CN109578094A - 一种用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统，包括主蒸汽管道、汽轮机高压缸、解耦分流管道、增汽机解耦系统、锅炉再热器、汽轮机中压缸；电厂主蒸汽管道与解耦分流管道相连接；解耦分流管道与增汽机A和增汽机B的动力蒸汽入口相连，高压缸排汽管道与增汽机A的抽吸汽口相连，增汽机A和增汽机B的排汽管道与再热器的冷端入口相连；再热器热端出口排出的再热蒸汽分成两路；其中一路与增汽机B的抽吸汽口相连；再热器热端出口排出的另一路蒸汽通过中压缸进汽管道与汽轮机中压缸相连接；系统和设备改动量小，改造周期短，风险小，投资少；供热系统各设备蒸汽运行参数匹配合理；适用于保证供热和工业供汽的前提下，深度热电解耦。
Description
技术领域
本发明属于火力发电厂深度热电解耦领域，具体涉及一种用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统。
背景技术
近年来,电力市场弃风弃光现象严重,尤其是承担着供暖、供汽的火电机组，导致弃风弃光问题更是严重。国家能源局对火电机组热电解耦、深度调峰以及灵活性改造出台了一系列政策。此背景下,应积极挖掘各种热电解耦技术,尤其是很多电厂承担着工业供汽、居民供暖，在调峰的同时必须满足供汽、供暖，即需要满足在低负荷的发电情况下，还能进行供热供汽，这就需要解决一直以来电力行业存在的以热定电的弊端。而本专利“深度热电解耦的增汽机系统技术”则可克服以上问题,同时存在投资低、效率高、布置简单、运行灵活等特点,可借鉴性较强。
发明内容
本发明的目的就是为了克服发电厂机组且承担着供热、供汽任务，这样在日渐参与调峰的过程中，无法满足供热供汽需求。就上述矛盾而言，提出一种新型系统，提供一种适应深度热电解耦、灵活性改造的系统及方案，该系统及方案不仅能够做到参与深度调峰，达到热电解耦(机炉深度解耦)的目的，而且能大幅度提高机组的供热、供汽产能，同时还可以享受到国家调峰方面的政策补贴。
一种用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统，包括主蒸汽管道、汽轮机高压缸、解耦分流管道、增汽机解耦系统、锅炉再热器、汽轮机中压缸；其特征在于：增汽机解耦系统包括双套并联增汽机，具有增汽机A和增汽机B，增汽机A用于为冷再蒸汽进行增压，增汽机B用于匹配过热器、再热器流量差；电厂主蒸汽管道与解耦分流管道相连接，电厂主蒸汽管道与汽轮机高压缸相连接；解耦分流管道与增汽机A和增汽机B的动力蒸汽入口相连，汽轮机高压缸排汽管道与增汽机A的抽吸汽口相连，增汽机A和增汽机B的排汽管道与再热器的冷端入口相连；再热器热端出口排出的再热蒸汽分成两路；其中一路与增汽机B的抽吸汽口相连；再热器热端排出的另一路蒸汽通过中压缸进汽管道与汽轮机中压缸相连接，用于驱动汽轮机中压缸做功。
一种用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统的工作方法，其特征在于，
(a1)来自电厂主蒸汽管道的主蒸汽，分成两路。一路与汽轮机高压缸相连接，部分主蒸汽进入汽轮机高压缸做功；另一路进入解耦分流管道，经过减温减压后，送往双套并联增汽机作为工作蒸汽；
(a2)解耦分流管道来的蒸汽作为增汽机A的动力蒸汽；高压缸排汽管道来的高排蒸汽作为增汽机A吸入蒸汽；解耦分流管道来的蒸汽作为增汽机B的动力蒸汽；再热器热端排汽作为增汽机B吸入蒸汽；
(a3)增汽机A和增汽机B排汽管道与再热器冷端相连接。再热器热端排出的再热蒸汽管道分成两路；再热器热端排出的其中一路蒸汽通过增汽机B吸入蒸汽管接入增汽机B的吸入蒸汽口；再热器热端排出的另一路蒸汽通过中压缸进汽管道与汽轮机中压缸相连接，用于驱动汽轮机中压缸做功。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过该系统，锅炉侧可以运行到很高负荷以及自由调整，汽机侧为了响应电网需求，处于调峰状态低负荷运行，实现了完全深度热电解耦，锅炉汽机完全解耦；如增汽机A可以利用主蒸汽压缩冷再蒸汽，使其压力等参数满足锅炉再热器设计状态，如THA工况下的压力，这样在锅炉汽机解耦的同时，且不影响各设备的运行。该系统同时可且根据客户需要来实现工况的自平衡。同时该系统就外界需要的压力、流量可以覆盖到各个等级的需求，可以视客户需求而定。其中增汽机A和增汽机B可以根据不同的需求来进行配合投运，如有时外供工业蒸汽后(或供热后)只需要投增汽机B满足过热器再热器流量的平衡，用于平衡外供的主蒸汽量。因此该系统较灵活。
与现有其他技术比较，别的技术手段无法做到如此灵活的调整，且该系统无转机部分、投资小、维护量小。且在调峰过程中可以获得国家政策的调峰补贴。
附图说明
图1为一种用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统示意图。
图中：锅炉给水管路(1)、主蒸汽管道(2)、高压缸进汽管道(3)、高压缸排汽管道(4)、解耦分流管道(5)、增汽机A动力蒸汽管(6)、增汽机B动力蒸汽管(7)、增汽机排汽管道(8、16)、再热器冷端进汽管道(9)、中压缸进汽管道(10)、增汽机B吸入蒸汽管(11、12、15)、低压供汽管路(13)、中压供汽管路(14)、高中压联络管(17)、高压供汽管路(18)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的技术方案，不受电厂机组容量的限制。
本发明的技术方案，不受电厂机组类型的限制(水冷机组、直接空冷机组、间接空冷机组、燃气机组等)。
本发明的技术方案，不受电网调度对机组发电量的限制。
本发明的技术方案，不受电厂机组参与深度热电解耦和供热台数的限制。
本发明的技术方案，不受电厂机组蒸汽参数的限制。
本发明的技术方案，不受电厂机组乏汽冷却方式的限制。
本发明的技术方案，不受电厂供热热力系统的限制。
本发明的技术方案，不受外界需求参数的影响(如工业供汽或供热所需压力、流量，通过该可以为工业供汽、供热提供不同的参数)。
实施例一：
某电厂装机为2台600MW级机组，每台锅炉和汽轮机作为独立单元参与深度热电解耦和工业供汽、供热运行。
将一部分主蒸汽分流、喷水减温(可根据实际需求设置)，然后作为增汽机A和增汽机B的动力蒸汽，增汽机A抽吸高压缸排汽(高排)，增汽机排汽进入再热器冷端。再热器热端排汽分别用于供热、工业供汽和中压缸进汽。增汽机B抽吸再热器热端部分排汽，经升压混合后，增汽机排汽再接入再热器冷端。锅炉再热器热段连接外供低压用户支管，从增汽机B排汽管还连接中压用户支管。
另外，如果解耦分流管道的主蒸汽量如果超出了增汽机驱动所需，可以直接对外工业供汽，从而实现了主蒸汽喷淋减温后直接工业供汽(或供热)功能，连接高压用户支管。
如图1，锅炉本体和汽轮机本体不做改动设计，锅炉辅机和汽轮机回热系统不做改动设计，锅炉可以按照高负荷或者额定负荷运行，主蒸汽不需要减量。
系统组成配置如下：锅炉给水管路(1)、主蒸汽管道(2)、高压缸进汽管道(3)、高压缸排汽管道(4)、解耦分流管道(5)、增汽机A动力蒸汽管(6)、增汽机B动力蒸汽管(7)、增汽机排汽管道(8、16)、再热器冷端进汽管道(9)、中压缸进汽管道(10)、增汽机B吸入蒸汽管(11、12、15)、低压供汽管路(13)、中压供汽管路(14)、高中压联络管(17)、高压供汽管路(18)。
电厂主蒸汽管道与解耦分流管道相连接，电厂主蒸汽管道与汽轮机高压缸相连接。来自主蒸汽管道的高温高压主蒸汽，一部分进入汽轮机高压缸，另一部分进入解耦分流管道。
增汽机解耦系统包括双套并联增汽机，具有增汽机A和增汽机B。增汽机A主要为冷再蒸汽进行增压，运行到锅炉高负荷时需要的压力，此时也可以进行中调门改造进行憋压与增汽机A配合；增汽机B主要用于匹配过热器、再热器流量差，同时克服流阻，使锅炉不超温；增汽机A增汽机B可以是单支数量，也可以是多支互相配合。
解耦分流管道与增汽机A和增汽机B的动力蒸汽入口相连接，高压缸排汽管道分两路，其中一路与增汽机A的吸入蒸汽口相连接。解耦分流管道来的蒸汽作为增汽机A的动力蒸汽；高压缸排汽管道来的高排蒸汽作为增汽机A吸入蒸汽。高压缸排汽管道还通过另一旁路连接到锅炉再热器冷端进汽管道。
解耦分流管道来的蒸汽还作为增汽机B的动力蒸汽；锅炉再热器热端部分排汽作为增汽机B吸入蒸汽。
增汽机A和增汽机B排汽管道与再热器冷端相连接。再热器热端排出的再热蒸汽管道分成两路。再热器热端排出的其中一路蒸汽通过增汽机B吸入蒸汽管接入增汽机B的吸入蒸汽口，增汽机B吸入蒸汽管还通过低压供汽管路与供热/工业供汽系统相连接。增汽机A和增汽机B视外界不同条件而定投运方式。
再热器热端排出的另一路蒸汽通过中压缸进汽管道与汽轮机中压缸相连接，用于驱动汽轮机中压缸做功；
增汽机B排汽管道还通过中压供汽管路与供热/工业供汽系统相连接。
增汽机动力蒸汽管路也可以引出一路高压供汽管路与供热/工业供汽系统相连。
高压供汽管路和中压供汽管路之间连接有高中压联络管，中压供汽管路和低压供汽管路之间连接有管路。可以实现互供。此管路也可设置为供汽或供热联箱。
在增汽机动力蒸汽管路、增汽机吸入蒸汽管路、增汽机排汽管道和高压缸排汽管道旁路上分别设有截止阀和调节阈，实现开启、关闭和调节流量作用。
系统中配置的增汽机，既可以全部都是可调喷嘴结构，也可以全部都是固定喷嘴结构，还可以是部分可调喷嘴结构和部分固定喷嘴结构。
系统中可以根据需求设置有多个减压器和减温器，分别连接于解耦分流管路、高压供汽管路和高中压联络管上，分别对主蒸汽和高压蒸汽进行减压减温处理。
系统进一步根据需要改进时。增汽机设备可以设置为不同型号的背压机(或抽背机)，同样利用主蒸汽作为动力蒸汽，压缩背压机的排汽(或者抽背机的排汽、抽汽)升压后进入再热器，背压机既可发电，也可供汽，再如与目前电极锅炉、蓄热装置并联实现共同深度热电解耦等。
系统运行时，增汽机A系统高压蒸汽为减压后的主蒸汽Qa，低压蒸汽为冷再蒸汽，从而获得中压蒸汽，回锅炉再热器加热。增汽机B系统，高压蒸汽为减压后的主蒸汽Qb，低压蒸汽为热再蒸汽，从而获得中压蒸汽，增汽机A和增汽机B出口的蒸汽汇合，流量为Q(或接近Q)回锅炉再热器加热，这样，过热器的蒸汽流量与再热器的蒸汽流量平衡(流量必须平衡或者接近平衡，否则会引起锅炉超温)。此时流量Q为锅炉较高负荷时候的流量(或者是满足外界工业用汽供热计算出的流量)，而机组在调峰及需解耦的工况需运行在低负荷，经汽轮机的流量并不需要这么多，只需要Qd即可满足发电，因此Qa+Qb+Qd<Q，且差值为Qc，而Qc可以根据外界用户需求来权衡压力、流量，且Qc为相对较高的压力(如区间C：如3.0MPa或者以上，外供3.0-15.0Mpa的压力蒸汽)，对外提供高压供汽。
在上述循环过程中，流量为Q的冷再蒸汽经过锅炉再热器加热后，由于是低负荷，此时汽轮机中压缸进汽量不需要达到流量Q，需求为Qf，且Qf<Q，差值为Qe(Qf+Qe＝Q)。
Qe流量的蒸汽用途，当外界需要蒸汽压力要求较低时候(区间A：外供接近1.0-3.0Mpa的压力蒸汽，此时等于热再出口压力，也可用于供暖，设置减压器外供<1.0Mpa)，可以直接以Qe流量直供，对外提供低压供汽；当外界需要蒸汽压力较高时(区间B：此时大于热再出口压力，外供>2.0MPa的压力蒸汽)，此时可通过增汽机B升压后分流对外供，也可通过联络管将原较高压力Qc减压后外供(即区间C减压为区间A或区间B进行外供)；以上的供汽可以是工业蒸汽，也可以用作供暖蒸汽(可根据不同需求设置减温减压)。
一种用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统的工作运行方法如下：
(a1)来自电厂主蒸汽管道的主蒸汽，分成两路。一路与汽轮机高压缸相连接，部分主蒸汽进入汽轮机高压缸做功；另一路进入解耦分流管道，经过减温减压后，送往双台并联增汽机作为工作蒸汽。
(a2)解耦分流管道来的蒸汽作为增汽机A的动力蒸汽；高压缸排汽管道来的高排蒸汽作为增汽机B吸入蒸汽；解耦分流管道来的蒸汽作为增汽机B的动力蒸汽；再热器热端排汽作为增汽机B吸入蒸汽；
(a3)增汽机A和增汽机B排汽管道与再热器冷端相连接。再热器热端排出的再热蒸汽管道分成两路。再热器热端排出的其中一路蒸汽通过增汽机B吸入蒸汽管接入增汽机B的吸入蒸汽口；再热器热端排出的另一路蒸汽通过中压缸进汽管道与汽轮机中压缸相连接，用于驱动汽轮机中压缸做功；
(a4)增汽机B吸入蒸汽管还通过低压供汽管路与供热/工业供汽系统相连接。增汽机B排汽管道还通过中压供汽管路与供热/工业供汽系统相连接。增汽机动力蒸汽管路也引出一路高压供汽管路与工业供汽系统相连。
外供的三路蒸汽涵盖了工业领域蒸汽(或供热)各种参数的需求，如压力、流量。其中增汽机A和增汽机B可以根据不同的需求来进行配合投运，如有时外供工业蒸汽后(或供热后)只需要投增汽机B满足过热器再热器流量的平衡。因此该系统较灵活。
利用本发明中的热力系统，锅炉可以按照高负荷或者额定负荷运行，主蒸汽不需要减量。主蒸汽产量高意味着主炉膛的热负荷高，后部烟道的烟气负荷也高。对于中间再热机组，如果直接用主蒸汽去供热，且不说蒸汽参数高造成的浪费和安全性，系统内的蒸汽量被抽走了一部分，进入锅炉再热器里的蒸汽流量就会减少。如果再热器冷端(冷再)的流量不足，会导致再热器被烧坏。采用增汽机解耦之后，用喷淋减温后的主蒸汽作为动力蒸汽，将冷再进汽升压，从而匹配出了足够的压力和流量的蒸汽，进入再热器冷端。再热器冷端由于有足够的蒸汽流量，不存在超温烧坏现象。整个热力系统运行自如。这样在保证供热和工业供汽的前提下，同时可以实现：
1、汽轮机高压缸进汽量与主蒸汽量(即锅炉蒸发量)不再一一对应。锅炉负荷与汽轮机组发电负荷之间的耦合关系被很大程度解除。2、汽轮机高压缸排汽量与汽轮机中压缸进汽量也不再一一对应。汽轮机中压缸与汽轮机高压缸之间的耦合关系被很大程度解除。3、由于供热蒸汽来自热再(再热器热端)，不再依赖于汽轮机中压缸排汽，汽轮机中压缸排汽量与供热抽汽量之间不再一一对应。汽机的中压缸进汽量、排汽量、做功与供热之间的耦合关系被很大程度解除。4、由于工业用蒸汽来自热再(再热器热端)，不再依赖于汽轮机某一段抽汽，汽轮机抽汽参数(压力温度流量)与工业用汽参数(压力温度流量)之间不再一一对应。汽轮机抽汽与工业用汽之间的耦合关系被很大程度解除。5、实现深度热电解耦运行。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，如上举例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统，包括主蒸汽管道、汽轮机高压缸、解耦分流管道、增汽机解耦系统、锅炉再热器、汽轮机中压缸；其特征在于：增汽机解耦系统包括双套并联增汽机，具有增汽机A和增汽机B，增汽机A用于为冷再蒸汽进行增压，增汽机B用于匹配过热器、再热器流量差；电厂主蒸汽管道与解耦分流管道相连接，电厂主蒸汽管道与汽轮机高压缸相连接；解耦分流管道与增汽机A和增汽机B的动力蒸汽入口相连，汽轮机高压缸排汽管道与增汽机A的抽吸汽口相连，增汽机A和增汽机B的排汽管道与再热器的冷端入口相连；再热器热端出口排出的再热蒸汽分成两路；其中一路与增汽机B的抽吸汽口相连；再热器热端排出的另一路蒸汽通过中压缸进汽管道与汽轮机中压缸相连接，用于驱动汽轮机中压缸做功。
2.根据权利要求1所述的用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统，其特征在于，增汽机B吸入蒸汽管还通过低压供汽管路与供热/工业供汽系统相连接。
3.根据权利要求2所述的用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统，其特征在于，增汽机B排汽管道还通过中压供汽管路与供热/工业供汽系统相连接。
4.根据权利要求3所述的用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统，其特征在于，增汽机动力蒸汽管路也引出一路高压供汽管路与工业供汽系统相连。
5.根据权利要求4所述的用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统，其特征在于，高压供汽管路和中压供汽管路之间连接有高中压联络管，中压供汽管路和低压供汽管路之间连接有管路，实现互供。
6.根据权利要求5所述的用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统，其特征在于，分别连接于解耦分流管路、高压供汽管路和高中压联络管上，分别对主蒸汽和高压蒸汽进行减压减温处理。
7.根据权利要求1所述的用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统，其特征在于，在增汽机动力蒸汽管路、增汽机吸入蒸汽管路、增汽机排汽管道和高压缸排汽管道旁路上分别设有截止阀和调节阈，实现开启、关闭和调节流量作用。
8.一种根据权利要求1所述用于供热供汽深度热电解耦的增汽机系统的工作方法，其特征在于，
(a1)来自电厂主蒸汽管道的主蒸汽，分成两路。一路与汽轮机高压缸相连接，部分主蒸汽进入汽轮机高压缸做功；另一路进入解耦分流管道，经过减温减压后，送往双套并联增汽机作为工作蒸汽；
(a2)解耦分流管道来的蒸汽作为增汽机A的动力蒸汽；高压缸排汽管道来的高排蒸汽作为增汽机A吸入蒸汽；解耦分流管道来的蒸汽作为增汽机B的动力蒸汽；再热器热端排汽作为增汽机B吸入蒸汽；
(a3)增汽机A和增汽机B排汽管道与再热器冷端相连接。再热器热端排出的再热蒸汽管道分成两路；再热器热端排出的其中一路蒸汽通过增汽机B吸入蒸汽管接入增汽机B的吸入蒸汽口；再热器热端排出的另一路蒸汽通过中压缸进汽管道与汽轮机中压缸相连接，用于驱动汽轮机中压缸做功。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，进一步地，(a4)增汽机B吸入蒸汽管还通过低压供汽管路与供热/工业供汽系统相连接；增汽机B排汽管道还通过中压供汽管路与供热/工业供汽系统相连接；增汽机动力蒸汽管路也引出一路高压供汽管路与工业供汽系统相连。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114321880A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-12 | 上海敬琛电力科技中心 | 火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法 |
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2018
- 2018-10-07 CN CN201811164957.4A patent/CN109578094A/zh active Pending
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