CN108425706A - 一种用于二次再热机组的轴封供汽系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于二次再热机组的轴封供汽系统，包括轴封母管、辅汽供汽站、溢流控制站、减温控制站、电加热控制站；轴封母管上设有若干第一支管，分别连接超高压缸后轴封、超高压缸前轴封、高压缸前轴封、高压缸后轴封、中压缸前轴封、中压缸后轴封，轴封母管与超高压缸前轴封的管路上设有电加热控制站；轴封母管上还设有若干第二支管，分别连接辅汽供汽站、溢流控制站和减温控制站；轴封母管末端经减温控制站还与低压缸轴封供汽接口相连。本发明还提供了一种用于二次再热机组的轴封供汽系统的控制方法。本发明能实现各轴端轴封供汽温度的准确控制，同时减小电加热器功率和大小，提高机组运行经济性。

Description

一种用于二次再热机组的轴封供汽系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及火力发电厂领域，尤其涉及一种用于二次再热机组的轴封供汽系统及其控制方法。

背景技术

汽轮机轴封系统的主要作用是在汽轮机启动、运行、停机各种工况下，为端部轴封密封提供合适的汽源；引导并回收汽轮机轴端汽封及高、中压主汽门调节汽门阀杆的泄漏蒸汽及汽－气混合物，以防止蒸汽泄漏进入厂房；或大气中的空气漏入低压缸内，影响机组真空。

轴封系统包括轴封供汽系统和轴封漏气系统。目前常规的600MW-1000MW容量一次再热机组一般采用自密封轴封系统：在机组启、停机和低负荷运行阶段，轴封供汽采用外来汽源供汽；机组高负荷运行时，由高、中压缸和主、调阀阀杆漏气供至低压轴封；低压轴封供汽通过减温站进行喷水减温后供至低压轴封。

随着技术的发展，国内已经设计并投运了一批超高参数超超临界汽轮机，其特点是压力＞25MPa，主再热温度＞600℃。这种超高参数的汽轮机，尤其是二次再热汽轮机组，一般配有一个单分流超高压缸或单分流高压缸或单分流中压缸，单分流的汽缸前轴封在主蒸汽或再热蒸汽进汽端，因此其轴封端的转子温度比双分流汽缸轴封端转子温度高出较多。

为防止轴封热膨胀量小于转子热膨胀量，轴封供汽温度要与转子温度相匹配，不能低于转子温度过多；而在机组甩负荷、停机、热态启动过程中，轴封的供汽一般由辅助汽源供应，而辅助汽源参数一般在250℃左右。现有的改进方法是对辅助汽源蒸汽通过电加热器进行加热后再供入轴封系统，系统简图见图1。当机组启、停机、甩负荷工况时，辅助汽源供入轴封系统的蒸汽同时供向超高压缸前、后轴封，高压缸前、后轴封，中压缸前、后轴封。二次再热汽轮机组与常规汽轮机组相比，主要是单分流的汽缸前轴封处转子温度升高，而其他双分流汽缸轴封处转子温度并未升高太多，其在辅助汽源供汽管道上增加电加热器的方式，不但提高了单分流汽缸前轴封供汽温度，同时也提高了高、中压缸轴封供汽温度，同时低压轴封供汽时需要更多的喷水量进行减温。

综合而言，目前的上述改进方法具体存在以下缺点：(1)高、中压缸轴封供汽温度过高，轴封间隙增加，影响机组经济性；(2)加热的辅助供汽量过大，电加热器选型大，布置困难，耗电量大；(3)供入低压轴封的汽源先经过电加热器加热，之后在经过减温站喷水减温，造成极大的浪费。

据此，目前急需一种能实现各轴端轴封供汽温度的准确控制，同时减小电加热器功率和大小，提高机组运行经济性的用于二次再热机组的轴封供汽系统及其控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能实现各轴端轴封供汽温度的准确控制，同时减小电加热器功率和大小，提高机组运行经济性的用于二次再热机组的轴封供汽系统及其控制方法。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种用于二次再热机组的轴封供汽系统，包括轴封母管、辅汽供汽站、溢流控制站、减温控制站和电加热控制站；所述轴封母管上设有若干第一支管，分别连接超高压缸后轴封、超高压缸前轴封、高压缸前轴封、高压缸后轴封、中压缸前轴封和中压缸后轴封，其中，轴封母管与超高压缸前轴封的管路上设有电加热控制站；所述轴封母管上还设有若干第二支管，分别连接辅汽供汽站、溢流控制站和减温控制站，其中，辅汽供汽站连接辅助汽源，溢流控制站连接低加或凝汽器，减温控制站连接凝结水；所述轴封母管末端经减温控制站还与低压缸轴封供汽接口相连。

作为本发明的优选方式之一，所述电加热控制站上设有与超高压缸前轴封相连的电加热器、电加热器前截止阀、电加热器后截止阀、电加热器后逆止阀和电加热器旁路逆止阀；其中，电加热器上还额外分支出一电加热器疏水管。

作为本发明的优选方式之一，所述电加热器、电加热器前截止阀、电加热器后截止阀、电加热器后逆止阀与电加热器旁路逆止阀之间均通过管路相连。

作为本发明的优选方式之一，所述电加热器疏水管上设有节流孔板和疏水阀，电加热器疏水管末端延伸至与疏水扩容器相连。

作为本发明的优选方式之一，所述辅汽供汽站上设有辅汽供汽调节阀、辅汽供汽旁路截止阀、辅汽供汽调节阀前截止阀以及辅汽供汽旁路节流孔板。

作为本发明的优选方式之一，所述溢流控制站上设有溢流调节阀和溢流调节阀旁路截止阀。

作为本发明的优选方式之一，所述减温控制站上设有减温站调节阀、减温站调节阀旁路截止阀以及喷水减温器；所述喷水减温器具体设置于减温控制站与轴封母管相接处，喷水减温器与凝结水连接的管路上设有所述减温站调节阀、减温站调节阀旁路截止阀。

作为本发明的优选方式之一，所述轴封母管末端经喷水减温器与低压缸轴封供汽接口相连。

一种用于二次再热机组的轴封供汽系统的控制方法，方法如下：

(1)机组启机、停机、低负荷工况时：

轴封供汽汽源由辅助蒸汽提供；

①辅汽供汽站根据轴封母管压力调节辅汽供汽调节阀开度，维持轴封母管压力稳定；同时，溢流控制站上的溢流调节阀保持关闭；

②轴封母管中蒸汽直接对超高压缸后轴封、高中压缸前后轴封进行供汽；同时，轴封母管中蒸汽通过电加热控制站对超高压缸前轴封供汽；此时的电加热控制站中状态为：电加热器旁路逆止阀自动关闭，电加热器后逆止阀自动开启；其中，供汽温度根据超高压缸前轴封处转子温度进行调节，时刻与转子温度相匹配；

③轴封母管中蒸汽继续通过减温控制站并对低压缸轴封进行供汽；此时，减温站调节阀根据低压缸轴封供汽温度的要求调节开度，通过调节凝结水流量大小调节低压缸轴封供汽温度，使供汽温度与低压缸轴封处转子温度相匹配；

(2)机组高负荷运行工况时：

系统达到自密封状态，不再需要辅助汽源供汽；

①辅汽供汽站的辅汽供汽调节阀关闭；同时，为保持辅汽供汽站及辅汽供汽站前管道处于热备用状态，少量辅助蒸汽继续通过辅汽供汽旁路节流孔板流入轴封母管；

②溢流控制站上的溢流调节阀根据轴封母管压力大小调节开度，将轴封母管中多余蒸汽溢流至低加或凝汽器，并维持轴封母管压力稳定；

③超高压缸前轴封的蒸汽通过电加热控制站流入轴封母管；此时的电加热控制站中状态为：电加热器旁路逆止阀开启，电加热器后逆止阀关闭，蒸汽通过电加热器旁路流向轴封母管；电加热器疏水管疏水阀保持开启状态，少量蒸汽通过电加热器流过疏水扩容器，使电加热器保持热备用状态；

(3)机组甩负荷工况时：

超高压缸、高压缸、中压缸轴封由向轴封母管漏气，切换到需要轴封母管供汽；

此时，轴封母管压力降低，溢流控制站上的溢流调节阀关闭，辅汽供汽站的辅汽供汽调节阀开启；同时，轴封母管通过电加热控制站向超高压缸前轴封供汽，电加热器接收信号，根据超高压缸前轴封处转子温度，开启电加热器并维持蒸汽温度与转子温度相匹配；此时，机组由自密封状态切换至辅助蒸汽供汽状态。

本发明相比现有技术的优点在于：

(1)本发明在超高压缸前轴封供汽管道上设置电加热控制站，与以往在辅汽供汽站前设置电加热器相比，减小了电加热器功率，减小耗功；减小了电加热器尺寸，简化了现场布置；同时，减少了投入成本；

(2)本发明中设置的电加热控制站，能实现超高压缸前轴封供汽和漏气的自动切换；

(3)本发明在辅助汽源供汽时，只对需要加热的超高压缸前轴封供汽管路进行加热，能准确控制超高压缸前轴封供汽温度，更好的与转子温度匹配，保证机组的安全运行；同时，不会额外提高高、中压缸前后轴封供汽温度，能减小低压轴封供汽减温水喷水量。

附图说明

图1是目前现有的二次再热机组轴封供汽系统的整体结构示意图；

图2是实施例1中用于二次再热机组的轴封供汽系统的整体结构示意图；

图3是实施例1中辅汽供汽站的整体结构示意图；

图4是实施例1中溢流控制站的整体结构示意图；

图5是实施例1中减温控制站的整体结构示意图；

图6是实施例1中电加热控制站的整体结构示意图。

图中：1为轴封母管，2为辅汽供汽站，21为辅助汽源，22为辅汽供汽调节阀，23为辅汽供汽旁路截止阀，24为辅汽供汽调节阀前截止阀，25为辅汽供汽旁路节流孔板，3为溢流控制站，31为低加或凝汽器，32为溢流调节阀，33为溢流调节阀旁路截止阀，4为减温控制站，41为凝结水，42为减温站调节阀，43为减温站调节阀旁路截止阀，44为喷水减温器，5为电加热控制站，51为电加热器，52为电加热器前截止阀，53为电加热器后截止阀，54为电加热器后逆止阀，55为电加热器旁路逆止阀，56为电加热器疏水管，57为节流孔板，58为疏水阀，59为疏水扩容器，61为超高压缸前轴封，62为超高压缸后轴封，71为高压缸前轴封，72为高压缸后轴封，81为中压缸前轴封，82为中压缸后轴封，9为低压缸轴封供汽接口。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图2-6所示，本实施例的一种用于二次再热机组的轴封供汽系统，结构简单、使用方便，包括轴封母管1、辅汽供汽站2、溢流控制站3、减温控制站4和电加热控制站5。

轴封母管1上设有若干第一支管(图中未标示)，分别管路连接超高压缸后轴封62、超高压缸前轴封61、高压缸前轴封71、高压缸后轴封72、中压缸前轴封81和中压缸后轴封82，其中，轴封母管1与超高压缸前轴封61的支管管路上还设有上述电加热控制站5；轴封母管1上还设有若干第二支管(图中未标示)，分别连接辅汽供汽站2、溢流控制站3和减温控制站4，其中，辅汽供汽站2连接辅助汽源21，溢流控制站3连接低加或凝汽器31，减温控制站4连接凝结水41；进一步地，轴封母管1末端经减温控制站4后还与低压缸轴封供汽接口9相连。

电加热控制站5上设有与超高压缸前轴封61相连的电加热器51、电加热器前截止阀52、电加热器后截止阀53、电加热器后逆止阀54和电加热器旁路逆止阀55，电加热器51、电加热器前截止阀52、电加热器后截止阀53、电加热器后逆止阀54以及电加热器旁路逆止阀55之间均通过管路相连；其中，电加热器51上还额外分支出一电加热器疏水管56，电加热器疏水管56上设有节流孔板57和疏水阀58，电加热器疏水管56末端延伸至与疏水扩容器59相连。

辅汽供汽站2上设有辅汽供汽调节阀22、辅汽供汽旁路截止阀23、辅汽供汽调节阀前截止阀24以及辅汽供汽旁路节流孔板25；溢流控制站3上设有溢流调节阀32和溢流调节阀旁路截止阀33。

减温控制站4上设有减温站调节阀42、减温站调节阀旁路截止阀43以及喷水减温器44；其中，喷水减温器44具体设置于减温控制站4与轴封母管1相接处，喷水减温器44与凝结水41连接的管路上则设有上述减温站调节阀42、减温站调节阀旁路截止阀43，轴封母管1末端经喷水减温器44与低压缸轴封供汽接口9相连。

控制方法：

(1)机组启机、停机、低负荷工况时(轴封供汽汽源由辅助蒸汽提供)：

①辅汽供汽站2根据轴封母管1压力调节辅汽供汽调节阀22开度，维持轴封母管1压力稳定；同时，溢流控制站3上的溢流调节阀32保持关闭；

②轴封母管1中蒸汽直接对超高压缸后轴封62、高中压缸前后轴封进行供汽；同时，轴封母管1中蒸汽通过电加热控制站5对超高压缸前轴封61供汽；此时的电加热控制站5中状态为：电加热器旁路逆止阀55自动关闭，电加热器后逆止阀54自动开启；其中，供汽温度根据超高压缸前轴封61处转子温度进行调节，时刻与转子温度相匹配；

③轴封母管1中蒸汽继续通过减温控制站4并对低压缸轴封供汽接口9进行供汽；此时，减温站调节阀42根据低压缸轴封供汽温度的要求调节开度，通过调节凝结水41流量大小调节低压缸轴封供汽温度，使供汽温度与低压缸轴封处转子温度相匹配；

(2)机组高负荷运行工况时(随着机组负荷的升高，超高压缸前后轴封、高中压缸前后轴封漏气量逐渐增大；负荷达到一定值时，超高压缸前后轴封、高中压缸前后轴封漏入轴封母管1的流量已能够满足低压轴封供汽需要，系统达到自密封状态，不再需要辅助汽源供汽)：

①辅汽供汽站2的辅汽供汽调节阀22关闭；同时，为保持辅汽供汽站2及辅汽供汽站2前管道处于热备用状态，少量辅助蒸汽继续通过辅汽供汽旁路节流孔板25流入轴封母管1；

②溢流控制站3上的溢流调节阀32根据轴封母管1压力大小调节开度，将轴封母管1中多余蒸汽溢流至低加或凝汽器31，并维持轴封母管1压力稳定；

③超高压缸前轴封61的蒸汽通过电加热控制站5流入轴封母管1；此时的电加热控制站5中状态为：电加热器旁路逆止阀55开启，电加热器后逆止阀54关闭，蒸汽通过电加热器旁路流向轴封母管1；电加热器疏水管56的疏水阀58保持开启状态，少量蒸汽通过电加热器51流过疏水扩容器59，使电加热器51保持热备用状态；

(3)机组甩负荷工况时(机组正常运行时，轴封供汽一般处于自密封状态；机组突然出现异常甩负荷时，超高压缸、高压缸、中压缸轴封由向轴封母管1漏气，切换到需要轴封母管1供汽)：

轴封母管1压力降低，溢流控制站3上的溢流调节阀32关闭，辅汽供汽站2的辅汽供汽调节阀22开启；同时，轴封母管1通过电加热控制站5向超高压缸前轴封61供汽，电加热器51接收信号，根据超高压缸前轴封61处转子温度，开启电加热器51并维持蒸汽温度与转子温度相匹配；此时，机组由自密封状态切换至辅助蒸汽供汽状态。

本实施例系统的优点为：

(1)本发明在超高压缸前轴封61供汽管道上设置电加热控制站5，与以往在辅汽供汽站2前设置电加热器51相比，减小了电加热器51功率，减小耗功；减小了电加热器51尺寸，简化了现场布置；同时，减少了投入成本；

(2)本发明中设置的电加热控制站5，能实现超高压缸前轴封61供汽和漏气的自动切换；

(3)本发明在辅助汽源供汽时，只对需要加热的超高压缸前轴封61供汽管路进行加热，能准确控制超高压缸前轴封61供汽温度，更好的与转子温度匹配，保证机组的安全运行；同时，不会额外提高高、中压缸前后轴封供汽温度，能减小低压轴封供汽减温水喷水量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于二次再热机组的轴封供汽系统，其特征在于，包括轴封母管、辅汽供汽站、溢流控制站、减温控制站和电加热控制站；所述轴封母管上设有若干第一支管，分别连接超高压缸后轴封、超高压缸前轴封、高压缸前轴封、高压缸后轴封、中压缸前轴封和中压缸后轴封，其中，轴封母管与超高压缸前轴封的管路上设有电加热控制站；所述轴封母管上还设有若干第二支管，分别连接辅汽供汽站、溢流控制站和减温控制站，其中，辅汽供汽站连接辅助汽源，溢流控制站连接低加或凝汽器，减温控制站连接凝结水；所述轴封母管末端经减温控制站还与低压缸轴封供汽接口相连。

2.根据权利要求1所述的用于二次再热机组的轴封供汽系统，其特征在于，所述电加热控制站上设有与超高压缸前轴封相连的电加热器、电加热器前截止阀、电加热器后截止阀、电加热器后逆止阀和电加热器旁路逆止阀；其中，电加热器上还额外分支出一电加热器疏水管。

3.根据权利要求2所述的用于二次再热机组的轴封供汽系统，其特征在于，所述电加热器、电加热器前截止阀、电加热器后截止阀、电加热器后逆止阀与电加热器旁路逆止阀之间均通过管路相连。

4.根据权利要求2所述的用于二次再热机组的轴封供汽系统，其特征在于，所述电加热器疏水管上设有节流孔板和疏水阀，电加热器疏水管末端延伸至与疏水扩容器相连。

5.根据权利要求1所述的用于二次再热机组的轴封供汽系统，其特征在于，所述辅汽供汽站上设有辅汽供汽调节阀、辅汽供汽旁路截止阀、辅汽供汽调节阀前截止阀以及辅汽供汽旁路节流孔板。

6.根据权利要求1所述的用于二次再热机组的轴封供汽系统，其特征在于，所述溢流控制站上设有溢流调节阀和溢流调节阀旁路截止阀。

7.根据权利要求1所述的用于二次再热机组的轴封供汽系统，其特征在于，所述减温控制站上设有减温站调节阀、减温站调节阀旁路截止阀以及喷水减温器；所述喷水减温器具体设置于减温控制站与轴封母管相接处，喷水减温器与凝结水连接的管路上设有所述减温站调节阀、减温站调节阀旁路截止阀。

8.根据权利要求7所述的用于二次再热机组的轴封供汽系统，其特征在于，所述轴封母管末端经喷水减温器与低压缸轴封供汽接口相连。

9.根据权利要求1-8任一所述的用于二次再热机组的轴封供汽系统的控制方法，其特征在于，方法如下：

(1)机组启机、停机、低负荷工况时：

轴封供汽汽源由辅助蒸汽提供；

①辅汽供汽站根据轴封母管压力调节辅汽供汽调节阀开度，维持轴封母管压力稳定；同时，溢流控制站上的溢流调节阀保持关闭；

②轴封母管中蒸汽直接对超高压缸后轴封、高中压缸前后轴封进行供汽；同时，轴封母管中蒸汽通过电加热控制站对超高压缸前轴封供汽；此时的电加热控制站中状态为：电加热器旁路逆止阀自动关闭，电加热器后逆止阀自动开启；其中，供汽温度根据超高压缸前轴封处转子温度进行调节，时刻与转子温度相匹配；

③轴封母管中蒸汽继续通过减温控制站并对低压缸轴封进行供汽；此时，减温站调节阀根据低压缸轴封供汽温度的要求调节开度，通过调节凝结水流量大小调节低压缸轴封供汽温度，使供汽温度与低压缸轴封处转子温度相匹配；

(2)机组高负荷运行工况时：

系统达到自密封状态，不再需要辅助汽源供汽；

①辅汽供汽站的辅汽供汽调节阀关闭；同时，为保持辅汽供汽站及辅汽供汽站前管道处于热备用状态，少量辅助蒸汽继续通过辅汽供汽旁路节流孔板流入轴封母管；

②溢流控制站上的溢流调节阀根据轴封母管压力大小调节开度，将轴封母管中多余蒸汽溢流至低加或凝汽器，并维持轴封母管压力稳定；

③超高压缸前轴封的蒸汽通过电加热控制站流入轴封母管；此时的电加热控制站中状态为：电加热器旁路逆止阀开启，电加热器后逆止阀关闭，蒸汽通过电加热器旁路流向轴封母管；电加热器疏水管疏水阀保持开启状态，少量蒸汽通过电加热器流过疏水扩容器，使电加热器保持热备用状态；

(3)机组甩负荷工况时：

超高压缸、高压缸、中压缸轴封由向轴封母管漏气，切换到需要轴封母管供汽；

此时，轴封母管压力降低，溢流控制站上的溢流调节阀关闭，辅汽供汽站的辅汽供汽调节阀开启；同时，轴封母管通过电加热控制站向超高压缸前轴封供汽，电加热器接收信号，根据超高压缸前轴封处转子温度，开启电加热器并维持蒸汽温度与转子温度相匹配；此时，机组由自密封状态切换至辅助蒸汽供汽状态。