CN111023859A - 直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统及方法，包括依次连接的汽轮机、排气装置和空冷岛，所述汽轮机的蒸汽输出管路一个分支通过第二阀门组连接汽轮机低压缸的气体入口端，汽轮机的输出的蒸汽管路的另一个分支通过串联连接的第三阀门组、减温减压器连接至空冷岛，所述减温减压器根据设定的空冷岛需求蒸汽量和环境温度控制传输至空冷岛的蒸汽量。本公开通过设置减温减压器将汽轮机的供热输出管道内的蒸汽引入空冷岛，按照需求的蒸汽量控制输入空冷岛的蒸汽量，和封闭抽真空和凝结水系统防止少量蒸汽漏入停运空冷岛冷却单元，可以避免在低压缸零功率运行时的空冷岛冻结损坏。

Description

直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统及方法

技术领域

本公开涉及空冷机组防冻相关技术领域，具体的说，是涉及一种直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

随着国家对环境污染的治理力度加大，对落后产能和不符合相关强制性标准要求的机组要实施淘汰，加快淘汰单机容量300MW等级以下设计寿命期满和不实施供热改造的常规燃煤火电机组。为满足国家节能减排政策要求，增加电厂指标竞争实力，提高机组运行的灵活性，对抽凝式汽机组实施抽凝背供热改造。抽凝式汽机组改造后，实现低压缸零功率运行，大幅增加供热能力和降低发电煤耗，满足国家政策要求。

抽汽式汽轮机是由汽轮机中间级抽出一部分蒸汽供给用户，即在发电的同时还供热的汽轮机，由高中压缸部分和低压缸部分组成，相当于一台背压式汽轮机与一台凝汽式汽轮机的组合。新汽进入高中压缸部分作功，膨胀至一定压力后分为二股，一股抽出供给热用户，一股进入低压部分继续膨胀作功，最后排入凝汽器。为了实现由抽凝机组改造为抽凝背压机组，同时考虑供热期电负荷需求较低，供热负荷需求较大的矛盾，通过对低压缸进行零功率改造，解决供热期供热与发电不匹配的矛盾。

抽凝式汽机组的冷却系统包括水冷和空气冷却方式，直接采用空冷岛空气冷却的抽凝式汽机组又称为直接空冷机组，包括依次连接的汽轮机、汽轮机的排汽装置以及空冷岛冷却单元，发明人发现，直接空冷机组低压缸零功率改造后，在冬季极端天气下，由于进入空冷岛冷却蒸汽大幅度减少，造成空冷岛热负荷不足，排汽流量小于对应温度下最小防冻流量，而冻坏空冷岛。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统及方法,通过设置减温减压器将汽轮机的供热输出管道内的蒸汽引入空冷岛，按照需求的蒸汽量控制输入空冷岛的蒸汽量，和封闭抽真空和凝结水系统防止少量蒸汽漏入停运空冷岛冷却单元，可以避免在低压缸零功率运行时的空冷岛冻结损坏。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统，包括依次连接的汽轮机、排气装置和空冷岛，所述汽轮机的蒸汽输出管路一个分支通过第二阀门组连接汽轮机低压缸的气体入口端，汽轮机的输出的蒸汽管路的另一个分支通过串联连接的第三阀门组、减温减压器连接至空冷岛，所述减温减压器根据设定的空冷岛需求蒸汽量和环境温度控制传输至空冷岛的蒸汽量。

进一步地，还包括控制单元和温度传感器，所述控制单元分别与减温减压器、温度传感器连接。

进一步地，第二阀门组和第三阀门组分别为电磁阀，控制单元分别与第二阀门组和第三阀门组分别连接，用于控制相应管路的通断。

进一步地，排汽装置的输出端连接空冷岛的输入端，空冷岛的输出端连接凝结水泵，在空冷岛的一个或者多个空冷岛冷却单元的蒸汽入口端设置隔离阀，一个或者多个空冷岛冷却单元的蒸汽出口端设置凝水阀，所述隔离阀和凝水阀分别与控制单元连接。

进一步地，在空冷岛的每个空冷岛冷却单元抽真空管道上设置抽真空阀，所述控制单元与抽真空阀连接，用于关闭未投入工作的空冷岛冷却单元的抽真空管道。

进一步地，所述汽轮机可以为一次调节抽汽式或二次调节抽汽式汽轮机，蒸汽输出的管路连接二次调节抽汽式汽轮机中压缸或高压缸，或者连接一次调节抽汽式汽轮机的高压缸。

基于上述的直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统的防冻控制方法，包括如下步骤：

获取直接空冷机组的低压缸的运行状态；

当直接空冷机组的低压缸处于零功率运行状态，闭合第三阀门组，启动减压减温器；

获取用户的配置数据，所述配置数据包括空冷岛冷却单元的投入运行数量及单个空冷岛冷却单元的防冻流量；

根据配置数据计算需求蒸汽流量，根据需求蒸汽流量控制进入空冷岛的蒸汽流量。

进一步地，根据空冷岛冷却单元的投入运行数量及单个空冷岛冷却单元的防冻流量，计算需求蒸汽流量，将需求蒸汽流量数值传输至减压减温器，通过减压减温器控制进入空冷岛的蒸汽流量。

进一步地，在获取用户的配置数据后，还包括根据空冷岛冷却单元的投入运行数量，打开投入运行的空冷岛冷却单元管路上的隔离阀和凝水阀，关闭不投入运行的空冷岛冷却单元管路上的隔离阀和凝水阀。

进一步地，还包括根据空冷岛冷却单元的投入运行数量，打开对应的空冷岛冷却单元管路上的抽真空阀，关闭不投入运行的空冷岛冷却单元管路上的抽真空阀。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开通过设置减温减压器将汽轮机的供热输出管道内的蒸汽引入空冷岛，按照需求的蒸汽量控制输入空冷岛的蒸汽量，可以避免在低压缸零功率运行时的空冷岛冻结损坏。

(2)在空冷岛的每个空冷岛冷却单元上设置隔离阀和凝水阀可以实现单路控制，可以灵活控制投入运行使用的空冷岛冷却单元的数量；同时各个空冷岛冷却单元连接的抽真空管道上设置抽真空阀，可以控制投入使用的空冷岛冷却单元比未投入使用的空冷岛冷却单元内压低，避免蒸汽进入未投入使用的空冷岛冷却单元，从而避免少量的蒸汽量使得空冷岛冷却单元内部结冰损坏。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例1的系统的结构示意图；

其中：1、第一阀门组，2、第二阀门组，3、第三阀门组，4、减温减压器，5、隔离阀，6、凝水阀，7、凝水阀，8、凝结水泵；

5-1、第一隔离阀，5-2、第二隔离阀，5-3、第三隔离阀，5-4、第四隔离阀，6-1、第一抽真空阀，6-2、第二抽真空阀，6-3、第三抽真空阀，6-4、第四抽真空阀，7-1、第一凝水阀，7-2、第二凝水阀，7-3、第三凝水阀，7-4第四凝水阀。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

实施例1

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统，包括依次连接的汽轮机、排气装置和空冷岛，所述汽轮机的蒸汽输出管路一个分支通过第二阀门组2连接汽轮机低压缸的气体入口端，汽轮机的输出的蒸汽管路的另一个分支通过串联连接的第三阀门组3、减温减压器4连接至空冷岛，所述减温减压器根据设定的空冷岛需求蒸汽量和环境温度控制传输至空冷岛的蒸汽量。

可选的，作为一种可以实现的结构，所述汽轮机可以为一次调节抽汽式或二次调节抽汽式汽轮机，蒸汽输出的管路连接二次调节抽汽式汽轮机中压缸或高压缸，或者连接一次调节抽汽式汽轮机的高压缸。

传统的汽轮机在低压缸的输出端连接空冷岛，进行冷凝回收冷凝水，当低压缸零功率运行，使得进入空冷岛的蒸汽量不足，造成空冷岛冻结或者冻裂损坏，本实施例通过在提供供热蒸汽的管路上即汽轮机的蒸汽输出管路上，连接减温减压器4可以将高压蒸汽进行减温和减压，可以为空冷岛提供蒸汽，避免空冷岛因蒸汽量不足冻裂损坏。同时在低压缸的蒸汽入口端设置第二阀门组2可以控制进入低压缸的蒸汽，控制低压缸的运行方式。还可以在提供供热蒸汽的管路的前端设置第一阀门组1，用于控制供热蒸汽的输出。

其中，减温减压器4是将高温高压蒸汽降为客户能够使用的低压低温蒸汽，将蒸汽参数降到适用范围以内。

在一些实施例中，还可以包括控制单元和温度传感器，所述控制单元分别与减温减压器4、温度传感器连接，用于将温度信号传输至减温减压器4，减温减压器4根据温度信号控制通过蒸汽的流量，当温度大于等于设定值时，可以关闭减温减压器，当温度小于设定值时，按照设定的蒸汽流量向空冷岛传输蒸汽，直至大于等于温度设定值时，过程中保持保证防冻蒸汽流量维持不变。设定值如可以设定为零摄氏度。

可选的，第二阀门组2和第三阀门组3分别为电磁阀。所述控制单元分别与第二阀门组2和第三阀门组3分别连接，用于控制相应管路的通断。

在另一些实施例中，排汽装置的输出的蒸汽经过空冷岛冷却后传输至凝结水泵8，排汽装置的输出端连接空冷岛的输入端，空冷岛的输出端连接凝结水泵，空冷岛包括多个空冷岛冷却单元，空冷岛冷却单元就是一组冷却设备，包括冷却风扇、电机、冷却管、凝水管、抽真空管、阀门等设备，每个空冷岛冷却单元用于提供单独的冷凝管路可以单独运行进行冷却工作，为了提高节能效果，可以在空冷岛的一个或者多个空冷岛冷却单元的蒸汽入口端设置隔离阀5，一个或者多个空冷岛冷却单元的蒸汽出口端设置凝水阀6，所述隔离阀5和凝水阀6分别与控制单元连接。

在每个空冷岛冷却单元的两端分别设置隔离阀5和凝水阀6，可以控制投入工作的空冷岛冷却单元的数量，如本实施例可以控制只有一列空冷岛冷却单元如图中的#1进行工作，可以保证空气冷却管路上的蒸汽被冷凝，同时其他的管路不通，减少了蒸汽的需求流量，同时避免少量的蒸汽进入其他空冷岛冷却单元如图中的#2，导致空冷岛管路损坏。

进一步地，作为进一步的改进，还可以在每个空冷岛冷却单元抽真空管道上设置抽真空阀6，用于关闭未投入工作的空冷岛冷却单元的抽真空管道。可以随时关闭不投入运行工作的空冷岛冷却单元的抽真空管道，使得运行工作的空冷岛冷却单元的内压力低于另外不投入运行工作即隔离的空冷岛冷却单元的内压力，达到防止蒸汽漏入另外不投入运行工作的空冷岛而引起结冻。

如图1所示，本实施例以4列空冷岛冷却单元为例进行了说明，在每一个空冷岛冷却单元上分别设置了隔离阀5、凝水阀7和抽真空阀6。达到封闭单独空冷岛冷却单元的目的，防止蒸汽漏入非运行空冷岛冷却单元，而引起非运行空冷岛冷却单元冻坏。

实施例2

本公开提供了基于实施例1所述的直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统的防冻控制方法，包括如下步骤：

获取直接空冷机组的低压缸的运行状态；

当直接空冷机组的低压缸处于零功率运行状态，闭合第三阀门组3，启动减压减温器4；

获取用户的配置数据，所述配置数据包括空冷岛冷却单元的投入运行数量及单个空冷岛冷却单元的防冻流量；

根据配置数据计算需求蒸汽流量，根据需求蒸汽流量控制进入空冷岛的蒸汽流量。

作为一种实现方式，根据配置数据计算需求蒸汽流量，根据需求蒸汽流量控制进入空冷岛的蒸汽流量的方法，具体为：

根据空冷岛冷却单元的投入运行数量及单个空冷岛冷却单元的防冻流量，计算需求蒸汽流量，将需求蒸汽流量数值传输至减压减温器4，通过减压减温器控制进入空冷岛的蒸汽流量。

进一步地，在获取用户的配置数据后，还包括根据空冷岛冷却单元的投入运行数量，开对应的空冷岛冷却单元管路上的隔离阀5和凝水阀7，关闭不投入运行的空冷岛冷却单元管路上的隔离阀5和凝水阀7。

进一步地，还包括根据空冷岛冷却单元的投入运行数量，打开投入运行的空冷岛冷却单元管路上的抽真空阀6，关闭不投入运行的空冷岛冷却单元管路上的抽真空阀6。

下面以具体的示例，说明本实施例的防冻控制方法。

本示例中以4列空冷岛冷却单元为例，在低压缸零功率运行时，开启一列空冷岛冷却单元，如可以开启列空冷岛冷却单元1#，隔离阀5图示中从左到右依次为第一隔离阀5-1、第二隔离阀5-2、第三隔离阀5-3和第四隔离阀5-4，对应的抽真空阀6依次为第一抽真空阀6-1、第二抽真空阀6-2、第三抽真空阀6-3和第四抽真空阀6-4，对应的凝水阀7依次为第一凝水阀7-1、第二凝水阀7-2、第三凝水阀7-3和第四凝水阀7-4。

低压缸零功率运行时，关闭第二阀门组2、隔离阀5-2、5-3、5-4、抽真空阀6-2、6-3、6-4、凝水阀7-2、7-3、7-4，打开第一阀门组1、第三阀门组3、隔离阀5-1、抽真空阀6-1、凝水阀7-1与减温减压器4,此时运行一列空冷岛冷却单元1#。空冷岛冷却单元根据运行选择开启4列中的任何一列，对应的隔离阀5、抽真空阀6和凝水阀7开启，另外3列隔离阀5、抽真空阀6、凝水阀7全部关闭，使运行的一列空冷岛冷却单元内压力低于另外隔离的空冷岛冷却单元内压力，达到防止蒸汽漏入另外三列空冷岛而引起结冻。阀门组3和减温减压器4打开后，可投入自动，根据环境温度和最小防冻流量控制此系统蒸汽流量，使进入空冷岛冷却单元的的蒸汽量一直大于最小防冻流量。

通过以上系统和操作，可防止1列运行的空冷岛冷却单元因为冷却流量低冻结，并且避免其余3列非运行的空冷岛冷却单元因为蒸汽泄漏而引起的冻结，达到整个空冷岛防冻的目的。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统，其特征是：包括依次连接的汽轮机、排气装置和空冷岛，所述汽轮机的蒸汽输出管路一个分支通过第二阀门组连接汽轮机低压缸的气体入口端，汽轮机的输出的蒸汽管路的另一个分支通过串联连接的第三阀门组、减温减压器连接至空冷岛，所述减温减压器根据设定的空冷岛需求蒸汽量和环境温度控制传输至空冷岛的蒸汽量。

2.如权利要求1所述的直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统，其特征是：还包括控制单元和温度传感器，所述控制单元分别与减温减压器、温度传感器连接。

3.如权利要求2所述的直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统，其特征是：第二阀门组和第三阀门组分别为电磁阀，控制单元分别与第二阀门组和第三阀门组分别连接，用于控制相应管路的通断。

4.如权利要求2所述的直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统，其特征是：排汽装置的输出端连接空冷岛的输入端，空冷岛的输出端连接凝结水泵，在空冷岛的一个或者多个空冷岛冷却单元的蒸汽入口端设置隔离阀，一个或者多个空冷岛冷却单元的蒸汽出口端设置凝水阀，所述隔离阀和凝水阀分别与控制单元连接。

5.如权利要求2所述的直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统，其特征是：在空冷岛的每个空冷岛冷却单元抽真空管道上设置抽真空阀，所述控制单元与抽真空阀连接，用于关闭未投入工作的空冷岛冷却单元的抽真空管道。

6.如权利要求1所述的直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统，其特征是：所述汽轮机可以为一次调节抽汽式或二次调节抽汽式汽轮机，蒸汽输出的管路连接二次调节抽汽式汽轮机中压缸或高压缸，或者连接一次调节抽汽式汽轮机的高压缸。

7.基于权利要求1-6任一项所述的直接空冷机组低压缸零功率运行空冷岛防冻系统的防冻控制方法，其特征是，包括如下步骤：

获取直接空冷机组的低压缸的运行状态；

当直接空冷机组的低压缸处于零功率运行状态，闭合第三阀门组，启动减压减温器；

获取用户的配置数据，所述配置数据包括空冷岛冷却单元的投入运行数量及单个空冷岛冷却单元的防冻流量；

根据配置数据计算需求蒸汽流量，根据需求蒸汽流量控制进入空冷岛的蒸汽流量。

8.如权利要求7所述的防冻控制方法，其特征是：根据空冷岛冷却单元的投入运行数量及单个空冷岛冷却单元的防冻流量，计算需求蒸汽流量，将需求蒸汽流量数值传输至减压减温器，通过减压减温器控制进入空冷岛的蒸汽流量。

9.如权利要求7所述的防冻控制方法，其特征是：在获取用户的配置数据后，还包括根据空冷岛冷却单元的投入运行数量，打开投入运行的空冷岛冷却单元管路上的隔离阀和凝水阀，关闭不投入运行的空冷岛冷却单元管路上的隔离阀和凝水阀。

10.如权利要求7所述的防冻控制方法，其特征是：还包括根据空冷岛冷却单元的投入运行数量，打开对应的空冷岛冷却单元管路上的抽真空阀，关闭不投入运行的空冷岛冷却单元管路上的抽真空阀。

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