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、电调峰能力的供热模式的空冷机组供热方法及系统。
(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空冷机组供热方法,包括如下高背压与抽汽结合供热模式:从经过高背压改造的汽轮机中的中压缸排出的蒸汽分为两部分;一部分中压缸排汽在低压缸中作功后进入热网凝汽器对热网循环回水加热,经热网凝汽器加热后获得的热网循环水进入热网加热器;另一部分中压缸排汽直接进入热网加热器对进入其中的热网循环水再次加热,形成热网循环供水;上述两部分中压缸排汽的分配量可根据热负荷和电负荷的需求进行调节。
根据本发明,还包括高背压供热模式和低压缸零出力供热模式;在供热温度在第一设定温度至第二设定温度的范围内,并且发电负荷大于第一设定负荷时,采用高背压供热模式;在供热温度大于第二设定温度,并且发电负荷大于第二设定负荷且小于等于第一设定负荷时,采用高背压与抽汽结合供热模式;在供热温度大于第二设定温度,并且发电负荷小于等于第二设定负荷时,采用低压缸零出力供热模式;其中,高背压供热模式为:从经过高背压改造的汽轮机中的中压缸排出的蒸汽全部进入低压缸作功,之后低压缸排出的蒸汽分为两部分,一部分低压缸排汽进入空冷岛,另一部分低压缸排汽进入热网凝汽器对热网循环回水加热,形成热网循环供水,上述两部分低压缸排汽的分配量可根据热负荷的需求进行调节;其中,低压缸零出力供热模式为:从经过高背压改造的汽轮机中的中压缸排出的蒸汽分为两部分;一部分中压缸排汽减温后进入低压缸后再排出,低压缸排汽进入热网凝汽器对热网循环回水加热,经热网凝汽器加热后获得的热网循环水进入热网加热器;另一部分中压缸排汽直接进入热网加热器对热网循环水再次加热,形成热网循环供水;上述两部分中压缸排汽的分配量可根据热负荷和电负荷的需求进行调节。
根据本发明,在高背压与抽汽结合供热模式中: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循环回水加热,疏水被热网循环水冷却,加热后获得的热网循环水进入热网加热器再次加热;低压缸排汽在热网凝汽器中冷凝形成的凝结水以及经疏水冷却器冷却后的疏水均进入排汽装置混合,混合后经过凝结水泵打入凝结水冷却器对热网循环回水加热,加热后获得的热网循环水进入热网加热器再次加热,冷却后的凝结水进入凝结水系统;在高背压供热模式中:低压缸排汽在热网凝汽器中冷凝形成的凝结水进入排汽装置,然后经过凝结水泵打入凝结水冷却器对热网循环回水加热,加热后获得的热网循环水进入热网加热器再次加热,冷却后的凝结水进入凝结水系统;在低压缸零出力供热模式中: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循环回水加热,加热后获得的热网循环水进入热网加热器再次加热,冷却后的疏水排入排汽装置;20t/h~70t/h中压缸排汽经过减温后进入低压缸,低压缸排汽经热网凝汽器冷凝后形成凝结水排入排汽装置与经疏水冷却器冷却后的疏水在排汽装置中混合,混合后经过凝结水泵打入凝结水冷却器对热网循环回水加热,加热后获得的热网循环水进入热网加热器再次加热,冷却后的凝结水进入凝结水系统。
本发明另一方面提供一种应用于上述任一项的空冷机组供热方法的空冷机组供热系统,包括经过高背压改造的汽轮机和热网凝汽器,汽轮机包括高压缸、中压缸和低压缸,低压缸的排汽出口与热网凝汽器的汽侧入口连通,热网凝汽器水侧入口与热网循环回水管路连通;还包括热网加热器;中压缸的排汽出口与低压缸的蒸汽入口和热网加热器的汽侧入口均可选择地且流量可调地连通;热网加热器的水侧入口与热网凝汽器的水侧出口连通,热网加热器的水侧出口与热网循环供水管路连通。
根据本发明,还包括排汽装置,疏水冷却器和凝结水冷却器;疏水冷却器的热侧入口与热网加热器的汽侧出口连通,疏水冷却器的热侧出口与排汽装置连通,疏水冷却器的冷侧入口与热网循环回水管路连通,疏水冷却器的冷侧出口与热网加热器的水侧入口连通;凝结水冷却器的热侧入口与排汽装置连通,凝结水冷却器的热侧出口与凝结水排出管路连通,凝结水冷却器的冷侧入口与热网循环回水管路连通,凝结水冷却器的冷侧出口与热网加热器的水侧入口连通;热网凝汽器的汽侧出口与排汽装置连通。
根据本发明,在凝结水冷却器外设有可选择地通断的凝结水冷却器冷侧旁路,凝结水冷却器冷侧旁路与凝结水冷却器的冷侧入口和冷侧出口在其内部的管路并联,以控制热网循环回水管路的回水进入热网加热器前是否经凝结水冷却器换热;在凝结水冷却器外设有可选择地通断的凝结水冷却器热侧旁路,凝结水冷却器热侧旁路与凝结水冷却器的热侧入口和热侧出口在其内部的管路并联,以控制排汽装置的出水进入凝结水排出管路前是否经凝结水冷却器换热;在热网凝汽器外设有可选择地通断的热网凝汽器水侧旁路,热网凝汽器水侧旁路与热网凝汽器的水侧入口和水侧出口在其内部的管路并联,以控制热网循环回水管路的回水进入热网加热器前是否经热网凝汽器换热;在疏水冷却器外设有可选择地通断的疏水冷却器冷侧旁路,疏水冷却器冷侧旁路与疏水冷却器的冷侧入口和冷侧出口在其内部的管路并联,以控制热网循环回水管路的回水进入热网加热器前是否经疏水冷却器换热;在疏水冷却器外设有可选择地通断的疏水冷却器热侧旁路,疏水冷却器热侧旁路与疏水冷却器的热侧入口和热侧出口在其内部的管路并联,以控制热网加热器的出水进入排汽装置前是否经疏水冷却器换热;在热网加热器外设有可选择地通断的热网加热器水侧旁路,热网加热器水侧旁路与热网加热器的水侧入口和水侧出口在其内部的管路并联,以控制热网加热器进水管的出水进入热网循环供水管路前是否经热网加热器换热。
根据本发明,低压缸的排汽出口与空冷岛和热网凝汽器的汽侧入口均可选择地且流量可调地连通。
根据本发明,中压缸的排汽出口与低压缸的蒸汽入口之间能够在通过减温器连通和直接连通之间切换。
根据本发明,中压缸的排汽出口与低压缸的蒸汽入口通过并联的第一管路和第二管路可选择的连通,第一管路上设有低压缸进汽调节阀和在关闭状态时完全密封的液压蝶阀,第二管路上设有减温器和冷却蒸汽调节阀,减温器的汽侧入口指向汽侧出口的方向为由中压缸向低压缸的方向,减温器还具有冷却水入口,冷却水入口与冷却水供应管路连通。
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路连通,在第三管路上沿中压缸向热网加热器的方向设有抽汽止回阀、抽汽快关阀、抽汽电动阀和抽汽流量孔板;低压缸排汽出口与空冷岛通过第四管路连通,在第四管路上设有空冷岛进汽电动阀门;低压缸排汽出口与热网凝汽器的汽侧入口通过第五管路连通,在第五管路上设有热网凝汽器进汽电动阀门;在凝结水冷却器冷侧旁路上设有凝结水冷却器冷侧旁路通断阀;在凝结水冷却器热侧旁路上设有凝结水冷却器热侧旁路通断阀;在热网凝汽器水侧旁路上设有热网凝汽器水侧旁路通断阀;在疏水冷却器冷侧旁路上设有疏水冷却器冷侧旁路通断阀;在疏水冷却器热侧旁路上设有疏水冷却器热侧旁路通断阀;热网循环回水管路和凝结水冷却器的冷侧入口通过第六管路连通,热网循环回水管路和热网凝汽器的水侧入口通过第七管路连通,热网循环回水管路和疏水冷却器的冷侧入口通过第八管路连通;凝结水冷却器的冷侧出口连接第九管路,热网凝汽器的水侧出口连接第十管路,疏水冷却器的冷侧出口连接第十一管路,第九管路、第十管路和第十一管路的出口均与热网加热器进水管的一端连通,热网加热器进水管的另一端与热网加热器的水侧入口连通,在热网加热器进水管上设有热网循环水泵;排汽装置的出水口与凝结水冷却器的热侧入口通过第十二管路连通,在第十二管路上设有凝结水泵;在凝结水冷却器的热侧出口连接有凝结水排出管路;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路连通;疏水冷却器的热侧出口与排汽装置的凝结水入口通过第十四管路连通;凝结水冷却器冷侧旁路的一端与第六管路连通,另一端与第九管路连通;凝结水冷却器热侧旁路的一端与第十二管路连通,另一端与凝结水排出管路连通;热网凝汽器水侧旁路的一端与第七管路连通,另一端与第十管路连通;疏水冷却器冷侧旁路的一端与第八管路连通,另一端与第十一管路连通;疏水冷却器热侧旁路的一端与第十三管路连通,另一端与第十四管路连通;热网凝汽器的汽侧出口与排汽装置的凝结水入口通过第十五管路连通;热网加热器水侧旁路的一端与热网加热器进水管连通,另一端与热网循环供水管路连通,在热网加热器水侧旁路上设有热网加热器水侧旁路通断阀。
(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:
本发明的空冷机组供热方法及系统能够提供高背压与抽汽结合的供热模式,该供热模式下,无论是进入热网加热器的抽汽,还是进入低压缸的蒸汽,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,同时也提高了机组热、电调峰的灵活性。
本发明的空冷机组供热方法及系统还具有凝结水冷却器和疏水冷却器,二者均对热网循环回水进行加热,充分利用高背压下的低压缸排汽、其对应的凝结水和热网加热器疏水的热量,提高了机组供热能力和经济性。
本发明的空冷机组供热方法及系统还可实现低压缸零出力供热模式,将现有低压缸零出力技术中少量冷却蒸汽的冷源损失降低到零,有效降低了低压缸零出力的供热煤耗,提高了机组的经济性。
本发明的空冷机组供热方法及系统还可以实现高背压供热、高背压与抽汽结合供热和低压缸零出力供热的切换,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。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
参见图1,本实施例提供一种空冷机组供热系统,该系统包括经过高背压改造的汽轮机、排汽装置6、热网凝汽器25、热网加热器38、疏水冷却器59和凝结水冷却器13。
经过高背压改造的汽轮机包括高压缸42、中压缸46和低压缸4。高压缸42的排汽出口与中压缸46的蒸汽入口连通,中压缸46的排汽出口与低压缸4的蒸汽入口通过并联的第一管路3和第二管路49可选择的连通。第一管路3上设有低压缸进汽调节阀2和液压蝶阀5,该液压蝶阀5在关闭状态时完全密封。第二管路49上设有减温器50和冷却蒸汽调节阀1,减温器50的汽侧入口指向汽侧出口的方向为由中压缸46向低压缸4的方向,减温器50还具有冷却水入口,冷却水入口与冷却水供应管路52连通,在冷却水供应管路52上设置冷却水供应调节阀51。由此,通过液压蝶阀5、低压缸进汽调节阀2和冷却蒸汽调节阀1的设置,实现控制中压缸46的排汽出口与低压缸4的蒸汽入口之间可选择通过第一管路3和第二管路49中的任一个连通,即中压缸46的排汽出口与低压缸4的蒸汽入口之间能够在通过减温器50连通和直接连通之间切换。并且,通过第一管路3、液压蝶阀5和低压缸进汽调节阀2的设置,还实现了中压缸46的排汽出口与低压缸4的蒸汽入口可选择地且流量可调地连通。
中压缸46的排汽出口与热网加热器38的汽侧入口通过第三管路41连通,在第三管路41上沿中压缸46向热网加热器38的方向设有抽汽止回阀47、抽汽快关阀45、抽汽电动阀44、抽汽流量孔板43、热网加热器进汽调节阀39,由此实现了中压缸46的排汽出口与热网加热器38的汽侧入口可选择地且流量可调地连通。其中,抽汽止回阀47、抽汽快关阀45、抽汽电动阀44用于在热网加热器38泄露时阻止热网循环水倒流到汽轮机。在本实施例中,如图1所示,设置两个热网加热器38,第三管路41的末端分支成两个第三管路分段40,两个第三管路分段40的末端与两个热网加热器38一一对应的连通,在第三管路分段40上设置上述热网加热器进汽调节阀39。可理解,热网加热器进汽调节阀39是控制进入单一热网加热器38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38和相应的管路等附件。
在本实施例中,第一管路3、第二管路49和第三管路41的入口通过一个四通48与中压缸46的排汽出口连通。
低压缸4的排汽出口与空冷岛通过排汽装置6和第四管路54连通,在第四管路54上设有空冷岛进汽电动阀门53,由此低压缸4的排汽出口与空冷岛之间形成可选择地且流量可调地连通。在本实施例中,第四管路54分支成两个部分,与两个空冷岛连接。低压缸4的排汽出口与热网凝汽器25的汽侧入口通过排汽装置6和第五管路55连通,在第五管路55上设有热网凝汽器进汽电动阀门57,由此低压缸4的排汽出口与热网凝汽器25的汽侧入口之间形成可选择地且流量可调地连通。
进一步,热网凝汽器25的汽侧出口与排汽装置6通过第十五管路8连通。在本实施例中,排汽装置6为一桶体,低压缸4排出的蒸汽(简称低压缸排汽)通过其蒸汽出口与排汽装置6的顶部连通,同时排汽装置6的顶部与第四管路54和第五管路55连通,由此蒸汽在排汽装置6的顶部连续进入、排出。热网凝汽器25的汽侧出口与排汽装置6的底部连通,由此,排汽装置6的底部存有一定量的水。因蒸汽在排汽装置6的顶部连续进入、排出,排汽装置6中的蒸汽不与水混合以及换热。在此,排汽装置6作为蒸汽的一个流动通道以及作为一个凝结水缓冲存储装置。排汽装置6的设置能够保证后续介绍的凝结水泵9运行期间不断流。
排汽装置6的顶部设有与低压缸4的排汽出口连通的蒸汽入口,以及与第四管路54和第五管路55连通的蒸汽出口;排汽装置6的底部设有与疏水冷却器59的热侧出口、热网凝汽器38的汽侧出口连通的入水口,以及排汽装置6的底部设有与凝结水冷却器13的热侧入口连通的出水口。
热网凝汽器25的水侧入口与热网循环回水管路17通过第七管路24连通。热网凝汽器25的水侧出口连接第十管路29的入口,第十管路29的出口与热网加热器进水管31的一端连通,热网加热器进水管31的另一端与热网加热器38的水侧入口连通,在热网加热器进水管31上设有热网循环水泵30。由此,热网凝汽器25的水侧出口与热网加热器38的水侧入口连通。
热网凝汽器25还与抽真空系统连接,在二者连接的管路上设有抽真空电动阀56。
热网凝汽器25还与排污泵27连接。热网加热器38还连通有排污管37。排污泵27和排污管37的作用是在设备初运行时将不符合要求的凝结水和疏水排离系统。
在热网凝汽器25外设有热网凝汽器水侧旁路28,在热网凝汽器水侧旁路28上设有热网凝汽器水侧旁路通断阀26以使热网凝汽器水侧旁路28可选择地通断。热网凝汽器水侧旁路28的一端与第七管路24连通,另一端与第十管路29连通,由此形成热网凝汽器水侧旁路28与热网凝汽器25的水侧入口和水侧出口在其内部的管路并联,以控制热网循环回水管路17的回水进入热网加热器38前是否经热网凝汽器25加热。
疏水冷却器59的热侧入口与热网加热器38的汽侧出口通过第十三管路62连通。疏水冷却器59的热侧出口与排汽装置6的入水口通过第十四管路58连通。疏水冷却器59的冷侧入口与热网循环回水管路17通过第八管路23连通。疏水冷却器59的冷侧出口连接第十一管路32,第十一管路32的出口与热网加热器进水管31的远离热网加热器38的一端连通,由此疏水冷却器59的冷侧出口与热网加热器38的水侧入口连通。
在疏水冷却器59外设有疏水冷却器冷侧旁路34,在疏水冷却器冷侧旁路34上设有疏水冷却器冷侧旁路通断阀33以使疏水冷却器冷侧旁路34可选择地通断。疏水冷却器冷侧旁路34的一端与第八管路23连通,另一端与第十一管路32连通,由此疏水冷却器冷侧旁路34与疏水冷却器59的冷侧入口和冷侧出口在其内部的管路并联,以控制热网循环回水管路17的回水进入热网加热器38前是否经疏水冷却器59加热。在疏水冷却器59外设有疏水冷却器热侧旁路61,在疏水冷却器热侧旁路61上设有疏水冷却器热侧旁路通断阀60以使疏水冷却器热侧旁路61可选择地通断。疏水冷却器热侧旁路61的一端与第十三管路62连通,另一端与第十四管路58连通,由此疏水冷却器热侧旁路61与疏水冷却器59的热侧入口和热侧出口在其内部的管路并联,以控制排汽装置6与热网加热器38的汽侧出口连通,由此控制热网加热器38的疏水进入排汽装置6前是否经疏水冷却器59换热,即热网加热器58排出的由蒸汽冷凝形成的疏水是进入疏水冷却器59加热热网循环回水后进入排汽装置6,还是直接进入排汽装置6。
凝结水冷却器13的热侧入口与排汽装置6的出水口通过第十二管路7连通。在第十二管路7上设有凝结水泵9。在凝结水冷却器13的热侧出口连接有凝结水排出管路12,该凝结水排出管路12与空冷机组的大机凝结水系统连通。凝结水冷却器13的冷侧入口与热网循环回水管路17通过第六管路18连通。凝结水冷却器13的冷侧出口连接第九管路21,第九管路21的出口与热网加热器进水管31的远离热网加热器38的一端连通,以实现凝结水冷却器13的冷侧出口与热网加热器38的冷侧入口连通。
在凝结水冷却器13外设有凝结水冷却器冷侧旁路19,在凝结水冷却器冷侧旁路19上设有凝结水冷却器冷侧旁路通断阀20以使凝结水冷却器冷侧旁路19可选择地通断。凝结水冷却器冷侧旁路19的一端与第六管路18连通,另一端与第九管路21连通,由此凝结水冷却器冷侧旁路19与凝结水冷却器13的冷侧入口和冷侧出口在其内部的管路并联,以控制热网循环回水管路17的回水进入热网加热器38前是否经凝结水冷却器13加热。
在凝结水冷却器13外设有凝结水冷却器热侧旁路11,在凝结水冷却器热侧旁路11上设有凝结水冷却器热侧旁路通断阀10以使凝结水冷却器热侧旁路11可选择地通断。凝结水冷却器热侧旁路11的一端与第十二管路7连通,另一端与凝结水排出管路12连通,由此凝结水冷却器热侧旁路11与凝结水冷却器13的热侧入口和热侧出口在其内部的管路并联,以控制排汽装置6的出水进入凝结水排出管路12前是否经凝结水冷却器13冷却。
热网循环回水管路17上设有回水调节阀14和回水流量孔板16,回水调节阀14和回水流量孔板16的设置位置位于热网循环回水管路17与第六管路18、第七管路24、第八管路23连接位置的上游。
热网加热器38的水侧出口与热网循环供水管路22连通,热网循环供水管路22上设有供水调节阀15。
在热网加热器38外设有热网加热器水侧旁路36,在热网加热器水侧旁路36上设有热网加热器水侧旁路通断阀35,以使热网加热器水侧旁路36可选择地通断。热网加热器水侧旁路36的一端与热网加热器进水管31连通,另一端与热网循环供水管路22连通,由此热网加热器水侧旁路36与热网加热器38的水侧入口和水侧出口在其内部的管路并联,以控制热网加热器进水管31的出水进入热网循环供水管路22前是否经热网加热器38加热。
本实施例的空冷机组供热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。
当然,本发明不局限于此实施例,一些部件可以被替换或省略。例如在不设置排汽装置6时,凝结水冷却器13的汽侧入口与热网凝汽器25的汽侧出口以及疏水冷却器59的热侧出口可直接通过管路连通。低压缸4的排汽出口可直接通过管路与空冷岛和热网凝汽器的汽侧入口连通。
如下描述应用上述空冷机组供热系统的空冷机组供热方法。该供热方法包括四种模式:高背压与抽汽结合供热模式、高背压供热模式、低压缸零出力供热模式和抽汽供热模式。
在供热温度在第一设定温度至第二设定温度的范围内,并且发电负荷大于第一设定负荷时,采用高背压供热模式;
在供热温度大于第二设定温度,并且发电负荷大于第二设定负荷并且小于等于第一设定负荷的范围内时,采用高背压与抽汽结合供热模式;
在供热温度大于第二设定温度,并且发电负荷小于等于第二设定负荷时,采用低压缸零出力供热模式;
在热网凝汽器25无法使用时,采用抽汽供热模式。
高背压与抽汽结合供热模式:
控制单元控制抽汽止回阀47、抽汽快关阀45、抽汽电动阀44和热网加热器进汽调节阀39打开,以使第三管路41通流,并且控制单元调节热网加热器进汽调节阀39的开度来控制进入热网加热器38的蒸汽量。控制单元控制低压缸进汽调节阀2和液压蝶阀5打开,以使第一管路3通流。控制单元控制热网凝汽器进汽电动阀门57打开,以使第五管路55通流,控制单元控制抽真空电动阀56打开。控制单元控制回水调节阀14打开,以使热网循环回水管路17通流。控制单元控制供水调节阀15打开,以使热网循环供水管路22通流。其余未提及的阀门由控制单元控制其关闭。
由此,从中压缸46排出的蒸汽(简称为中压缸排汽)分为两部分。
一部分中压缸排汽通过第一管路3进入低压缸4,在低压缸4中作功后经低压缸4的排汽出口、排汽装置6、第五管路55和热网凝汽器25的汽侧入口进入热网凝汽器25,热网循环回水经过热网循环回水管路17、第七管路24和热网凝汽器25的水侧入口进入热网凝汽器25,低压缸排汽和热网循环回水在热网凝汽器25中换热,蒸汽冷凝形成凝结水,热网循环回水被加热。被加热后的热网循环回水称之为热网循环水,热网循环水经热网凝汽器25的水侧出口、第十管路29、热网加热器进水管31、热网加热器38的水侧入口进入热网加热器38,由此经热网凝汽器25加热后获得的热网循环水进入热网加热器38再次加热。上述形成的凝结水经热网凝汽器25的汽侧出口、第十五管路8、排汽装置6的入水口进入排汽装置6,然后经排汽装置6的出水口、第十二管路7、凝结水冷却器13的热侧入口进入凝结水冷却器13。同时热网循环回水经热网循环回水管路17、第六管路18、凝结水冷却器13的冷侧入口进入凝结水冷却器13,凝结水和热网循环回水在凝结水冷却器13中换热,凝结水被进一步冷却,然后经过凝结水冷却器13的热侧出口、凝结水排出管路12进入空冷机组的凝结水系统,而热网循环回水在凝结水冷却器13中被加热后获得的热网循环水经过凝结水冷却器13的冷侧出口、第九管路21、热网加热器进水管31、热网加热器38的水侧入口进入热网加热器38。由此,热网循环回水经凝结水冷却器13加热后获得的热网循环水进入热网加热器38再次加热。
另一部分中压缸排汽通过第三管路41、热网加热器38的汽侧入口直接进入热网加热器38,在热网加热器38中对热网循环水再次加热,形成热网循环供水,热网循环供水通过热网加热器38的水侧出口、热网循环供水管路22排出,用于用户采暖。中压缸排汽在热网加热器38中换热后形成疏水,疏水经热网加热器38的汽侧出口、第十三管路62、疏水冷却器59的热侧入口进入疏水冷却器59,热网循环回水经热网循环回水管路17、第八管路23、疏水冷却器59的冷侧入口进入疏水冷却器59,疏水在疏水冷却器59中对热网循环回水加热,同时疏水被热网循环回水冷却,加热后的热网循环回水经疏水冷却器59的冷侧出口、第十一管路32、热网加热器进水管31、热网加热器38的水侧入口进入热网加热器38再次加热,冷却后疏水经疏水冷却器59的热侧出口、第十四管路58、排汽装置6的入水口进入排汽装置6与热网凝汽器25排出的凝结水一起缓存,之后排汽装置6中的凝结水通过凝结水泵9经排汽装置6的出水口、第十二管路7、凝结水冷却器13的热侧入口打入凝结水冷却器13。综上,在热网凝汽器25中蒸汽冷凝形成的凝结水以及经疏水冷却器59冷却后的疏水均进入凝结水冷却器13对热网循环回水加热,加热后的热网循环回水进入热网加热器38再次加热。并且来自热网循环回水管路的热网循环回水分为三部分,分别进入凝结水冷却器、热网凝汽器和疏水冷却器被第一次加热,然后汇总后进入热网加热器中被第二次加热,最终形成热网循环供水。
其中,通过控制单元调节热网加热器进汽调节阀39的开度,使得进入热网加热器38的蒸汽和进入低压缸4的蒸汽的分配量可根据热负荷和电负荷的需求进行调节,热负荷高则应增大热网加热器进汽调节阀39的开度以使更多的中压缸排汽进入热网加热器38供热,电负荷大则应减小热网加热器进汽调节阀39的开度,以使更多的中压缸排汽进入低压缸4作功。
该高背压与抽汽结合的供热模式下,中压缸排汽一部分通过低压缸4作功后进入热网凝汽器25对热网循环回水进行加热,另一部分进入热网加热器38对热网循环水再次加热,从而满足供热要求。该供热模式下,无论是进入热网加热器38的抽汽,还是进入低压缸4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,同时也提高了机组热、电调峰的灵活性。而凝结水冷却器13、热网凝汽器25和疏水冷却器59均对热网循环回水进行加热,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。
高背压供热模式为:
控制单元控制低压缸进汽调节阀2和液压蝶阀5打开,以使第一管路3通流。控制单元控制空冷岛进汽电动阀门53打开,以使第四管路54通流,并通过控制单元控制空冷岛进汽电动阀门53的开启和关闭以及调节风机转速从而调整热网凝汽器的进汽量。控制单元控制热网凝汽器进汽电动阀门57打开,以使第五管路55通流。控制单元控制抽真空电动阀56打开。控制单元控制回水调节阀14打开,以使热网循环回水管路17通流。控制单元控制供水调节阀15打开,以使热网循环供水管路22通流。控制单元控制疏水冷却器冷侧旁路通断阀33打开,以使疏水冷却器冷侧旁路34通流。控制单元控制热网加热器水侧旁路通断阀35打开,以使热网加热器水侧旁路36通流。控制单元控制其余未提及的阀门关闭。
由此,从中压缸46排出的蒸汽经中压缸46的排汽出口、第一管路3、低压缸4的蒸汽入口全部进入低压缸4,在低压缸4中作功后的蒸汽从低压缸4的排汽出口排出,低压缸4排出的蒸汽(简称为低压缸排汽)分为两部分,一部分低压缸排汽经过第四管路54进入空冷岛,另一部分低压缸排汽经过第五管路55、热网凝汽器25的汽侧入口进入热网凝汽器25。热网循环回水经过热网循环回水管路17、第七管路24和热网凝汽器25的水侧入口进入热网凝汽器25,低压缸排汽和热网循环回水在热网凝汽器25中换热,低压缸排汽冷凝形成凝结水,热网循环回水被加热获得热网循环水。热网循环水经热网凝汽器25的水侧出口、第十管路29、热网加热器进水管31、热网加热器水侧旁路36进入热网循环供水管路22。凝结水经热网凝汽器25的汽侧出口、第十五管路8、排汽装置6的入水口进入排汽装置6,然后经排汽装置6的出水口、第十二管路7、凝结水冷却器13的热侧入口进入凝结水冷却器13。同时热网循环回水经热网循环回水管路17、第六管路18、凝结水冷却器13的冷侧入口进入凝结水冷却器13,凝结水和热网循环回水在凝结水冷却器13中换热,凝结水被进一步冷却,然后经过凝结水冷却器13的热侧出口、凝结水排出管路12进入空冷机组的凝结水系统,而热网循环回水在凝结水冷却器13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13的冷侧出口、第九管路21、热网加热器进水管31、热网加热器水侧旁路36进入热网循环供水管路22。由此,热网凝汽器25和凝结水冷却器13对热网循环回水加热,形成的热网循环水直接作为热网循环供水用于采暖。通过开启和关闭热网凝汽器进汽电动阀门57,并且通过开启和关闭空冷岛进汽电动阀门53以及调节空冷岛的风机转速从而调整热网凝汽器25的进汽量,进而使进入空冷岛和热网凝汽器25的两部分蒸汽的分配量可根据热负荷的需求进行调节,热负荷大时降低空冷岛的风机转速以增加进入热网凝汽器25供热的低压缸排汽。此供热模式是最经济的一种供热模式,但也是一种“以热定电”的供热模式,发电负荷由外界供热负荷决定,有一定的电负荷调节能力。
低压缸零出力供热模式为:
控制单元控制抽汽止回阀47、抽汽快关阀45、抽汽电动阀44和热网加热器进汽调节阀39打开,以使第三管路41通流。控制单元控制冷却蒸汽调节阀1打开,以使第二管路49通流,并且通过控制单元调节冷却蒸汽调节阀1的开度来调节进入低压缸4的蒸汽量。控制单元控制冷却水供应调节阀51打开,以使冷却水供应管路52通流。控制单元控制热网凝汽器进汽电动阀门57打开,以使第五管路55通流。控制单元控制抽真空电动阀56打开。控制单元控制回水调节阀14打开,以使热网循环回水管路17通流。控制单元控制供水调节阀15打开,以使热网循环供水管路22通流。控制单元控制其余未提及的阀门关闭。
由此,从中压缸46排出的蒸汽分为两部分。一部分中压缸排汽经过第二管路49与减温器50中的冷却水混合被减温形成冷却蒸汽,冷却蒸汽经低压缸4的蒸汽入口、低压缸4内部、低压缸4的排汽出口、第五管路55和热网凝汽器25的汽侧入口进入热网凝汽器25。热网循环回水经过热网循环回水管路17、第七管路24和热网凝汽器25的水侧入口进入热网凝汽器25,冷却蒸汽和热网循环回水在热网凝汽器25中换热,冷却蒸汽冷凝形成凝结水,热网循环回水被加热,形成热网循环水,然后经热网凝汽器25的水侧出口、第十管路29、热网加热器进水管31、热网加热器38的水侧入口进入热网加热器38,由此经热网凝汽器25加热形成的热网循环水进入热网加热器38再次加热。凝结水经热网凝汽器25的汽侧出口、第十五管路8、排汽装置6的入水口进入排汽装置6。同时热网循环回水经热网循环回水管路17、第六管路18、凝结水冷却器13的冷侧入口进入凝结水冷却器13,凝结水和热网循环回水在凝结水冷却器13中换热,凝结水被进一步减温,然后经过凝结水冷却器13的热侧出口、凝结水排出管路12进入空冷机组的凝结水系统,而热网循环回水在凝结水冷却器13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13的冷侧出口、第九管路21、热网加热器进水管31、热网加热器38的水侧入口进入热网加热器38。由此,热网循环回水经凝结水冷却器13加热后获得的热网循环水进入热网加热器38再次加热。
中压缸46的排汽出口另一部分中压缸排汽经过第三管路41直接进入热网加热器38对热网循环水再次加热,形成热网循环供水,热网循环供水通过热网加热器38的水侧出口和热网循环供水管路22供出,用于用户采暖。中压缸排汽在热网加热器38中换热后形成疏水,疏水经热网加热器38的汽侧出口、第十三管路62、疏水冷却器59的热侧入口进入疏水冷却器59,热网循环回水经热网循环回水管路17、第八管路23、疏水冷却器59的冷侧入口进入疏水冷却器59,疏水在疏水冷却器59中对热网循环回水加热获得热网循环水,同时疏水被热网循环回水冷却,热网循环水经疏水冷却器59的冷侧出口、第十一管路32、热网加热器进水管31、热网加热器38的水侧入口进入热网加热器38再次加热,冷却后疏水经疏水冷却器59的热侧出口、第十四管路58、排汽装置6的入水口进入排汽装置6,低压缸排汽在热网凝汽器25中冷凝形成的凝结水以及经疏水冷却器59冷却后的疏水在排汽装置6混合,混合后经过凝结水泵9通过第十二管路7、凝结水冷却器13的热侧入口进入凝结水冷却器13。综上,在热网凝汽器25中蒸汽冷凝形成的凝结水以及在疏水冷却器59冷却后的疏水均进入凝结水冷却器13对热网循环回水加热形成热网循环水,热网循环水进入热网加热器38再次加热。并且来自热网循环回水管路的热网循环回水分为三部分,分别进入凝结水冷却器、热网凝汽器和疏水冷却器被第一次加热,然后汇总后进入热网加热器中被第二次加热,最终形成热网循环供水。
通过控制单元调节冷却蒸汽调节阀1的开度,使得进入热网加热器38的蒸汽和进入低压缸4的蒸汽的分配量可调。
综上,实现了低压缸零出力。本实施例的液压蝶阀5可将中压缸46和低压缸4完全切断;减温器50及冷却水供应管路52的设置,对进入低压缸4的蒸汽进行冷却,降低低压缸4的进汽温度,防止了小流量下低压缸4的长叶片出现鼓风超温情况,降低低压缸4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模式,没有冷源损失,将现有低压缸零出力技术中少量(20t/h~70t/h)冷却蒸汽提高背压充分利用,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。
抽汽供热模式为:
控制单元控制抽汽止回阀47、抽汽快关阀45、抽汽电动阀44和热网加热器进汽调节阀39打开,以使第三管路41通流,并且控制单元调节热网加热器进汽调节阀39的开度来控制进入热网加热器38的蒸汽量。控制单元控制低压缸进汽调节阀2和液压蝶阀5打开,以使第一管路3通流。控制单元控制空冷岛进汽电动阀门53打开,以使第四管路54通流。控制单元控制回水调节阀14打开,以使热网循环回水管路17通流。控制单元控制供水调节阀15打开,以使热网循环供水管路22通流。控制单元控制凝结水冷却器冷侧旁路通断阀20打开,以使凝结水冷却器冷侧旁路19通流。控制单元控制凝结水冷却器热侧旁路通断阀10打开,以使凝结水冷却器冷侧旁路19通流。控制单元控制热网凝汽器水侧旁路通断阀26打开,以使热网凝汽器水侧旁路28通流。控制单元控制其余未提及的阀门关闭。
由此,从中压缸46排出的蒸汽分为两部分。
一部分中压缸排汽通过第一管路3进入低压缸4,在低压缸4中作功后经低压缸4的排汽出口、第四管路54进入空冷岛。
另一部分中压缸排汽通过第三管路41、热网加热器38的汽侧入口直接进入热网加热器38。热网循环回水通过热网循环回水管路17后分为三部分,第一部分经过第六管路18和凝结水冷却器冷侧旁路19,第二部分经过第七管路24和热网凝汽器水侧旁路28,这两部分热网循环水共同经热网加热器进水管31进入热网加热器38。进入热网加热器38的循环水在热网加热器38中被蒸汽加热,形成热网循环供水通过热网加热器38的水侧出口、热网循环供水管路22供出,用于用户采暖。蒸汽在热网加热器38中换热后形成疏水,疏水经热网加热器38的汽侧出口、第十三管路62、疏水冷却器59的热侧入口进入疏水冷却器59,热网循环回水经热网循环回水管路17、第八管路23、疏水冷却器59的冷侧入口进入疏水冷却器59。热网循环回水管路17分出的第三部分热网循环回水经第八管路23进入疏水冷却器59,疏水在疏水冷却器59中对这部分热网循环回水加热形成热网循环水,同时疏水被热网循环回水冷却,热网循环水经疏水冷却器59的冷侧出口、第十一管路32与上述第一部分和第二部分热网循环回水混合,然后一起进入热网加热器38加热。冷却后疏水经疏水冷却器59的热侧出口、第十四管路58、排汽装置6的入水口进入排汽装置6,之后经排汽装置6的出水口、第十二管路7、凝结水冷却器热侧旁路11供出。
通过控制单元调节热网加热器进汽调节阀39的开度,从而调节进入热网加热器38的蒸汽量,使得进入热网加热器38的蒸汽满足供热要求,实现抽汽供热。该供热模式煤耗比较大,一般不采用该供热模式供热,只是一种备用供热模式。
综上,本发明对具有高背压汽轮机的空冷机组进行了如上系统的改造,同时增加了高背压与抽汽结合供热的模式,冷源损失为零,此供热模式既提高了机组供热的经济性,又增强了机组热、电调峰的灵活性。再者如上系统和方法中所实现的低压缸零出力供热模式,将现有低压缸零出力技术中少量(20t/h~70t/h)冷却蒸汽的冷源损失降低到零,有效降低了低压缸零出力的供热煤耗,提高了机组的经济性。并且本发明可以实现抽汽供热、高背压供热、高背压与抽汽结合供热和低压缸零出力供热等多种供热模式的切换,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等级空冷机组,背压可以控制在30KPa到54Kpa;
①在汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度在69℃~82℃,发电负荷大于270MW时;②在50%汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度在69℃~82℃,发电负荷大于135MW时;③在30%汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度在69℃~82℃,发电负荷大于80MW时,可以通过高背压供热模式对外供热,此时可以调整进入空冷岛和热网凝汽器25的乏汽量,调节对外的供热量,提高机组经济效益。
当供热温度需求大于82℃,发电负荷需求降低。①在汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于170MW且小于等于270MW;②在50%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于90MW且小于等于135MW;③在30%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于60MW且小于等于80MW。可以采用高背压与抽汽供热结合的供热模式进行供热。此供热模式解决了高背压供热“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38的抽汽,还是进入低压缸4的蒸汽,最终热量都被热网循环回水带走利用,因此冷源损失为零,提高了机组经济性。
当供热温度大于82℃,发电负荷需求继续降低,①在汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要降低到170MW及小于170MW;②在50%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要降低到90MW及小于90MW;③在30%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要降低到60MW及小于60MW;采用低压缸零出力供热模式,满足机组深度调峰能力,此供热模式将进入低压缸4的少量(20t/h~35t/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等级空冷机组,可以控制在30KPa到54KPa,①在汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度在69℃~82℃,发电负荷大于540MW时;②在50%汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度在69℃~82℃,发电负荷大于270MW时;③在30%汽轮机额定进汽量工况下,当供热温度在69℃~82℃,发电负荷大于160MW以上时,可以通过高背压(低真空)供热模式对外供热,此时可以调整进入空冷岛和热网凝汽器25的乏汽量,调节对外的供热量,提高机组经济效益。
当供热温度需求大于82℃,发电负荷需求降低。①在汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于340MW且小于等于540MW;②在50%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于180MW且小于等于270MW;③在30%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷大于120MW且小于等于160MW。可以采用高背压与抽汽结合供热模式进行供热。此供热方式解决了高背压供热“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的抽汽,还是进入低压缸的蒸汽,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。
当供热温度大于82℃,发电负荷需求继续降低,①在汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要降低到340MW及小于340MW;②在50%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要降低到180MW及小于180MW;③在30%汽轮机额定进汽量工况下,发电负荷需要降低到120MW及小于120MW;采用低压缸零出力供热模式,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~70t/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,第一设定温度(69℃)均相等,第二设定温度(82℃)均相等,但第一设定负荷(例如例1中的270MW、135MW、80MW)和第二设定负荷(例如例1中的170MW、90MW、60MW)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。