CN105888753B - 中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统，该系统主要包括汽轮机高压缸、中压缸、低压缸、发电机、热压机、中低压缸连通管蝶阀、再热蒸汽中压缸进汽管、工业供汽供出管及配件。热压机可以将再热蒸汽与中压缸排汽匹配为介于两者压力之间的目标参数蒸汽。当机组负荷变化较大负荷下降较多时，中压缸排汽压力下降不足以满足抽汽需要，此时中低压连通蝶阀适当调小开度使得阀前压力提高满足工业抽汽压力，但此方法节流损失较大。在负荷低于某一值时，本申请通过利用少量再热蒸汽通过热压机喷射抽取中压缸排汽匹配成满足工业供汽需求的目标蒸汽，从而达到节能减排的目标，使得投入本系统时经济性比中低压连通蝶阀节流好。

Description

中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统

技术领域

本发明涉及发电厂中低压工业供汽，尤其是涉及一种中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统。

背景技术

当今社会，节能环保日趋重要，随着国家政策逐年调整，节能环保受到各方面高度重视，较早时期建设的600MW及1000MW火力发电机组很多为纯凝机组，而热电联产供热机组的热效率要远高于纯凝机组，是节能的重要举措，加之国家政策性的引导，近年来越来越多的大型纯凝机组改造为抽凝机组，其中较大部分为采暖抽汽，也有部分为工业供汽。而对于中低压工业供汽抽汽汽源一般为中压缸排汽，采用中低压连通管打孔抽汽加蝶阀的方式。机组负荷较高时，中排压力即可满足工业抽汽需要，若机组负荷较低时，就需要中低压连通管蝶阀适当调整开度节流使得中排压力升高以匹配工业抽汽，此时由于蝶阀节流带来大量节流损失，大大降低了工业抽汽带来的节能效果。申请号为CN201310667813.1的中国专利公开了一种汽轮机高低压两级工业抽汽供热装置，在高压旁路系统前的蒸汽管道连接有高压抽汽管道；在低压旁路系统前的蒸汽管道连接有低压抽汽管道。将纯凝汽轮发电机组改造为供热机组，但未就压力匹配及机组负荷变化时的调节进行描述。

总体而言，现有技术中存在以下主要缺陷：

1、对机组负荷波动适应性较差。

2、在机组负荷较低时，节流损失较大，节能效益较差。

3、缺乏比较经济的调节方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统，该系统主要包括汽轮机高压缸、中压缸、低压缸、发电机、热压机、中低压缸连通管蝶阀、再热蒸汽中压缸进汽管、工业供汽供出管及连接相关装置的阀门和管件。所述热压机可以将再热蒸汽与中压缸排汽匹配为介于两者压力之间的目标参数蒸汽。工业供汽压力温度需求基本稳定，一般为保证供汽安全机组中低压连通蝶阀参与压力调整，若机组负荷变化较大，当负荷下降较多时，中压缸排汽压力下降不足以满足抽汽需要，此时中低压连通蝶阀适当调小开度使得阀前压力提高满足工业抽汽压力，但此方法节流损失较大。在负荷低于某一值时，本技术通过利用少量再热蒸汽通过热压机喷射抽取中压缸排汽匹配成满足工业供汽需求的目标蒸汽，从而达到节能减排的目标，本发明提供调节方法，使得投入本系统时经济性比中低压连通蝶阀节流好。

参考附图，本发明提供了一种中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统，该系统包含汽轮机高压缸1，中压缸2，低压缸3，发电机4，热压机5，中低压缸连通管蝶阀6，再热蒸汽至热压机调节阀7、中压缸排汽抽汽调节阀8，中排抽汽至热压机截止阀9、中排抽汽至工业供汽管截止阀10,再热蒸汽中压缸进汽管11，工业供汽供出管12，以及连接相关装置的阀门和管件。

本系统正常运行时，有两个典型工况流程：

一、热压机不投入，中排抽汽直接供汽。中排抽汽至热压机截止阀9关闭，中排抽汽至工业供汽管截止阀10打开，自中压缸2排汽来的抽汽通过中压缸排汽抽汽调节阀8直接至工业供汽供出管12送出。当机组电负荷下降，中排抽汽压力无法直接满足工业供汽压力时，适当关小中低压缸连通蝶阀6开度，适度节流使得中排压力可以满足工业供汽压力需求，此时依然用中排抽汽直接供汽。

二、热压机投入，通过再热蒸汽喷射匹配中排抽汽用来工业供汽。当机组电负荷较低时，中排抽汽压力无法直接满足工业供汽压力，而通过调整中低压缸连通蝶阀6开度，造成节流损失较大时，中排抽汽至热压机截止阀9打开，中排抽汽至工业供汽管截止阀10关闭，自再热蒸汽中压缸进汽管11的再热蒸汽抽汽通过再热蒸汽至热压机调节阀7进入热压机5喷射抽取中压缸2排汽，匹配成满足工业供汽压力的目标蒸汽，该目标蒸汽进入工业供汽供出管12送出。

本系统调节方法：

(1)中排压力大于工业供汽压力需求时，热压机不投入，中排抽汽直接供汽。判断依据：

式中：P_gy为工业供汽需求压力；P_zp为中压缸排汽压力；G_zp为中压缸排汽量；G_dj为低压缸进汽量；G_zc为中压缸排汽抽汽量；G_gy为工业供汽量。

(2)中排压力小于工业供汽压力时，热压机不投入通过适度节流使得中排压力可以满足工业供汽压力需求。判断依据：

式中：P'_zp为节流后中压缸排汽压力；1/u为热压机抽汽比；ΔH₁为再热蒸汽与中排蒸汽焓差；ΔH₂中压缸排汽节流前后焓差；x％为中低压连通蝶阀开度；A％为uG_zcΔH₁＝G_djΔH₂时中低压连通蝶阀开度。

(3)中排压力小于工业供汽压力时，热压机投入，通过再热蒸汽喷水匹配中排抽汽用来工业供汽。判断依据：

实施例说明：

工业供汽参数：压力0.8MPa，流量120t/h，温度260℃。

汽源：660MW等级汽轮机再热冷段抽汽、中压缸排汽抽汽。

机组负荷在90％-100％区间时，机组中压缸排汽压力均大于0.8MPa，此时热压机不投入。此时工业供汽完全由中压缸排汽抽汽获得。

机组负荷在90％-75％区间时，机组中压缸排汽压力小于0.8MPa，但通过中低压连通管蝶阀节流调节后压力可以满足0.8MPa的供汽要求，75％电负荷时，热压机抽吸比为1.2，再热蒸汽与中排蒸汽焓差约为477kj/kg，中压缸排汽节流焓差约30kj/kg，中压缸排汽量约850t/h，满足120t/h工业供汽在抽吸比1.2情况下，需再热蒸汽54t/h，此时利用再热蒸汽代替中排抽汽造成的损失与中低压连通管蝶阀节流损失相等，此时中低压连通蝶阀开度为65％，所以90％-75％区间通过上述判断条件，热压机不投入。

机组负荷在75％以下时，机组中压缸排汽压力小于0.8MPa，通过中低压连通管蝶阀节流调节后压力虽然可以满足0.8MPa的供汽要求，但是此时利用中低压连通管蝶阀节流损失大于再热蒸汽代替中排抽汽造成的损失，所以通过上述判断条件，投入热压机。

中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统投运后效益分析如下：

本发明还提供了一种实施上述方法的系统，所述系统包含汽轮机高压缸(1)，中压缸(2)，低压缸(3)，发电机(4)，热压机(5)，中低压缸连通管蝶阀(6)，再热蒸汽至热压机调节阀(7)、中压缸排汽抽汽调节阀(8)，中排抽汽至热压机截止阀(9)、中排抽汽至工业供汽管截止阀(10)，再热蒸汽中压缸进汽管(11)，工业供汽供出管(12)，以及连接相关装置的阀门和管件。

根据本发明提供的方法和系统，相对于现有技术，其优点在于：

1、系统能够适应机组负荷波动。

2、系统在机组负荷较低时，相比蝶阀节流方式有更好的节能效益。

3、针对机组负荷波动，提出了调节方法使得各负荷工况下节能效益最优。

附图说明

接下来将参考附图对本发明作进一步地描述，其中：

图1：中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统的原理图。

图中：

汽轮机高压缸1，

中压缸2，

低压缸3，

发电机4，

热压机5，

中低压缸连通管蝶阀6，

再热蒸汽至热压机调节阀7、

中压缸排汽抽汽调节阀8，

中排抽汽至热压机截止阀9、

中排抽汽至工业供汽管截止阀10，

再热蒸汽中压缸进汽管11，

工业供汽供出管12。

具体实施方式

本发明提供一种中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法，该技术系统主要包括汽轮机高压缸、中压缸、低压缸、发电机、热压机、中低压缸连通管蝶阀、再热蒸汽中压缸进汽管、工业供汽供出管及连接相关装置的阀门和管件。所述热压机可以将再热蒸汽与中压缸排汽匹配为介于两者压力之间的目标参数蒸汽。工业供汽压力温度需求基本稳定，一般为保证供汽安全机组中低压连通蝶阀参与压力调整，若机组负荷变化较大，当负荷下降较多时，中压缸排汽压力下降不足以满足抽汽需要，此时中低压连通蝶阀适当调小开度使得阀前压力提高满足工业抽汽压力，但此方法节流损失较大。在负荷低于某一值时，本技术通过利用少量再热蒸汽通过热压机喷射抽取中压缸排汽匹配成满足工业供汽需求的目标蒸汽，从而达到节能减排的目标，本发明提供调节方法，使得投入本系统时经济性比中低压连通蝶阀节流好。

本发明提供了一种中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统，该系统包含汽轮机高压缸1，中压缸2，低压缸3，发电机4，热压机5，中低压缸连通管蝶阀6，再热蒸汽至热压机调节阀7、中压缸排汽抽汽调节阀8，中排抽汽至热压机截止阀9、中排抽汽至工业供汽管截止阀10,再热蒸汽中压缸进汽管11，工业供汽供出管12，以及连接相关装置的阀门和管件。

本系统正常运行时，有两个典型工况流程：

一、热压机不投入，中排抽汽直接供汽。中排抽汽至热压机截止阀9关闭，中排抽汽至工业供汽管截止阀10打开，自中压缸2排汽来的抽汽通过中压缸排汽抽汽调节阀8直接至工业供汽供出管12送出。当机组电负荷下降，中排抽汽压力无法直接满足工业供汽压力时，适当关小中低压缸连通蝶阀6开度，适度节流使得中排压力可以满足工业供汽压力需求，此时依然用中排抽汽直接供汽。

二、热压机投入，通过再热蒸汽喷水匹配中排抽汽用来工业供汽。当机组电负荷较低时，中排抽汽压力无法直接满足工业供汽压力，而通过调整中低压缸连通蝶阀6开度，造成节流损失较大时，中排抽汽至热压机截止阀9打开，中排抽汽至工业供汽管截止阀10关闭，自再热蒸汽中压缸进汽管11的再热蒸汽抽汽通过再热蒸汽至热压机调节阀7进入热压机5喷射抽取中压缸2排汽，匹配成满足工业供汽压力的目标蒸汽，该目标蒸汽进入工业供汽供出管12送出。

本系统调节方法：

(1)中排压力大于工业供汽压力需求时，热压机不投入，中排抽汽直接供汽。判断依据：

式中：P_gy为工业供汽需求压力；P_zp为中压缸排汽压力；G_zp为中压缸排汽量；G_dj为低压缸进汽量；G_zc为中压缸排汽抽汽量；G_gy为工业供汽量。

(2)中排压力小于工业供汽压力时，热压机不投入通过适度节流使得中排压力可以满足工业供汽压力需求。判断依据：

式中：P'_zp为节流后中压缸排汽压力；1/u为热压机抽汽比；ΔH₁为再热蒸汽与中排蒸汽焓差；ΔH₂中压缸排汽节流前后焓差；x％为中低压连通蝶阀开度；A％为uG_zcΔH₁＝G_djΔH₂时中低压连通蝶阀开度。

(3)中排压力小于工业供汽压力时，热压机投入，通过再热蒸汽喷水匹配中排抽汽用来工业供汽。判断依据：

实施例说明：

工业供汽参数：压力0.8MPa，流量120t/h，温度260℃。

汽源：660MW等级汽轮机再热冷段抽汽、中压缸排汽抽汽。

机组负荷在90％-100％区间时，机组中压缸排汽压力均大于0.8MPa，此时热压机不投入。此时工业供汽完全由中压缸排汽抽汽获得。

机组负荷在90％-75％区间时，机组中压缸排汽压力小于0.8MPa，但通过中低压连通管蝶阀节流调节后压力可以满足0.8MPa的供汽要求，75％电负荷时，热压机抽吸比为1.2，再热蒸汽与中排蒸汽焓差约为477kj/kg，中压缸排汽节流焓差约30kj/kg，中压缸排汽量约850t/h，满足120t/h工业供汽在抽吸比1.2情况下，需再热蒸汽54t/h，此时利用再热蒸汽代替中排抽汽造成的损失与中低压连通管蝶阀节流损失相等，此时中低压连通蝶阀开度为65％，所以90％-75％区间通过上述判断条件，热压机不投入。

机组负荷在75％以下时，机组中压缸排汽压力小于0.8MPa，通过中低压连通管蝶阀节流调节后压力虽然可以满足0.8MPa的供汽要求，但是此时利用中低压连通管蝶阀节流损失大于再热蒸汽代替中排抽汽造成的损失，所以通过上述判断条件，投入热压机。

中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法和系统投运后效益分析如下：

本发明还提供了一种实施上述方法的系统，所述系统包含汽轮机高压缸(1)，中压缸(2)，低压缸(3)，发电机(4)，热压机(5)，中低压缸连通管蝶阀(6)，再热蒸汽至热压机调节阀(7)、中压缸排汽抽汽调节阀(8)，中排抽汽至热压机截止阀(9)、中排抽汽至工业供汽管截止阀(10)，再热蒸汽中压缸进汽管(11)，工业供汽供出管(12)，以及连接相关装置的阀门和管件。

根据本发明提供的方法和系统，相对于现有技术，其优点在于：本发明的系统能够适应机组负荷波动。而且系统在机组负荷较低时，相比蝶阀节流方式有更好的节能效益。此外，针对机组负荷波动，提出了调节方法使得各负荷工况下节能效益最优。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的保护范围由权利要求书所限定。

Claims (2)

1.一种中低压连通蝶阀调节联合热压机中低压工业供汽方法，其中实施该方法的系统包含汽轮机高压缸(1)，中压缸(2)，低压缸(3)，发电机(4)，热压机(5)，中低压缸连通管蝶阀(6)，再热蒸汽至热压机调节阀(7)、中压缸排汽抽汽调节阀(8)，中排抽汽至热压机截止阀(9)、中排抽汽至工业供汽管截止阀(10)，再热蒸汽中压缸进汽管(11)，工业供汽供出管(12)，以及连接相关装置的阀门和管件，

所述系统正常运行时，包括两个典型工况流程：

一、热压机不投入，中排抽汽直接供汽：

中排抽汽至热压机截止阀(9)关闭，中排抽汽至工业供汽管截止阀(10)打开，自中压缸(2)排汽来的抽汽通过中压缸排汽抽汽调节阀(8)直接至工业供汽供出管(12)送出；当机组电负荷下降，中排抽汽压力无法直接满足工业供汽压力时，适当关小中低压缸连通蝶阀(6)开度，适度节流使得中排压力可以满足工业供汽压力需求，此时依然用中排抽汽直接供汽；

二、热压机投入，通过再热蒸汽喷水匹配中排抽汽用来工业供汽：

当机组电负荷较低时，中排抽汽压力无法直接满足工业供汽压力，而通过调整中低压缸连通蝶阀(6)开度，造成节流损失较大时，中排抽汽至热压机截止阀(9)打开，中排抽汽至工业供汽管截止阀(10)关闭，自再热蒸汽中压缸进汽管(11)的再热蒸汽抽汽通过再热蒸汽至热压机调节阀(7)进入热压机(5)喷射抽取中压缸(2)排汽，匹配成满足工业供汽压力的目标蒸汽，该目标蒸汽进入工业供汽供出管(12)送出；

所述方法包括：

(1)中排压力大于工业供汽压力需求时，热压机不投入，中排抽汽直接供汽，判断依据：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{zp}>P_{gy}\\ G_{zp}=G_{dj}+G_{zc}\\ G_{gy}=G_{zc}\end{array}\right.$

式中：P_gy为工业供汽需求压力；P_zp为中压缸排汽压力；G_zp为中压缸排汽量；G_dj为低压缸进汽量；G_zc为中压缸排汽抽汽量；G_gy为工业供汽量，

(2)中排压力小于工业供汽压力时，热压机不投入通过适度节流使得中排压力可以满足工业供汽压力需求，判断依据：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{zp}<P_{gy}\\ P_{zp}^{\&prime;}>P_{gy}\\ G_{zp}=G_{dj}+G_{zc}\\ G_{gy}=G_{zc}\\ {\mathrm{uG}}_{zc}{\mathrm{\&Delta;H}}_1>G_{dj}{\mathrm{\&Delta;H}}_2\\ x\%>A\%\end{array}\right.$

式中：P′_zp为节流后中压缸排汽压力；1/u为热压机抽汽比；ΔH₁为再热蒸汽与中排蒸汽焓差；ΔH₂中压缸排汽节流前后焓差；x％为中低压连通蝶阀开度；A％为uG_zcΔH₁＝G_djΔH₂时中低压连通蝶阀开度，

(3)中排压力小于工业供汽压力时，热压机投入，通过再热蒸汽喷水匹配中排抽汽用来工业供汽，判断依据：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{zp}<P_{gy}\\ G_{zp}=G_{dj}+G_{zc}\\ G_{gy}=G_{zc}+{\mathrm{uG}}_{zc}\\ {\mathrm{uG}}_{zc}{\mathrm{\&Delta;H}}_1<G_{dj}{\mathrm{\&Delta;H}}_2\\ x\%<A\%\end{array}\right..$

2.一种实施权利要求1所述的供汽方法的系统，所述系统包含汽轮机高压缸(1)，中压缸(2)，低压缸(3)，发电机(4)，热压机(5)，中低压缸连通管蝶阀(6)，再热蒸汽至热压机调节阀(7)、中压缸排汽抽汽调节阀(8)，中排抽汽至热压机截止阀(9)、中排抽汽至工业供汽管截止阀(10)，再热蒸汽中压缸进汽管(11)，工业供汽供出管(12)，以及连接相关装置的阀门和管件。