CN110185510A - 一种热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统及调节方法 - Google Patents

一种热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统及调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统及调节方法，包括：汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、凝汽器、冷却塔、背压机、蒸汽冷却器、供水循环泵、回水循环泵、第一热网加热器、第二热网加热器和疏水换热器，汽轮机中压缸通过采暖抽汽管同时与第一热网加热器和背压机连接，背压机通过冷却蒸汽管和低压缸蒸汽管分别与汽轮机低压缸和第二热网加热器连接，在冷却蒸汽管上安装有蒸汽冷却器，第一热网加热器和第二热网加热器为并联连接，第一热网加热器和第二热网加热器同时与疏水换热器串联连接。本发明通过背压机变工况运行及间接冷却，有效控制进入汽轮机低压缸的冷却蒸汽参数，实现对汽轮机低压缸进行有效冷却。

Description

一种热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统及调 节方法
技术领域
本发明属于热电联产技术领域，具体涉及一种热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统及调节方法。
背景技术
对于火力发电厂，汽轮机的乏汽通常是通过空冷或者水冷方式直接排放掉的，这就造成了巨大的冷端损失。例如300MW亚临界纯凝机组的能量利用率约为38%，其中冷端损失约占45%，采用抽汽供热后机组的能量利用率提升至60%，但是仍有20%的冷凝低温余热被排放掉，这部分热量由于品位低而难以直接利用。同时，由于电网为消纳新能源电力，对煤电机组火电灵活性的要求不断加强，煤电机组需实现超低负荷运行，才能满足电网的调峰需求，这给燃煤热电机组带来了极大的挑战。
目前，专利“汽轮机抽凝背系统及其调节方法（专利号201710193938.3）”，无需更换转子，即可实现低压缸不投入运行，该技术既可以最大程度的增加对外供热量，又可以高效益的实现机组低负荷发电；该专利的技术缺点是无法对冷却蒸汽的品质进行有效控制，以及采暖抽汽的蒸汽能未得到充分回收利用。专利申请“用于抽凝背系统的低压缸冷却装置及其应用（申请号201710585067.X）”，该技术有效提升了冷却蒸汽的品质，在低压缸不进汽运行时，实现了对汽轮机低压缸的有效冷却；该专利的技术缺点是采暖抽汽的蒸汽能未得到充分回收利用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理，性能可靠，有利于实现热电机组供热能力提升及热能梯级利用的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统及调节方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统，其特征在于，它包括：汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、凝汽器、冷却塔、背压机、蒸汽冷却器、供水循环泵、回水循环泵、第一热网加热器、第二热网加热器和疏水换热器；所述汽轮机中压缸的排汽口通过连通管与汽轮机低压缸的进汽口连接，且在连通管上安装有液压蝶阀，所述汽轮机低压缸的排汽口与凝汽器连接，所述凝汽器通过循环供水管和循环回水管与冷却塔连接，且在循环供水管上安装有第八阀门和供水循环泵，在循环回水管上安装有回水循环泵，所述汽轮机中压缸的排汽口还通过采暖抽汽管分别与第一热网加热器的进汽口和背压机的进汽口连接，且在采暖抽汽管、第一热网加热器的进汽口和背压机的进汽口分别安装有第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述背压机的排汽口通过冷却蒸汽管和低压蒸汽管分别与汽轮机低压缸的进汽口和第二热网加热器的进汽口连接，且在冷却蒸汽管上沿着蒸汽流动方向依次安装有蒸汽冷却器、温度测量仪、压力测量仪、流量测量仪和闸阀，在低压蒸汽管上安装有第十一阀门，所述蒸汽冷却器的水侧通过循环供水支管和循环回水支管分别与供水循环泵的出水口和回水循环泵的进水口连接，且在循环供水支管和循环回水支管上分别安装有第九阀门和第十阀门，疏水管的进水端同时与第一热网加热器的疏水口和第二热网加热器的疏水口连接，且在第一热网加热器的疏水口和第二热网加热器的疏水口分别安装有第十二阀门和第十三阀门，所述疏水管的出水端与疏水换热器的高温水进口连接，所述疏水换热器的低温水进口与采暖回水管连接，所述疏水换热器的低温水出口通过采暖第一支管和采暖第二支管分别与第二热网加热器的进水口和第一热网加热器的进水口连接，且在采暖第一支管和采暖第二支管上分别安装有第十四阀门和第十六阀门，采暖供水管通过采暖第三支管和采暖第四支管分别与第二热网加热器的进水口和第一热网加热器的进水口连接，且在采暖第三支管和采暖第四支管上分别安装有第十五阀门和第十七阀门。
进一步而言，所述背压机同时与冷却蒸汽管和低压蒸汽管连接，且在背压机的排汽口安装有第四阀门。
进一步而言，所述蒸汽冷却器的汽侧设置有冷却蒸汽旁路，且在蒸汽冷却器的进汽口、蒸汽冷却器的出汽口和冷却蒸汽旁路上分别安装有第六阀门、第七阀门和第五阀门。
进一步而言，所述背压机的排汽压力为0.1MPa~0.2MPa。
进一步而言，所述第一热网加热器和第二热网加热器为并联连接，所述第一热网加热器和第二热网加热器同时与疏水换热器串联连接。
所述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的调节方法如下：
当汽轮机背压工况运行时，全关闭液压蝶阀，打开第一阀门和第八阀门，汽轮机中压缸的排汽全部由采暖抽汽管对外输出供热，此时：
打开第三阀门、第四阀门、第五阀门、闸阀、第十一阀门和第十三阀门，汽轮机中压缸的排汽进入背压机进行做功后，一部分背压机的排汽由冷却蒸汽管输送至汽轮机低压缸，对汽轮机低压缸进行冷却，另一部分背压机的排汽由低压蒸汽管输送至第二热网加热器，第二热网加热器输出的蒸汽疏水由疏水管输送至疏水换热器；
同时打开第十四阀门和第十五阀门，来自采暖回水管的热网水先进入疏水换热器进行第一次加热，然后再进入第二热网加热器进行第二次加热，被第二热网加热器加热的热网水由采暖供水管对外输出供热。
上述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的调节方法中：
当温度测量仪测得的蒸汽温度值过高时，则关闭第五阀门，打开第六阀门、第七阀门、第九阀门和第十阀门，调节第八阀门的开度，利用来自冷却塔的低温循环水经循环供水支管输送至蒸汽冷却器，对来自背压机的排汽进行降温，降温后的排汽再输送至汽轮机低压缸，对汽轮机低压缸进行冷却，蒸汽冷却器中被加热的循环水再由循环回水支管输送至冷却塔进行散热。
上述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的调节方法中：
当外界供热负荷需求过高时，还打开第二阀门和第十二阀门，汽轮机中压缸的排汽还进入第一热网加热器对热网水进行加热，第一热网加热器输出的蒸汽疏水与第二热网加热器输出的蒸汽疏水混合后同时由疏水管输送至疏水换热器；此时，还打开第十六阀门和第十七阀门，经过疏水换热器第一次加热的热网水还进入第一热网加热器进行第二次加热，被第一热网加热器加热的热网水和被第二热网加热器加热的热网水混合后同时由采暖供水管对外输出供热。
上述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的调节方法中：
热网水的加热方式为梯级加热，先在疏水换热器中进行一级加热，然后分别进入第一热网加热器和第二热网加热器进行二级加热。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：设计合理，结构简单，性能可靠，合理设计汽轮机切除低压缸进汽的供热系统，以实现：（1）通过间接冷却和背压机变工况运行，对进入汽轮机低压缸的蒸汽进行减温减压，在保证蒸汽干度的情况下，提高冷却蒸汽品质，从而对汽轮机低压缸进行有效冷却；（2）利用背压机对采暖抽汽的蒸汽能进行充分回收，利用低品位的背压机排汽进行供热，减少高品位能的损失；（3）基于“温度对口、梯级利用”的原则，对热网水进行梯级加热，减少了由于蒸汽与热网水之间温差过大而造成的不可逆损失。由此可见，本发明具有较大的实际运用价值。
附图说明
图1是本发明实施例中热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统，它包括：汽轮机中压缸1、汽轮机低压缸2、凝汽器3、冷却塔4、背压机5、蒸汽冷却器6、供水循环泵7、回水循环泵8、第一热网加热器9、第二热网加热器10和疏水换热器11；汽轮机中压缸1的排汽口通过连通管21与汽轮机低压缸2的进汽口连接，且在连通管21上安装有液压蝶阀41，汽轮机低压缸2的排汽口与凝汽器3连接，凝汽器3通过循环供水管23和循环回水管24与冷却塔4连接，且在循环供水管23上安装有第八阀门50和供水循环泵7，在循环回水管24上安装有回水循环泵8，汽轮机中压缸1的排汽口还通过采暖抽汽管22分别与第一热网加热器9的进汽口和背压机5的进汽口连接，且在采暖抽汽管22、第一热网加热器9的进汽口和背压机5的进汽口分别安装有第一阀门42、第二阀门43和第三阀门44，背压机5的排汽口通过冷却蒸汽管25和低压蒸汽管27分别与汽轮机低压缸2的进汽口和第二热网加热器10的进汽口连接，且在冷却蒸汽管25上沿着蒸汽流动方向依次安装有蒸汽冷却器6、温度测量仪60、压力测量仪61、流量测量仪62和闸阀49，在低压蒸汽管27上安装有第十一阀门53，蒸汽冷却器6的汽侧设置有冷却蒸汽旁路26，且在蒸汽冷却器6的进汽口、蒸汽冷却器6的出汽口和冷却蒸汽旁路26上分别安装有第六阀门47、第七阀门48和第五阀门46，蒸汽冷却器6的水侧通过循环供水支管35和循环回水支管36分别与供水循环泵7的出水口和回水循环泵8的进水口连接，且在循环供水支管35和循环回水支管36上分别安装有第九阀门51和第十阀门52，疏水管28的进水端同时与第一热网加热器9的疏水口和第二热网加热器10的疏水口连接，且在第一热网加热器9的疏水口和第二热网加热器10的疏水口分别安装有第十二阀门54和第十三阀门55，疏水管28的出水端与疏水换热器11的高温水进口连接，疏水换热器11的低温水进口与采暖回水管29连接，疏水换热器11的低温水出口通过采暖第一支管30和采暖第二支管31分别与第二热网加热器10的进水口和第一热网加热器9的进水口连接，且在采暖第一支管30和采暖第二支管31上分别安装有第十四阀门56和第十六阀门58，采暖供水管34通过采暖第三支管32和采暖第四支管33分别与第二热网加热器10的进水口和第一热网加热器9的进水口连接，且在采暖第三支管32和采暖第四支管33上分别安装有第十五阀门57和第十七阀门59。
在本实施例中，背压机5同时与冷却蒸汽管25和低压蒸汽管27连接，且在背压机5的排汽口安装有第四阀门45，背压机5的排汽压力为0.1MPa~0.2MPa。
在本实施例中，第一热网加热器9和第二热网加热器10为并联连接，第一热网加热器9和第二热网加热器10同时与疏水换热器11串联连接。
热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的调节方法如下：
当汽轮机背压工况运行时，全关闭液压蝶阀41，打开第一阀门42和第八阀门50，汽轮机中压缸1的排汽全部由采暖抽汽管22对外输出供热，此时：
打开第三阀门44、第四阀门45、第五阀门46、闸阀49、第十一阀门53和第十三阀门55，汽轮机中压缸1的排汽进入背压机5进行做功后，一部分背压机5的排汽由冷却蒸汽管25输送至汽轮机低压缸2，对汽轮机低压缸2进行冷却，另一部分背压机5的排汽由低压蒸汽管27输送至第二热网加热器10，第二热网加热器10输出的蒸汽疏水由疏水管28输送至疏水换热器11；
同时打开第十四阀门56和第十五阀门57，来自采暖回水管29的热网水先进入疏水换热器11进行第一次加热，然后再进入第二热网加热器10进行第二次加热，被第二热网加热器10加热的热网水由采暖供水管34对外输出供热。
在调节过程中，当温度测量仪60测得的蒸汽温度值过高时，则关闭第五阀门46，打开第六阀门47、第七阀门48、第九阀门51和第十阀门52，调节第八阀门50的开度，利用来自冷却塔4的低温循环水经循环供水支管35输送至蒸汽冷却器6，对来自背压机5的排汽进行降温，降温后的排汽再输送至汽轮机低压缸2，对汽轮机低压缸2进行冷却，蒸汽冷却器6中被加热的循环水再由循环回水支管36输送至冷却塔4进行散热。
在调节过程中，当外界供热负荷需求过高时，还打开第二阀门43和第十二阀门54，汽轮机中压缸1的排汽还进入第一热网加热器9对热网水进行加热，第一热网加热器9输出的蒸汽疏水与第二热网加热器10输出的蒸汽疏水混合后同时由疏水管28输送至疏水换热器11；此时，还打开第十六阀门58和第十七阀门59，经过疏水换热器11第一次加热的热网水还进入第一热网加热器9进行第二次加热，被第一热网加热器9加热的热网水和被第二热网加热器10加热的热网水混合后同时由采暖供水管34对外输出供热。
在调节过程中，热网水的加热方式为梯级加热，先在疏水换热器11中进行一级加热，然后分别进入第一热网加热器9和第二热网加热器10进行二级加热。
在本实施例的具体运行方法中，闸阀49具有截断的功能，除了闸阀49以外，其它所有阀门的开度调节均通过供热系统的DCS控制系统远程操作完成；另外，根据流量测量仪62、压力测量仪61和温度测量仪60，对背压机5进行变工况运行调节，以获得所需的排汽压力，同时对进入蒸汽冷却器6的蒸汽流量和循环水流量进行调节，以获得所需的蒸汽温度。
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统，其特征在于，它包括：汽轮机中压缸（1）、汽轮机低压缸（2）、凝汽器（3）、冷却塔（4）、背压机（5）、蒸汽冷却器（6）、供水循环泵（7）、回水循环泵（8）、第一热网加热器（9）、第二热网加热器（10）和疏水换热器（11）；所述汽轮机中压缸（1）的排汽口通过连通管（21）与汽轮机低压缸（2）的进汽口连接，且在连通管（21）上安装有液压蝶阀（41），所述汽轮机低压缸（2）的排汽口与凝汽器（3）连接，所述凝汽器（3）通过循环供水管（23）和循环回水管（24）与冷却塔（4）连接，且在循环供水管（23）上安装有第八阀门（50）和供水循环泵（7），在循环回水管（24）上安装有回水循环泵（8），所述汽轮机中压缸（1）的排汽口还通过采暖抽汽管（22）分别与第一热网加热器（9）的进汽口和背压机（5）的进汽口连接，且在采暖抽汽管（22）、第一热网加热器（9）的进汽口和背压机（5）的进汽口分别安装有第一阀门（42）、第二阀门（43）和第三阀门（44），所述背压机（5）的排汽口通过冷却蒸汽管（25）和低压蒸汽管（27）分别与汽轮机低压缸（2）的进汽口和第二热网加热器（10）的进汽口连接，且在冷却蒸汽管（25）上沿着蒸汽流动方向依次安装有蒸汽冷却器（6）、温度测量仪（60）、压力测量仪（61）、流量测量仪（62）和闸阀（49），在低压蒸汽管（27）上安装有第十一阀门（53），所述蒸汽冷却器（6）的水侧通过循环供水支管（35）和循环回水支管（36）分别与供水循环泵（7）的出水口和回水循环泵（8）的进水口连接，且在循环供水支管（35）和循环回水支管（36）上分别安装有第九阀门（51）和第十阀门（52），疏水管（28）的进水端同时与第一热网加热器（9）的疏水口和第二热网加热器（10）的疏水口连接，且在第一热网加热器（9）的疏水口和第二热网加热器（10）的疏水口分别安装有第十二阀门（54）和第十三阀门（55），所述疏水管（28）的出水端与疏水换热器（11）的高温水进口连接，所述疏水换热器（11）的低温水进口与采暖回水管（29）连接，所述疏水换热器（11）的低温水出口通过采暖第一支管（30）和采暖第二支管（31）分别与第二热网加热器（10）的进水口和第一热网加热器（9）的进水口连接，且在采暖第一支管（30）和采暖第二支管（31）上分别安装有第十四阀门（56）和第十六阀门（58），采暖供水管（34）通过采暖第三支管（32）和采暖第四支管（33）分别与第二热网加热器（10）的进水口和第一热网加热器（9）的进水口连接，且在采暖第三支管（32）和采暖第四支管（33）上分别安装有第十五阀门（57）和第十七阀门（59）。
2.根据权利要求1所述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统，其特征在于，所述背压机（5）同时与冷却蒸汽管（25）和低压蒸汽管（27）连接，且在背压机（5）的排汽口安装有第四阀门（45）。
3.根据权利要求1所述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统，其特征在于，所述蒸汽冷却器（6）的汽侧设置有冷却蒸汽旁路（26），且在蒸汽冷却器（6）的进汽口、蒸汽冷却器（6）的出汽口和冷却蒸汽旁路（26）上分别安装有第六阀门（47）、第七阀门（48）和第五阀门（46）。
4.根据权利要求1所述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统，其特征在于，所述背压机（5）的排汽压力为0.1MPa~0.2MPa。
5.根据权利要求1所述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统，其特征在于，所述第一热网加热器（9）和第二热网加热器（10）为并联连接，所述第一热网加热器（9）和第二热网加热器（10）同时与疏水换热器（11）串联连接。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的调节方法，其特征在于，所述调节方法如下：
当汽轮机背压工况运行时，全关闭液压蝶阀（41），打开第一阀门（42）和第八阀门（50），汽轮机中压缸（1）的排汽全部由采暖抽汽管（22）对外输出供热，此时：
打开第三阀门（44）、第四阀门（45）、第五阀门（46）、闸阀（49）、第十一阀门（53）和第十三阀门（55），汽轮机中压缸（1）的排汽进入背压机（5）进行做功后，一部分背压机（5）的排汽由冷却蒸汽管（25）输送至汽轮机低压缸（2），对汽轮机低压缸（2）进行冷却，另一部分背压机（5）的排汽由低压蒸汽管（27）输送至第二热网加热器（10），第二热网加热器（10）输出的蒸汽疏水由疏水管（28）输送至疏水换热器（11）；
同时打开第十四阀门（56）和第十五阀门（57），来自采暖回水管（29）的热网水先进入疏水换热器（11）进行第一次加热，然后再进入第二热网加热器（10）进行第二次加热，被第二热网加热器（10）加热的热网水由采暖供水管（34）对外输出供热。
7.根据权利要求6所述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的调节方法，其特征在于，当温度测量仪（60）测得的蒸汽温度值过高时，则关闭第五阀门（46），打开第六阀门（47）、第七阀门（48）、第九阀门（51）和第十阀门（52），调节第八阀门（50）的开度，利用来自冷却塔（4）的低温循环水经循环供水支管（35）输送至蒸汽冷却器（6），对来自背压机（5）的排汽进行降温，降温后的排汽再输送至汽轮机低压缸（2），对汽轮机低压缸（2）进行冷却，蒸汽冷却器（6）中被加热的循环水再由循环回水支管（36）输送至冷却塔（4）进行散热。
8.根据权利要求6所述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的调节方法，其特征在于，当外界供热负荷需求过高时，还打开第二阀门（43）和第十二阀门（54），汽轮机中压缸（1）的排汽还进入第一热网加热器（9）对热网水进行加热，第一热网加热器（9）输出的蒸汽疏水与第二热网加热器（10）输出的蒸汽疏水混合后同时由疏水管（28）输送至疏水换热器（11）；此时，还打开第十六阀门（58）和第十七阀门（59），经过疏水换热器（11）第一次加热的热网水还进入第一热网加热器（9）进行第二次加热，被第一热网加热器（9）加热的热网水和被第二热网加热器（10）加热的热网水混合后同时由采暖供水管（34）对外输出供热。
9.根据权利要求8所述的热电机组切除低压缸进汽耦合背压机梯级供热系统的调节方法，其特征在于，热网水的加热方式为梯级加热，先在疏水换热器（11）中进行一级加热，然后分别进入第一热网加热器（9）和第二热网加热器（10）进行二级加热。
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