CN110925036A - 在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统及其运行方法，即可提高机组的调峰能力使低压缸灵活出力，又可避免低压转子末级叶片发生水蚀现象。该方法不需在中低压缸联通管上增设旁路，不影响运行平台管路布置，能够在保证运行安全的情况下，提升机组的供热能力，同时保证机组的灵活、稳定运行；可用于新建机组设计，也可用于抽汽供热机组低压缸灵活出力改造，特别适用于供暖需求大、调峰要求高的地区提升抽汽供热机组运行的灵活性；本发明所述的抽汽供热机组低压缸灵活出力的热力系统可在低压缸正常出力方式和低压缸灵活出力方式下运行，并可进行无扰切换。

Description

在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种大型热电联产供热机组，特别涉及一种大型热电联产的抽汽供热机组在抽汽供热工况下能保证低压缸灵活出力的低压缸冷却系统及该冷却系统的运行方法。
背景技术
近年来，北方地区积极落实国家的节能减排政策，开始了大规模的热电联产集中供热工程建设，与之配套的大型热电联产供热机组也相继投用；大型热电联产火电机组，在保证民生供热的同时，必须承担深度调峰的重要任务；因此，要求火电机组在保障供热的同时，需要最大程度的提高机组的调峰能力；但对于现有的常规抽汽供热机组来说，由于汽轮机低压缸的进汽流量远大于所需的最小冷却蒸汽流量，导致低压缸的出力仍保持在较高的水平，实现灵活出力深度调峰难度较大；为了解决这一问题，现有技术一般是采用切除低压缸运行方式，来提升整个机组的调峰能力，在这一方案中，为了避免低压转子鼓风造成叶片出现过热现象，一般采用在中低压联通管上增设旁路的方式，使小流量蒸汽通过低压缸进汽口进入到低压缸中，对低压转子叶片进行冷却，并在低压缸排汽口上增设喷水冷却系统，达到保护次末级及末级叶片运行安全的目的。但这种方法要在联通管上接三通，联接管道和阀门，存在容易引起汽缸膨胀异常的问题，同时，在联通管多处开孔后，也使联通管的强度变差；而且在低压缸进汽量很少的情况下，没有回热抽汽供给低压加热器，导致低压加热器需退出运行；特别是在低压缸排汽口喷水冷却的方式，很容易造成低压缸末级叶片水蚀，不利于机组的安全运行。
发明内容
本发明提供了一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统及其运行方法，既可使低压缸灵活出力来提高机组的调峰能力，又保证了低压加热器的正常运行，还可避免低压转子末级叶片发生水蚀现象。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统，包括中压缸、低压缸、热网首站、第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器、轴封加热器、凝汽器、凝结水泵和表面换热器，中压缸通过供热抽汽管与热网首站连接在一起，在供热抽汽管上设置有第一阀门，凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、第三低压加热器、第二低压加热器和第一低压加热器依次串联在一起，中压缸通过第一段回热抽汽管路与第一低压加热器连通在一起，在第一段回热抽汽管路上串联有第三阀门和第四阀门，低压缸通过第二段回热抽汽管路与第二低压加热器连接在一起，在第二段回热抽汽管路上串联有第七阀门和第九阀门，低压缸通过第三段回热抽汽管路与第三低压加热器连接在一起，在第三段回热抽汽管路上串联有第八阀门和第十阀门，第二段回热抽汽管路设置在低压缸的始端，第三段回热抽汽管路设置在低压缸的末端，在中压缸与低压缸之间设置有排汽管路，在排汽管路管路上设置有第二阀门，表面换热器的第一输入端通过第五阀门与第一段回热抽汽管路连通在一起，表面换热器的第二输入端通过第十一阀门与轴封加热器的输出端连通在一起，表面换热器的第一输出端与第一低压加热器的输入端连通在一起，表面换热器的第二输出端连接在第八阀门与第十阀门之间的第三段回热抽汽管路上；在第三阀门与第四阀门之间的第一段回热抽汽管路上设置有回热抽汽连通管，回热抽汽连通管的另一端设置在第七阀门与第九阀门之间的第二段回热抽汽管路上。
一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统的运行方法，其特征在于以下步骤：
在抽汽供热工况下，使低压缸处于灵活出力方式运行时，先逐步关闭第二阀门通过减少进入低压缸的蒸汽量，来降低机组出力；当第二阀门接近全关时，逐步开启第十一阀门，使部分轴封加热器出口的凝结水，经过表面换热器后，与第二低压加热器的出口凝结水汇合后，进入到第一低压加热器中；逐步关闭第七阀门，开启第六阀门，使第一段回热抽汽管中的部分回热抽汽，经第九阀门供至第二低压加热器中；逐步开启第五阀门，使第一段回热抽汽管中的部分回热抽汽经表面换热器冷却后，经第八阀门进入到低压缸中，对低压转子次末级、末级叶片进行冷却，并经第十阀门供至第三低压加热器中；
在抽汽供热工况下，使低压缸处于正常出力运行时，中压缸的正常排汽经第二阀门进入到低压缸中继续做功；供热抽汽由中压缸经第一阀门供至热网首站；第一段回热抽汽由中压缸经第三阀门和第四阀门供至第一低压加热器中；第二段回热抽汽由低压缸经第七阀门和第九阀门供至第二低压加热器中；第三段回热抽汽由低压缸经第八阀门和第十阀门供至第三低压加热器中；第五阀门、第六阀门和第十一阀门均处于关闭状态中。
对于第二阀门，在纯凝工况下，它为全开启状态；在抽汽供热工况的低压缸正常出力方式下运行时，它处于调节状态；在抽汽供热工况的低压缸灵活出力方式下运行时，它处于全关状态。
通过控制第十一阀门的开度来调节经过表面换热器的凝结水量，保证部分第一段回热抽汽经表面换热器冷却后的温降幅度在80℃-120℃之间。
本发明所述的抽汽供热机组低压缸灵活出力的热力系统可在低压缸正常出力方式和低压缸灵活出力方式下运行，并可进行无扰切换。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明在第二种实施方式下的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统，包括中压缸1、低压缸2、热网首站3、第一低压加热器4、第二低压加热器5、第三低压加热器6、轴封加热器7、凝汽器8、凝结水泵9和表面换热器10，中压缸1通过供热抽汽管与热网首站3连接在一起，在供热抽汽管上设置有第一阀门11，凝汽器8、凝结水泵9、轴封加热器7、第三低压加热器6、第二低压加热器5和第一低压加热器4依次串联在一起，中压缸1通过第一段回热抽汽管路与第一低压加热器4连通在一起，在第一段回热抽汽管路上串联有第三阀门13和第四阀门14，低压缸2通过第二段回热抽汽管路与第二低压加热器5连接在一起，在第二段回热抽汽管路上串联有第七阀门17和第九阀门19，低压缸2通过第三段回热抽汽管路与第三低压加热器6连接在一起，在第三段回热抽汽管路上串联有第八阀门18和第十阀门20，第二段回热抽汽管路设置在低压缸2的始端，第三段回热抽汽管路设置在低压缸2的末端，在中压缸1与低压缸2之间设置有排汽管路，在排汽管路管路上设置有第二阀门12，表面换热器10的第一输入端通过第五阀门15与第一段回热抽汽管路连通在一起，表面换热器10的第二输入端通过第十一阀门21与轴封加热器7的输出端连通在一起，表面换热器10的第一输出端与第一低压加热器4的输入端连通在一起，表面换热器10的第二输出端连接在第八阀门18与第十阀门20之间的第三段回热抽汽管路上；在第三阀门13与第四阀门14之间的第一段回热抽汽管路上设置有回热抽汽连通管，回热抽汽连通管的另一端设置在第七阀门（17）与第九阀门之间的第二段回热抽汽管路上。
一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统的运行方法，其特征在于以下步骤：
在抽汽供热工况下，使低压缸处于灵活出力方式运行时，先逐步关闭第二阀门12通过减少进入低压缸2的蒸汽量，来降低机组出力；当第二阀门12接近全关时，逐步开启第十一阀门21，使部分轴封加热器7出口的凝结水，经过表面换热器10后，与第二低压加热器5的出口凝结水汇合后，进入到第一低压加热器4中；逐步关闭第七阀门17，开启第六阀门16，使第一段回热抽汽管中的部分回热抽汽，经第九阀门19供至第二低压加热器5中；逐步开启第五阀门15，使第一段回热抽汽管中的部分回热抽汽经表面换热器10冷却后，经第八阀门18进入到低压缸2中，对低压转子次末级、末级叶片进行冷却，并经第十阀门20供至第三低压加热器6中；
在抽汽供热工况下，使低压缸处于正常出力运行时，中压缸1的正常排汽经第二阀门12进入到低压缸2中继续做功；供热抽汽由中压缸1经第一阀门11供至热网首站3；第一段回热抽汽由中压缸1经第三阀门13和第四阀门14供至第一低压加热器4中；第二段回热抽汽由低压缸2经第七阀门17和第九阀门19供至第二低压加热器5中；第三段回热抽汽由低压缸2经第八阀门18和第十阀门20供至第三低压加热器6中；第五阀门15、第六阀门16和第十一阀门21均处于关闭状态中。
对于第二阀门12，在纯凝工况下，它为全开启状态；在抽汽供热工况的低压缸正常出力方式下运行时，它处于调节状态；在抽汽供热工况的低压缸灵活出力方式下运行时，它处于全关状态。
通过控制第十一阀门21的开度来调节经过表面换热器10的凝结水量，保证部分第一段回热抽汽经表面换热器10冷却后的温降幅度在80℃-120℃之间。
实施方式二：本发明所述的热力系统在抽汽供热工况的低压缸正常出力方式下运行时，中压缸1的正常排汽经第二阀门12进入低压缸2继续做功；供热抽汽由中压缸1经第一阀门11供至热网首站3；第一段回热抽汽由中压缸1经第三阀门13、第四阀门14供至第一低压加热器4；第二段回热抽汽由低压缸2经第七阀门17、第九阀门19供至第二低压加热器5；第三段回热抽汽由低压缸2经第八阀门18、第十阀门20供至第三低压加热器6；第五阀门15、第六阀门16、第十一阀门21均处于关闭状态；本发明所述的冷却系统在抽汽供热工况的低压缸灵活出力方式下运行时，先通过逐步关闭第二阀门12减少进入低压缸2蒸汽量来降低机组出力；当第二阀门12接近全关时，逐步开启第十一阀门21使部分轴封加热器7出口的凝结水经表面换热器10后与第二低压加热器5的出口凝结水汇合后进入第一低压加热器4；逐步关闭第八阀门18，开启第六阀门16，使部分第一段回热抽汽经第十阀门20供至第三低压加热器6；逐步开启第五阀门15，使部分第一段回热抽汽经表面换热器10冷却后经第七阀门17进入低压缸2对低压转子次末级、末级叶片进行冷却，并经第九阀门19供至第二低压加热器5。
本发明提供了一种抽汽供热机组低压缸冷却系统及实施方法，可避免低压转子末级叶片水蚀现象的发生，保证低压加热器的正常运行，该方法不需在中低压缸联通管上增设旁路，不影响运行平台管路布置，能够在保证运行安全的情况下，提升机组的供热能力，同时保证机组的灵活、稳定运行；可用于新建机组设计，也可用于抽汽供热机组低压缸灵活出力改造，特别适用于供暖需求大、调峰要求高的地区提升抽汽供热机组运行的灵活性；本发明对中低压联通管上的蝶阀进行全密封设计或改造，也可对原不完全密封蝶阀执行机构进行优化，保证该蝶阀的灵活可靠调节；从中压缸排汽对应的回热抽汽管路上设置到低压缸回热抽汽管路的系统，从而在中低压联通管上的蝶阀全关闭时，冷却蒸汽可从中压缸排汽对应的回热抽汽管路经过低压缸回热抽汽管路进入低压缸，达到冷却低压转子次末级、末级叶片的目的，部分蒸汽可从中压缸排汽对应的回热抽汽管路经过原低压缸回热抽汽管路进入低压加热器，保证了低压加热器的正常运行。

Claims (4)

1.一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统，包括中压缸（1）、低压缸（2）、热网首站（3）、第一低压加热器（4）、第二低压加热器（5）、第三低压加热器（6）、轴封加热器（7）、凝汽器（8）、凝结水泵（9）和表面换热器（10），中压缸（1）通过供热抽汽管与热网首站（3）连接在一起，在供热抽汽管上设置有第一阀门（11），凝汽器（8）、凝结水泵（9）、轴封加热器（7）、第三低压加热器（6）、第二低压加热器（5）和第一低压加热器（4）依次串联在一起，中压缸（1）通过第一段回热抽汽管路与第一低压加热器（4）连通在一起，在第一段回热抽汽管路上串联有第三阀门（13）和第四阀门（14），低压缸（2）通过第二段回热抽汽管路与第二低压加热器（5）连接在一起，在第二段回热抽汽管路上串联有第七阀门（17）和第九阀门（19），低压缸（2）通过第三段回热抽汽管路与第三低压加热器（6）连接在一起，在第三段回热抽汽管路上串联有第八阀门（18）和第十阀门（20），第二段回热抽汽管路设置在低压缸（2）的始端，第三段回热抽汽管路设置在低压缸（2）的末端，在中压缸（1）与低压缸（2）之间设置有排汽管路，在排汽管路管路上设置有第二阀门（12），其特征在于，表面换热器（10）的第一输入端通过第五阀门（15）与第一段回热抽汽管路连通在一起，表面换热器（10）的第二输入端通过第十一阀门（21）与轴封加热器（7）的输出端连通在一起，表面换热器（10）的第一输出端与第一低压加热器（4）的输入端连通在一起，表面换热器（10）的第二输出端连接在第八阀门（18）与第十阀门（20）之间的第三段回热抽汽管路上；在第三阀门（13）与第四阀门（14）之间的第一段回热抽汽管路上设置有回热抽汽连通管，回热抽汽连通管的另一端设置在第七阀门（17）与第九阀门之间的第二段回热抽汽管路上。
2.如权利要求1所述的一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统的运行方法，其特征在于以下步骤：
在抽汽供热工况下，使低压缸处于灵活出力方式运行时，先逐步关闭第二阀门（12）通过减少进入低压缸（2）的蒸汽量，来降低机组出力；当第二阀门（12）接近全关时，逐步开启第十一阀门（21），使部分轴封加热器（7）出口的凝结水，经过表面换热器（10）后，与第二低压加热器（5）的出口凝结水汇合后，进入到第一低压加热器（4）中；逐步关闭第七阀门（17），开启第六阀门（16），使第一段回热抽汽管中的部分回热抽汽，经第九阀门（19）供至第二低压加热器（5）中；逐步开启第五阀门（15），使第一段回热抽汽管中的部分回热抽汽经表面换热器（10）冷却后，经第八阀门（18）进入到低压缸（2）中，对低压转子次末级、末级叶片进行冷却，并经第十阀门（20）供至第三低压加热器（6）中；
在抽汽供热工况下，使低压缸处于正常出力运行时，中压缸（1）的正常排汽经第二阀门（12）进入到低压缸（2）中继续做功；供热抽汽由中压缸（1）经第一阀门（11）供至热网首站（3）；第一段回热抽汽由中压缸（1）经第三阀门（13）和第四阀门（14）供至第一低压加热器（4）中；第二段回热抽汽由低压缸（2）经第七阀门（17）和第九阀门（19）供至第二低压加热器（5）中；第三段回热抽汽由低压缸（2）经第八阀门（18）和第十阀门（20）供至第三低压加热器（6）中；第五阀门（15）、第六阀门（16）和第十一阀门（21）均处于关闭状态中。
3.根据权利要求2所述的一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统的运行方法，其特征在于，对于第二阀门（12），在纯凝工况下，它为全开启状态；在抽汽供热工况的低压缸正常出力方式下运行时，它处于调节状态；在抽汽供热工况的低压缸灵活出力方式下运行时，它处于全关状态。
4.根据权利要求2所述的一种在抽汽供热工况下低压缸灵活出力冷却系统的运行方法，其特征在于，通过控制第十一阀门（21）的开度来调节经过表面换热器（10）的凝结水量，保证部分第一段回热抽汽经表面换热器（10）冷却后的温降幅度在80℃-120℃之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113404563A (zh) * 2021-06-18 2021-09-17 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种低压缸切缸供热机组低加回热系统

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