CN110595226B - 一种半侧自适应高背压凝汽器系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半侧自适应高背压凝汽器系统，包括汽轮机，所述汽轮机通过排气缸连接高背压凝汽器，所述高背压凝汽器包括第一流程管束和第二流程管束；所述第一流程管束和所述第二流程管束上均设有温度传感器和调节阀组；所述高背压凝汽器的喉部配置压力传感器；所述压力传感器、所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器和所述第四温度传感器接入汽轮机的DCS自动控制系统。其运行方法是，通过在供热期间和纯凝工况下，通过DCS自动控制系统，控制第一流程管束和第二流程管束中阀门的开合。本发明具有达到提高高背压热网改造机组发电量，提高能源利用率的技术效果。

Description

一种半侧自适应高背压凝汽器系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及热电联产技术领域，具体而言，涉及一种半侧自适应高背压凝汽器系统及其运行方法。

背景技术

目前某些电厂在冬季热网循环水量小，冷源流量小，限制了机组的排汽量，严重制约了机组的带负荷能力。由于高背压改造的特性，保证机组安全运行，急需解决在热网循环水量小导致机组发电量小的问题。

中国专利CN103912325B公开了一种热电联产机组循环水供热凝器实现高背压可调运行装置，包括汽轮机，汽轮机通过排气缸连接凝汽器，所述凝汽器被分为独立的凝汽器一区和凝汽器二区，凝汽器一区上分别设有凝汽器一区进水口和凝汽器一区出水口，凝汽器二区上分别设有凝汽器二区进水口和凝汽器二区出水口。虽能实现高背压的可调性，但其可调性差，单改变通入凝汽器的流程中换热介质，难以确保在保证循环水量的同时，满足机组高背压的发电量。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种半侧自适应高背压凝汽器系统，用以解决高背压供热改造机组热网循环水量小，限制高背压供热改造机组发电量小的问题，达到提高高背压热网改造机组发电量，提高能源利用率的技术效果。

本发明的第二个目的在于提供一种半侧自适应高背压凝汽器系统的运行方法，可实现半侧自适应高倍压机组的变负荷运行。

本发明的实施例是这样实现的：

一种半侧自适应高背压凝汽器系统，包括汽轮机，所述汽轮机通过排气缸连接高背压凝汽器，

所述高背压凝汽器包括第一流程管束和第二流程管束；

所述第一流程管束设置第一进水口和第一出水口；所述第一进水口通过第一进水管连接第一回水管；所述第一回水管连接第一热网水回水管和第一冷却水回水管；所述第一进水管靠近所述第一进水口处依次配置第一温度传感器和第一调节阀组；所述第一出水口通过第一排水管连接第一出水管路；所述第一出水管连接第一热网水出水管和第一冷却水出水管；所述第一排水管靠近所述第一出水口处配置第二温度传感器；

所述第二流程管束设置第二进水口和第二出水口；所述第二进水口通过第二进水管连接第二回水管；所述第二回水管连接第二热网水回水管和第二冷却水回水管；所述第二进水管靠近所述第二进水口处依次配置第三温度传感器和第二调节阀组；所述第二出水口通过第二排水管连接第二出水管；所述第二出水管路连接第二热网水出水管和第二冷却水出水管；所述第二排水管靠近所述第二进水口处配置第四温度传感器；

所述高背压凝汽器的喉部配置压力传感器；所述压力传感器、所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器和所述第四温度传感器接入汽轮机的DCS自动控制系统；

该系统还包括设置于所述喉部的喷水装置，所述喷水装置配置第三调节阀组，所述喷水装置包括喷水管和喷嘴，所述喷水管与所述喷嘴连接。

进一步地，所述第一调节阀组包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第一气动调节阀；所述第一截止阀的进口与第一回水管连接，所述第一截止阀的出口通过第一气动调节阀与所述第二截止阀的进口连接，所述第二截止阀的出口与所述第一进水口连接；所述第三截止阀的进口与所述第一回水管连接，所述第三截止阀的出口与所述第一进水口连接；所述第一气动调节阀的阀位反馈信号和控制信号接入DCS自动控制系统。

进一步地，所述第二调节阀组包括第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀和第二气动调节阀；所述第四截止阀的进口与第二回水管连接，所述第四截止阀的出口通过第二气动调节阀与所述第五截止阀的进口连接，所述第五截止阀的出口与所述第二进水口连接；所述第六截止阀的进口与所述第二回水管连接，所述第六截止阀的出口与所述第二进水口连接；所述第二气动调节阀的阀位反馈信号和控制信号接入DCS自动控制系统。

进一步地，所述第三调节阀组包括第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀和第三气动调节阀；所述第七截止阀的进口与所述喷水管的一端连接，所述第七截止阀的出口通过所述第三气动调节阀与所述第八截止阀的进口连接，所述第八截止阀的出口与所述喷水管的另一端连接；所述第九截止阀的进口与所述喷水管的一端连接，所述第九截止阀的出口与所述喷水管的另一端连接；所述第三气动调节阀的阀位反馈信号和控制信号接入DCS自动控制系统。

进一步地，所述第一热网水回水管、所述第一冷却水回水管、所述第一热网水出水管、所述第一冷却水出水管、所述第二热网水回水管、所述第二冷却水回水管、所述第二热网水出水管和所述第二冷却水出水管配置截止阀。

一种半侧自适应高背压凝汽器系统的运行方法，包括如下步骤：

S1在供热工况，热网水量充足时，第一回水管连通第一热网水回水管连通，关闭第一截止阀和第二截止阀，开启第三截止阀，第一气动调节阀无阀位反馈信号，第一调节阀组处于关闭状态，第一流程管束通热网水；第二回水管连通第二热网水回水管，关闭第四截止阀和第五截止阀，开启第六截止阀，第二气动调节阀无阀位反馈信号，关闭第四截止阀和第五截止阀，开启第六截止阀，第二气动调节阀无阀位反馈信号，第二调节阀组处于关闭状态；开启第七截止阀和第八截止阀，关闭第九截止阀，开启第三气动调节阀，第三调节阀组处于开启状态，在机组变工况运行时，DCS自动控制系统根据温度传感器检测的温度以及压力传感器传入的高背压凝汽器背压信号，通过DCS自动控制系统调节第三气动调节阀阀门开度，调节喷水量，直至满足热网水出水温度以及凝汽器背压要求；

S2在供热工况，热网水量不足时，第一回水管连通第一热网水回水管连通，关闭第一截止阀和第二截止阀，开第三截止阀，第一调节阀组处于关闭状态，第一流程管束通热网水；第二回水管连通第二冷却水回水管，开启第四截止阀和第五截止阀，关闭第六截止阀，开启第二气动调节阀，第二调节阀组处于开启状态，第二流程管束通冷却水，DCS自动控制系统根据第二温度传感器检测的温度以及压力传感器传入的背压信号，通过DCS自动控制系统调节第二气动调节阀阀门开度，调节冷却水流量，直至凝汽器背压和热网水出口温度满足要求；开启第七截止阀和第八截止阀，关闭第九截止阀，开启第三气动调节阀，第三调节阀组处于开启状态，在机组变工况运行时，DCS自动控制系统根据第一至第四温度传感器检测的温度以及压力传感器传入的背压信号，通过DCS自动控制系统调节第三气动调节阀阀门开度，调节喷水量，直至满足热网水出水温度以及凝汽器背压要求；

S3在纯凝工况下，第一回水管连通第一冷却水回水管连通，关闭第一截止阀和第二截止阀，开启第三截止阀，第一气动调节阀无阀位反馈信号，第一调节阀组处于关闭状态，第一流程管束通冷却水；第二回水管连通第二冷却水回水管，关闭第四截止阀和第五截止阀，开启第六截止阀，第二气动调节阀无阀位反馈信号，第二调节阀组处于关闭状态，第二流程管束通冷却水；开启第七截止阀和第八截止阀，关闭第九截止阀，开启第三气动调节阀，第三调节阀组处于开启状态，在机组变工况运行时，DCS自动控制系统根据压力传感器传入的背压信号，通过DCS自动控制系统调节第三气动调节阀阀门开度，调节喷水量，直至满足凝汽器背压要求。

本发明的有益效果是：

(1)在双道双流程高背压凝汽器基础上，通过加调节阀组，实现高背压凝汽器的半侧自适应运行，解决了冬季高背压凝汽器运行时由于热网水量小，导致机组出力小的问题；

(2)本系统通过喷水减温装置阀门开度，实现半侧自适应高背压机组变负荷运行，喷水减温装置的自动调节响应快；

(3)本系统不影响机组夏季纯凝满负荷发电，在冬季供热面积需求增大时，热网水量充足，也可满足供热与发电需求，无需进行额外改造。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种半侧自适应高背压凝汽器系统的结构示意图；

图2为图1中第一调节阀组的结构示意图。

图标：

101-第一进水口；102-第一进水管；1031-第一热网水回水管；1032-第一冷却水回水管；104-第一温度传感器；105-第一调节阀组；1051-第一截止阀；1052-第二截止阀；1053-第三截止阀；1054-第一气动调节阀；

201-第一出水口；202-第一排水管；2031-第一热网水出水管；2032-第一冷却水出水管；204-第二温度传感器；

301-第二进水口；302-第二进水管；3031-第二热网水回水管；3032-第二冷却水回水管；304-第三温度传感器；305-第二调节阀组；

401-第二出水口；402-第二排水管；4031-第二热网水出水管；4032-第二冷却水出水管；404-第四温度传感器。

501-压力传感器；

601-喷水装置；602-第三调节阀组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例公开了一种半侧自适应高背压凝汽器系统，包括汽轮机(未在图中示出)，汽轮机通过排气缸连接高背压凝汽器，

高背压凝汽器包括第一流程管束和第二流程管束；

第一流程管束设置第一进水口101和第一出水口201；

第一进水口101通过第一进水管102连接第一回水管；第一回水管连接第一热网水回水管1031和第一冷却水回水管1032；第一进水管102靠近第一进水口101处依次配置第一温度传感器104和第一调节阀组105；

第一出水口201通过第一排水管202连接第一出水管；第一出水管连接第一热网水出水管2031和第一冷却水出水管2032；第一排水管202靠近第一出水口201处配置第二温度传感器204；

第二流程管束设置第二进水口301和第二出水口401；

第二进水口301通过第二进水管302连接第二回水管；第二回水管连接第二热网水回水管3031和第二冷却水回水管3032；第二进水管302靠近第二进水口301处依次配置第三温度传感器304和第二调节阀组305；

第二出水口401通过第二排水管402连接第二出水管；第二出水管连接第二热网水出水管4031和第二冷却水出水管4032；第二排水管402靠近第二进水口401处配置第四温度传感器404；

高背压凝汽器的喉部配置压力传感器501；

压力传感器501、第一温度传感器104、第二温度传感器204、第三温度传感器304和第四温度传感器404接入汽轮机的DCS自动控制系统。

该系统还包括设置于喉部的喷水装置601，喷水装置601配置第三调节阀组602，喷水装置601包括喷水管和喷嘴，喷水管与喷嘴连接，喷嘴为雾化喷嘴或者膜式喷嘴。

如图2所示，为第一调节阀组105的结构示意图，第二调节阀组305和第三调节阀组602与第一调节阀组105的结构相似，其区别仅在于截止阀的连接部件不同。

第一调节阀组105包括第一截止阀1051、第二截止阀1052、第三截止阀1053和第一气动调节阀1054；第一截止阀1051的进口与第一回水管连接，第一截止阀1051的出口通过第一气动调节阀1054与第二截止阀1052的进口连接，第二截止阀1052的出口与第一进水口101连接；第三截止阀1053的进口与第一回水管连接，第三截止阀1053的出口与第一进水口101连接；第一气动调节阀1054的阀位反馈信号和控制信号接入DCS自动控制系统。

第二调节阀组305包括第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀和第二气动调节阀；第四截止阀的进口与第二回水管连接，第四截止阀的出口通过第二气动调节阀与第五截止阀的进口连接，第五截止阀的出口与第二进水口301连接；第六截止阀的进口与第二回水管连接，第六截止阀的出口与第二进水口301连接；气动调节阀的阀位反馈信号和控制信号接入DCS自动控制系统。

第三调节阀组602包括第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀和第三气动调节阀；第七截止阀的进口与喷水管的一端连接，第七截止阀的出口通过第三气动调节阀与第八截止阀的进口连接，第八截止阀的出口与喷水管的另一端连接；第九截止阀的进口与喷水管的一端连接，第九截止阀的出口与喷水管的另一端连接；第三气动调节阀的阀位反馈信号和控制信号接入DCS自动控制系统。

第一热网水回水管1031、第一冷却水回水管1032、第一热网水出水管2031、第一冷却水出水管2032、第二热网水回水管3031、第二冷却水回水管3032、第二热网水出水管4031和第二冷却水出水管4032配置截止阀。

一种半侧自适应高背压凝汽器系统的运行方法，其步骤如下：

S1在供热工况，热网水量充足时，第一回水管连通第一热网水回水管1031，关闭第一截止阀1051和第二截止阀1052，开启第三截止阀1053，第一气动调节阀1054无阀位反馈信号，第一调节阀组105处于关闭状态，第一流程管束通热网水；第二回水管连通第二热网水回水管3031，关闭第四截止阀和第五截止阀，开启第六截止阀，第二气动调节阀无阀位反馈信号，第二调节阀组305处于关闭状态，第二流程管束通热网水；开启第七截止阀和第八截止阀，关闭第九截止阀，开启第三气动调节阀，第三调节阀组602处于开启状态，在机组变工况运行时，DCS自动控制系统根据第一至第四温度传感器检测的温度以及压力传感器501传入的高背压凝汽器背压信号，通过DCS自动控制系统调节第三气动调节阀阀门开度，调节喷水量，直至满足热网水出水温度以及凝汽器背压要求；

S2在供热工况，热网水量不足时，第一回水管连通第一热网水回水管1031连通，关闭第一截止阀1051和第二截止阀1052，开第三截止阀1053，第一气动调节阀1054无阀位反馈信号，第一调节阀组105处于关闭状态，第一流程管束通热网水；第二回水管连通第二冷却水回水管3032，开启第四截止阀和第五截止阀，关闭第六截止阀，开启第二气动调节阀，第二调节阀组305处于开启状态，第二流程管束通冷却水，DCS自动控制系统根据第二温度传感器204检测的温度以及压力传感器501传入的背压信号，通过DCS自动控制系统调节第二气动调节阀阀门开度，调节冷却水流量，直至凝汽器背压和热网水出口温度满足要求；开启第七截止阀和第八截止阀，关闭第九截止阀，开启第三气动调节阀，第三调节阀组602处于开启状态，在机组变工况运行时，DCS自动控制系统根据第一至第四温度传感器检测的温度以及压力传感器501传入的背压信号，通过DCS自动控制系统调节第三气动调节阀阀门开度，调节喷水量，直至满足热网水出水温度以及凝汽器背压要求；

S3在纯凝工况下，第一回水管连通第一冷却水回水管1032，关闭第一截止阀1051和第二截止阀1052，开启第三截止阀1053，第一气动调节阀1054无阀位反馈信号，第一调节阀组105处于关闭状态，第一流程管束通冷却水；第二回水管连通第二冷却水回水管3032，关闭第四截止阀和第五截止阀，开启第六截止阀，第二气动调节阀无阀位反馈信号，第二调节阀组305处于关闭状态，第二流程管束通冷却水；开启第七截止阀和第八截止阀，关闭第九截止阀，开启第三气动调节阀，第三调节阀组602处于开启状态，在机组变工况运行时，DCS自动控制系统根据压力传感器501传入的背压信号，通过DCS自动控制系统调节第三气动调节阀阀门开度，调节喷水量，直至满足凝汽器背压要求。

本实施例中，第一流程管束和第二流程管束均可通入热网水或冷却水。

本系统通过喷水减温装置阀门开度，实现半侧自适应高背压机组变负荷运行，喷水减温装置的自动调节响应快。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种半侧自适应高背压凝汽器系统，包括汽轮机，所述汽轮机通过排气缸连接高背压凝汽器，

所述高背压凝汽器包括第一流程管束和第二流程管束；

所述第一流程管束设置第一进水口和第一出水口；所述第一进水口通过第一进水管连接第一回水管；所述第一回水管连接第一热网水回水管和第一冷却水回水管；所述第一进水管靠近所述第一进水口处依次配置第一温度传感器和第一调节阀组；所述第一出水口通过第一排水管连接第一出水管路；所述第一出水管连接第一热网水出水管和第一冷却水出水管；所述第一排水管靠近所述第一出水口处配置第二温度传感器；

所述第二流程管束设置第二进水口和第二出水口；所述第二进水口通过第二进水管连接第二回水管；所述第二回水管连接第二热网水回水管和第二冷却水回水管；所述第二进水管靠近所述第二进水口处依次配置第三温度传感器和第二调节阀组；所述第二出水口通过第二排水管连接第二出水管；所述第二出水管路连接第二热网水出水管和第二冷却水出水管；所述第二排水管靠近所述第二进水口处配置第四温度传感器；

所述高背压凝汽器的喉部配置压力传感器；所述压力传感器、所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器和所述第四温度传感器接入汽轮机的DCS自动控制系统；

该系统还包括设置于所述喉部的喷水装置，所述喷水装置配置第三调节阀组，所述喷水装置包括喷水管和喷嘴，所述喷水管与所述喷嘴连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一调节阀组包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第一气动调节阀；所述第一截止阀的进口与第一回水管连接，所述第一截止阀的出口通过第一气动调节阀与所述第二截止阀的进口连接，所述第二截止阀的出口与所述第一进水口连接；所述第三截止阀的进口与所述第一回水管连接，所述第三截止阀的出口与所述第一进水口连接；所述第一气动调节阀的阀位反馈信号和控制信号接入DCS自动控制系统。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二调节阀组包括第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀和第二气动调节阀；所述第四截止阀的进口与第二回水管连接，所述第四截止阀的出口通过第二气动调节阀与所述第五截止阀的进口连接，所述第五截止阀的出口与所述第二进水口连接；所述第六截止阀的进口与所述第二回水管连接，所述第六截止阀的出口与所述第二进水口连接；所述第二气动调节阀的阀位反馈信号和控制信号接入DCS自动控制系统。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第三调节阀组包括第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀和第三气动调节阀；所述第七截止阀的进口与所述喷水管的一端连接，所述第七截止阀的出口通过所述第三气动调节阀与所述第八截止阀的进口连接，所述第八截止阀的出口与所述喷水管的另一端连接；所述第九截止阀的进口与所述喷水管的一端连接，所述第九截止阀的出口与所述喷水管的另一端连接；所述第三气动调节阀的阀位反馈信号和控制信号接入DCS自动控制系统。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一热网水回水管、所述第一冷却水回水管、所述第一热网水出水管、所述第一冷却水出水管、所述第二热网水回水管、所述第二冷却水回水管、所述第二热网水出水管和所述第二冷却水出水管配置截止阀。

6.一种如权利要求4所述的半侧自适应高背压凝汽器系统的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1在供热工况，热网水量充足时，第一回水管连通第一热网水回水管连通，关闭第一截止阀和第二截止阀，开启第三截止阀，第一气动调节阀无阀位反馈信号，第一调节阀组处于关闭状态，第一流程管束通热网水；第二回水管连通第二热网水回水管，关闭第四截止阀和第五截止阀，开启第六截止阀，第二气动调节阀无阀位反馈信号，关闭第四截止阀和第五截止阀，开启第六截止阀，第二气动调节阀无阀位反馈信号，第二调节阀组处于关闭状态；开启第七截止阀和第八截止阀，关闭第九截止阀，开启第三气动调节阀，第三调节阀组处于开启状态，在机组变工况运行时，DCS自动控制系统根据温度传感器检测的温度以及压力传感器传入的高背压凝汽器背压信号，通过DCS自动控制系统调节第三气动调节阀阀门开度，调节喷水量，直至满足热网水出水温度以及凝汽器背压要求；

S2在供热工况，热网水量不足时，第一回水管连通第一热网水回水管连通，关闭第一截止阀和第二截止阀，开第三截止阀，第一调节阀组处于关闭状态，第一流程管束通热网水；第二回水管连通第二冷却水回水管，开启第四截止阀和第五截止阀，关闭第六截止阀，开启第二气动调节阀，第二调节阀组处于开启状态，第二流程管束通冷却水，DCS自动控制系统根据第二温度传感器检测的温度以及压力传感器传入的背压信号，通过DCS自动控制系统调节第二气动调节阀阀门开度，调节冷却水流量，直至凝汽器背压和热网水出口温度满足要求；开启第七截止阀和第八截止阀，关闭第九截止阀，开启第三气动调节阀，第三调节阀组处于开启状态，在机组变工况运行时，DCS自动控制系统根据第一至第四温度传感器检测的温度以及压力传感器传入的背压信号，通过DCS自动控制系统调节第三气动调节阀阀门开度，调节喷水量，直至满足热网水出水温度以及凝汽器背压要求；

S3在纯凝工况下，第一回水管连通第一冷却水回水管连通，关闭第一截止阀和第二截止阀，开启第三截止阀，第一气动调节阀无阀位反馈信号，第一调节阀组处于关闭状态，第一流程管束通冷却水；第二回水管连通第二冷却水回水管，关闭第四截止阀和第五截止阀，开启第六截止阀，第二气动调节阀无阀位反馈信号，第二调节阀组处于关闭状态，第二流程管束通冷却水；开启第七截止阀和第八截止阀，关闭第九截止阀，开启第三气动调节阀，第三调节阀组处于开启状态，在机组变工况运行时，DCS自动控制系统根据压力传感器传入的背压信号，通过DCS自动控制系统调节第三气动调节阀阀门开度，调节喷水量，直至满足凝汽器背压要求。