CN102900478B - 一种新型供热汽轮机系统及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热电技术领域，涉及一种新型供热汽轮机系统及其调节方法。新型供热汽轮机系统由新型供热汽轮发电机组以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统构成，新型供热汽轮发电机组中，汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、发电机、汽轮机Ⅰ号低压缸和汽轮机Ⅱ号低压缸同轴布置。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，热负荷变化时利用供热负荷耦合调节系统中的冷却塔实施调节，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，汽轮机Ⅱ号低压缸参与驱动发电机发电，机组纯凝运行，避免机组非供热期的功率损失。本发明适用于300MW及以上的大容量供热汽轮机组热电联产供热。
Description
技术领域
本发明属于热电技术领域，特别涉及一种新型供热汽轮机系统及其调节方法。
背景技术
低真空供热由来已久，在热电联产各种形式中，低真空供热的节能优势最为突出，能够真正实现能源的梯级利用。但是低真空供热的汽轮机需要满足如下要求：在供热期要进行供热，汽轮机低真空运行，在非供热期纯凝发电，其背压调节能力要求范围较大。这对于100MW及以下的小机组来说，由于其蒸汽流量较小，末级叶片较短，背压调节范围可以基本满足上述要求，而对于200MW及以上机组，其蒸汽流量较大，末级叶片较长，运行中背压如果调高，不仅带来效率的大幅下降，更重要的是会使得末级产生负反动度，低压缸超温，叶片振颤，危及机组安全。
另一方面，从技术发展来看，由于SSS离合器的发明，可在线切换的汽轮机联轴器已获得突破，可实现汽轮机缸体的在线切换，这对于汽轮机的控制是一项重大进步。另外，双向联接发电机业已问世。这些对于本专利起到了有力的支撑作用。
综上，为实现大容量机组供暖期低真空运行，同时实现非供热期纯凝运行，充分发挥以低真空供热为核心的热电联产节能优势，需要一种在保证供热量的前提下，尽量降低供热热能的品位以回收动力的节能装置和节能方法，这是解决热电联产供热节能的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中所述的在保证供热量的前提下，尽量降低所供热能的品位以回收动力的节能装置和节能方法，解决热电联产供热节能的关键问题，实现供热汽轮机供暖期低真空运行，非供暖期纯凝运行，提供一种新型供热汽轮机系统及其调节方法，其技术方案为：
新型供热汽轮机系统由新型供热汽轮发电机组以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统构成，所述新型供热汽轮发电机组中，汽轮机高压缸1、汽轮机中压缸2、发电机3、汽轮机Ⅰ号低压缸5和汽轮机Ⅱ号低压缸11同轴布置；发电机3置于汽轮机Ⅰ号低压缸5与汽轮机中压缸2之间，汽轮机中压缸2的轴与发电机3轴的一端连接，发电机3轴的另一端用SSS离合器Ⅰ4与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器Ⅰ4的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器Ⅰ4的输出侧与所述发电机3轴的另一端连接，汽轮机高压缸1的轴用SSS离合器Ⅱ12与汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴连接，SSS离合器Ⅱ12的输入侧与汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴连接，SSS离合器Ⅱ12的输出侧与汽轮机高压缸1的轴连接；
或者，发电机3置于汽轮机Ⅱ号低压缸11与汽轮机高压缸1之间，所述发电机3轴的一端用SSS离合器Ⅱ12与Ⅱ号汽轮机低压缸11的轴连接，SSS离合器Ⅱ12的输入侧与汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴连接，SSS离合器Ⅱ12的输出侧与所述发电机3轴的一端连接，汽轮机高压缸1的轴与所述发电机3轴的另一端连接，汽轮机中压缸2的轴用SSS离合器Ⅰ4与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器Ⅰ4的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器Ⅰ4的输出侧与汽轮机中压缸2的轴连接；
汽轮机高压缸1的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管13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14连接，汽轮机高压缸1的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管36连接，中压缸和Ⅰ号低压缸连通管29将中压缸排汽口和汽轮机Ⅰ号低压缸5的Ⅰ号低压缸进汽口连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管30将中压缸排汽口和汽轮机Ⅱ号低压缸11的Ⅱ号低压缸进汽口连接，阀门Ⅱ19串接在中压缸和Ⅰ号低压缸连通管29中，阀门Ⅰ18串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管30中，Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管31将Ⅰ号低压缸排汽口和Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅳ21串接在Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管31中，Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管15连接，Ⅱ号低压缸和Ⅱ号凝汽器连通管32将Ⅱ号低压缸排汽口和Ⅱ号凝汽器10的Ⅱ号凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅲ 20串接在Ⅱ号低压缸和Ⅱ号凝汽器连通管32中，Ⅱ号凝汽器10的Ⅱ号凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管15连接；
所述电厂冷端和供热负荷耦合调节系统中，Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧出口通过阀门Ⅹ27与热网供水管16连接，Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧进口通过阀门Ⅷ 25与Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35的一端连接，Ⅰ号凝汽器旁路管33的两端分别与热网供水管16和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35的所述一端连接，阀门Ⅸ26串接在Ⅰ号凝汽器旁路管33中；Ⅱ号凝汽器10的Ⅱ号凝汽器冷侧出口通过阀门Ⅶ 24与Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35的另一端连接，Ⅱ号凝汽器10的Ⅱ号凝汽器冷侧进口通过阀门Ⅴ22与热网循环泵9的出口连接，热网循环泵9的进口与热网回水管17连接，Ⅱ号凝汽器旁路管34的两端分别与热网循环泵9的出口和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35的所述另一端连接，阀门Ⅵ23串接在Ⅱ号凝汽器旁路管34中；
循环水泵7的进口与热网供水管16连接，循环水泵7的出口通过阀门Ⅺ28与冷却塔8的冷却塔进水口连接，循环水泵7和冷却塔8构成串接支路，冷却塔8的冷却塔出水口与热网循环泵9的出口连接；
所述发电机3为双驱动汽轮发电机，发电机轴的两端分别通过联轴器或SSS离合器与汽轮机的两个缸的轴同轴连接形成一个主轴；
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11的设计背压为4～10kPa；
所述SSS离合器Ⅰ4和SSS离合器Ⅱ12均为纯机械的装置，与外部连接的两端分别为输入侧和输出侧，SSS离合器Ⅰ4和SSS离合器Ⅱ12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。
新型供热汽轮机系统的调节方法：
一、在供暖期进入非供暖期时，关闭阀门Ⅱ19、阀门Ⅳ21、阀门Ⅵ23、阀门Ⅷ 25和阀门Ⅹ27，即从蒸汽管路和热网供水回路切除汽轮机Ⅰ号低压缸5和Ⅰ号凝汽器6，汽轮机Ⅰ号低压缸5降速，SSS离合器Ⅰ4的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器Ⅰ4脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴与所述发电机3轴的另一端脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸5停转，关闭阀门Ⅱ19和阀门Ⅳ21的同时，汽轮机Ⅱ号低压缸11盘车，开启阀门Ⅰ18、阀门Ⅲ 20、阀门Ⅴ22、阀门Ⅶ 24、阀门Ⅸ26和阀门Ⅺ28，关闭热网循环泵9，开启循环水泵7，汽轮机中压缸2排出的蒸汽排入汽轮机Ⅱ号低压缸11冲转，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，当汽轮机Ⅱ号低压缸11轴的转速达到汽轮机高压缸1轴的转速时，SSS离合器Ⅱ12啮合，汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴与汽轮机高压缸1的轴和汽轮机中压缸2的轴同步运转，汽轮机Ⅱ号低压缸11与汽轮机高压缸1和汽轮机中压缸2一起驱动Ⅰ号发电机1发电；
在非供暖期，汽轮机Ⅱ号低压缸11的排出蒸汽经过阀门Ⅲ 20进入Ⅱ号凝汽器10，Ⅱ号凝汽器10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15，Ⅱ号凝汽器10的循环水不进入热网，Ⅱ号凝汽器10的循环水从Ⅱ号凝汽器冷侧出口流出经Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35和Ⅰ号凝汽器旁路管33由循环水泵7加压后，经开启的阀门Ⅺ28从冷却塔进水口流入冷却塔8，在冷却塔8内经过冷却后，冷水从冷却塔出水口流出经过阀门Ⅴ22从Ⅱ号凝汽器冷侧进口进入Ⅱ号凝汽器10，构成Ⅱ号凝汽器10的冷却水循环，使机组在非供暖期纯凝运行；
二、在非供暖期进入供暖期时，关闭阀门Ⅰ18、阀门Ⅲ 20、阀门Ⅴ22、阀门Ⅶ 24和阀门Ⅸ26，即从蒸汽管路和热网供水回路切除汽轮机Ⅱ号低压缸11和Ⅱ号凝汽器10，汽轮机Ⅱ号低压缸11降速，SSS离合器Ⅱ12的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器Ⅱ12脱离，SSS离合器Ⅱ12的轴与汽轮机高压缸1的轴脱离，汽轮机Ⅱ号低压缸11停转，开启阀门Ⅱ19、阀门Ⅳ21、阀门Ⅵ23、阀门Ⅷ 25、阀门Ⅹ27和阀门Ⅺ28，开启循环水泵7和热网循环泵9，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，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，当汽轮机Ⅰ号低压缸5轴的转速达到发电机3轴的转速时，SSS离合器Ⅰ4啮合，汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴与发电机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1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Ⅰ号凝汽器连通管31进入Ⅰ号凝汽器6，Ⅰ号凝汽器6的凝结水从Ⅰ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管15；
汽轮机Ⅰ号低压缸5的排汽经过Ⅰ号低压缸与Ⅰ号凝汽器连通管31进入Ⅰ号凝汽器6，Ⅰ号凝汽器6的凝结水从Ⅰ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管15，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排汽进入Ⅰ号凝汽器6，对热网供水进行加热，加热后的热网供水从Ⅰ号凝汽器冷侧出口进入热网供水管16，热网供水通过热网送至居民采暖热用户实施采暖，热用户的热网回水经热网回水管17通过热网循环泵9经过Ⅱ号凝汽器旁路管34和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35回流到Ⅰ号凝汽器6；循环水泵7和冷却塔8的串接支路从热网供水管16向热网输送的热网供水中分流的热水也经过Ⅱ号凝汽器旁路管34和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35回流到Ⅰ号凝汽器6，使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. 采用热网量调节，用调整循环水泵7转速和阀门28开度来调节循环水泵7和冷却塔8的串接支路从热网供水管16向热网输送的热网供水中分流的热水流量，实现热网水流量的调整，并通过调整冷却塔8冷却塔出水口的水温，使Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度恒定，Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度也恒定，实现热网量调节；
B. 采用热网质调节，循环水泵7转速和阀门28开度不变，循环水泵7和冷却塔8的串接支路从热网供水管16向热网输送的热网供水中分流的热水流量不变，热网水流量不变，只调整冷却塔8冷却塔出水口的水温，使得进入Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度降低或升高，从而使得Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度也降低或升高，进而实现热网供水温度的改变，此时，由于Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度降低或升高，汽轮机Ⅰ号低压缸5的背压降低或升高，发电机3的发电功率也相应增加或降低，热网侧则实现了热网质调节；
C. 采样热网质和量互调，调整循环水泵7转速和阀门28开度来调节循环水泵7和冷却塔8的串接支路从热网供水管16向热网输送的热网供水中分流的热水流量，同时调整冷却塔8冷却塔出水口的水温，使得Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度、热网供水温度和热网水流量同时改变，实现热网质和量互调。
本发明的装置为新型供热汽轮机系统，其中新型供热汽轮发电机组包括汽轮机高压缸1、汽轮机中压缸2、发电机3、汽轮机Ⅰ号低压缸5和汽轮机Ⅱ号低压缸11，两个低压缸分别配置一个凝汽器。两个低压缸具有不同的设计背压，汽轮机Ⅱ号低压缸11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，满足安全、高效的要求。在非供暖期，汽轮机Ⅰ号低压缸5停用，汽轮机Ⅱ号低压缸11投用，汽轮机Ⅱ号低压缸11与汽轮机高压缸1和汽轮机中压缸2一起驱动Ⅰ号发电机1发电，机组纯凝运行，通过并接在Ⅱ号凝汽器冷侧出口和Ⅱ号凝汽器冷侧进口的循环水泵7和冷却塔8的串接支路完成电厂冷端冷凝的任务。在供暖期，汽轮机Ⅱ号低压缸11停用，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通过Ⅰ号凝汽器6对热网水进行加热，Ⅰ号凝汽器6输出的热网供水通过热网输送至热用户，进入散热器，实施采暖，在凝汽器和热网之间利用冷却塔调节热网水的流量或温度，同时完成电厂冷端冷凝的任务。
新型供热汽轮发电机组中，汽轮机高压缸1、汽轮机中压缸2、发电机3、汽轮机Ⅰ号低压缸5和汽轮机Ⅱ号低压缸11同轴布置。一种方案为发电机3置于汽轮机Ⅰ号低压缸5与汽轮机中压缸2之间，汽轮机中压缸2的轴与发电机3轴的一端连接，发电机3轴的另一端用SSS离合器Ⅰ4与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，汽轮机高压缸1的轴用SSS离合器Ⅱ12与汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴连接；另一种方案为发电机3置于汽轮机Ⅱ号低压缸11与汽轮机高压缸1之间，发电机3轴的一端用SSS离合器Ⅱ12与Ⅱ号汽轮机低压缸11的轴连接，汽轮机中压缸2的轴用SSS离合器Ⅰ4与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接。汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴和汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴都能利用SSS离合器的在线离合功能，实现与同轴连接的汽轮机高压缸1、汽轮机中压缸2和发电机3的轴连接或脱离。只要关闭阀门Ⅱ19、阀门Ⅳ21、阀门Ⅵ23、阀门Ⅷ 25和阀门Ⅹ27，开启阀门Ⅰ18、阀门Ⅲ 20、阀门Ⅴ22、阀门Ⅶ 24、阀门Ⅸ26和阀门Ⅺ28，就能进行从供暖期进入非供暖期的工况切换；关闭阀门Ⅰ18、阀门Ⅲ20、阀门Ⅴ22、阀门Ⅶ 24和阀门Ⅸ26，开启阀门Ⅱ19、阀门Ⅳ21、阀门Ⅵ23、阀门Ⅷ 25、阀门Ⅹ27和阀门Ⅺ28，就能进行从非供暖期进入供暖期的工况切换。
本发明的有益效果为，本发明的新型供热汽轮机实现了供热期低真空运行，非供热期纯凝运行，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，是实施低品位供热节能的重大措施。
附图说明
图1为第一种方案的新型供热汽轮机系统示意图；
图2为第二种方案的新型供热汽轮机系统示意图。
图中，1--汽轮机高压缸，2--汽轮机中压缸，3--发电机，4 --SSS离合器Ⅰ，5--汽轮机Ⅰ号低压缸，6--Ⅰ号凝汽器，7--循环水泵，8--冷却塔，9--热网循环泵， 10--Ⅱ号凝汽器，11--汽轮机Ⅱ号低压缸，12--SSS离合器Ⅱ，13--锅炉主蒸汽管，14--锅炉再热蒸汽热段管，15--电厂热力系统凝结水管，16--热网供水管，17--热网回水管，18--阀门Ⅰ，19--阀门Ⅱ，20--阀门Ⅲ，21--阀门Ⅳ，22--阀门Ⅴ，23--阀门Ⅵ，24--阀门Ⅶ，25--阀门Ⅷ，26--阀门Ⅸ，27--阀门Ⅹ，28--阀门Ⅺ，29--中压缸和Ⅰ号低压缸连通管，30--中压缸和Ⅱ号低压缸连通管，31--Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管，32--Ⅱ号低压缸和Ⅱ号凝汽器连通管，33--Ⅰ号凝汽器旁路管，34--Ⅱ号凝汽器旁路管，35--Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管，36--锅炉再热蒸汽冷段管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实例对本发明作进一步说明。
新型供热汽轮机系统由新型供热汽轮发电机组以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统构成，所述新型供热汽轮发电机组中，汽轮机高压缸1、汽轮机中压缸2、发电机3、汽轮机Ⅰ号低压缸5和汽轮机Ⅱ号低压缸11同轴布置。发电机3的位置有两种方案：
图1所示为第一种方案实施例，发电机3置于汽轮机Ⅰ号低压缸5与汽轮机中压缸2之间，发电机3为双驱动汽轮发电机，汽轮机中压缸2的轴与发电机3轴的一端连接，发电机3轴的另一端用SSS离合器Ⅰ4与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器Ⅰ4的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器Ⅰ4的输出侧与所述发电机3轴的另一端连接，汽轮机高压缸1的轴用SSS离合器Ⅱ12与汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴连接，SSS离合器Ⅱ12的输入侧与汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴连接，SSS离合器Ⅱ12的输出侧与汽轮机高压缸1的轴连接；图2所示为第二种方案实施例，发电机3置于汽轮机Ⅱ号低压缸11与汽轮机高压缸1之间，发电机3为双驱动汽轮发电机，所述发电机3轴的一端用SSS离合器Ⅱ12与Ⅱ号汽轮机低压缸11的轴连接，SSS离合器Ⅱ12的输入侧与汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴连接，SSS离合器Ⅱ12的输出侧与所述发电机3轴的一端连接，汽轮机高压缸1的轴与所述发电机3轴的另一端连接，汽轮机中压缸2的轴用SSS离合器Ⅰ4与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器Ⅰ4的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴连接，SSS离合器Ⅰ4的输出侧与汽轮机中压缸2的轴连接。
两种方案中，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，汽轮机Ⅱ号低压缸11的设计背压为4～10kPa；汽轮机的凝汽系统以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统都相同。
汽轮机高压缸1的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管13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14连接，汽轮机高压缸1的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管36连接，中压缸和Ⅰ号低压缸连通管29将中压缸排汽口和汽轮机Ⅰ号低压缸5的Ⅰ号低压缸进汽口连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管30将中压缸排汽口和汽轮机Ⅱ号低压缸11的Ⅱ号低压缸进汽口连接，阀门Ⅱ19串接在中压缸和Ⅰ号低压缸连通管29中，阀门Ⅰ18串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管30中，Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管31将Ⅰ号低压缸排汽口和Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅳ21串接在Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管31中，Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管15连接，Ⅱ号低压缸和Ⅱ号凝汽器连通管32将Ⅱ号低压缸排汽口和Ⅱ号凝汽器10的Ⅱ号凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅲ 20串接在Ⅱ号低压缸和Ⅱ号凝汽器连通管32中，Ⅱ号凝汽器10的Ⅱ号凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管15连接。
电厂冷端和供热负荷耦合调节系统中，Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧出口通过阀门Ⅹ27与热网供水管16连接，Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧进口通过阀门Ⅷ 25与Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35的一端连接，Ⅰ号凝汽器旁路管33的两端分别与热网供水管16和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35的所述一端连接，阀门Ⅸ26串接在Ⅰ号凝汽器旁路管33中；Ⅱ号凝汽器10的Ⅱ号凝汽器冷侧出口通过阀门Ⅶ 24与Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35的另一端连接，Ⅱ号凝汽器10的Ⅱ号凝汽器冷侧进口通过阀门Ⅴ22与热网循环泵9的出口连接，热网循环泵9的进口与热网回水管17连接，Ⅱ号凝汽器旁路管34的两端分别与热网循环泵9的出口和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35的所述另一端连接，阀门Ⅵ23串接在Ⅱ号凝汽器旁路管34中。
循环水泵7的进口与热网供水管16连接，循环水泵7的出口通过阀门Ⅺ28与冷却塔8的冷却塔进水口连接，循环水泵7和冷却塔8构成串接支路，冷却塔8的冷却塔出水口与热网循环泵9的出口连接。
新型供热汽轮机系统的调节方法：
一、在供暖期进入非供暖期时，关闭阀门Ⅱ19、阀门Ⅳ21、阀门Ⅵ23、阀门Ⅷ 25和阀门Ⅹ27，即从蒸汽管路和热网供水回路切除汽轮机Ⅰ号低压缸5和Ⅰ号凝汽器6，汽轮机Ⅰ号低压缸5降速，SSS离合器Ⅰ4的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器Ⅰ4脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴与所述发电机3轴的另一端脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸5停转，关闭阀门Ⅱ19和阀门Ⅳ21的同时，汽轮机Ⅱ号低压缸11盘车，开启阀门Ⅰ18、阀门Ⅲ20、阀门Ⅴ22、阀门Ⅶ 24、阀门Ⅸ26和阀门Ⅺ28，关闭热网循环泵9，开启循环水泵7，汽轮机中压缸2排出的蒸汽排入汽轮机Ⅱ号低压缸11冲转，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，当汽轮机Ⅱ号低压缸11轴的转速达到汽轮机高压缸1轴的转速时，SSS离合器Ⅱ12啮合，汽轮机Ⅱ号低压缸11的轴与汽轮机高压缸1的轴和汽轮机中压缸2的轴同步运转，汽轮机Ⅱ号低压缸11与汽轮机高压缸1和汽轮机中压缸2一起驱动Ⅰ号发电机1发电；
在非供暖期，汽轮机Ⅱ号低压缸11的排出蒸汽经过阀门Ⅲ 20进入Ⅱ号凝汽器10，Ⅱ号凝汽器10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15，Ⅱ号凝汽器10的循环水不进入热网，Ⅱ号凝汽器10的循环水从Ⅱ号凝汽器冷侧出口流出经Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35和Ⅰ号凝汽器旁路管33由循环水泵7加压后，经开启的阀门Ⅺ28从冷却塔进水口流入冷却塔8，在冷却塔8内经过冷却后，冷水从冷却塔出水口流出经过阀门Ⅴ22从Ⅱ号凝汽器冷侧进口进入Ⅱ号凝汽器10，构成Ⅱ号凝汽器10的冷却水循环，使机组在非供暖期纯凝运行。
二、在非供暖期进入供暖期时，关闭阀门Ⅰ18、阀门Ⅲ 20、阀门Ⅴ22、阀门Ⅶ 24和阀门Ⅸ26，即从蒸汽管路和热网供水回路切除汽轮机Ⅱ号低压缸11和Ⅱ号凝汽器10，汽轮机Ⅱ号低压缸11降速，SSS离合器Ⅱ12的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器Ⅱ12脱离，SSS离合器Ⅱ12的轴与汽轮机高压缸1的轴脱离，汽轮机Ⅱ号低压缸11停转，开启阀门Ⅱ19、阀门Ⅳ21、阀门Ⅵ23、阀门Ⅷ 25、阀门Ⅹ27和阀门Ⅺ28，开启循环水泵7和热网循环泵9，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，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，当汽轮机Ⅰ号低压缸5轴的转速达到发电机3轴的转速时，SSS离合器Ⅰ4啮合，汽轮机Ⅰ号低压缸5的轴与发电机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1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Ⅰ号凝汽器连通管31进入Ⅰ号凝汽器6，Ⅰ号凝汽器6的凝结水从Ⅰ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管15。
汽轮机Ⅰ号低压缸5的排汽经过Ⅰ号低压缸与Ⅰ号凝汽器连通管31进入Ⅰ号凝汽器6，Ⅰ号凝汽器6的凝结水从Ⅰ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管15，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排汽进入Ⅰ号凝汽器6，对热网供水进行加热，加热后的热网供水从Ⅰ号凝汽器冷侧出口进入热网供水管16直接送至居民采暖热用户实施采暖，热用户的热网回水经热网回水管17通过热网循环泵9经过Ⅱ号凝汽器旁路管34和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35回流到Ⅰ号凝汽器6；循环水泵7和冷却塔8的串接支路从热网供水管16向热网输送的热网供水中分流的热水也经过Ⅱ号凝汽器旁路管34和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管35回流到Ⅰ号凝汽器6，使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. 采用热网量调节，用调整循环水泵7转速和阀门28开度来调节循环水泵7和冷却塔8的串接支路从热网供水管16向热网输送的热网供水中分流的热水流量，实现热网水流量的调整，并通过调整冷却塔8冷却塔出水口的水温，使Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度恒定，Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度也恒定，实现热网量调节；
B. 采用热网质调节，循环水泵7转速和阀门28开度不变，循环水泵7和冷却塔8的串接支路从热网供水管16向热网输送的热网供水中分流的热水流量不变，热网水流量不变，只调整冷却塔8冷却塔出水口的水温，使得进入Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度降低或升高，从而使得Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度也降低或升高，进而实现热网供水温度的改变，此时，由于Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度降低或升高，汽轮机Ⅰ号低压缸5的背压降低或升高，发电机3的发电功率也相应增加或降低，热网侧则实现了热网质调节；
C. 采样热网质和量互调，调整循环水泵7转速和阀门28开度来调节循环水泵7和冷却塔8的串接支路从热网供水管16向热网输送的热网供水中分流的热水流量，同时调整冷却塔8冷却塔出水口的水温，使得Ⅰ号凝汽器6的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度、热网供水温度和热网水流量同时改变，实现热网质和量互调。
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)
1.一种新型供热汽轮机系统，其特征在于，新型供热汽轮机系统由新型供热汽轮发电机组以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统构成，所述新型供热汽轮发电机组中，汽轮机高压缸(1)、汽轮机中压缸(2)、发电机(3)、汽轮机Ⅰ号低压缸(5)和汽轮机Ⅱ号低压缸(11)同轴布置；发电机(3)置于汽轮机Ⅰ号低压缸(5)与汽轮机中压缸(2)之间，汽轮机中压缸(2)的轴与发电机(3)轴的一端连接，发电机(3)轴的另一端用SSS离合器Ⅰ(4)与汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的轴连接，SSS离合器Ⅰ(4)的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的轴连接，SSS离合器Ⅰ(4)的输出侧与所述发电机(3)轴的另一端连接，汽轮机高压缸(1)的轴用SSS离合器Ⅱ(12)与汽轮机Ⅱ号低压缸(11)的轴连接，SSS离合器Ⅱ(12)的输入侧与汽轮机Ⅱ号低压缸(11)的轴连接，SSS离合器Ⅱ(12)的输出侧与汽轮机高压缸(1)的轴连接；
汽轮机高压缸(1)的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管(13)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(14)连接，汽轮机高压缸(1)的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管(36)连接，中压缸和Ⅰ号低压缸连通管(29)将中压缸排汽口和汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的Ⅰ号低压缸进汽口连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管(30)将中压缸排汽口和汽轮机Ⅱ号低压缸(11)的Ⅱ号低压缸进汽口连接，阀门Ⅱ(19)串接在中压缸和Ⅰ号低压缸连通管(29)中，阀门Ⅰ(18)串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管(30)中，Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管(31)将Ⅰ号低压缸排汽口和Ⅰ号凝汽器(6)的Ⅰ号凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅳ(21)串接在Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管(31)中，Ⅰ号凝汽器(6)的Ⅰ号凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管(15)连接，Ⅱ号低压缸和Ⅱ号凝汽器连通管(32)将Ⅱ号低压缸排汽口和Ⅱ号凝汽器(10)的Ⅱ号凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅲ(20)串接在Ⅱ号低压缸和Ⅱ号凝汽器连通管(32)中，Ⅱ号凝汽器(10)的Ⅱ号凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管(15)连接；
所述电厂冷端和供热负荷耦合调节系统中，Ⅰ号凝汽器(6)的Ⅰ号凝汽器冷侧出口通过阀门Ⅹ(27)与热网供水管(16)连接，Ⅰ号凝汽器(6)的Ⅰ号凝汽器冷侧进口通过阀门Ⅷ(25)与Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管(35)的一端连接，Ⅰ号凝汽器旁路管(33)的两端分别与热网供水管(16)和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管(35)的所述一端连接，阀门Ⅸ(26)串接在Ⅰ号凝汽器旁路管(33)中；Ⅱ号凝汽器(10)的Ⅱ号凝汽器冷侧出口通过阀门Ⅶ(24)与Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管(35)的另一端连接，Ⅱ号凝汽器(10)的Ⅱ号凝汽器冷侧进口通过阀门Ⅴ(22)与热网循环泵(9)的出口连接，热网循环泵(9)的进口与热网回水管(17)连接，Ⅱ号凝汽器旁路管(34)的两端分别与热网循环泵(9)的出口和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管(35)的所述另一端连接，阀门Ⅵ(23)串接在Ⅱ号凝汽器旁路管(34)中；
循环水泵(7)的进口与热网供水管(16)连接，循环水泵(7)的出口通过阀门Ⅺ(28)与冷却塔(8)的冷却塔进水口连接，循环水泵(7)和冷却塔(8)构成串接支路，冷却塔(8)的冷却塔出水口与热网循环泵(9)的出口连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型供热汽轮机系统，其特征在于，所述发电机(3)为双驱动汽轮发电机，发电机轴的两端分别通过联轴器或SSS离合器与汽轮机的两个缸的轴同轴连接形成一个主轴。
3.根据权利要求1所述的一种新型供热汽轮机系统，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。
4.根据权利要求1所述的一种新型供热汽轮机系统，其特征在于，所述汽轮机Ⅱ号低压缸(11)的设计背压为4～10kPa。
5.一种新型供热汽轮机系统的调节方法，其特征在于，用如权利要求2所述的一种新型供热汽轮机系统的调节方法为：
一、在供暖期进入非供暖期时，关闭阀门Ⅱ(19)、阀门Ⅳ(21)、阀门Ⅵ(23)、阀门Ⅷ(25)和阀门Ⅹ(27)，即从蒸汽管路和热网供水回路切除汽轮机Ⅰ号低压缸(5)和Ⅰ号凝汽器(6)，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)降速，SSS离合器Ⅰ(4)的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器Ⅰ(4)脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的轴与所述发电机(3)轴的另一端脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)停转，关闭阀门Ⅱ(19)和阀门Ⅳ(21)的同时，汽轮机Ⅱ号低压缸(11)盘车，开启阀门Ⅰ(18)、阀门Ⅲ(20)、阀门Ⅴ(22)、阀门Ⅶ(24)、阀门Ⅸ(26)和阀门Ⅺ(28)，关闭热网循环泵(9)，开启循环水泵(7)，汽轮机中压缸(2)排出的蒸汽排入汽轮机Ⅱ号低压缸(11)冲转，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，当汽轮机Ⅱ号低压缸(11)轴的转速达到汽轮机高压缸(1)轴的转速时，SSS离合器Ⅱ(12)啮合，汽轮机Ⅱ号低压缸(11)的轴与汽轮机高压缸(1)的轴和汽轮机中压缸(2)的轴同步运转，汽轮机Ⅱ号低压缸(11)与汽轮机高压缸(1)和汽轮机中压缸(2)一起驱动发电机(3)发电；
在非供暖期，汽轮机Ⅱ号低压缸(11)的排出蒸汽经过阀门Ⅲ(20)进入Ⅱ号凝汽器(10)，Ⅱ号凝汽器(10)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(15)，Ⅱ号凝汽器(10)的循环水不进入热网，Ⅱ号凝汽器(10)的循环水从Ⅱ号凝汽器冷侧出口流出经Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管(35)和Ⅰ号凝汽器旁路管(33)由循环水泵(7)加压后，经开启的阀门Ⅺ(28)从冷却塔进水口流入冷却塔(8)，在冷却塔(8)内经过冷却后，冷水从冷却塔出水口流出经过阀门Ⅴ(22)从Ⅱ号凝汽器冷侧进口进入Ⅱ号凝汽器(10)，构成Ⅱ号凝汽器(10)的冷却水循环，使机组在非供暖期纯凝运行；
二、在非供暖期进入供暖期时，关闭阀门Ⅰ(18)、阀门Ⅲ(20)、阀门Ⅴ(22)、阀门Ⅶ(24)和阀门Ⅸ(26)，即从蒸汽管路和热网供水回路切除汽轮机Ⅱ号低压缸(11)和Ⅱ号凝汽器(10)，汽轮机Ⅱ号低压缸(11)降速，SSS离合器Ⅱ(12)的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器Ⅱ(12)脱离，SSS离合器Ⅱ(12)的轴与汽轮机高压缸(1)的轴脱离，汽轮机Ⅱ号低压缸(11)停转，开启阀门Ⅱ(19)、阀门Ⅳ(21)、阀门Ⅵ(23)、阀门Ⅷ(25)、阀门Ⅹ(27)和阀门Ⅺ(28)，开启循环水泵(7)和热网循环泵(9)，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，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，当汽轮机Ⅰ号低压缸(5)轴的转速达到发电机(3)轴的转速时，SSS离合器Ⅰ(4)啮合，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的轴与发电机(3)的主轴和汽轮机中压缸(2)的轴同步运转，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)与汽轮机高压缸(1)和汽轮机中压缸(2)一起驱动发电机(3)发电，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的排出蒸汽经过Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管(31)进入Ⅰ号凝汽器(6)，Ⅰ号凝汽器(6)的凝结水从Ⅰ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管(15)；
汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的排汽经过Ⅰ号低压缸与Ⅰ号凝汽器连通管31进入Ⅰ号凝汽器(6)，Ⅰ号凝汽器(6)的凝结水从Ⅰ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管(15)，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)排汽进入Ⅰ号凝汽器(6)，对热网供水进行加热，加热后的热网供水从Ⅰ号凝汽器冷侧出口进入热网供水管(16)，热网供水通过热网送至居民采暖热用户实施采暖，热用户的热网回水经热网回水管(17)通过热网循环泵(9)经过Ⅱ号凝汽器旁路管(34)和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管(35)回流到Ⅰ号凝汽器(6)；循环水泵(7)和冷却塔(8)的串接支路从热网供水管(16)向热网输送的热网供水中分流的热水也经过Ⅱ号凝汽器旁路管(34)和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管(35)回流到Ⅰ号凝汽器(6)，使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新型供热汽轮机系统：
A.采用热网量调节，用调整循环水泵(7)转速和阀门Ⅺ(28)开度来调节循环水泵(7)和冷却塔(8)的串接支路从热网供水管(16)向热网输送的热网供水中分流的热水流量，实现热网水流量的调整，并通过调整冷却塔(8)冷却塔出水口的水温，使Ⅰ号凝汽器(6)的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度恒定，Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度也恒定，实现热网量调节；
B.采用热网质调节，循环水泵(7)转速和阀门Ⅺ(28)开度不变，循环水泵(7)和冷却塔(8)的串接支路从热网供水管(16)向热网输送的热网供水中分流的热水流量不变，热网水流量不变，只调整冷却塔(8)冷却塔出水口的水温，使得进入Ⅰ号凝汽器(6)的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度降低或升高，从而使得Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度也降低或升高，进而实现热网供水温度的改变，此时，由于Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度降低或升高，汽轮机Ⅰ号低压缸(5)的背压降低或升高，发电机(3)的发电功率也相应增加或降低，热网侧则实现了热网质调节；
C.采样热网质和量互调，调整循环水泵(7)转速和阀门Ⅺ(28)开度来调节循环水泵(7)和冷却塔(8)的串接支路从热网供水管(16)向热网输送的热网供水中分流的热水流量，调整冷却塔(8)冷却塔出水口的水温，使得Ⅰ号凝汽器(6)的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度、热网供水温度和热网水流量都改变，实现热网质和量互调。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |