CN112049701B - 一种供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法 - Google Patents

一种供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法统，属于汽轮机抽汽供热领域。本发明中所述电动关断阀、汽轮机主汽阀和汽轮机主汽调节阀依次连接，所述发电机、汽轮机主汽调节阀、汽轮机抽汽调节阀、凝汽器和可调整抽汽供热管道均与汽轮机连接，所述安全阀、气动快速逆止阀、气动快关阀和电动关断阀依次安装在可调整抽汽供热管道上，所述可调整抽汽供热管道、掺混用新蒸汽管道和掺混后供热蒸汽管道均与混温装置连接，所述掺混用新蒸汽管道上依次安装有流量测量装置、电动关断阀、气动快关阀、气动调节阀和电动关断阀，所述掺混后供热蒸汽管道上依次安装有安全阀和电动关断阀。

Description

一种供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法
技术领域
本发明涉及一种供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，属于汽轮机抽汽供热领域，主要利用锅炉新蒸汽与汽轮机抽汽掺混来提高供热参数从而满足化工装置需求。
背景技术
国家发展改革委、环境保护部、国家能源局2014年印发了发改能源【2014】 2093号文《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》。第一章节指导思想和行动计划第二条行动计划中，明确指出“到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时，其中现役60万千瓦及以上机组（除空冷机组外）改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时。东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组以及其他有条件的燃煤发电机组，改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。”
《浙江省地方燃煤热电联产行业综合改造升级行动计划》（浙经信电力【2015】371号）中“省、市企业投资管理部门要严格地方热电项目建设管理，新建、改建地方热电项目必须采用高温高压及以上参数背压机组，鼓励次高压机组改造为高温高压及以上参数机组，鼓励现有抽凝机组改造为背压机组，一家热电厂原则上最多只保留一台抽凝机组。”
《浙江省热电联产能效、能耗限额及计算方法》（DB33/642-2019）中要求，供热机组的能效、能耗限定值应能够符合限额等级的3级要求，即单位供热标准煤耗≤41.1kgce/GJ，单位供电标准煤耗≤295gce/kW•h。
现阶段部分供热电站以及大型炼油石化企业动力站在运行的锅炉、汽机操作参数低，运行年限较长，效率相对偏低，设备本体及辅助系统设备老化情况较为明显，无法达到上述国家、地方政策的要求。
为响应国家节能降耗政策的要求，大量的电站正在进行改造工作。其中提高电站锅炉产汽参数和对汽轮机通流部分改造来提高汽轮发电机组内效率是两种主流的改造方案。与此同时，化工装置等热用户由于工艺的特殊需要，往往对蒸汽温度的需求较为苛刻，但是目前这两种改造方案在节能降耗的同时都会造成供热蒸汽温度的降低。
现有技术中的电站汽轮机抽汽供热系统示意图如图1所示。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的，在原有的汽轮机抽汽供热系统的基础上进行改造，新增加了一套利用锅炉新蒸汽与汽轮机抽汽掺混的系统和设备来提高供热温度，从而满足化工装置等热用户对蒸汽温度的需求的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，所述汽轮机抽汽供热调节方法用于对汽轮机抽汽供热系统进行调节，其特点在于：所述汽轮机抽汽供热系统包括汽轮机、发电机、汽轮机主汽阀、汽轮机主汽调节阀、汽轮机抽汽调节阀、凝汽器、电动关断阀、气动快关阀、气动快速逆止阀、安全阀、气动调节阀、流量测量装置、混温装置、可调整抽汽供热管道、掺混用新蒸汽管道和掺混后供热蒸汽管道，所述电动关断阀、汽轮机主汽阀和汽轮机主汽调节阀依次连接，所述发电机、汽轮机主汽调节阀、汽轮机抽汽调节阀、凝汽器和可调整抽汽供热管道均与汽轮机连接，所述安全阀、气动快速逆止阀、气动快关阀和电动关断阀依次安装在可调整抽汽供热管道上，所述可调整抽汽供热管道、掺混用新蒸汽管道和掺混后供热蒸汽管道均与混温装置连接，所述掺混用新蒸汽管道上依次安装有流量测量装置、电动关断阀、气动快关阀、气动调节阀和电动关断阀，所述掺混后供热蒸汽管道上依次安装有安全阀和电动关断阀；
所述汽轮机抽汽供热调节方法包括如下步骤：
第一步、根据蒸汽用户的需求设定外送蒸汽的温度、压力参数；
第二步、根据设置在掺混后供热蒸汽管道上的压力测点信号，判断操作压力是否满足用户需求；
第三步、汽轮机抽汽调节阀开度联锁设置在掺混后供热蒸汽管道压力测点信号；
第四步，根据设置在掺混后供热蒸汽管道上的温度测点信号，判断操作温度是否满足用户需求；
第五步、气动调节阀开度联锁设置在掺混后供热蒸汽管道温度测点信号；
第六步，由于外送蒸汽的压力同时受到掺混用新蒸汽管道新蒸汽流量的影响，操作温度校准后需要再次判断操作压力是否满足要求，如果未满足则返回第二步重复迭代，直至外送蒸汽的操作温度、操作压力参数均满足用户要求。
进一步地，所述第二步中，当外供蒸汽的操作压力低于用户需求的压力区间时，联锁汽轮机抽汽调节阀开度加大；当外供蒸汽的操作压力高于用户需求的压力区间时，联锁汽轮机抽汽调节阀开度减小，直至操作压力满足要求。
进一步地，所述第四步中，当外供蒸汽的操作温度低于用户需求的温度区间时，联锁气动调节阀开度加大；当外供蒸汽的操作温度高于用户需求的温度区间时，联锁气动调节阀开度减小，直至操作温度满足要求。
进一步地，所述可调整抽汽供热管道的一端与汽轮机连接，所述可调整抽汽供热管道的另一端与混温装置连接，所述掺混用新蒸汽管道的一端与电动关断阀和汽轮机主汽阀连接的管道连接，所述掺混用新蒸汽管道的另一端与混温装置连接，所述掺混后供热蒸汽管道的一端与混温装置连接。
进一步地，所述混温装置上设置有新蒸汽进口、汽轮机抽汽进口、掺混蒸汽出口和疏水出口。
进一步地，所述可调整抽汽供热管道的另一端与汽轮机抽汽进口连接，所述掺混用新蒸汽管道的另一端与新蒸汽进口连接，所述掺混后供热蒸汽管道的一端与掺混蒸汽出口连接。
进一步地，所述电动关断阀、气动快关阀和安全阀的数量均为多个。
相比现有技术，本发明具有以下优点：利用本申请涉及的新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热系统可以在保证汽轮发电机组在较高内效率下运行的同时，控制汽机的抽汽供热温度，满足化工装置中拖动透平对进汽温度的要求。例如典型的超高压机组，进汽压力13.2MPa，进汽温度540℃，中压抽汽压力为3.5MPa时，抽汽温度为360℃左右，难以满足化工装置中拖动透平对进汽的过热度要求。本申请利用新蒸汽掺混的抽汽方案可以将抽汽压力为3.5MPa的供热蒸汽温度提高至430℃，并且可以根据实际的需要在360℃到430℃左右的区间调整外供蒸汽的温度。
其次，由于锅炉效率下降、锅炉低负荷运行、炉内燃烧调整不当等原因，锅炉出口蒸汽往往达不到额定温度。锅炉出口蒸汽温度降低将导致汽轮机进汽品质变差，抽汽温度降低。利用本申请涉及的新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热系统同样可以有效保证汽轮机抽汽温度，满足热用户对蒸汽温度的需求。
另外，利用本申请提高了汽机的抽汽温度，从而显著增大了炼油石化企业动力站的蒸汽供给半径。
本发明所述的系统从汽轮机主汽阀前引出一路新蒸汽接入汽轮机可调整供热抽汽管道上安装的混温装置。新蒸汽管路上装设有流量测量装置、电动关断阀、气动快关阀以及气动调节阀。汽轮机可调整供热抽汽管道从汽缸接口引出后依次装设有安全排空管道、气动快速逆止阀、气动快速关断阀、电动关断阀以及混温装置。混温装置后的供热管道上装设有安全排空管道以及为方便检修所设置的关断阀。所述汽机抽汽调节阀开度联锁设置在掺混后供热蒸汽管道压力测点信号，掺混管路新蒸汽调节阀开度联锁设置在掺混后供热蒸汽管道温度测点信号。
利用本发明涉及的新调节方法可以在保证汽轮发电机组在较高内效率下运行的同时，控制汽机的抽汽供热温度，满足化工装置中拖动透平对进汽温度的要求。
附图说明
图1是现有技术中的电站汽轮机抽气供热系统的示意图。
图2是本发明实施例的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热系统的示意图。
图3是本发明实施例的混温装置的结构示意图。
图4是本发明实施例的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法的控制逻辑图。
图中：汽轮机1、发电机2、汽轮机主汽阀3、汽轮机主汽调节阀4、汽轮机抽汽调节阀5、凝汽器6、电动关断阀7、气动快关阀8、气动快速逆止阀9、安全阀10、气动调节阀11、流量测量装置12、混温装置13、可调整抽汽供热管道14、掺混用新蒸汽管道15、掺混后供热蒸汽管道16、
新蒸汽进口17、汽轮机抽汽进口18、掺混蒸汽出口19、疏水出口20。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图2至图4所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
为提高汽轮发电机组的内效率，提高供热电站的综合热效率，目前较为常见的方案是提高锅炉新蒸汽的温度、压力参数。近些年高温超高压机组广泛应用，并取代原有的高温高压机组成为供热电站的首选。但是，随着汽轮机进汽压力从高压（8.8MPa左右）提高至超高压（13.2MPa左右），相同抽汽压力下的蒸汽温度会下降60～80℃，很难满足原有化工装置中拖动透平对进汽温度的要求。
本实施例中的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，汽轮机抽汽供热调节方法用于对汽轮机抽汽供热系统进行调节。
本实施例中的汽轮机抽汽供热系统包括汽轮机1、发电机2、汽轮机主汽阀3、汽轮机主汽调节阀4、汽轮机抽汽调节阀5、凝汽器6、电动关断阀7、气动快关阀8、气动快速逆止阀9、安全阀10、气动调节阀11、流量测量装置12、混温装置13、可调整抽汽供热管道14、掺混用新蒸汽管道15和掺混后供热蒸汽管道16，电动关断阀7、气动快关阀8和安全阀10的数量均为多个。
本实施例中的电动关断阀7、汽轮机主汽阀3和汽轮机主汽调节阀4依次连接，发电机2、汽轮机主汽调节阀4、汽轮机抽汽调节阀5、凝汽器6和可调整抽汽供热管道14均与汽轮机1连接，安全阀10、气动快速逆止阀9、气动快关阀8和电动关断阀7依次安装在可调整抽汽供热管道14上。
本实施例中的可调整抽汽供热管道14、掺混用新蒸汽管道15和掺混后供热蒸汽管道16均与混温装置13连接，掺混用新蒸汽管道15上依次安装有流量测量装置12、电动关断阀7、气动快关阀8、气动调节阀11和电动关断阀7，掺混后供热蒸汽管道16上依次安装有安全阀10和电动关断阀7。
本实施例中的可调整抽汽供热管道14的一端与汽轮机1连接，可调整抽汽供热管道14的另一端与混温装置13连接，掺混用新蒸汽管道15的一端与电动关断阀7和汽轮机主汽阀3连接的管道连接，掺混用新蒸汽管道15的另一端与混温装置13连接，掺混后供热蒸汽管道16的一端与混温装置13连接。
本实施例中的混温装置13上设置有新蒸汽进口17、汽轮机抽汽进口18、掺混蒸汽出口19和疏水出口20，可调整抽汽供热管道14的另一端与汽轮机抽汽进口18连接，掺混用新蒸汽管道15的另一端与新蒸汽进口17连接，掺混后供热蒸汽管道16的一端与掺混蒸汽出口19连接。
本实施例中的汽轮机抽汽供热调节方法包括如下步骤：
第一步、根据蒸汽用户的需求设定外送蒸汽的温度、压力参数。
第二步、根据设置在掺混后供热蒸汽管道16上的压力测点信号，判断操作压力是否满足用户需求；当外供蒸汽的操作压力低于用户需求的压力区间时，联锁汽轮机抽汽调节阀5开度加大；当外供蒸汽的操作压力高于用户需求的压力区间时，联锁汽轮机抽汽调节阀5开度减小，直至操作压力满足要求。
第三步，根据设置在掺混后供热蒸汽管道16上的温度测点信号，判断操作温度是否满足用户需求；当外供蒸汽的操作温度低于用户需求的温度区间时，联锁气动调节阀11开度加大；当外供蒸汽的操作温度高于用户需求的温度区间时，联锁气动调节阀11开度减小，直至操作温度满足要求。
第四步，由于外送蒸汽的压力同时受到掺混用新蒸汽管道15新蒸汽流量的略微影响，操作温度校准后需要再次判断操作压力是否满足要求，如果未满足则返回第二步重复迭代，直至外送蒸汽的操作温度、操作压力参数均满足用户要求。
具体的说，该供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热系统从汽轮机主汽阀3前引出一路新蒸汽接入可调整抽汽供热管道14上安装的混温装置13，掺混用新蒸汽管道15上装设有流量测量装置12、电动关断阀7、气动快关阀8以及气动调节阀11，可调整抽汽供热管道14从汽缸接口引出后依次装设有安全阀10、气动快速逆止阀9、气动快关阀8、电动关断阀7以及混温装置13，混温装置13后的掺混后供热蒸汽管道16上装设有安全阀10以及为方便检修所设置的电动关断阀7。
汽轮机1上的汽轮机抽汽调节阀5开度联锁混温装置13后掺混后供热蒸汽管道16上的压力测点信号，利用汽轮机抽汽调节阀5开度来控制汽轮机1抽汽供热的蒸汽流量，从而保证混温装置13出口的供热蒸汽压力，当供热蒸汽压力低于用户需求的操作压力区间时，联锁汽轮机抽汽调节阀5开度加大；当供热蒸汽压力高于用户需求的操作压力区间时，联锁汽轮机抽汽调节阀5开度减小，汽轮机抽汽调节阀5开度变化使得供热蒸汽的操作压力处于用户需求的操作压力区间之内。
掺混用新蒸汽管道15上装设的气动调节阀11开度联锁混温装置13后掺混后供热蒸汽管道16上的温度测点信号，利用该气动调节阀11开度来控制新蒸汽的掺混流量，从而保证混温装置13出口的供热蒸汽温度，当供热蒸汽温度低于用户需求的操作温度区间时，联锁气动调节阀11开度加大；当供热蒸汽温度高于用户需求的操作温度区间时，联锁气动调节阀11开度减小，气动调节阀11开度变化使得供热蒸汽的操作温度处于用户需求的操作温度区间之内。
操作温度校准后需要再次判断操作压力是否满足要求，如果未满足则需要调整汽轮机抽汽调节阀5的开度并重复上述过程，直至外送蒸汽的操作温度、操作压力参数均满足用户要求。
掺混用新蒸汽管道15上设置流量测量装置12，用来检测掺混蒸汽的流量，考量实际运行的经济性。
可调整抽汽供热管道14上设置安全阀10及排空管道，用来防止气动快关阀8、气动快速逆止阀9故障使得新蒸汽倒回可调整抽汽供热管道14，引起超压。
掺混后供热蒸汽管道16上设置安全阀10及排空管道，用来防止气动快关阀8、气动调节阀11故障使得新蒸汽未减压直接进入掺混后供热蒸汽管道16，引起超压。
可调整抽汽供热管道14上装设有气动快速逆止阀9和气动快关阀8防止汽轮机1甩负荷等事故工况时厂区供热管网蒸汽倒回汽缸，导致汽轮机1超速。
掺混后供热蒸汽管道16上装设气动快关阀8防止该管路中的气动调节阀11故障导致其后的供热管道超压。
汽轮机可调整抽汽与新蒸汽在管道上装设的混温装置13中充分混合后达到化工装置需要的操作温度。
可调整抽汽供热管道14、掺混用新蒸汽管道15以及掺混后供热蒸汽管道16上在合适的位置设置电动关断阀7用来实现在线检修气动调节阀11、气动快速逆止阀9、气动快关阀8以及混温装置13。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，所述汽轮机抽汽供热调节方法用于对汽轮机抽汽供热系统进行调节，其特征在于：所述汽轮机抽汽供热系统包括汽轮机（1）、发电机（2）、汽轮机主汽阀（3）、汽轮机主汽调节阀（4）、汽轮机抽汽调节阀（5）、凝汽器（6）、电动关断阀（7）、气动快关阀（8）、气动快速逆止阀（9）、安全阀（10）、气动调节阀（11）、流量测量装置（12）、混温装置（13）、可调整抽汽供热管道（14）、掺混用新蒸汽管道（15）和掺混后供热蒸汽管道（16），所述电动关断阀（7）、汽轮机主汽阀（3）和汽轮机主汽调节阀（4）依次连接，所述发电机（2）、汽轮机主汽调节阀（4）、汽轮机抽汽调节阀（5）、凝汽器（6）和可调整抽汽供热管道（14）均与汽轮机（1）连接，所述安全阀（10）、气动快速逆止阀（9）、气动快关阀（8）和电动关断阀（7）依次安装在可调整抽汽供热管道（14）上，所述可调整抽汽供热管道（14）、掺混用新蒸汽管道（15）和掺混后供热蒸汽管道（16）均与混温装置（13）连接，所述掺混用新蒸汽管道（15）上依次安装有流量测量装置（12）、电动关断阀（7）、气动快关阀（8）、气动调节阀（11）和电动关断阀（7），所述掺混后供热蒸汽管道（16）上依次安装有安全阀（10）和电动关断阀（7）；
所述汽轮机抽汽供热调节方法包括如下步骤：
第一步、根据蒸汽用户的需求设定外送蒸汽的温度、压力参数；
第二步、根据设置在掺混后供热蒸汽管道（16）上的压力测点信号，判断操作压力是否满足用户需求；
第三步、汽轮机抽汽调节阀（5）开度联锁设置在掺混后供热蒸汽管道（16）压力测点信号；
第四步，根据设置在掺混后供热蒸汽管道（16）上的温度测点信号，判断操作温度是否满足用户需求；
第五步、气动调节阀（11）开度联锁设置在掺混后供热蒸汽管道（16）温度测点信号；
第六步，由于外送蒸汽的压力同时受到掺混用新蒸汽管道（15）新蒸汽流量的影响，操作温度校准后需要再次判断操作压力是否满足要求，如果未满足则返回第二步重复迭代，直至外送蒸汽的操作温度、操作压力参数均满足用户要求。
2.根据权利要求1所述的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，其特征在于：所述第二步中，当外供蒸汽的操作压力低于用户需求的压力区间时，联锁汽轮机抽汽调节阀（5）开度加大；当外供蒸汽的操作压力高于用户需求的压力区间时，联锁汽轮机抽汽调节阀（5）开度减小，直至操作压力满足要求。
3.根据权利要求1所述的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，其特征在于：所述第四步中，当外供蒸汽的操作温度低于用户需求的温度区间时，联锁气动调节阀（11）开度加大；当外供蒸汽的操作温度高于用户需求的温度区间时，联锁气动调节阀（11）开度减小，直至操作温度满足要求。
4.根据权利要求1所述的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，其特征在于：所述可调整抽汽供热管道（14）的一端与汽轮机（1）连接，所述可调整抽汽供热管道（14）的另一端与混温装置（13）连接，所述掺混用新蒸汽管道（15）的一端与电动关断阀（7）和汽轮机主汽阀（3）连接的管道连接，所述掺混用新蒸汽管道（15）的另一端与混温装置（13）连接，所述掺混后供热蒸汽管道（16）的一端与混温装置（13）连接。
5.根据权利要求1所述的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，其特征在于：所述混温装置（13）上设置有新蒸汽进口（17）、汽轮机抽汽进口（18）、掺混蒸汽出口（19）和疏水出口（20）。
6.根据权利要求5所述的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，其特征在于：所述可调整抽汽供热管道（14）的另一端与汽轮机抽汽进口（18）连接，所述掺混用新蒸汽管道（15）的另一端与新蒸汽进口（17）连接，所述掺混后供热蒸汽管道（16）的一端与掺混蒸汽出口（19）连接。
7.根据权利要求1所述的供热电站利用新蒸汽掺混的汽轮机抽汽供热调节方法，其特征在于：所述电动关断阀（7）、气动快关阀（8）和安全阀（10）的数量均为多个。
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