CN109630221B - 一种适用于深度调峰的二次再热机组系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽轮机组，尤其是一种适用于深度调峰的二次再热机组系统及其方法，属于汽轮机组装置技术领域；该系统包括锅炉、超高压缸、高压缸、中压缸以及低压缸以及凝汽器，中压缸为双分流布置，形成中压缸一和中压缸二，该低压缸包括低压缸一和低压缸二，本发明的解决了传统的燃煤发电汽轮机布置一般为单轴布置，无论在什么工况运行，汽轮机的几个模块均在做功的问题，借助双轴的设计能够有充分有效利用热能，避免了机组在低压的末级叶片的小容积流量工况的排汽损失很大的问题，可以通过汽轮机组的负荷调整汽轮机的运行状态，从而有效提高了机组在深度调峰时低负荷工况的经济性。

Description

一种适用于深度调峰的二次再热机组系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机组，尤其是一种适用于深度调峰的二次再热机组系统及其方法，属于汽轮机组装置技术领域。
背景技术
传统的燃煤发电汽轮机布置一般为单轴布置，无论在什么工况运行，汽轮机的几个模块均在做功。汽轮机设计时，以额定工况作为设计工况，所以其效率最高点在额定工况及以上；在低负荷运行时，由于低压排汽量急剧减少，使得低压的末级叶片的小容积流量工况的排汽损失很大，低压长叶片也处在小容积流量工况运行偏离设计点，使低压缸效率降低，影响了机组在低负荷工况运行的经济性。
本发明不同于其他汽轮机布置系统，主要是为了提高机组在深度调峰时低负荷工况的经济性。通过将中低压缸进行拆分，在低负荷工况时，使另一个轴系上的中低压缸不进汽，进汽做功的只有一半的中压缸和低压缸，使做功中低压缸的蒸汽量增加了一倍，减小了低压末级叶片由于容积流量减小导致排汽损失增大的影响，并使中低压叶片运行的条件比常规单轴系统更加接近设计点，提高了中低压缸，特别是低压缸的经济性。同时为了保证低负荷工况高压末级和次末级的气动性能和安全性，末级和次末级采用特性设计。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种一种适用于深度调峰的二次再热机组系统，将常规的燃煤发电汽轮机单轴系统进行拆分，布置成双轴系统；在高负荷或额定负荷时，两个轴的汽轮机均做功；在深度调峰的低负荷工况，将拆分的一个中压缸和一个低压缸停掉，不进汽不做功，此时做功的低压缸效率将比单轴系统提高。
本发明采用的技术方案如下：
一种适用于深度调峰的二次再热机组系统，包括锅炉、超高压缸、高压缸、中压缸以及低压缸以及凝汽器；
中压缸为双分流布置，形成中压缸一和中压缸二，该低压缸包括低压缸一和低压缸二，其中，中压缸一和低压缸一同轴系设置并连接有发电机一，中压缸二和低压缸二同轴系设置并连接有发电机二，中压缸一和中压缸二的进汽均来自于高压缸的排汽。
进一步的，所述超高压缸和高压缸的排汽分别通过锅炉再加热，该超高压缸的排汽管经过锅炉后作为高压缸的进汽，该高压缸的排汽经过锅炉后分别作为中压缸一和中压缸二进汽。
进一步的，中压缸的排汽均直接作为低压缸的进汽。
进一步的，所述低压缸一和低压缸二分别连接有凝汽器。
进一步的，所述低压缸一和低压缸二共同连接一个凝汽器。
进一步的，该低压缸一与低压缸二组成两缸四排汽机组，并且低压缸一与低压缸二分别为两排汽。
一种二次再热机组系统的运行方法，包括以下步骤：
a、将汽轮机组的中压缸采用双分流设置，形成中压缸一和中压缸二，同时，采用两个单缸双排汽的低压缸，即为低压缸一和低压缸二，其中，中压缸一和低压缸一、中压缸二和低压缸二分别同轴系设置并分别连接发电机一和发电机二，形成二轴系汽轮机组；
b、将汽轮机组中超高压缸、高压缸的排汽送入至锅炉再次加热，其中超高压缸的排汽经过加热后作为高压缸的进汽，高压缸的排汽经过加热后作为中压缸一和中压缸二的进汽，中压缸一和中压缸二的排汽分别作为低压缸一和低压缸二的进汽，低压缸一和低压缸二的排汽送入凝汽器。
进一步的，高压缸末级和次末级采用大焓降和高反动度设计，结构采用高阻尼结构。
进一步的，还包括步骤c、在深度调峰的50%额定负荷以下，中压缸二、低压缸二不进汽不做功，该轴系上的发电机二对外不供电，中压缸一、低压缸一所在轴系做功而且发电机一向外供电。
进一步的，还包括步骤d、在高负荷和额定负荷工况下，两个轴系上的中压缸和低压缸均做功，发电机一和发电机二均向外供电。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的一种适用于深度调峰的二次再热机组系统及其方法解决了传统的燃煤发电汽轮机布置一般为单轴布置，无论在什么工况运行，汽轮机的几个模块均在做功的问题，借助双轴的设计能够有充分有效利用热能，避免了机组在低压的末级叶片的小容积流量工况的排汽损失很大的问题，可以通过汽轮机组的负荷调整汽轮机的运行状态，从而有效提高了机组在深度调峰时低负荷工况的经济性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是传统结构的示意图。
图中标记：1-超高压缸、2-高压缸、3-中压缸一、4-低压缸一、5-发电机一、6-锅炉、7-中压缸二、8-低压缸二、9-发电机二、10-凝汽器。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
一种适用于深度调峰的二次再热机组系统，如图1和图2所示，包括锅炉6、超高压缸1、高压缸2、中压缸以及低压缸以及凝汽器5；
中压缸为双分流布置，形成中压缸一3和中压缸二7，该低压缸包括低压缸一4和低压缸二8，其中，中压缸一3和低压缸一4同轴系设置并连接有发电机一5，中压缸二7和低压缸二8同轴系设置并连接有发电机二9，中压缸一3和中压缸二7的进汽均来自于高压缸的排汽。
本实施例中，通过将中压缸拆分设置，并设置两个单缸双排汽的低压缸实现双轴系设置，该设置能够使该两个轴系分别形成两套独立的系统，而在两套的独立系统中，可以根据汽轮机组的负荷来调整汽轮机组的运行状态，尤其是在低负荷的状态下能够有效的保证机组的正常运转，降低中压缸排汽损失，提高能源的利用率，具备更好的经济性。
在上述的设计基础上，作为更加具体的设计，所述超高压缸1和高压缸2的排汽分别通过锅炉再加热，该超高压缸1的排汽经过锅炉后作为高压缸的进汽，该高压缸2的排汽经过锅炉后分别作为中压缸一和中压缸二进汽。
当然，为了更好的利用能源，在另一具体实施方式中，中压缸的排汽均直接作为低压缸的进汽。而在图示中能够明确的看出该中压缸一和中压缸二组合形成整体中压缸结构，即为双分流设置。
作为汽轮机组中，必然会采用凝汽器，而凝汽器一般都是连接最后一级排汽，在其中一具体实施方式中，所述低压缸一4和低压缸二8共同连接一个凝汽器。在另一具体实施方式中，所述低压缸一4和低压缸二8分别连接有凝汽器。综上，该汽轮机组包括有1个凝汽器或者2个凝汽器。本实施例中，采用的低压缸一4和低压缸二8共同连接一个凝汽器。
更加具体的设计当中，该低压缸一与低压缸二组成两缸四排汽机组，并且低压缸一与低压缸二分别为两排汽。
实施例2
一种二次再热机组系统的运行方法，包括以下步骤：
a、将汽轮机组的中压缸采用双分流设置，形成中压缸一和中压缸二，同时，采用两个单缸双排汽的低压缸，即为低压缸一和低压缸二，其中，中压缸一和低压缸一、中压缸二和低压缸二分别同轴系设置并分别连接发电机一和发电机二，形成二轴系汽轮机组；
b、将汽轮机组中超高压缸、高压缸的排汽送入至锅炉再次加热，其中超高压缸的排汽经过加热后作为高压缸的进汽，高压缸的排汽经过加热后作为中压缸一和中压缸二的进汽，中压缸一和中压缸二的排汽分别作为低压缸一和低压缸二的进汽，低压缸一和低压缸二的排汽送入凝汽器。
作为更加具体的设计，高压缸末级和次末级采用大焓降和高反动度设计，结构采用高阻尼结构。
基于上述的设计结构，作为具体的操作方式，在其中一具体实施方式中，还包括步骤c、在深度调峰的50%额定负荷以下，中压缸二、低压缸二不进汽不做功，该轴系上的发电机二对外不供电，中压缸一、低压缸一所在轴系做功而且发电机一向外供电。
作为相对的，在另一具体实施方式中，还包括步骤d、在高负荷和额定负荷工况下，两个轴系上的中压缸和低压缸均做功，发电机一和发电机二均向外供电。
实施例3
本实施例结合实际应用作为实例，作为传统的布置结构，如图2所示，整个汽轮机组由一个超高压缸1、高压缸2、中压缸（3和7）为双分流缸布置，低压缸（4和8）为两缸四排汽整个汽轮机在一个轴系上。
以1000MW超超临界二次再热汽轮发电机组为例，蒸汽参数35MPa 615℃/630℃/630℃，背压为4.9Kpa。
按照实施例1和实施例2的设计进行布置后，中压缸一3和中压缸二7采用分缸，把中压缸二7和低压缸二8布置在第二根轴上，同时增加发电机二9，如图1所示。在机组需要深度调峰在20%tha工况需要长期运行时，中压缸二7和低压缸二8不进蒸汽，这两个汽缸不做功，发电机二9不对电网输入电能。进汽的汽轮机为超高压缸1、高压缸2、中压缸一3和低压缸一4，发电机一5向电网输入功率为200MW；当在tha工况运行时，进汽的汽轮机为超高压缸1、高压缸、中压缸一3和低压缸一4以及第二个轴系上的中压缸二7和低压缸二8，发电机一5和发电机二9同时向电网供电，功率共为1000MW。
在额定工况时，机组能保持其经济性同常规机组。在低负荷工况运行时，机组低压缸效率高于常规机组布置，经济性得到提高。
综上所述，本发明的一种适用于深度调峰的二次再热机组系统及其方法解决了传统的燃煤发电汽轮机布置一般为单轴布置，无论在什么工况运行，汽轮机的几个模块均在做功的问题，借助双轴的设计能够有充分有效利用热能，避免了机组在低压的末级叶片的小容积流量工况的排汽损失很大的问题，可以通过汽轮机组的负荷调整汽轮机的运行状态，从而有效提高了机组在深度调峰时低负荷工况的经济性。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种适用于深度调峰的二次再热机组系统，其特征在于：包括锅炉（6）、超高压缸（1）、高压缸（2）、中压缸以及低压缸以及凝汽器（10）；
中压缸为双分流布置，形成中压缸一（3）和中压缸二（7），该低压缸包括低压缸一（4）和低压缸二（8），其中，中压缸一（3）和低压缸一（4）同轴系设置并连接有发电机一（5），中压缸二（7）和低压缸二（8）同轴系设置并连接有发电机二（9），中压缸一（3）和中压缸二（7）的进汽均来自于高压缸排汽；
所述超高压缸（1）和高压缸（2）的排汽分别通过锅炉再加热，该超高压缸（1）的排汽经过锅炉后作为高压缸的进汽，该高压缸（2）的排汽经过锅炉后分别作为中压缸一和中压缸二进汽；
该低压缸一与低压缸二组成两缸四排汽机组，并且低压缸一与低压缸二分别为两排汽。
2.如权利要求1所述的一种适用于深度调峰的二次再热机组系统，其特征在于：中压缸的排汽均直接作为低压缸的进汽。
3.如权利要求1所述的一种适用于深度调峰的二次再热机组系统，其特征在于：所述低压缸一（4）和低压缸二（8）分别连接有凝汽器。
4.如权利要求1所述的一种适用于深度调峰的二次再热机组系统，其特征在于：所述低压缸一（4）和低压缸二（8）共同连接一个凝汽器。
5.一种二次再热机组系统的运行方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将汽轮机组的中压缸采用双分流设置，形成中压缸一和中压缸二，同时，采用两个单缸双排汽的低压缸，即为低压缸一和低压缸二，其中，中压缸一和低压缸一、中压缸二和低压缸二分别同轴系设置并分别连接发电机一和发电机二，形成二轴系汽轮机组；
b、将汽轮机组中超高压缸、高压缸的排汽送入至锅炉再次加热，其中超高压缸的排汽经过加热后作为高压缸的进汽，高压缸的排汽经过加热后作为中压缸一和中压缸二的进汽，中压缸一和中压缸二的排汽分别作为低压缸一和低压缸二的进汽，低压缸一和低压缸二的排汽送入凝汽器。
6.如权利要求5所述的一种二次再热机组系统的运行方法，其特征在于：高压缸末级和次末级采用大焓降和高反动度设计，结构采用高阻尼结构。
7.如权利要求5所述的一种二次再热机组系统的运行方法，其特征在于：还包括步骤c、在深度调峰的50%额定负荷以下，中压缸二、低压缸二不进汽不做功，该轴系上的发电机二对外不供电，中压缸一、低压缸一所在轴系做功而且发电机一向外供电。
8.如权利要求5所述的一种二次再热机组系统的运行方法，其特征在于：还包括步骤d、在高负荷和额定负荷工况下，两个轴系上的中压缸和低压缸均做功，发电机一和发电机二均向外供电。
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