发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种能够提供冷源损失为零,并且具备热、电调峰能力的供热方式的用于湿冷机组的供热系统及方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明一方面提供一种用于湿冷机组的供热系统,包括低真空改造后的汽轮机、热网凝汽器、热网加热器、减温器、可通断的第一管道和可通断的第二管道;汽轮机包括高压缸、中压缸和低压缸,中压缸的排汽出口与热网加热器的汽侧入口以可选择通断且流量可调的方式连通,第一管道和第二管道并联在中压缸的排汽出口和低压缸的蒸汽入口之间,第一管道将中压缸的排汽出口与低压缸的蒸汽入口直接连通,减温器设在第二管道上;低压缸的排汽出口与热网凝汽器的汽侧入口连通,热网凝汽器的水侧入口与热网回水管道连通且与大机循环回水管道可选择的连通;热网凝汽器的水侧出口与热网加热器的水侧入口连通且与大机循环出水管道可选择的连通,热网加热器的水侧出口与热网供水管道连通。热网循环水和大机循环水在冬(采暖期)、夏(非采暖期)季切换。
根据本发明,还包括疏水冷却器和凝结水冷却器;疏水冷却器的热侧入口和热侧出口分别与热网加热器的汽侧出口和热网凝汽器的热井连通,疏水冷却器的冷侧入口和冷侧出口分别与热网回水管道和热网加热器的水侧入口连通;凝结水冷却器的热侧入口和热侧出口分别与热网凝汽器的热井和凝结水排出管道连通,凝结水冷却器的冷侧入口和冷侧出口分别与热网回水管道和热网加热器的水侧入口连通。
根据本发明,在凝结水冷却器外设有可通断的第一冷侧旁路和可通断的第一热侧旁路,二者用于控制热网回水管道的回水进入热网加热器前和热网凝汽器热井中的凝结水进入凝结水排出管道前是否在凝结水冷却器中进行换热;在疏水冷却器外设有可通断的第二冷侧旁路和可通断的第二热侧旁路,二者用于控制热网回水管道的回水进入热网加热器前和热网加热器的疏水进入热网凝汽器前是否在疏水冷却器中进行换热;在热网加热器外设有可通断的热网加热器旁路,用于控制热网加热器总管的出水进入热网供水管道前是否在热网加热器中与中压缸排汽进行换热。
根据本发明,第一管道上设有第一调节阀和在关闭状态时完全密封的液压蝶阀,第二管道上设有第二调节阀,减温器还具有冷却水入口,冷却水入口与冷却水供应管道连通。
根据本发明,中压缸的排汽出口与热网加热器的汽侧入口通过第三管道连通,在第三管道上沿远离中压缸的方向设有抽汽止回阀、抽汽快关阀、第一电动阀和抽汽流量孔板;低压缸的排汽出口与热网凝汽器的汽侧入口通过第四管道连通,在第四管道上设有第二电动阀。
根据本发明,在第一冷侧旁路上设有第一冷侧旁路通断阀;在第一热侧旁路上设有第一热侧旁路通断阀;在第二冷侧旁路上设有第二冷侧旁路通断阀;在第二热侧旁路上设有第二热侧旁路通断阀;在热网加热器旁路上设有热网加热器旁路通断阀。
根据本发明,热网回水管道与凝结水冷却器的冷侧入口、热网凝汽器的水侧入口和疏水冷却器的冷侧入口分别通过第六管道、第七管道和第八管道连通;凝结水冷却器的冷侧出口、热网凝汽器的水侧出口和疏水冷却器的冷侧出口分别连接第九管道、第十管道和第十一管道,第九管道、第十管道和第十一管道的出口均通过热网加热器总管与热网加热器的水侧入口连通,在热网加热器总管上设有第二水泵;热网凝汽器的热井与凝结水冷却器的热侧入口通过第十二管道连通,在第十二管道上设有第一水泵;在凝结水冷却器的热侧出口连接凝结水排出管道;疏水冷却器的热侧入口与热网加热器的汽侧出口通过第十三管道连通;疏水冷却器的热侧出口与热网凝汽器的热井通过第十四管道连通;第一冷侧旁路的两端分别与第六管道和第九管道连通;第一热侧旁路的两端分别与第十二管道和凝结水排出管道连通;第二冷侧旁路的两端分别与第八管道和第十一管道连通;第二热侧旁路的两端分别与第十三管道和第十四管道连通;热网加热器旁路的两端分别与热网加热器总管和热网供水管道连通。
本发明的另一方面提供一种用于湿冷机组的供热方法,应用上述任一项的供热系统,供热方法包括低压缸零出力供热方式、抽汽与低真空结合供热方式和低真空供热方式:在供热温度小于等于预设温度且发电负荷大于等于负荷上限值时,采用低真空供热方式;在供热温度大于预设温度且发电负荷在大于负荷下限值且小于负荷上限值之间的范围内时,采用抽汽与低真空结合供热方式;在供热温度大于预设温度且发电负荷小于等于负荷下限值时,采用低压缸零出力供热方式;其中,低真空供热方式为:中压缸排汽全部进入低压缸作功,之后低压缸排汽全部进入热网凝汽器对热网回水加热,形成热网供水;其中,抽汽与低真空结合供热方式为:中压缸排汽分为第一部分和第二部分;第一部分在低压缸中作功后进入热网凝汽器对热网回水加热,经热网凝汽器加热后获得的热网循环水进入热网加热器;第二部分直接进入热网加热器对进入其中的热网循环水再次加热,形成热网供水;第一部分和第二部分的分配量可根据热负荷和电负荷的需求进行调节;其中,低压缸零出力供热方式为:中压缸排汽分为第一部分和第二部分;第一部分通过第二通道经减温器减温后通过冷却蒸汽旁路管道进入低压缸后再排入热网凝汽器对热网回水加热,经热网凝汽器加热后获得的热网循环水进入热网加热器;第二部分直接进入热网加热器对热网循环水再次加热,形成热网供水;第一部分和第二部分的分配量可根据热负荷的需求进行调节。
根据本发明,在抽汽与低真空结合供热方式中:中压缸排汽在热网加热器中换热后形成疏水,疏水进入疏水冷却器对热网回水加热,加热后获得的热网循环水进入热网加热器再次加热;经疏水冷却器冷却后的疏水进入热网凝汽器的热井中与低压缸排汽在热网凝汽器中冷凝形成的凝结水混合,混合后经过第一水泵打入凝结水冷却器对热网回水加热,加热后获得的热网循环水与热网凝汽器加热的热网循环水一起混合形成热网供水,冷却后的凝结水进入凝结水系统;在低真空供热方式中:低压缸排汽在热网凝汽器中冷凝形成的凝结水经过第一水泵打入凝结水冷却器对热网回水加热,加热后获得的热网循环水与热网凝汽器加热的热网循环水一起混合形成热网供水,冷却后的凝结水进入凝结水系统;在低压缸零出力供热方式中:进入热网加热器的中压缸排汽在热网加热器中换热后形成疏水,疏水进入疏水冷却器对热网回水加热,加热后获得的热网循环水进入热网加热器再次加热,冷却后的疏水排入热网凝汽器的热井中;20t/h~90t/h中压缸排汽通过第二管道经过减温器减温后通过冷却蒸汽旁路管道进入低压缸,然后排入热网凝汽器,并经热网凝汽器冷凝后形成的凝结水与经疏水冷却器冷却后的疏水在热网凝汽器的热井中混合,混合后经过第一水泵打入凝结水系统。
(三)有益效果
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明的用于湿冷机组的供热系统及方法能够实现低真空供热、抽汽与低真空结合供热和低压缸零出力供热的切换,可提供冷源损失为零的供热模式,提高汽轮机组经济效益,又能满足灵活性调峰,充分提升机组的热、电调峰能力,可根据不同供热需求灵活操作,更加优化。
本发明的用于湿冷机组的供热系统及方法还具有凝结水冷却器和疏水冷却器,充分利用低真空下的低压缸排汽、凝结水和疏水的热量,提高了机组供热能力和经济性。
具体实施方式
如下结合附图和具体实施例对本发明进行更好的解释。
参见图1,本实施例的用于湿冷机组的供热系统包括低真空改造后的汽轮机,其中包括高压缸56、中压缸57和低压缸58。该系统还包括冷却水供应管道1、第六调节阀2、减温器3、第二管道4、四通5、抽汽止回阀6、抽汽快关阀7、第一电动阀8、抽汽流量孔板9、第三管道10、第三管道分段11、第五调节阀12、热网加热器13、排污管14、热网加热器旁路15、热网加热器旁路通断阀16、热网加热器总管17、第二水泵18、第十一管道19、第二冷侧旁路20、第二冷侧旁路通断阀21、第八管道22、第十管道23、热网凝汽器旁路24、热网凝汽器旁路调节阀25、第七管道26、第九管道27、第一冷侧旁路28、第一冷侧旁路通断阀29、第六管道30、热网供水管道31、第四调节阀32、第三调节阀33、回水流量孔板34、热网回水管道35、凝结水冷却器36、凝结水排出管道37、第一热侧旁路38、第一热侧旁路通断阀39、第十二管道40、第一水泵41、排污泵42、大机循环回水管道43、大机循环回水隔离门44、第三电动阀45、第四管道46、第二电动阀47、热网凝汽器48、大机循环供水隔离门49、大机循环供水管道50、第十四管道51、第二热侧旁路通断阀52、第二热侧旁路53、疏水冷却器54、第十三管道55、第一管道59、第二调节阀60、第一调节阀61和液压蝶阀62。
参照图1,第一管道59和第二管道4均为可通断的,第一管道59和第二管道4并联在中压缸57的排汽出口和低压缸58的蒸汽入口之间,可选择利用第一管道59或第二管道4将中压缸57的排汽出口和低压缸58的蒸汽入口连通。第一管道59上设有第一调节阀61和液压蝶阀62,该液压蝶阀62在关闭状态时完全密封以使此时第一管道59完全断流;该液压蝶阀62在打开状态时第一管道59通流,将中压缸57的排汽出口与低压缸58的蒸汽入口直接连通。第二管道4上设有减温器3和第二调节阀60,中压缸排汽从减温器3的热侧入口进入减温器3中并与进入减温器3的冷却水混合后形成冷却蒸汽从减温器3的热侧出口排出至低压缸58,其中,减温器3还具有冷却水入口,冷却水入口与冷却水供应管道1连通以接收冷却水,在冷却水供应管道1上设置第六调节阀2,以控制进入减温器3的冷却水量,由此第二管道4通流时中压缸57的排汽出口与低压缸58的蒸汽入口之间通过减温器3连通。
综上,通过液压蝶阀62、第一调节阀61和第二调节阀60的设置,实现第一管道59和第二管道4的通断。并且,通过第一管道59、液压蝶阀62和第一调节阀61的设置,还实现了中压缸57的排汽出口与低压缸58的蒸汽入口以可选择通断且流量可调的方式连通。
进一步参见参照图1,中压缸57的排汽出口与热网加热器13的汽侧入口通过第三管道10连通,在第三管道10上沿远离中压缸57的方向设有抽汽止回阀6、抽汽快关阀7、第一电动阀8、抽汽流量孔板9、第五调节阀12,其中,第一电动阀8主要用来控制管道的通断,第五调节阀12主要用来控制管道的通流面积,进而实现了中压缸57的排汽出口与热网加热器13的汽侧入口以可选择通断且流量可调的方式连通。其中,抽汽止回阀6、抽汽快关阀7、第一电动阀8用于在热网加热器13泄露时防止热网循环水倒流到汽轮机,起到快速切断止回的作用。在本实施例中,如图1所示,设置两个热网加热器13,第三管道10的末端分支成两个第三管道分段11,两个第三管道分段11的末端与两个热网加热器13一一对应的连通,在每个第三管道分段11上都设置一个上述第五调节阀12。可理解,第五调节阀12是控制进入单一热网加热器13的蒸汽量,当然本发明不局限于此,可根据需要设置一个或多个热网加热器13和相应的管道等附件。
在本实施例中,第一管道59、第二管道4和第三管道10的入口通过一个四通5与中压缸57的排汽出口连通。
进一步参照图1,低压缸58的排汽出口与热网凝汽器48的汽侧入口通过第四管道46连通,在第四管道46上设有第二电动阀47,第二电动阀47至少用于控制管道的通断。
热网凝汽器48的水侧入口与热网回水管道35通过第七管道26连通。并且,热网凝汽器48的水侧入口与大机循环回水管道43通过大机循环回水隔离门44可选择的连通。
热网凝汽器48的水侧出口连接第十管道23的入口,第十管道23的出口通过热网加热器总管17与热网加热器13的水侧入口连通,在热网加热器总管17上设有第二水泵18。由此,热网凝汽器48的水侧出口与热网加热器13的水侧入口连通。并且,热网凝汽器48的水侧出口与大机循环出水管道通过大机循环供水隔离门49可选择的连通。
其中,热网循环水和大机循环水在冬(采暖期)、夏(非采暖期)季切换。
热网凝汽器48还与抽真空系统连接,在二者连接的管道上设有第三电动阀45,第三电动阀45至少用于控制该管道的通断。
热网凝汽器48还与排污泵42连接。热网加热器13还连通有排污管14。在大修或停机后启机时,热网凝汽器48刚投入运行,很难保证经过热网凝汽器48冷却的乏汽水质达标,又由于热网凝汽器48是负压运行,所以通过设置排污泵,将启机时冷凝的凝结水排入生产排水井,对热网凝汽器48热态冲洗,待水质合格后,停止排污泵运行,将凝结水排入凝结水系统。
在热网凝汽器48外设有热网凝汽器旁路24,在热网凝汽器旁路24上设有热网凝汽器旁路调节阀25以控制热网凝汽器旁路24的通流面积。热网凝汽器旁路24的一端与第七管道26连通,另一端与第十管道23连通,根据热负荷和电负荷的需求,控制热网回水管道35的回水进入热网凝汽器48的水量。
疏水冷却器54的热侧入口与热网加热器13的汽侧出口通过第十三管道55连通。疏水冷却器54的热侧出口与热网凝汽器48中的热井通过第十四管道51连通。疏水冷却器54的冷侧入口与热网回水管道35通过第八管道22连通。疏水冷却器54的冷侧出口连接第十一管道19的入口,第十一管道19的出口通过热网加热器总管17与热网加热器13的水侧入口连通。
在疏水冷却器54外设有第二冷侧旁路20,在第二冷侧旁路20上设有第二冷侧旁路通断阀21以使第二冷侧旁路20可通断。第二冷侧旁路20的一端与第八管道22连通,另一端与第十一管道19连通,以控制热网回水管道35的回水进入热网加热器13前是否经疏水冷却器54换热。在疏水冷却器54外还设有第二热侧旁路53,在第二热侧旁路53上设有第二热侧旁路通断阀52以使第二热侧旁路53可通断。第二热侧旁路53的一端与第十三管道55连通,另一端与第十四管道51连通,以控制热网加热器13的疏水进入热网凝汽器48的热井前是否经疏水冷却器54换热。具体而言,当第二冷侧旁路20和第二热侧旁路53均断流时,热网回水管道35排出的热网回水进入疏水冷却器54,热网加热器13排出的由蒸汽冷凝形成的疏水进入疏水冷却器54加热热网回水获得热网循环水,然后热网循环水再进入热网加热器13再次被加热,而冷却后的疏水进入热网凝汽器48的热井与其中存储的凝结水混合;当第二冷侧旁路20通流时,热网回水管道35排出的热网回水不进入疏水冷却器54而直接进入热网加热器13;在第二热侧旁路53通流时,热网加热器13排出的由蒸汽冷凝形成的疏水直接进入热网凝汽器48的热井与其中存储的凝结水混合。
凝结水冷却器36的热侧入口与热网凝汽器48的热井通过第十二管道40连通。在第十二管道40上设有第一水泵41。在凝结水冷却器36的热侧出口连接有凝结水排出管道37,该凝结水排出管道37与湿冷机组的大机凝结水系统连通。凝结水冷却器36的冷侧入口与热网回水管道35通过第六管道30连通。凝结水冷却器36的冷侧出口连接第九管道27,第九管道27的出口通过热网加热器总管17与热网加热器13的水侧入口连通。
在凝结水冷却器36外设有第一冷侧旁路28,在第一冷侧旁路28上设有第一冷侧旁路通断阀29以使第一冷侧旁路28可通断。第一冷侧旁路28的一端与第六管道30连通,另一端与第九管道27连通,以控制热网回水管道35的回水进入热网加热器13前是否经凝结水冷却器36换热。在凝结水冷却器36外设有第一热侧旁路38,在第一热侧旁路38上设有第一热侧旁路通断阀39以使第一热侧旁路38可通断。第一热侧旁路38的一端与第十二管道40连通,另一端与凝结水排出管道37连通,以控制热网凝汽器48的凝结水(包括上述疏水)进入凝结水排出管道37前是否经凝结水冷却器36换热。具体而言,第一冷侧旁路28和第一热侧旁路38均断流时,热网回水管道35排出的热网回水先进入凝结水冷却器36,热网凝汽器48的凝结水(包括上述疏水)先进入凝结水冷却器36加热热网回水获得热网循环水,然后热网循环水再进入热网加热器13加热,在凝结水冷却器36中冷却的凝结水进入凝结水排出管道37;第一冷侧旁路28通流时,热网回水管道35排出的热网回水直接进入热网加热器13加热;第一热侧旁路38通流时,热网凝汽器48的出水直接进入凝结水排出管道37。
热网回水管道35上设有第三调节阀33和回水流量孔板34,第三调节阀33和回水流量孔板34的设置位置位于热网回水管道35与第六管道30、第七管道26、第八管道22连接位置的上游。第三调节阀33主要用于控制热网回水管道35的通断。
热网加热器13的水侧出口与热网供水管道31连通,热网供水管道31上设有第四调节阀32,第四调节阀32主要用于控制热网供水管道31的通断。
在热网加热器13外设有热网加热器旁路15,在热网加热器旁路15上设有热网加热器旁路通断阀16,以使热网加热器旁路15可通断。热网加热器旁路15的一端与热网加热器总管17连通,另一端与热网供水管道31连通,以控制热网加热器总管17的出水进入热网供水管道31前是否经热网加热器13换热。具体而言,热网加热器旁路15断流时,热网加热器总管17的出水进入热网加热器13加热后进入热网供水管道31排出;热网加热器旁路15通流时,热网加热器总管17的出水直接进入热网供水管道31排出。由此,热网加热器旁路15为热网加热器13的水侧旁路。
系统还包括控制单元,控制单元与系统中各个阀门以及需要电控的设备通讯连接,控制各个阀门的开断以及可调节开度的阀门的开度,并且控制需要电控的设备的运行。
如下描述应用上述用于湿冷机组的供热系统的用于湿冷机组的供热方法。该供热方法包括三种方式:抽汽与低真空结合供热方式、低真空供热方式和低压缸零出力供热方式。
在供热温度小于等于预设温度且发电负荷大于等于负荷上限值时,采用低真空供热方式;
在供热温度大于预设温度且发电负荷在大于负荷下限值且小于负荷上限值之间的范围内时,采用抽汽与低真空结合供热方式;
在供热温度大于预设温度且发电负荷小于等于负荷下限值时,采用低压缸零出力供热方式。
抽汽与低真空结合供热方式:
控制单元控制抽汽止回阀6、抽汽快关阀7、第一电动阀8和第五调节阀12打开,以使第三管道10通流,并且控制单元调节第五调节阀12的开度来控制进入热网加热器13的蒸汽量。控制单元控制第一调节阀61和液压蝶阀62打开,以使第一管道59通流。控制单元控制第二电动阀47打开,以使第四管道46通流,控制单元控制第三电动阀45打开。控制单元控制第三调节阀33打开,以使热网回水管道35通流。控制单元控制第四调节阀32打开,以使热网供水管道31通流。其余未提及的上面在本实施例中已经描述的阀门由控制单元控制其关闭。
由此,中压缸排汽(即从中压缸57排出的蒸汽)分为第一部分中压缸排汽和第二部分中压缸排汽。
第一部分中压缸排汽通过第一管道59进入低压缸58,在低压缸58中作功后经低压缸58的排汽出口、第四管道46和热网凝汽器48的汽侧入口进入热网凝汽器48,热网回水经过热网回水管道35、第七管道26和热网凝汽器48的水侧入口进入热网凝汽器48,低压缸排汽和热网回水在热网凝汽器48中换热,低压缸排汽冷凝形成凝结水缓存于热网凝汽器48的热井中,热网回水被加热。被加热后的热网回水称之为热网循环水,热网循环水经热网凝汽器48的水侧出口、第十管道23、热网加热器总管17、热网加热器13的水侧入口进入热网加热器13,由此经热网凝汽器48加热后获得的热网循环水进入热网加热器13再次加热。
第二部分中压缸排汽通过第三管道10、热网加热器13的汽侧入口直接进入热网加热器13,在热网加热器13中对热网循环水再次加热,形成热网供水,热网供水通过热网加热器13的水侧出口、热网供水管道31供出,用于用户采暖。中压缸排汽在热网加热器13中换热后形成疏水,疏水经热网加热器13的汽侧出口、第十三管道55、疏水冷却器54的热侧入口进入疏水冷却器54,热网回水经热网回水管道35、第八管道22、疏水冷却器54的冷侧入口进入疏水冷却器54,疏水在疏水冷却器54中对热网回水加热形成热网循环水,热网循环水经疏水冷却器54的冷侧出口、第十一管道19、热网加热器总管17、热网加热器13的水侧入口进入热网加热器13再次加热,冷却后的疏水经疏水冷却器54的热侧出口、第十四管道51进入热网凝汽器48的热井中与其中的凝结水一起混合缓存,二者混合后也统称为凝结水,该凝结水通过第一水泵41,经热网凝汽器48的热井、第十二管道40、凝结水冷却器36的热侧入口打入凝结水冷却器36。同时热网回水经热网回水管道35、第六管道30、凝结水冷却器36的冷侧入口进入凝结水冷却器36,凝结水和热网回水在凝结水冷却器36中换热,凝结水被进一步冷却,然后经过凝结水冷却器36的热侧出口、凝结水排出管道37进入湿冷机组的凝结水系统,而热网回水在凝结水冷却器36中被加热后获得的热网循环水经过凝结水冷却器36的冷侧出口、第九管道27、热网加热器总管17、热网加热器13的水侧入口进入热网加热器13。由此,热网回水经凝结水冷却器36加热后获得的热网循环水进入热网加热器13再次加热。
综上,在热网凝汽器48中蒸汽冷凝形成的凝结水以及经疏水冷却器54冷却后的疏水均进入凝结水冷却器36对热网回水加热,加热后的热网回水进入热网加热器13再次加热。并且来自热网回水管道35的热网回水分为三部分,分别进入凝结水冷却器36、热网凝汽器48和疏水冷却器54被第一次加热形成热网循环水,然后汇总后进入热网加热器13中被第二次加热,最终形成热网供水。
其中,通过控制单元调节第五调节阀12的开度,使得进入热网加热器13的蒸汽和进入低压缸58的蒸汽的分配量可根据热负荷和电负荷的需求进行调节。具体而言,热负荷高时,增大第五调节阀12的开度使更多的中压缸排汽进入热网加热器13供热;电负荷大时,减小第五调节阀12的开度使更多的中压缸排汽进入低压缸58作功。
该抽汽与低真空结合的供热方式下,中压缸排汽一部分通过低压缸58作功后进入热网凝汽器48对热网回水进行加热,另一部分进入热网加热器13对热网循环水再次加热,从而满足供热要求。该供热方式下,无论是进入热网加热器13的抽汽,还是进入低压缸58的蒸汽,最终都被利用,因此冷源损失为零,提高了机组供热能力和经济性,同时进入热网加热器13的抽汽和进入低压缸58的蒸汽的分配量可调,提高了机组热、电调峰的灵活性。而凝结水冷却器36、热网凝汽器48和疏水冷却器54均对热网回水进行一级加热,充分利用凝结水、低压缸排出的蒸汽和疏水的热量,提高了机组供热能力和经济性。
低真空供热方式为:
控制单元控制第一调节阀61和液压蝶阀62打开,以使第一管道59通流。控制单元控制第二电动阀47打开,以使第四管道46通流。控制单元控制第三电动阀45打开。控制单元控制第二冷侧旁路通断阀21打开,以使第二冷侧旁路20通流,同时控制单元控制第二热侧旁路通断阀52打开,以使第二热侧旁路53通流。控制单元控制第三调节阀33打开,以使热网回水管道35通流。控制单元控制第四调节阀32打开,以使热网供水管道31通流。控制单元控制热网加热器旁路通断阀16打开,以使热网加热器旁路15通流。控制单元控制其余未提及的本实施例中已描述的阀门关闭。
由此,从中压缸排汽经中压缸57的排汽出口、第一管道59、低压缸58的蒸汽入口全部进入低压缸58,在低压缸58中作功后的蒸汽从低压缸58的排汽出口排出,低压缸排汽(低压缸排出的蒸汽)全部经过第四管道46、热网凝汽器48的汽侧入口进入热网凝汽器48。热网回水经过热网回水管道35、第七管道26和热网凝汽器48的水侧入口进入热网凝汽器48,低压缸排汽和热网回水在热网凝汽器48中换热,低压缸排汽冷凝形成凝结水,热网回水被加热获得热网循环水。热网循环水经热网凝汽器48的水侧出口、第十管道23、热网加热器总管17、热网加热器旁路15进入热网供水管道31。凝结水经热网凝汽器48的热井、第十二管道40、凝结水冷却器36的热侧入口进入凝结水冷却器36。同时热网回水经热网回水管道35、第六管道30、凝结水冷却器36的冷侧入口进入凝结水冷却器36,凝结水和热网回水在凝结水冷却器36中换热,凝结水被进一步冷却,然后经过凝结水冷却器36的热侧出口、凝结水排出管道37进入湿冷机组的凝结水系统,而热网回水在凝结水冷却器36中被加热后获得热网循环水,热网循环水经过凝结水冷却器36的冷侧出口、第九管道27、热网加热器总管17、热网加热器旁路15进入热网供水管道31。此外,还有一部分热网回水经过第八管道22、第二冷侧旁路20进入热网加热器总管17后直接经热网加热器旁路15进入热网供水管道31与由热网凝汽器48和凝结水冷却器36加热形成的热网循环水混合作为热网供水用于采暖。此供热方式是最经济的一种供热方式,但也是一种“以热定电”的供热方式,发电负荷由外界供热负荷决定,基本没有电负荷调节能力。
低压缸零出力供热方式为:
控制单元控制抽汽止回阀6、抽汽快关阀7、第一电动阀8和第五调节阀12打开,以使第三管道10通流。控制单元控制第二调节阀60打开,以使第二管道4通流,并且通过控制单元调节第二调节阀60的开度来调节进入低压缸58的蒸汽量。控制单元控制第六调节阀2打开,以使冷却水供应管道1通流。控制单元控制第一冷侧旁路通断阀29打开,以使第一冷侧旁路28通流,控制单元控制第一热侧旁路通断阀39打开,以使第一热侧旁路38通流。控制单元控制第二电动阀47打开,以使第四管道46通流。控制单元控制第三电动阀45打开。控制单元控制第三调节阀33打开,以使热网回水管道35通流。控制单元控制第四调节阀32打开,以使热网供水管道31通流。同时控制单元控制热网凝汽器旁路调节阀25的开度调节。控制单元控制其余未提及的本实施例中上述已经描述的阀门关闭。
由此,中压缸排汽分为第一部分中压缸排汽和第二部分中压缸排汽。
第一部分中压缸排汽经过第二管道4与减温器3中的冷却水混合被减温形成冷却蒸汽,冷却蒸汽经低压缸58的蒸汽入口、低压缸58内部、低压缸58的排汽出口、第四管道46和热网凝汽器48的汽侧入口进入热网凝汽器48。热网回水的一部分经过热网回水管道35、第七管道26和热网凝汽器48的水侧入口进入热网凝汽器48,冷却蒸汽和热网回水在热网凝汽器48中换热,冷却蒸汽冷凝形成凝结水,热网回水被加热形成热网循环水,然后经热网凝汽器48的水侧出口进入第十管道23。热网回水的另一部分直接经过热网凝汽器旁路24进入第十管道23与热网循环水混合后一起进入热网加热器总管17,然后经热网加热器13的水侧入口进入热网加热器13再次加热。由此,通过热网凝汽器旁路调节阀25的开度调节,以控制进入热网凝汽器48的热网回水的量。
第二部分中压缸排汽经过第三管道10直接进入热网加热器13对热网循环水(其中也包括上述经热网凝汽器旁路24的热网回水)再次加热,形成热网供水,热网供水通过热网加热器13的水侧出口和热网供水管道31供出,用于用户采暖。中压缸排汽在热网加热器13中换热后形成疏水,疏水经热网加热器13的汽侧出口、第十三管道55、疏水冷却器54的热侧入口进入疏水冷却器54,热网回水经热网回水管道35、第八管道22、疏水冷却器54的冷侧入口进入疏水冷却器54,疏水在疏水冷却器54中对热网回水加热获得热网循环水,热网循环水经疏水冷却器54的冷侧出口、第十一管道19、热网加热器总管17、热网加热器13的水侧入口进入热网加热器13再次加热。冷却后疏水经疏水冷却器54的热侧出口、第十四管道51进入热网凝汽器48的热井中与其中的凝结水混合,混合后整体成为凝结水。该凝结水通过第一水泵41,经第一热侧旁路38、凝结水排出管道37进入湿冷机组的凝结水系统,而还有一部分热网回水经第六管道30、第一冷侧旁路28、第九管道27、热网加热器总管17、热网加热器13的水侧入口进入热网加热器13加热。综上,来自热网回水管道的热网回水分为四部分,两部分分别经热网凝汽器48和疏水冷却器54被第一次加热,然后与剩余两部分经过热网凝汽器旁路24和第一冷侧旁路28未被加热的热网回水汇总后进入热网加热器13中被第二次加热,最终形成热网供水。
通过控制单元调节第二调节阀60的开度,使得进入热网加热器13的蒸汽和进入低压缸58的蒸汽的分配量根据热负荷的需求进行微量调节。具体而言,热负荷需求增高时,减小第二调节阀60的开度,使更多的中压缸排汽进入热网加热器13供热。由于在低压缸零出力供热方式下,进入低压缸58的冷却蒸汽为20t/h~90t/h,因此通过第二调节阀60可调的范围在20t/h~90t/h内变化。
综上,实现了低压缸零出力。本实施例的液压蝶阀62可将中压缸57和低压缸58完全切断;减温器3及冷却水供应管道1的设置,对进入低压缸58的蒸汽进行冷却,降低低压缸58的进汽温度,防止了小流量下低压缸58的长叶片出现鼓风超温情况,降低低压缸58的排汽温度,保证机组运行安全性。本实施例中的低压缸零出力供热方式,没有冷源损失,将现有低压缸零出力技术中少量(20t/h~90t/h)冷却蒸汽降低真空充分利用,冷源损失降低到零,提高了机组供热能力和经济性,同时也提高了机组热、电调峰的灵活性。
本发明可以实现低真空供热、抽汽与低真空结合供热和低压缸零出力供热等多种供热方式的切换,减少冷源损失,增大供热面积,提高汽轮机组经济效益,又能满足灵活性调峰,充分提升机组的热、电调峰能力,可根据不同供热需求灵活操作,更加优化。
如下提供两个应用实例:
例1:300MW等级湿冷机组,真空可以达到-56KPa(大气压为101KPa);
①在汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度低于78℃时,发电负荷大于等于260MW时;②在70%汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度低于78℃时,发电负荷大于等于180MW时;③在50%汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度低于78℃时,发电负荷大于等于130MW时,可以通过低真空供热方式对外供热,此供热方式“以热定电”,发电负荷由外界供热负荷决定,基本没有电负荷调峰能力。
当供热温度需求高于78℃,电负荷需求降低。①在汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于200MW且小于260MW;②在70%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于140MW且小于180MW;③在50%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于100MW且小于130MW。可以采用抽汽与低真空结合供热方式进行供热。此供热方式解决了低真空供热“以热定电”的矛盾,在增加供热量的基础上,降低了发电负荷,提高了系统的热、电解耦能力,增强了系统运行灵活性,并且无论是进入热网加热器13的抽汽,还是进入低压缸58的蒸汽,最终热量都被热网循环水带走利用,因此冷源损失为零,提高了机组经济性。
当供热温度高于78℃,电负荷需求继续降低,①在汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要小于等于200MW;②在70%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要小于等于140MW;③在50%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要小于等于100MW;采用低压缸零出力的供热方式,满足机组深度调峰能力,此供热方式将进入低压缸少量(20t/h~45t/h)的冷却蒸汽最终利用,冷源损失减少为零,提高机组经济性。
例2:600MW等级湿冷机组,真空可以达到-56KPa(大气压为101KPa);
①在汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度低于78℃时,发电负荷大于等于520MW时;②在70%汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度低于78℃时,发电负荷大于等于360MW时;③在50%汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度低于78℃时,发电负荷大于等于260MW时,可以通过低真空供热方式对外供热,此供热方式“以热定电”,发电负荷由外界供热负荷决定,基本没有电负荷调峰能力。
当供热温度需求高于78℃,电负荷需求降低。①在汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于400MW且小于520MW;②在70%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于280MW且小于360MW;③在50%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于200MW且小于260MW。可以采用抽汽与低真空结合供热方式进行供热。此供热方式解决了低真空供热“以热定电”的矛盾,在增加供热量的基础上,降低了发电负荷,提高了系统的热、电解耦能力,增强了系统运行灵活性,并且无论是进入热网加热器13的抽汽,还是进入低压缸58的蒸汽,最终热量都被热网循环水带走利用,因此冷源损失为零,提高了机组经济性。
当供热温度高于78℃,电负荷需求继续降低,①在汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要小于等于400MW;②在70%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要小于等于280MW;③在50%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要小于等于200MW;采用低压缸零出力的供热方式,满足机组深度调峰能力,此供热方式将进入低压缸少量(20t/h~90t/h)的冷却蒸汽最终利用,冷源损失减少为零,提高机组经济性。
需说明的是,在上述两个实例中,在汽轮机的进汽量工况不同的情况下,预设温度(78℃)均相等,但负荷上限值(例如例1中的260MW、180MW、130MW)和负荷下限值(例如例1中的200MW、140MW、100MW)做适应性调整。
以上,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对发明做其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。