CN109209531A - 一种汽轮机切缸供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机切缸供热系统，它包括前置发电模块、低压缸、热网加热器，所述热网加热器通过供热管路与前置发电模块出汽口连通，低压缸进汽口通过低压缸进汽管路与前置发电模块出汽口连通；所述低压缸进汽管路上设置有供热切断阀；所述供热切断阀用于切断前置发电模块出汽口与低压缸进汽口间的连通，使前置发电模块出汽口出来的主蒸汽直接通过供热管路送至热网加热器。本发明通过对低压缸的切除，来提高机组的调峰能力和供热能力，打破“以热定电”，实现热电解耦。

Description

一种汽轮机切缸供热系统

技术领域

本发明属于火电供热汽轮机发电领域，涉及火电汽轮机运行系统。

背景技术

目前电厂多采用以热定电的运行方式，电厂的供热量与发电量有固定的对应关系，即 当电厂供热负荷确定以后，电厂的发电负荷也随之固定，为保障供热，电厂的发电负荷不能 变动，因此电厂发电量的灵活性受到了极大的制约。随着我国可再生能源发电的不断发展， 尤其是风电装机规模的不断上升，电网对于火电机组的调峰要求越来越多。由于以风电为 代表的新的可再生能源发电极不稳定，电网要求常规火电机组承担越来越多的调峰任务， 这就需要火电机组提高自身发电负荷调节的灵活性。为了配合可再生能源发电的上网，原来不需要参与调峰的供热机组也要逐渐承担起电网调峰的使命，因此供热机组以热定电的运行方式将不再适应，必须进行热电解耦。

当前，由于机组整体发电小时数呈逐年递减趋势，发电量通常在50%负荷以下。鉴于目前电厂的运营需求，国家提倡通过一定的灵活性改造提高机组的调峰能力和供热能力，使其具备在较低电负荷工况下仍保持额定供热的能力。打破“以热定电”，实现热电解耦。

目前已有的热电解耦方式大约有两种，一种是在热网系统内增设备用锅炉，当电厂因发电负荷降低而供热能力下降时，启动备用锅炉，以补充电厂供热能力的缺口，这种热电解耦方式，由于需要新建全容量的备用锅炉，因而投资成本较大，同时备用锅炉需要频繁启停，运行和维护成本也很高。

另一种热电解耦的方式是在热网内设置储热装置，在电厂发电负荷高、供热能力强的时候，储能系统存储一定的热能，当电厂因为降低发电负荷供热量减少时，利用储能装置储存的热量补充电厂供热的不足，待电厂负荷上升以后，再利用电厂热量补充储能装置的储热。储能介质通常为热水，因此需要建设非常庞大的储水箱，该方法占地面积大、投资成本高，储热能力和持续供热时间有限。

因此，为了提高机组的调峰能力和供热能力，还需提供更加灵活的热电解耦方案。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种汽轮机切缸供热系统，通过对低压缸的切除，来提高机组的调峰能力和供热能力，打破“以热定电”，实现热电解耦。

本发明采用的技术方案如下：

一种汽轮机切缸供热系统，它包括热网加热器、低压缸、设置在低压缸上游端的前置发电模块，所述热网加热器通过供热管路与前置发电模块的出汽口连通，低压缸的进汽口通过低压缸进汽管路与前置发电模块的出汽口连通；所述低压缸进汽管路上设置有供热切断阀；所述供热切断阀用于切断前置发电模块的出汽口与低压缸的进汽口间的连通，使前置发电模块的出汽口出来的主蒸汽直接通过供热管路送至热网加热器。

由于上述结构，通过供热切断阀来切除低压缸，使前置发电模块中的主蒸汽直接送往热网加热器给热网用户供热，这种低压缸切除运行技术，大大提高机组的供热量；低压通流切断大流量进汽后，低压缸转子叶片处于鼓风状态，低压缸不再做功，使得机组对外出力降低，电负荷降低。由于电负荷的降低是通过切除低压缸运行实现的，主蒸汽流量及相关参数几乎不会受到影响，锅炉稳燃得以保证，使得整个机炉电系统能稳定运行在超低负荷，实现机组调峰能力的提高。

进一步的，前置发电模块的出汽口与低压缸的进汽口间还连接有冷却管路；所述冷却管路上设置有流量控制阀。

切缸运行后，低压缸处于小容积流量工况下，此时蒸汽处于混乱的紊流状转子叶片有出现颤振的可能。为避免转子叶片颤振情况的发生，通过设置冷却管路这种旁路结构保证极小的低压缸进汽流量，从而保证转子叶片的安全性，同时对叶片进行冷却。

进一步的，所述前置发电模块为高压缸或中压缸。

进一步的，低压缸内，转子末级叶片和转子次末级叶片附近分别设置有末级叶片温度检测装置和次末级叶片温度检测装置。

低压缸切除后转子末几级叶片不仅不对外做功，反而处于鼓风状态，导致叶片温度不断上升，带动转子温度上升。为了控制末几级叶片鼓风情况，于透平级间的动叶叶顶处设置了末级与次末级叶片温度检测装置，来检测末几级叶片的温度。

进一步的，末级叶片温度检测装置和次末级叶片温度检测装置设置在透平级间的转子末级叶片和转子次末级叶片顶部。

进一步的，低压缸的转子末级叶片附近设置有冷却水喷头。

切缸运行时，转子末级叶片及排汽温度上升明显，除了控制蒸汽流量外，还设置了长期冷却喷水，喷水在进入流道后，通过卷吸作用回流，降低次末级及末级的叶片温度。

进一步的，所述冷却水喷头设置在低压缸的排汽导流环上，所述喷头的喷射方向指向流道内，与汽轮机中心轴线有夹角。

进一步的，所述低压缸的出气口与凝汽器的入口相连，所述凝汽器的出口依次串接有低压加热器Ⅰ、低压加热器Ⅱ、低压加热器Ⅲ、低压加热器Ⅳ；所述低压加热器Ⅰ、低压加热器Ⅱ、低压加热器Ⅲ、低压加热器Ⅳ通过对应的抽汽管路Ⅰ、抽汽管路Ⅱ、抽汽管路Ⅲ、抽汽管路Ⅳ连接至低压缸的抽汽口，且各抽汽管路上对应设置有抽汽管路控制阀；所述低压加热器Ⅳ连接至除氧器；

所述低压加热器Ⅰ和低压加热器Ⅱ的入水口对应设置有入水阀Ⅰ和入水阀Ⅱ，出水口对应设置有出水阀Ⅰ和出水阀Ⅱ；

所述低压加热器Ⅰ处设有低压加热器Ⅰ旁路，低压加热器Ⅰ旁路的入口位于入水阀Ⅰ的上游，低压加热器Ⅰ旁路的出口位于出水阀Ⅰ的下游，所述低压加热器Ⅰ旁路上设置有旁路切断阀Ⅰ；

所述低压加热器Ⅱ处设有低压加热器Ⅱ旁路，低压加热器Ⅱ旁路的入口位于入水阀Ⅱ的上游，低压加热器Ⅱ旁路的出口位于出水阀Ⅱ的下游，所述低压加热器Ⅱ旁路上设置有旁路切断阀Ⅱ。

进一步的，所述热网加热器通过回水管连接至除氧器；所述除氧器通过给水管路连接至汽轮机水循环系统。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过低压缸切除技术，能够简单有效的提高机组的调峰能力和供热能力。不需要增设额外的大型设备，投入成本低，且维护方便，便于推广和使用。

附图说明

图1是本发明的系统结构图；

图2是冷却水喷头安装位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种汽轮机切缸供热系统，它包括热网加热器3、低压缸2、设置在低压缸2上游端的前置发电模块1，在本实施例中，发电模块为高压缸或中压缸；所述热网加热器3通过供热管路4与高压缸或中压缸的出汽口连通，低压缸2的进汽口通过低压缸进汽管路5与高压缸或中压缸的出汽口连通；所述低压缸进汽管路5上设置有供热切断阀7；所述供热切断阀7用于切断高压缸或中压缸的出汽口与低压缸2的进汽口间的连通，使高压缸或中压缸的出汽口出来的主蒸汽直接通过供热管路4送至热网加热器3；热网供热时，供热切断阀7切断高压缸或中压缸出汽口与低压缸2进汽口间的连通，使高压缸或中压缸出汽口出来的主蒸汽直接通过供热管路4送至热网加热器3。

高压缸或中压缸出汽口与低压缸2进汽口间还连接有冷却管路6；所述冷却管路6上设置有流量控制阀8，所述流量调控阀用于调节从冷却管路6进入低压缸2的流量大小，避免转子叶片出现振动和对转子叶片进行降温。

低压缸2内，转子末级叶片和转子次末级叶片附近分别设置有末级叶片温度检测装置和次末级叶片温度检测装置。末级叶片温度检测装置和次末级叶片温度检测装置设置在透平级间的转子末级叶片和转子次末级叶片顶部。所述末级叶片温度检测装置和次末级叶片温度检测装置为热电偶。汽轮机运行时，根据低压叶片温度的保护值和低压缸2排汽温度的保护值进行逻辑联调，以保证汽轮机的安全运行。

低压缸2的转子末级叶片附近设置有冷却水喷头18。

所述冷却水喷头18设置在低压缸2的排汽导流环19上，所述喷头的喷射方向指向流道内，与汽轮机中心轴线有夹角。

冷却水喷头18喷水采用薄膜式气动阀控制，可依据鼓风实际温度调整阀门开度。

所述低压缸2的出气口与凝汽器9的入口相连，所述凝汽器9的出口依次串接有低压加热器Ⅰ10、低压加热器Ⅱ11、低压加热器Ⅲ12、低压加热器Ⅳ13；所述低压加热器Ⅰ10、低压加热器Ⅱ11、低压加热器Ⅲ12、低压加热器Ⅳ13通过对应的抽汽管路Ⅰ20、抽汽管路Ⅱ、抽汽管路Ⅲ、抽汽管路Ⅳ连接至低压缸2的抽汽口，且各抽汽管路上对应设置有抽汽管路控制阀；低压加热器Ⅳ13连接至除氧器16；

所述低压加热器Ⅰ10和低压加热器Ⅱ11的入水口对应设置有入水阀Ⅰ和入水阀Ⅱ，出水口对应设置有出水阀Ⅰ和出水阀Ⅱ；

所述低压加热器Ⅰ10处设有低压加热器Ⅰ旁路14，低压加热器Ⅰ旁路14的入口位于入水阀Ⅰ的上游，低压加热器Ⅰ旁路14的出口位于出水阀Ⅰ的下游，所述低压加热器Ⅰ旁路14上设置有旁路切断阀Ⅰ；

所述低压加热器Ⅱ11处设有低压加热器Ⅱ旁路15，低压加热器Ⅱ旁路15的入口位于入水阀Ⅱ的上游，低压加热器Ⅱ旁路15的出口位于出水阀Ⅱ的下游，所述低压加热器Ⅱ旁路15上设置有旁路切断阀Ⅱ。

由于低压缸切除后，低压加热器的供汽侧流量极小、换热能力可以忽略，因此规定将低压通流抽汽对应的几个低压加热器切除运行，具体为如图1所示，关闭设置在抽汽管路Ⅲ上的抽汽管路控制阀以切低压加热器Ⅲ12的供汽侧，关闭低压加热器Ⅱ11和低压加热器Ⅰ10的入水及出水阀，并打开旁路切断阀Ⅰ和旁路切断阀Ⅱ，使凝汽器9出来的水直接经过低压加热器Ⅲ12、低压加热器Ⅳ13至除氧器16。

低压加热器Ⅰ10, 低压加热器Ⅱ11对其水路进行切除，使凝汽器9出来的水不再经过低压加热器Ⅰ10和低压加热器Ⅱ11，以减少凝结水管路的沿程阻力，减小凝结水泵的耗功；通过抽汽管路控制阀对低压加热器Ⅲ12的汽路进行切除，这样可以尽量减少低压冷却蒸汽在发挥冷却作用前的提前泄露，保证其对转子叶片的冷却效果。

所述热网加热器3通过回水管连接至除氧器16；所述除氧器16通过给水管路17连接至汽轮机水循环系统。

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)

1.一种汽轮机切缸供热系统，其特征在于：它包括热网加热器（3）、低压缸（2）、设置在低压缸（2）上游端的前置发电模块（1），所述热网加热器（3）通过供热管路（4）与前置发电模块（1）的出汽口连通，低压缸（2）的进汽口通过低压缸进汽管路（5）与前置发电模块（1）的出汽口连通；所述低压缸进汽管路（5）上设置有供热切断阀（7）；所述供热切断阀（7）用于切断前置发电模块（1）的出汽口与低压缸（2）的进汽口间的连通，使前置发电模块（1）的出汽口出来的主蒸汽直接通过供热管路（4）送至热网加热器（3）。

2.根据权利要求1所述的汽轮机切缸供热系统，其特征在于：前置发电模块（1）的出汽口与低压缸（2）的进汽口间还连接有冷却管路（6）；所述冷却管路（6）上设置有流量控制阀（8）。

3.根据权利要求1或2所述的汽轮机切缸供热系统，其特征在于：所述前置发电模块（1）为高压缸或中压缸。

4.根据权利要求1所述的汽轮机切缸供热系统，其特征在于：低压缸（2）内，转子末级叶片和转子次末级叶片附近分别设置有末级叶片温度检测装置和次末级叶片温度检测装置。

5.根据权利要求3所述的汽轮机切缸供热系统，其特征在于：末级叶片温度检测装置和次末级叶片温度检测装置设置在透平级间的转子末级叶片和转子次末级叶片顶部。

6.根据权利要求1所述的汽轮机切缸供热系统，其特征在于：低压缸（2）的转子末级叶片附近设置有冷却水喷头（18）。

7.根据权利要求6所述的汽轮机切缸供热系统，其特征在于：所述冷却水喷头（18）设置在低压缸（2）的排汽导流环（19）上，所述喷头的喷射方向指向流道内，与汽轮机中心轴线有夹角。

8.根据权利要求1所述的汽轮机切缸供热系统，其特征在于：所述低压缸（2）的出气口与凝汽器（9）的入口相连，所述凝汽器（9）的出口依次串接有低压加热器Ⅰ（10）、低压加热器Ⅱ（11）、低压加热器Ⅲ（12）、低压加热器Ⅳ（13）；所述低压加热器Ⅰ（10）、低压加热器Ⅱ（11）、低压加热器Ⅲ（12）、低压加热器Ⅳ（13）通过对应的抽汽管路Ⅰ（20）、抽汽管路Ⅱ、抽汽管路Ⅲ、抽汽管路Ⅳ连接至低压缸（2）的抽汽口，且各抽汽管路上对应设置有抽汽管路控制阀；低压加热器Ⅳ（13）连接至除氧器（16）；

所述低压加热器Ⅰ（10）和低压加热器Ⅱ（11）的入水口对应设置有入水阀Ⅰ和入水阀Ⅱ，出水口对应设置有出水阀Ⅰ和出水阀Ⅱ；

所述低压加热器Ⅰ（10）处设有低压加热器Ⅰ旁路（14），低压加热器Ⅰ旁路（14）的入口位于入水阀Ⅰ的上游，低压加热器Ⅰ旁路（14）的出口位于出水阀Ⅰ的下游，所述低压加热器Ⅰ旁路（14）上设置有旁路切断阀Ⅰ；

所述低压加热器Ⅱ（11）处设有低压加热器Ⅱ旁路（15），低压加热器Ⅱ旁路（15）的入口位于入水阀Ⅱ的上游，低压加热器Ⅱ旁路（15）的出口位于出水阀Ⅱ的下游，所述低压加热器Ⅱ旁路（15）上设置有旁路切断阀Ⅱ。

9.根据权利要求1所述的汽轮机切缸供热系统，其特征在于：所述热网加热器（3）通过回水管连接至除氧器（16）；所述除氧器（16）通过给水管路（17）连接至汽轮机水循环系统。