外温度进行相应调整。首先采用量调节运行，阀门Ⅵ26关闭，阀门Ⅴ25开启，启动Ⅰ号热负荷调节泵11，使冷却塔12对热网供水管27向分布式低品位热用户系统输送的热网水进行分流，此时，热网供水温度不变，通过改变进入冷却塔12的阀门开度实现热网水流量的调整，并通过调整冷却塔12的出口水温，使进入凝汽器13的冷水温度保持恒定，实现热网量调节；热负荷变化时，亦可采用质调节运行，阀门Ⅴ25关闭，阀门Ⅵ26开启，启动Ⅱ号热负荷调节泵15，使冷却塔12对从分布式低品位热用户系统经热网回水管28送回的热网回水在进入循环水泵14前进行回水分流，部分热网回水在冷却塔12内降温后再经循环水泵14进入凝汽器13，热网水流量不变，通过调节进入冷却塔12的热网回水流量来调节进入凝汽器13的凝汽器冷侧进口的冷水温度，从而实现机组背压的调节，进而改变凝汽器冷侧出口的热水温度，即热网供水温度，实现热网质调节；或者阀门Ⅴ25和阀门Ⅵ26都开启，Ⅰ号热负荷调节泵11和Ⅱ号热负荷调节泵15都启动，通过改变进入冷却塔12的阀门Ⅴ25开度实现热网水流量的调整，通过调节进入冷却塔12的热网回水流量来调节进入凝汽器13的凝汽器冷侧进口的冷水温度，使热网供水的流量和温度都改变，实现质和量互调。
本发明不仅大大减小了冷源损失和不合理参数抽汽供热带来的能量品位浪费，而且可避免由于低品位供热而造成的非供暖期发电量损失，实现热电联产系统整体节能，适用于实施300MW及以上的大容量供热汽轮机组热电联产低品位供热。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种加装供热汽轮机的低品位供热系统，其特征在于，加装供热汽轮机的低品位供热系统由供热汽轮发电机组、电厂冷端与热负荷耦合调节系统和分布式低品位热用户系统构成；
所述供热汽轮发电机组包括Ⅰ号发电机(1)、汽轮机中压缸(2)、汽轮机高压缸(3)、汽轮机Ⅰ号低压缸(5)、汽轮机Ⅱ号低压缸(6)和Ⅱ号发电机(7)，Ⅰ号发电机(1)、汽轮机中压缸(2)、汽轮机高压缸(3)和汽轮机Ⅰ号低压缸(5)同轴布置，汽轮机Ⅱ号低压缸(6)和Ⅱ号发电机(7)同轴布置，Ⅰ号发电机(1)的轴与汽轮机中压缸(2)的轴连接，汽轮机高压缸(3)的轴用SSS离合器(4)与汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的轴连接，SSS离合器(4)的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的轴连接，SSS离合器(4)的输出侧与汽轮机高压缸(3)的轴连接，汽轮机Ⅱ号低压缸(6)的轴与Ⅱ号发电机(7)的轴连接，汽轮机高压缸(3)的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管(17)连接，汽轮机中压缸(2)的中压缸进汽口与锅炉再热蒸汽热段管(18)连接，汽轮机高压缸(3)的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管(19)连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管(29)将中压缸排汽口和Ⅰ号低压缸进汽口连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管(30)将中压缸排汽口和Ⅱ号低压缸进汽口连接，阀门Ⅱ(22)串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管(29)中，阀门Ⅰ(21)串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管(30)中，Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管(32)将Ⅰ号低压缸排汽口和凝汽器(13)的凝汽器蒸汽入口连接，Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管(31)将Ⅱ号低压缸排汽口和凝汽器(13)的凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅳ(24)串接在Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管(32)中，阀门Ⅲ(23)串接在Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管(31)中，凝汽器(13)的凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管(20)连接，凝汽器(13)的凝汽器冷侧出口与热网供水管(27)连接，凝汽器(13)的凝汽器冷侧进口与循环水泵(14)的出口连接，循环水泵(14)的进口与热网回水管(28)连接；
所述电厂冷端与热负荷耦合调节系统包括水箱(10)、Ⅰ号热负荷调节泵(11)、冷却塔(12)、Ⅱ号热负荷调节泵(15)和补水定压泵(16)，Ⅰ号热负荷调节泵(11)的进口通过阀门Ⅴ(25)与热网供水管(27)连接，Ⅰ号热负荷调节泵(11)的出口与冷却塔(12)的冷却塔进水口连接，Ⅱ号热负荷调节泵(15)的进口通过阀门Ⅵ(26)与热网回水管(28)连接，Ⅱ号热负荷调节泵(15)的出口与冷却塔(12)的冷却塔进水口连接，冷却塔(12)的冷却塔出水口与热网回水管(28)连接，水箱(10)的出口与补水定压泵(16)的进口连接，补水定压泵(16)的出口与热网回水管(28)连接；
所述分布式低品位热用户系统由并接在热网的热网供水管(27)和热网回水管(28)上的低品位热用户分系统(33)构成，各个低品位热用户分系统(33)的热用户分系统供水管(34)的进口与变频水泵(9)的出口连接，变频水泵(9)的进口与热网供水管(27)连接，各个低品位热用户分系统(33)的热用户分系统回水管(35)的出口与热网回水管(28)连接，各个低品位热用户分系统(33)中的热用户(8)都并接在低品位热用户分系统(33)中的热用户分系统供水管(34)和热用户分系统回水管(35)上。
2.根据权利要求1所述的加装供热汽轮机的低品位供热系统，其特征在于，所述汽轮机Ⅰ号低压缸(5)为适用于低真空供热的低压缸，设计背压为10～60kPa。
3.根据权利要求1所述的加装供热汽轮机的低品位供热系统，其特征在于，所述汽轮机Ⅱ号低压缸(6)的设计背压为4～10kPa。
4.根据权利要求1所述的加装供热汽轮机的低品位供热系统，其特征在于，所述热用户(8)为高效散热器中的地暖散热器、风机盘管散热器或毛细管网散热器。
5.一种加装供热汽轮机的低品位供热系统运行调节方法，其特征在于，用如权利要求1所述的加装供热汽轮机的低品位供热系统运行调节方法为：
一、在供暖期进入非供暖期时，关闭热网供水管(27)和热网回水管(28)中的阀门，关掉分布式低品位热用户系统中的变频水泵(9)，关闭阀门Ⅱ(22)、阀门Ⅳ(24)和阀门Ⅵ(26)，即从蒸汽管路切除汽轮机Ⅰ号低压缸(5)，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)降速，SSS离合器(4)的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器(4)脱离，汽轮机高压缸(3)的轴与汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的轴脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)停转，关闭阀门Ⅱ(22)和阀门Ⅳ(24)的同时，汽轮机Ⅱ号低压缸(6)盘车，开启阀门Ⅰ(21)、阀门Ⅲ(23)和阀门Ⅴ(25)，汽轮机中压缸(2)排出的蒸汽排入汽轮机Ⅱ号低压缸(6)冲转，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，汽轮机Ⅱ号低压缸(6)实现正常运转，带动Ⅱ号发电机(7)发电，Ⅰ号发电机(1)和Ⅱ号发电机(7)都发电；
汽轮机Ⅱ号低压缸(6)的排出蒸汽经过Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管(31)进入凝汽器(13)，凝汽器(13)的凝结水从Ⅱ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管(20)，凝汽器(13)的循环水不进入热网，凝汽器(13)的循环水从凝汽器冷侧出口流出经Ⅱ号低压缸和凝汽器连通管(31)由Ⅰ号热负荷调节泵(11)加压后，从冷却塔进水口流入冷却塔(12)，在冷却塔(12)内经过冷却后，冷水从冷却塔出水口流出经过循环水泵14加压后，从凝汽器冷侧进口进入凝汽器(13)，构成凝汽器(13)的冷却水循环，机组在非供暖期纯凝运行；
二、在非供暖期进入供暖期时，开启热网供水管(27)和热网回水管(28)中的阀门，启动分布式低品位热用户系统中的变频水泵(9)，关闭阀门Ⅰ(21)和阀门Ⅲ(23)，即从蒸汽管路切除汽轮机Ⅱ号低压缸(6)，Ⅱ号发电机(7)甩负荷并解列，Ⅱ号低压缸(6)停转，关闭阀门Ⅰ(21)和阀门Ⅲ(23)的同时，开启阀门Ⅱ(22)和阀门Ⅳ(24)，汽轮机中压缸(2)排出的蒸汽排入汽轮机Ⅰ号低压缸(5)冲转，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)升速，当汽轮机Ⅰ号低压缸(5)轴的转速达到汽轮机高压缸(3)轴的转速时，SSS离合器(4)啮合，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的轴与汽轮机高压缸(3)的轴和汽轮机中压缸(2)的轴同步运转，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)与汽轮机高压缸(3)和汽轮机中压缸(2)一起驱动Ⅰ号发电机(1)发电，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的排出蒸汽经过Ⅰ号低压缸和凝汽器连通管32进入凝汽器(13)，凝汽器(13)的凝结水从Ⅱ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管(20)；
汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的设计背压为10～60kPa，在实现高效、安全发电的前提下，满足40～80℃低温热网水对热源参数的要求，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的排汽进入凝汽器(13)，对热网热水进行加热，热网热水经热网供水管(27)输送到分布式低品位热用户系统，在分布式低品位热用户系统中通过各个低品位热用户分系统(33)中的变频水泵(9)和热用户分系统供水管(34)把热网热水直接送至热用户(8)的高效散热器实施采暖，热用户(8)的回水经热用户分系统回水管(35)回到热网回水管(28)汇集成热网回水，热网回水通过循环水泵(14)回流到凝汽器(13)，机组在供暖期低真空运行；
在供暖期，由于气温变化，造成热负荷变化时，按如下三种方法中的一种相应调整加装供热汽轮机的低品位供热系统：
A.采用量调节运行，阀门Ⅵ(26)关闭，阀门Ⅴ(25)开启，启动Ⅰ号热负荷调节泵(11)，使冷却塔(12)对热网供水管(27)向分布式低品位热用户系统输送的热网热水进行热水分流，此时，热网供水温度不变，通过改变进入冷却塔(12)的阀门Ⅴ(25)开度实现热网水流量的调整，并通过调整冷却塔(12)的出口水温，使进入凝汽器(13)凝汽器冷侧进口的冷水温度恒定，凝汽器冷侧出口的热水温度也恒定，实现热网量调节；
B.采用质调节运行，关闭阀门Ⅴ(25)，开启阀门Ⅵ(26)，启动Ⅱ号热负荷调节泵(15)，使冷却塔(12)对从分布式低品位热用户系统经热网回水管(28)送回的热网回水在进入循环水泵(14)前进行回水分流，部分热网回水在冷却塔(12)内降温后再经循环水泵(14)进入凝汽器(13)，热网水流量不变，通过调节进入冷却塔(12)的热网回水流量来调节进入凝汽器(13)的凝汽器冷侧进口的冷水温度，从而实现机组背压的调节，进而改变凝汽器冷侧出口的热水温度，即热网供水温度，实现热网质调节；
C.阀门Ⅴ(25)和阀门Ⅵ(26)都开启，Ⅰ号热负荷调节泵(11)和Ⅱ号热负荷调节泵(15)都启动，通过改变进入冷却塔(12)的阀门Ⅴ(25)开度实现热网水流量的调整，通过调节进入冷却塔(12)的热网回水流量来调节进入凝汽器(13)的凝汽器冷侧进口的冷水温度，使热网供水的流量和温度都改变，实现质和量互调。
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