CN108798810A - 适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统及方法 - Google Patents

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张永海
谷伟伟
宁哲
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Abstract

本发明公开了一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统及方法，本发明针对国内大量在运的三排汽型汽轮机组特点，开发了一种适用于该型机组的双工质冷却的高效、灵活供热系统。本发明的系统供热期采用双工质冷却运行，一种冷却工质为循环冷却水，另一种冷却工质为热网循环水，电厂可根据自身热网循环水量实际情况，灵活选择不同排汽口高背压及低背压的运行方式，由此既可解决大部分电厂热网循环水量不足导致无法高背压供热运行的难题，又可在中低压连通管抽汽的基础上显著提高机组供热能力、供热经济性，同时该供热系统还具有一定的运行灵活性。

Description

适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统及方法
技术领域
本发明属于大型火力发电机组高效热电联产领域，具体涉及一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统及方法。
背景技术
目前国内大型火电机组采暖供热一般采用传统的中低压连通管抽汽供热，目前部分机组实施了高背压供热技术改造，采用汽轮机低压缸乏汽供热。
传统中低压连通管抽汽供热方式是在机组中低压连通管开孔，抽汽供至热网首站换热，并靠抽汽蝶阀调整供热抽汽量，机组运行背压一般为4kPa～7kPa。此时机组冷却工质为循环冷却水，低压缸排汽完全靠循环冷却水冷却，冷源损失大。
典型高背压供热是将机组运行背压提高至40kPa～50kPa，将低压缸排汽用于供热，机组冷却工质为热网循环水，原循环冷却水系统停运。此时机组冷却工质为热网循环水，低压缸排汽乏热完全得到有效利用，冷源损失降低至零。在高背压供热方式下，机组供热能力及供热经济性较传统中低压连通管抽汽供热显著提高。但该供热方式下所需热网循环水量极大，我国北方地区绝大部分采暖供热机组都不具备高背压供热运行的条件，且该供热方式要求完全以热定电运行，供热期运行灵活性差，因此较大程度上限制了该项供热技术的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统及方法，解决大部分电厂热网循环水量不足导致无法高背压供热运行的难题，又可在中低压连通管抽汽的基础上显著提高机组供热能力、供热经济性，同时该供热系统还具有一定的运行灵活性。
为了达到上述目的，一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统，包括具有高背压排汽运行方式和低背压排汽运行方式的三排汽机组，高背压排汽接入高背压凝汽器，低背压排汽连接低压凝汽器，低背压凝汽器连接循环冷却水管路，高背压凝汽器连接热网循环水管路，高背压凝汽器接入热网回水入口，高背压凝汽器的回水出口接入热网加热器，热网加热器通过采暖抽汽加热。
三排汽机组采用一个高背压排汽运行方式和两个低背压排汽运行方式，两个低背压排汽分别连接对应的低背压凝汽器，两个低背压凝汽器均连接循环冷却水管路。
三排汽机组采用两个高背压排汽运行方式和一个低背压排汽运行方式，两个高背压排汽分别两件对应的高背压凝汽器，两个高背压凝汽器均连接热网循环水管路。
高背压凝汽器的出水管路上设置有热网泵。
循环冷却水管路上设置有循环水泵。
一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，三排汽型汽轮机组的高背压机组将高压排汽通入高背压凝汽器中，低背压机组将低压排汽通入低压凝汽器中，采暖抽汽通入采暖抽汽母管中；
步骤二，高压凝汽器中通入热网回水，低压凝汽器中通入循环冷却水，采暖抽汽母管接入热网加热器中；
步骤三，高压凝汽器中高压排汽与热网回水换热后，热网回水通入热网加热器中，低压凝汽器中的低压排汽与循环冷却水换热后冷凝进入汽轮机系统重新循环；
步骤四，热网加热器中热网回水与采暖抽汽换热后，热网回水作为热网供水排出。
高背压凝汽器出水通过热网泵升压后进入热网加热器。
循环冷却水通过循环水泵加压循环。
与现有技术相比，本发明的机组供热期采用双工质冷却运行，一种冷却工质为循环冷却水，另一种冷却工质为热网循环水，由此既可解决大部分电厂热网循环水量不足导致无法高背压供热运行的难题，又可在中低压连通管抽汽的基础上显著提高机组供热能力、供热经济性，同时该供热系统还具有一定的运行灵活性。
本发明的方法将三排汽机组中的高背压机组和低背压机组分别接入对应的凝汽器中，低背压凝汽器通过循环冷却水冷却，高背压凝汽器通过热网供水换热，换热后的热网供水再通过热网加热器与高背压机组和低背压机组的采暖抽汽换热，本发明在供热期时，高背压机组和低背压机组双工质运行，运行灵活性好、可靠性高，可有效提高应对热网回水温度异常升高、热网回水量急剧下降等故障的能力。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
其中，1、三排汽机组；2、高背压凝汽器；3、低背压凝汽器；4、热网加热器；5、采暖抽汽母管；6、热网泵；7、循环水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1：
参见图1，一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统，包括具有高背压排汽运行方式和低背压排汽运行方式的三排汽机组1，高背压排汽连接高背压凝汽器2，低背压排汽连接低背压凝汽器3，低背压凝汽器3连接循环冷却水管路，高背压凝汽器2连接热网回水管路，热网回水通过热网加热器4由采暖抽汽5进一步加热后供出，高背压凝汽器2的出水管路上设置有热网泵6，循环冷却水管路上设置有循环水泵7，采暖抽汽母管5连接临机抽汽。
三排汽机组1采用一个高背压排汽运行方式和两个低背压排汽运行方式，两个低背压机组分别连接对应的低背压凝汽器3，两个低背压凝汽器3均连接循环冷却水管路。
实施例2：
参见图2，三排汽机组1采用两个高背压排汽运行方式和一个低背压排汽运行方式，两个高背压排汽分别两件对应的高背压凝汽器2，两个高背压凝汽器2均连接热网回水管路。
一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，三排汽型汽轮机组1的高压排汽通入高背压凝汽器2中，将低压排汽通入低背压凝汽器3中，采暖抽汽通入采暖抽汽母管5中；
步骤二，高背压凝汽器2中通入热网回水，低背压凝汽器3中通入循环冷却水，采暖抽汽母管5接入热网加热器4中；
步骤三，高背压凝汽器2中高压排汽与热网回水换热后，热网回水通过热网泵6通入热网加热器4中进一步加热升温，低背压凝汽器3中的低压排汽与循环冷却水换热后冷凝重新进入汽轮机循环做功；
步骤四，热网加热器4中热网回水与采暖抽汽换热后，升温供出。
对于热网循环水量较小的情况，可将中压缸直通的低压排汽口改为高背压排汽口，供热期将热网回水通入该排汽口对应的凝汽器内，另外两个分流对置的低压排汽口为正常纯凝排汽口，其相应凝汽器内通入循环冷却水，参见图1；对于热网循环水量较大的情况，可将两个分流对置的低压排汽口改为高背压排汽口，供热期将热网回水通入该排汽口对应的凝汽器内，另一个中压缸直通的低压排汽口对应纯凝运行，其相应凝汽器内通入循环冷却水，参见图2。
本发明可将高背压供热运行的最低热网循环水量要求降至原来35％左右，显著提高了该项技术的实用性；采用本技术实施供热改造后，机组供热期发电煤耗较传统中低压连通管抽汽方式可下降30g/kWh以上。根据热网循环水量情况对汽轮机及相关辅机实施分步改造，可合理控制改造投资，一般可较典型高背压供热改造节省设备投资约30％。
在实施三排汽机组双工质冷却供热改造时，可根据电厂热网循环水量实际情况选择将其中一个排汽口或两个排汽口改造为高背压运行方式，其余排汽口保留为原纯凝运行方式，灵活制定供热改造方案。待未来厂内热网循环水量有显著增长，可进一步考虑将剩余纯凝排汽口改造为高背压运行方式。本次所开发的供热系统主要适用于三排汽机组，是针对该型机组量身定制的高效供热系统。基于该供热技术，可结合电厂热网循环水量情况实现汽轮机、凝汽器及给水泵汽轮机等设备的分步改造，以达到减小投资及灵活运行的目的，总体供热经济性好，实用性强。为适应该供热运行方式，需对机组实施以下改造：对选定的高背压排汽口所对应的汽轮机低压通流部分实施匹配性通流改造；高背压排汽口对应的凝汽器实施强化改造；增加高背压凝汽器与低背压凝汽器间压力平衡管隔离措施；增加热网循环水进、出机组高背压凝汽器的连接支管、旁路，增加高背压排汽口腔室循环冷却水系统隔离措施。
本发明所提出的供热系统主要适用于三排汽机组，是针对该型机组量身定制的高效供热系统。基于该供热技术，可结合电厂热网循环水量情况实现汽轮机、凝汽器及给水泵汽轮机等设备的分步改造，以达到减小投资及灵活运行的目的，总体供热经济性好，实用性强。

Claims (8)

1.一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统，其特征在于，包括具有高背压排汽运行方式和低背压排汽运行方式的三排汽机组(1)，高背压排汽接入高背压凝汽器(2)，低背压排汽连接低压凝汽器(3)，低背压凝汽器(3)连接循环冷却水管路，高背压凝汽器(2)连接热网循环水管路，高背压凝汽器(2)接入热网回水入口，高背压凝汽器(2)的回水出口接入热网加热器(4)，热网加热器(4)通过采暖抽汽加热。
2.根据权利要求1所述的一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统，其特征在于，三排汽机组(1)采用一个高背压排汽运行方式和两个低背压排汽运行方式，两个低背压排汽分别连接对应的低背压凝汽器(3)，两个低背压凝汽器(3)均连接循环冷却水管路。
3.根据权利要求1所述的一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统，其特征在于，三排汽机组(1)采用两个高背压排汽运行方式和一个低背压排汽运行方式，两个高背压排汽分别两件对应的高背压凝汽器(2)，两个高背压凝汽器(2)均连接热网循环水管路。
4.根据权利要求1所述的一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统，其特征在于，高背压凝汽器(2)的出水管路上设置有热网泵(6)。
5.根据权利要求1所述的一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统，其特征在于，循环冷却水管路上设置有循环水泵(7)。
6.权利要求1所述的一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，三排汽型汽轮机组(1)的高背压机组将高压排汽通入高背压凝汽器(2)中，低背压机组将低压排汽通入低压凝汽器(3)中，采暖抽汽通入采暖抽汽母管(5)中；
步骤二，高压凝汽器(2)中通入热网回水，低压凝汽器(3)中通入循环冷却水，采暖抽汽母管(5)接入热网加热器(4)中；
步骤三，高压凝汽器(2)中高压排汽与热网回水换热后，热网回水通入热网加热器(4)中，低压凝汽器(3)中的低压排汽与循环冷却水换热后冷凝进入汽轮机系统重新循环；
步骤四，热网加热器(4)中热网回水与采暖抽汽换热后，热网回水作为热网供水排出。
7.根据权利要求6所述的一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统的工作方法，其特征在于，高背压凝汽器(2)出水通过热网泵(6)升压后进入热网加热器(4)。
8.根据权利要求6所述的一种适用于三排汽型汽轮机组的双工质冷却供热系统的工作方法，其特征在于，循环冷却水通过循环水泵(7)加压循环。
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