CN112344311A - 一种工业供汽深度热电解耦系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业供汽深度热电解耦系统，包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、凝结器和引射器，并通过减温减压单元、节流调节单元、加热单元、遮断单元和逆止单元连接。同时本发明还公开了一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法。本发明可以在发电负荷较大的调节范围内，实现工业供汽的稳定、持续，实现机组发电负荷与电网调度匹配运行，满足大型单元制发电机组工业供汽运行要求。

Description

一种工业供汽深度热电解耦系统及使用方法

技术领域

本发明涉及一种热电解耦系统，具体涉及一种工业供汽深度热电解耦系统及使用方法，属于热电联产技术领域。

背景技术

大型火电发电机组，一般采用单元制系统，即：汽轮发电机与锅炉一一对应，和大部分工业园区热电厂的母管制相比，这种配置方式在纯凝发电时具有良好的操控性和经济性，但作为热电厂给工业企业供给蒸汽时，存在较多问题。

由于蒸汽压力较高，工业供汽一般抽自高压缸排汽、再热器出口或过热器出口（新蒸汽）等几个地方，但无论在何处抽汽，都会带来锅炉再热器与过热器负荷匹配性问题，过热器蒸汽来自锅炉汽包，原则上通流蒸汽量等于给水量。再热器蒸汽来自汽轮机高压缸排汽，等于新蒸汽量减去高压回热加热器抽汽、轴封抽汽、主阀漏气等，纯凝发电工况下，基本可以认为再热器通流蒸汽量与过热器通流蒸汽量成固定比例关系，也就是说，如果从高压缸排汽或过热器出口抽汽进行工业供汽，必会造成再热器通流蒸汽量减少，使得再热器通流蒸汽量与过热器通流蒸汽量之比失衡，再热器与过热器在锅炉建造时其换热面积、布置位置等是设计好的，不可随意调整改变的，如果再热器通流蒸汽量减少，势必会造成再热器过热，并引发后续受热面如省煤器、空预器等高温，影响锅炉安全。

如果从再热器出口抽取工业供汽，虽然避免了再热器和过热器通流蒸汽量负荷匹配问题，但又会带来汽轮机高压缸、中压缸进汽不匹配。

蒸汽在汽轮机内流动，会对汽轮机转子产生轴向力，正常情况下，汽轮机高压缸、中压缸进汽量是存在固定比例关系的，而且通过进、排汽口处轴凸肩大小不同设计，高压缸中压缸动叶反动度不同设计等措施，在纯凝工况下，任何负荷条件高压缸、中压缸都可确保轴向推力平衡，因此，如果从再热器出口抽汽供热，会造成高压缸通汽量大于中压缸通汽量，从而引发轴向推力不平衡，从高压缸排汽口抽汽也会造成这种现象，高压缸、中压缸轴向推力不平衡，会造成推力轴承高温，进而引发汽轮机安全事故。

另外，高压缸排汽、再热器出口等地方，抽汽压力与汽轮机的负荷有密切关联：汽轮机负荷越低，抽汽压力也越低，对于工业供汽压力要求大于1.8MPa的场合，绝大部分汽轮机负荷低于60%时高压缸排汽压力是满足不了的，也就是说，如果维持稳定工业供汽，抽汽供热的汽轮机组的负荷要维持较高水平，但这又会受到电网的限制，例如夜间谷电期间，为平衡电网供需平衡，汽轮机发电负荷往往控制在40%以下。

因此，单元制大型发电机组改工业供热机组，存在较大问题，尤其供热负荷较大时，因此，要想从根本上解决大型单元制火电机组大规模工业供汽问题，实现深度热电解耦，还需研发新技术、新方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足，提供一种工业供汽深度热电解耦系统。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种工业供汽深度热电解耦系统，包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、凝结器和引射器，并通过减温减压单元、节流调节单元、加热单元、遮断单元和逆止单元连接。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：所述减温减压单元包括减温减压器a、减温减压器b、减温减压器C、减温减压器d；

所述节流调节单元包括节流调节阀A、节流调节阀D、节流调节阀F、节流调节阀C、节流调节阀L；

所述遮断单元包括遮断阀E、遮断阀I、遮断阀J、遮断阀B、遮断阀G、遮断阀H、遮断阀M、遮断阀K、遮断阀A、遮断阀B、遮断阀C、遮断阀D、遮断阀F；

所述逆止单元包括第一逆止阀、第二逆止阀、第三逆止阀、第四逆止阀；

所述加热单元包括加热器Ⅰ、加热器Ⅱ、轴封加热器；

所述锅炉包括再热器和过热器。

进一步优化：再热器上连接有遮断阀A、遮断阀B、遮断阀I、节流调节阀D、减温减压器d，遮断阀A与减温减压器C连接，遮断阀B与连接有减温减压器b连接，遮断阀I与引射器连接，引射器与遮断阀J连接，遮断阀J8与中压缸连接，引射器与遮断阀C和节流调节阀C连接，第二逆止阀与遮断阀C连接，节流调节阀C与遮断阀B连接，遮断阀B与第三逆止阀连接，第三逆止阀与再热器连接，节流调节阀D与第一逆止阀连接，第一逆止阀与高压缸连接，第一逆止阀和高压缸进汽口通过节流调节阀A与过热器连接，节流调节阀A与第三逆止阀之间连接有遮断阀D，遮断阀D与第三逆止阀之间连接有减温减压器a，遮断阀B和第三逆止阀与高压缸连接，减温减压器d与遮断阀E连接，遮断阀E通过节流调节阀F与中压缸连通，遮断阀E和节流调节阀F之间连通有第四逆止阀，第四逆止阀通过遮断阀G与遮断阀B、遮断阀H和节流调节阀C连通，遮断阀C与低压缸连接，低压缸与凝汽器连接，凝汽器与节流调节阀L和轴封加热器连接，轴封加热器与凝汽器之间设置有凝结水泵，轴封加热器通过三通阀连接有加热器Ⅰ，加热器Ⅰ通过遮断阀F连接有低压回热加热系统，加热器Ⅰ通过遮断阀M连接有遮断阀K，遮断阀M和遮断阀K与中压缸排汽口连接，遮断阀K通过节流调节阀L与凝汽器连接，加热器Ⅰ通过加热器Ⅱ连接有除氧器，加热器Ⅱ与遮断阀H连接。

同时本发明还公开了一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法，根据发电负荷高低，分成引射运行模式和联调运行模式。

进一步优化：在引射运行模式下，节流调节阀A关闭，减温减压器a打开，将新蒸汽通过减温减压旁通至再热器，平衡再热器与过热器之间的流通蒸汽量；此时高压缸进汽从再热器引出，通过节流调节阀D、第一逆止阀进入高压缸；高压缸排汽压力较低，无法流进再热器，此时打开遮断阀B，一部分通过节流调节阀C流向低压缸，一部分通过遮断阀H进入加热器Ⅱ加热凝结水，并关闭遮断阀G；通过第三逆止阀防止再热器侧的高压蒸汽回流，中压缸进汽，通过遮断阀E、节流调节阀F从再热器引入；中压缸排汽，一部分通过引射器引射加压排至低压缸，另一部通过遮断阀M引至加热器Ⅰ加热凝结水；其中引射器的驱动蒸汽引自再热器输出蒸汽，并经减温减压供出。

进一步优化：在联调运行模式下，节流调节阀A打开，新蒸汽进入高压缸；由于此时高压缸进汽压力高于再热器的输出压力，第一逆止阀关闭，防止新蒸汽进入再热器；遮断阀B关闭，高压缸排汽压力升高，并通过第三逆止阀进入再热器；中压缸进汽仍从再热器引汽，遮断阀J、遮断阀K、遮断阀M关闭，中压缸排汽全部进入低压缸，引射器停止工作；减温减压器a开启，新蒸汽进入再热器。

进一步优化：在引射运行模式下深度热电解耦的方法，包括以下步骤：

1）、通过新蒸汽减温减压，把新蒸汽旁通至再热器进口，实现再热器与过热器之间的蒸汽流量平衡；

2）、高压缸的进汽汽源，从新蒸汽调整到再热器输出蒸汽，因进口压力大幅降低，根据弗留格尔公式得高压缸的进汽流量大幅降低，从而减少高压缸做功量；

3）、为了使高压缸排汽顺畅，将高压缸排汽排向低压缸；

4）、高压缸进汽量及进汽压力降低后，为了平衡中压缸与高压缸的轴向推力平衡，中压缸的输入端加装节流调节阀F，调节中压缸进汽压力和流量；

5）、为了使中压缸排汽顺畅，通过引射器提升中压缸的排汽，然后引入低压缸；

6）、为了确保负载（汽动给水泵、除氧器）工作正常，从再热器出口引出蒸汽，经减温减压供出；

7）、工业供汽负荷，通过减温减压器b调节；

8）、发电负荷通过节流调节阀D、节流调节阀F及引射器进行调节，当发电负荷要求提高时，节流调节阀D开大，增加高压缸进汽，同时调整节流调节阀F，实现轴向推力平衡，并且调节引射器，确保中压缸进汽、排汽压力比在中压缸要求范围内；

9）、当发电负荷要求降低时，节流调节阀D关小，同时调整节流调节阀F及调节引射器。

进一步优化：在联调运行模式下深度热电解耦的方法，包括以下步骤：

1）、通过新蒸汽减温减压，把新蒸汽旁通至再热器，实现再热器与过热器之间的蒸汽流量平衡；

2）、高压缸的进汽汽源，从再热器输出端调整到新蒸汽，因进口压力大幅提高，根据弗留格尔公式得高压缸的进汽流量大幅提高，从而增加高压缸做功量；

3）、工业供汽负荷，通过减温减压器b调节；发电负荷通过节流调节阀A进行调节，当发电负荷要求提高时，节流调节阀A开大，增加高压缸进汽，为实现高压缸、中压缸轴向推力平衡，同时调整节流调节阀F；

4）、当发电负荷要求降低时，节流调节阀A关小，同时调整节流调节阀F实现高压缸、中压缸轴向推力平衡；

5）、由减温减压器a对高压缸排汽压力进行调节，维持高压缸排汽压力与高压缸调节级后压力比值在0.45-0.55之间。

进一步优化：由引射运行模式向联调运行模式切换，包括以下步骤：

1）、调节减温减压器d，使得节流调节阀F开度达到100%，并由减温减压器d，实施高压缸、中压缸轴向推力的平衡调节；

2）、打开遮断阀G，并同时逐步打开调节阀A，提高高压缸进汽压力，通过节流调节阀C进行高压缸进汽、排汽压力匹配调节，维持高压缸排汽压力与调节级后压力比值为0.4-0.45；

3）、如果高压缸进汽温度和中压缸进气温度差异超过30℃，通过减温减压器d，适当降低中压缸进汽温度；

4）、打开遮断阀K，通过节流调节阀L，使得中压缸排汽压力与进汽压力比值维持在0.23-0.27；

5）、调整锅炉负荷，使得新蒸汽压力维持稳定；待高压缸排汽压力高于再热器输入端压力时，遮断阀B关闭；

6）、待中压缸排汽压力高于低压缸进汽压力时，遮断阀I、遮断阀J、遮断阀M、遮断阀K、三通阀关闭。

进一步优化：由联调运行模式向引射运行模式切换，包括以下步骤：

1）、逐步关闭节流调节阀A，同时打开遮断阀B、遮断阀K、调节阀D；

2）、通过节流调节阀C进行高压缸进汽、排汽压力匹配调节，维持高压缸排汽压力与调节级后压力比值为0.4-0.45；

3）、通过节流调节阀L进行中压缸进汽、排汽压力匹配调节，维持中压缸排汽压力与进汽压力比值为0.23-0.27；

4）、提高减温减压器a的开度，维持再热器输出压力稳定；

5）、提高锅炉出力，维持新蒸汽压力稳定；

6）、待节流调节阀A全部关闭后，打开遮断阀J、遮断阀I，开启引射器，同时打开遮断阀M、遮断阀H，以及三通阀，启动加热器Ⅰ、加热器Ⅱ；

7）、维持中压缸排汽压力与进汽压力比值不低于0.23且不高于0.27的条件下，逐步关闭节流调节阀L。

上述方案通过降低高压缸进汽压力，实现降低高压缸输出功率；通过调整中压缸进汽压力，实现高压缸、中压缸轴向推力平衡；通过新蒸汽减温减压后旁通，实现锅炉再热器与过热器的平衡；通过加热凝结水、引射器，实现中压缸排汽畅通；通过高压缸排汽通向低压缸，实现高压缸排汽通畅，采用上述技术措施，本发明可以在发电负荷较大的调节范围内，实现工业供汽的稳定、持续，实现机组发电负荷与电网调度匹配运行，满足大型单元制发电机组工业供汽运行要求。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明在实施例中的流程图；

图2为本发明在实施例中引射运行模式流程图；

图3为本发明在实施例中联调运行模式流程图。

图中：1、减温减压器C，2、节流调节阀A，3、节流调节阀D，4、减温减压器d，5、节流调节阀F，6、遮断阀E，7、遮断阀I，8、遮断阀J，9、减温减压器b，10、引射器，11、中压缸，12、中压缸排汽口，13、低压缸，14、低压缸进汽口，15、减温减压器a，16、再热器出口，17、过热器，18、再热器，19、再热器进口，20、高压缸，21、高压缸排汽口，22、高压缸进汽口，23、中压缸进汽口，24、遮断阀B，25、遮断阀G，26、遮断阀H，27、加热器Ⅱ，28、节流调节阀C，29、遮断阀M，30、加热器Ⅰ，31、遮断阀K，32、节流调节阀L，33、三通阀，34、轴封加热器，35、凝汽器；36、遮断阀A；37、遮断阀B；38、遮断阀C；39、遮断阀D；40、遮断阀F；41-第一逆止阀；42-第二逆止阀；43-第三逆止阀；44-第四逆止阀。

具体实施方式

实施例，如图1-3所示，一种工业供汽深度热电解耦系统，包括锅炉，锅炉上设置有再热器18和过热器17，再热器18上设置有再热器出口16和再热器进口19，再热器出口16通过管道连接有遮断阀A36、遮断阀B37、遮断阀I7、节流调节阀D3、减温减压器d4，遮断阀A36的另一端通过管道连接有减温减压器C1，减温减压器C1的另一端连接有小汽轮机和除氧器，遮断阀B37的另一端通过管道连接有减温减压器b9，减温减压器b9输出的蒸汽用于工业供汽，遮断阀I7的另一端通过管道与引射器10连接，引射器10上设置有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与遮断阀I7连接，另一个输入端（低压引射端）与遮断阀J8的一端连接，遮断阀J8的另一端通过管道与中压缸11上的中压缸排汽口12和第二逆止阀42连接，引射器10的输出端分别与遮断阀C38和节流调节阀C28的一端连接，第二逆止阀42的另一端与遮断阀C38的另一端连接，节流调节阀C28的另一端通过管道与遮断阀B24的一端连接，遮断阀B24的另一端通过管道与第三逆止阀43的一端连接，第三逆止阀43的另一端通过管道与再热器进口19连接，节流调节阀D3的另一端与第一逆止阀41的一端连接，第一逆止阀41的另一端通过管道与高压缸20上的高压缸进汽口22连接，第一逆止阀41和高压缸进汽口22通过节流调节阀A2与过热器17的输出端连接，节流调节阀A2与第三逆止阀43之间通过旁通管道连接有遮断阀D39，遮断阀D39与第三逆止阀43之间连接有减温减压器a15，遮断阀B24和第三逆止阀43与高压缸20上的高压缸排汽口21连接，减温减压器d4的另一端通过管道与遮断阀E6的一端连接，遮断阀E6通过节流调节阀F5与中压缸11上的中压缸进汽口23连通，遮断阀E6和节流调节阀F5之间通过联络管道连通有第四逆止阀44，第四逆止阀44通过遮断阀G25与遮断阀B24、遮断阀H26和节流调节阀C28连通，遮断阀C38远离第二逆止阀42的一端与低压缸13上的低压缸进汽口14连接，低压缸13上连接有凝汽器35，凝汽器35上连接有节流调节阀L32和轴封加热器34，轴封加热器34与凝汽器35之间设置有凝结水泵，轴封加热器34通过三通阀33连接有加热器Ⅰ30，加热器Ⅰ30通过遮断阀F40连接有低压回热加热系统，加热器Ⅰ30通过遮断阀M29连接有遮断阀K31，遮断阀M29和遮断阀K31与中压缸排汽口12连接，遮断阀K31通过节流调节阀L32与凝汽器35连接，加热器Ⅰ30通过加热器Ⅱ27连接有除氧器，加热器Ⅱ27还与遮断阀H26连接。

所述第一逆止阀41沿再热器出口16至高压缸进汽口22的方向为通，反之为止；

第二逆止阀42沿中压缸排汽口12至低压缸进汽口14的方向为通，反之为止；

第三逆止阀43沿高压缸排汽口21至再热器进口19的方向为通，反之为止；

第四逆止阀44沿高压缸排汽口21至中压缸进汽口的方向为通，反之为止。

所述减温减压器a15、减温减压器b9、减温减压器C1、减温减压器d4组成减温减压单元。

所述节流调节阀A2、节流调节阀D3、节流调节阀F5、节流调节阀C28、节流调节阀L32组成节流调节单元。

所述遮断阀E6、遮断阀I7、遮断阀J8、遮断阀B24、遮断阀G25、遮断阀H26、遮断阀M29、遮断阀K31、遮断阀A36、遮断阀B37、遮断阀C38、遮断阀D39、遮断阀F40组成遮断单元。

所述第一逆止阀41、第二逆止阀42、第三逆止阀43、第四逆止阀44组成逆止单元。

所述加热器Ⅰ30、加热器Ⅱ27、轴封加热器34组成加热单元。

同时本发明还公开了一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法，该方法根据发电负荷与供汽负荷之间的关系，通过上述联络管道、阀门的切换，本系统分为引射运行模式和联调运行模式，以满足深度热电解耦要求。

当发电负荷较低时，采用引射运行模式：

此时新蒸汽管道上的节流调节阀A2关闭，减温减压器a15和遮断阀D39打开，将新蒸汽通过减温减压旁通至再热器进口19，平衡再热器18与过热器17之间的流通蒸汽量；

此时高压缸20进汽从再热器出口16管道引出，通过节流调节阀D3、逆止阀41进入高压缸20；高压缸20排汽压力较低，无法流进再热器进口19，此时打开遮断阀B24，一部分通过节流调节阀C28流向低压缸13，一部分通过遮断阀H26进入加热器Ⅱ27加热凝结水，并且和中压缸进汽口23之间的联络管道连通的遮断阀G25关闭；通过高压缸排汽口21至再热器进口19之间的逆止阀43，防止再热器18侧的高压蒸汽回流，中压缸11进汽，通过遮断阀E6、节流调节阀F5从再热器出口16管道上引入；中压缸11排汽，一部分通过引射器10引射加压，由低压缸进汽口14排至低压缸13，另一部份通过遮断阀M29引至加热器Ⅰ30加热凝结水；其中引射器10的驱动蒸汽引自再热器出口16的蒸汽，工业供汽从再热器18出口16管道上引出经减温减压供出，小汽轮机、除氧器用汽，从再热器出口16管道上引出经减温减压C1供出；

在此运行模式下，锅炉给水进入锅炉，最终由过热器17产出新蒸汽，节流调节阀A2关闭，所以新蒸汽全部经过遮断阀D39和减温减压器a15进入再热器进口19；蒸汽经再热器18加热，排向再热器出口16；再热器出口16的蒸汽分成五部分，一部分经减温减压器C1供给小汽轮机及除氧器，一部分经减温减压器b9供给工业供汽，一部分经遮断阀I7供给引射器10，一部分经减温减压器d4供给中压缸11，最后一部分经节流调节阀D3供给高压缸20；

再热器出口16蒸汽经节流调节阀D3、逆止阀41和高压缸进汽口22进入高压缸20，推动高压缸20做功，高压缸排汽口21的排汽经遮断阀B24分成2股，一股经节流调节阀C28排向低压缸13，另一股经遮断阀H26供给加热器Ⅱ27加热凝结水；再热器出口16蒸汽经减温减压器d4、遮断阀E6、节流调节阀F5进入中压缸11，推动中压缸11做功，中压缸11的排汽通过两个中压缸排汽口12分成2股，一股经遮断阀J8引射加压排向低压缸13，另一股经遮断阀M29供给加热器Ⅰ30加热凝结水；从引射器10来的蒸汽，从节流调节阀C28来的高压缸20排汽汇合进入低压缸13，推动低压缸13做功，低压缸13排汽进入凝汽器35凝结成凝结水，进入轴封加热器34，然后经加热器Ⅰ30、加热器Ⅱ27加热，送至除氧器，完成汽水流程；

在此运行模式下，深度热电解耦的原理方法是：通过新蒸汽减温减压，把新蒸汽旁通至再热器进口19，实现再热器18与过热器17之间的蒸汽流量平衡；高压缸20的进汽汽源，从新蒸汽调整到再热器出口16（再热蒸汽热段），因进口压力大幅降低，根据弗留格尔公式可知，高压缸20的进汽流量也会大幅降低，从而减少高压缸20做功量；为了使高压缸20排汽顺畅，将高压缸20排汽排向低压缸13；高压缸20进汽量及进汽压力降低后，为了平衡中压缸11与高压缸20的轴向推力平衡，中压缸11进汽口加装节流调节阀F5，调节中压缸11进汽压力和流量；为了使中压缸11排汽顺畅，通过引射器10提升中压缸11的排汽，然后引入低压缸13，或是用于加热凝结水；为了确保汽动给水泵、除氧器工作正常，从再热器出口16引出蒸汽，经减温减压供出；工业供汽负荷，通过减温减压器b9调节；发电负荷通过节流调节阀D3、节流调节阀F5及引射器10进行调节，当发电负荷要求提高时，节流调节阀D3开大，增加高压缸20进汽，同时调整节流调节阀F5，实现轴向推力平衡，并且调节引射器10，确保中压缸11进汽、排汽压力比在中压缸11要求范围内；当发电负荷要求较降低时，节流调节阀D3关小，同时调整节流调节阀F5及调节引射器10。

发电负荷较高时采用联调运行模式：

此时新蒸汽管道上的节流调节阀A2打开，此时高压缸20进汽来自新蒸汽；由于此时高压缸20进汽压力高于再热器出口16处的压力，节流调节阀D3后的逆止阀41关闭，防止新蒸汽进入再热器出口16管道；高压缸排汽口21处的遮断阀B24关闭，高压缸20排汽压力升高，并通过逆止阀43进入再热器进口19；中压缸11进汽仍从再热器出口16引汽，中压缸排汽口12上连接的遮断阀J8、遮断阀K31、遮断阀M29关闭，中压缸11排汽全部进入低压缸13，引射器10停止工作；减温减压器a15和遮断阀D39仍然开启，旁通部分新蒸汽到再热器进口19；

在此运行模式下，锅炉给水进入锅炉，最终由过热器17产出新蒸汽，节流调节阀A2打开，所以新蒸汽一部分进入高压缸20并推动高压缸20做功，一部分经过减温减压器a15进入再热器进口19；此时遮断阀B24关闭，高压缸20排汽全部进入再热器进口19；蒸汽经再热器18加热，排向再热器出口16；再热器出口16输出的蒸汽分成两部分，一部分经减温减压器b9供给工业供汽，一部分经减温减压器d4、遮断阀E6、节流调节阀F5供给中压缸11并推动中压缸11做功，中压缸11排汽排向低压缸13，推动低压缸13做功，低压缸13排汽进入凝汽器35凝结成凝结水，进入轴封加热器34，然后经汽轮机原低压回热加热系统，完成汽水循环；

在此运行模式下，深度热电解耦的原理方法是：通过新蒸汽减温减压，把新蒸汽旁通至再热器18进口，实现再热器18与过热器17之间的蒸汽流量平衡；高压缸20的进汽汽源，从再热器出口16（再热蒸汽热段）调整到新蒸汽，因进口压力大幅提高，根据弗留格尔公式可知，高压缸20的进汽流量也会大幅提高，从而增加高压缸20做功量；工业供汽负荷，通过减温减压器b9调节；发电负荷通过节流调节阀A2进行调节，当发电负荷要求较提高时，节流调节阀A2开大，增加高压缸20进汽，为实现高压缸20、中压缸11轴向推力平衡，同时调整节流调节阀F5；当发电负荷要求降低时，节流调节阀A2关小，同时调整节流调节阀F5实现高压缸20、中压缸11轴向推力平衡；由减温减压器a15对高压缸20排汽压力进行调节，维持高压缸20排汽压力与高压缸20调节级后压力比值在0.45-0.55之间。

联调运行模式向引射运行模式切换：

在联调运行模式下，当发电负荷持续降低以至于高压缸20排汽压力不能满足工业供汽要求时，需要向引射运行模式切换；

此时逐步关闭节流调节阀A2，同时打开遮断阀B24、遮断阀K31、节流调节阀D3，通过节流调节阀C28进行高压缸20进汽、排汽压力匹配调节，维持高压缸20排汽压力与调节级后压力比值为0.4-0.45，通过节流调节阀L32进行中压缸11进汽、排汽压力匹配调节，维持中压缸11排汽压力与进汽压力比值为0.23-0.27；同时提高（增大）减温减压器a15的开度，维持再热器出口16处的压力稳定，并提高锅炉出力，维持新蒸汽压力稳定；待节流调节阀A2全部关闭后，打开遮断阀J8、遮断阀I7，开启引射器10，同时打开遮断阀M29、遮断阀H26，以及三通阀33，启动加热器Ⅰ30、加热器Ⅱ27，维持中压缸11的排汽压力与进汽压力比值不低于0.23且不高于0.27条件下，逐步关闭节流调节阀L32，至此，实现联调运行模式向引射运行模式切换。

引射运行模式向联调运行模式切换：

在引射运行模式下，当节流调节阀D3全开仍然满足不了发电负荷提升要求时，需要向联调运行模式切换；

此时调节减温减压器d4，使得节流调节阀F5开度达到100%，并由减温减压器d4，实施高压缸20、中压缸11轴向推力的平衡调节；打开遮断阀G25，并同时逐步打开节流调节阀A2，提高高压缸20进汽压力，通过节流调节阀C28进行高压缸20进汽、排汽压力匹配调节，维持高压缸20排汽压力与调节级后压力比值为0.4-0.45；此时如果高压缸20进汽温度和中压缸11进气温度差异较大（一般控制在30℃以内），通过减温减压器d4，适当降低中压缸11进汽温度；打开遮断阀K31，通过节流调节阀L32，使得中压缸11排汽压力与进汽压力比值维持在0.23-0.27之间；调整锅炉负荷，使得新蒸汽压力维持稳定；待高压缸20排汽压力高于再热器进口19压力时，遮断阀B24关闭；待中压缸11排汽压力高于低压缸13进汽压力时，遮断阀I7、遮断阀J8、遮断阀M29、遮断阀K31关闭，三通阀33关闭，系统完成联调运行模式切换。

上述两个运行模式切换过程中，深度热电解耦的原理方法是：通过新蒸汽减温减压，把新蒸汽旁通至再热器进口19，实现再热器18与过热器17之间的蒸汽流量平衡；高压缸20进汽量及进汽压力改变后，为了平衡中压缸11与高压缸20的轴向推力平衡，由减温减压器d4调节中压缸11进汽压力和流量；为了确保汽动给水泵、除氧器工作正常，从再热器出口16引出蒸汽，经减温减压供出；工业供汽负荷通过减温减压器b9调节。

举例说明：

以某电厂亚临界330MW×2台发电机组为例，锅炉额定运行模式参数：新蒸汽量1059t/h，新蒸汽温度537℃，新蒸汽压力16.7MPa；再热蒸汽温度537℃，再热蒸汽压力3.9MPa；工业供汽压力为2.8MPa，工业供汽量为400t/h。

在白天电网用电高峰期，如果电网调度要求单台机组发电负荷高于160MW（约机组额定发电负荷的48%），在满足工业供汽400t/h条件下，2台机组需按照深度热电解耦联调运行模式运行；

此时，根据发电负荷调节节流调节阀A2，以调节进入高压缸20的蒸汽；根据高压缸20的排气压力调节减温减压器a15，并对高压缸20排汽压力进行调节；为实现高压缸20、中压缸11轴向推力平衡，同时通过节流调节阀F5启动调整中压缸11的进汽压力；遮断阀B24、遮断阀G25、遮断阀I7、遮断阀H26、遮断阀M29、遮断阀K31、遮断阀J8关闭，减温减压器c1关闭；三通阀33关闭，凝结水从轴封加热器35出来后进入原汽轮机低压回热加热系统；

在此运行模式下，锅炉给水进入锅炉，最终由过热器17产出新蒸汽，节流调节阀A2打开，所以新蒸汽一部分进入高压缸20推动高压缸20做功，一部分经过减温减压器a15进入再热器进口19；此时遮断阀B24关闭，高压缸20排汽全部进入再热器进口19；蒸汽经再热器18加热，排向再热器出口16；再热器出口16的蒸汽分成两部分，一部分经减温减压器b9供给工业供汽，一部分经减温减压器d4、遮断阀E6供给中压缸11，推动中压缸11做功，中压缸11排汽排向低压缸13，推动低压缸13做功，低压缸13排汽进入凝汽器35凝结成凝结水，进入轴封加热器34，然后经三通阀33进入汽轮机原低压回热加热系统，完成汽水循环；

联调运行模式下，单台机组工业供汽量维持在200t/h，机组发电负荷可以在160-282MW之间调节，锅炉负荷在70-100%范围内调节；其中单台机组工业供汽量为200t/h、发电负荷为160MW（对应负荷率约48%）时，锅炉负荷为70%；

当电网调度要求单台机组发电负荷低于160MW时，机组需要从联调运行模式切换至引射运行模式；

此时关闭节流调节阀A2，同时打开遮断阀B25、遮断阀K31、节流调节阀D3、遮断阀J8、遮断阀I7，开启引射器10，打开遮断阀M29、遮断阀H26，以及三通阀33，启动加热器Ⅰ30、加热器Ⅱ27，启动节流调节阀C28、节流调节阀L32；维持再热器出口16压力稳定，提高（增大）减温减压器a15的开度，并提高锅炉出力，维持新蒸汽压力稳定；待节流调节阀A2全部关闭后，在维持中压缸11排汽压力与进汽压力比值不低于0.23且不高于0.27的条件下，逐步关闭节流调节阀L32；

在此运行模式下，锅炉给水进入锅炉，最终由过热器17产出新蒸汽，节流调节阀A2关闭，所以新蒸汽全部经过减温减压器a15进入再热器进口19；蒸汽经再热器18加热，排向再热器出口16；再热器出口16的蒸汽分成五部分，一部分经减温减压器c1供给小汽轮机及除氧器，一部分经减温减压器b9供给工业供汽，一部分经遮断阀I7供给引射器10，一部分经减温减压器d4供给中压缸11，最后一部分经节流调节阀D3供给高压缸20；再热器出口16的蒸汽经节流调节阀D3进入高压缸20，推动高压缸20做功，高压缸20排汽经遮断阀B24后分成2股，一股经节流调节阀C28排向低压缸13，另一股经遮断阀H26供给加热器Ⅱ27加热凝结水；再热器出口16的蒸汽经减温减压器d4、遮断阀E6、节流调节阀F5进入中压缸11，推动中压缸11做功，中压缸11排汽分成2股，一股经遮断阀J8和引射器10加压排向低压缸13，另一股经遮断阀M29供给加热器Ⅰ30加热凝结水；从引射器10来的蒸汽，从节流调节阀C32来的高压缸20排汽汇合进入低压缸13，推动低压缸13做功，低压缸13排汽进入凝汽器凝结成凝结水，进入轴封加热器34，然后经加热器Ⅰ30、加热器Ⅱ27加热，送至除氧器，完成汽水流程。

引射运行模式下，单台机组工业供汽量可在0-600t/h范围内调节，所以此时只需1台发电机组即可满足工业供汽要求，在单台机组工业供汽量为400t/h条件下，单台机组发电负荷可以在56-121MW之间调节，锅炉负荷在80-100%范围内调节；其中单台机组工业供汽量为400t/h、发电负荷为56MW时，锅炉负荷为80%；

如果单台工业供汽仍维持在200t/h，机组发电负荷可以在56-160MW之间调节，锅炉负荷在60%-100%范围内调节，其中单台机组工业供汽量为200t/h、发电负荷为56MW（对应负荷率约17%）时，锅炉负荷为60%。

在引射运行模式下，如果电网调度对单台机组的发电负荷要求提高到160MW以上，需要切换至联调运行模式；

此时调节减温减压器d4，使得节流调节阀F5开度达到100%，并由减温减压器d4，实施高压缸20、中压缸11轴向推力的平衡调节；打开遮断阀G25，并同时逐步打开节流调节阀A2，提高高压缸20进汽压力，通过节流调节阀C28进行高压缸20进汽、排汽压力匹配调节，维持高压缸20排汽压力与调节级后压力比值为0.4-0.45；此时如果高压缸20进汽温度和中压缸11进气温度差异较大（超过30℃），通过减温减压器d4，适当降低中压缸11进汽温度；打开遮断阀K31，通过节流调节阀L32，使得中压缸11的排汽压力与进汽压力比值维持在0.23-0.27；调整锅炉负荷，使得新蒸汽压力维持稳定；待高压缸20排汽压力高于再热器进口19压力时，遮断阀B24关闭；待中压缸11排汽压力高于低压缸35进汽压力时，遮断阀I7、遮断阀J8、遮断阀M29、遮断阀K31关闭，凝结水三通阀33关闭，系统完成向联调运行模式的切换。

上述方案通过降低高压缸20进汽压力，实现降低高压缸20输出功率；通过调整中压缸11进汽压力，实现高压缸20、中压缸11轴向推力平衡；通过新蒸汽减温减压后旁通，实现锅炉再热器18与过热器17的平衡；通过加热凝结水、引射器10，实现中压缸11排汽畅通；通过高压缸20排汽通向低压缸13，实现高压缸20排汽通畅，采用上述技术措施，本发明可以在发电负荷较大的调节范围内，实现工业供汽的稳定、持续，实现机组发电负荷与电网调度匹配运行，满足大型单元制发电机组工业供汽运行要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种工业供汽深度热电解耦系统，其特征在于：包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、凝结器和引射器，并通过减温减压单元、节流调节单元、加热单元、遮断单元和逆止单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种工业供汽深度热电解耦系统，其特征在于：所述减温减压单元包括减温减压器a、减温减压器b、减温减压器C、减温减压器d；

所述节流调节单元包括节流调节阀A、节流调节阀D、节流调节阀F、节流调节阀C、节流调节阀L；

所述遮断单元包括遮断阀E、遮断阀I、遮断阀J、遮断阀B、遮断阀G、遮断阀H、遮断阀M、遮断阀K、遮断阀A、遮断阀B、遮断阀C、遮断阀D、遮断阀F；

所述逆止单元包括第一逆止阀、第二逆止阀、第三逆止阀、第四逆止阀；

所述加热单元包括加热器Ⅰ、加热器Ⅱ、轴封加热器；

所述锅炉包括再热器和过热器。

3.根据权利要求2所述的一种工业供汽深度热电解耦系统，其特征在于：再热器上连接有遮断阀A、遮断阀B、遮断阀I、节流调节阀D、减温减压器d，遮断阀A与减温减压器C连接，遮断阀B与连接有减温减压器b连接，遮断阀I与引射器连接，引射器与遮断阀J连接，遮断阀J8与中压缸连接，引射器与遮断阀C和节流调节阀C连接，第二逆止阀与遮断阀C连接，节流调节阀C与遮断阀B连接，遮断阀B与第三逆止阀连接，第三逆止阀与再热器连接，节流调节阀D与第一逆止阀连接，第一逆止阀与高压缸连接，第一逆止阀和高压缸进汽口通过节流调节阀A与过热器连接，节流调节阀A与第三逆止阀之间连接有遮断阀D，遮断阀D与第三逆止阀之间连接有减温减压器a，遮断阀B和第三逆止阀与高压缸连接，减温减压器d与遮断阀E连接，遮断阀E通过节流调节阀F与中压缸连通，遮断阀E和节流调节阀F之间连通有第四逆止阀，第四逆止阀通过遮断阀G与遮断阀B、遮断阀H和节流调节阀C连通，遮断阀C与低压缸连接，低压缸与凝汽器连接，凝汽器与节流调节阀L和轴封加热器连接，轴封加热器与凝汽器之间设置有凝结水泵，轴封加热器通过三通阀连接有加热器Ⅰ，加热器Ⅰ通过遮断阀F连接有低压回热加热系统，加热器Ⅰ通过遮断阀M连接有遮断阀K，遮断阀M和遮断阀K与中压缸排汽口连接，遮断阀K通过节流调节阀L与凝汽器连接，加热器Ⅰ通过加热器Ⅱ连接有除氧器，加热器Ⅱ与遮断阀H连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法，其特征在于：根据发电负荷高低，分成引射运行模式和联调运行模式。

5.根据权利要求4所述的一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法，其特征在于：在引射运行模式下，节流调节阀A关闭，减温减压器a打开，将新蒸汽通过减温减压旁通至再热器，平衡再热器与过热器之间的流通蒸汽量；此时高压缸进汽从再热器引出，通过节流调节阀D、第一逆止阀进入高压缸；高压缸排汽压力较低，无法流进再热器，此时打开遮断阀B，一部分通过节流调节阀C流向低压缸，一部分通过遮断阀H进入加热器Ⅱ加热凝结水，并关闭遮断阀G；通过第三逆止阀防止再热器侧的高压蒸汽回流，中压缸进汽，通过遮断阀E、节流调节阀F从再热器引入；中压缸排汽，一部分通过引射器引射加压排至低压缸，另一部通过遮断阀M引至加热器Ⅰ加热凝结水；其中引射器的驱动蒸汽引自再热器输出蒸汽，并经减温减压供出。

6.根据权利要求4所述的一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法，其特征在于：在联调运行模式下，其特征在于：节流调节阀A打开，新蒸汽进入高压缸；由于此时高压缸进汽压力高于再热器的输出压力，第一逆止阀关闭，防止新蒸汽进入再热器；遮断阀B关闭，高压缸排汽压力升高，并通过第三逆止阀进入再热器；中压缸进汽仍从再热器引汽，遮断阀J、遮断阀K、遮断阀M关闭，中压缸排汽全部进入低压缸，引射器停止工作；减温减压器a开启，新蒸汽进入再热器。

7.根据权利要求5所述的一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法，其特征在于：在引射运行模式下深度热电解耦的方法，包括以下步骤：

1）、通过新蒸汽减温减压，把新蒸汽旁通至再热器进口，实现再热器与过热器之间的蒸汽流量平衡；

2）、高压缸的进汽汽源，从新蒸汽调整到再热器输出蒸汽，因进口压力大幅降低，根据弗留格尔公式得高压缸的进汽流量大幅降低，从而减少高压缸做功量；

3）、为了使高压缸排汽顺畅，将高压缸排汽排向低压缸；

4）、高压缸进汽量及进汽压力降低后，为了平衡中压缸与高压缸的轴向推力平衡，中压缸的输入端加装节流调节阀F，调节中压缸进汽压力和流量；

5）、为了使中压缸排汽顺畅，通过引射器提升中压缸的排汽，然后引入低压缸；

6）、为了确保负载（汽动给水泵、除氧器）工作正常，从再热器出口引出蒸汽，经减温减压供出；

7）、工业供汽负荷，通过减温减压器b调节；

8）、发电负荷通过节流调节阀D、节流调节阀F及引射器进行调节，当发电负荷要求较提高时，节流调节阀D开大，增加高压缸进汽，同时调整节流调节阀F，实现轴向推力平衡，并且调节引射器，确保中压缸进汽、排汽压力比在中压缸要求范围内；

9）、当发电负荷要求较降低时，节流调节阀D关小，同时调整节流调节阀F及调节引射器。

8.根据权利要求6所述的一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法，其特征在于：在联调运行模式下深度热电解耦的方法，包括以下步骤：

1）、通过新蒸汽减温减压，把新蒸汽旁通至再热器，实现再热器与过热器之间的蒸汽流量平衡；

2）、高压缸的进汽汽源，从再热器输出端调整到新蒸汽，因进口压力大幅提高，根据弗留格尔公式得高压缸的进汽流量大幅提高，从而增加高压缸做功量；

3）、工业供汽负荷，通过减温减压器b调节；发电负荷通过节流调节阀A进行调节，当发电负荷要求提高时，节流调节阀A开大，增加高压缸进汽，为实现高压缸、中压缸轴向推力平衡，同时调整节流调节阀F；

4）、当发电负荷要求降低时，节流调节阀A关小，同时调整节流调节阀F实现高压缸、中压缸轴向推力平衡；

5）、由减温减压器a对高压缸排汽压力进行调节，维持高压缸排汽压力与高压缸调节级后压力比值在0.45-0.55之间。

9.根据权利要求4所述的一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法，其特征在于：由引射运行模式向联调运行模式切换，包括以下步骤：

1）、调节减温减压器d，使得节流调节阀F开度达到100%，并由减温减压器d，实施高压缸、中压缸轴向推力的平衡调节；

2）、打开遮断阀G，并同时逐步打开调节阀A，提高高压缸进汽压力，通过节流调节阀C进行高压缸进汽、排汽压力匹配调节，维持高压缸排汽压力与调节级后压力比值为0.4-0.45；

3）、如果高压缸进汽温度和中压缸进气温度差异超过30±1℃，通过减温减压器d，适当降低中压缸进汽温度；

4）、打开遮断阀K，通过节流调节阀L，使得中压缸排汽压力与进汽压力比值维持在0.23-0.27；

5）、调整锅炉负荷，使得新蒸汽压力维持稳定；待高压缸排汽压力高于再热器输入端压力时，遮断阀B关闭；

6）、待中压缸排汽压力高于低压缸进汽压力时，遮断阀I、遮断阀J、遮断阀M、遮断阀K、三通阀关闭。

10.根据权利要求4所述的一种工业供汽深度热电解耦系统的使用方法，其特征在于：由联调运行模式向引射运行模式切换，包括以下步骤：

1）、逐步关闭节流调节阀A，同时打开遮断阀B、遮断阀K、调节阀D；

2）、通过节流调节阀C进行高压缸进汽、排汽压力匹配调节，维持高压缸排汽压力与调节级后压力比值为0.4-0.45；

3）、通过节流调节阀L进行中压缸进汽、排汽压力匹配调节，维持中压缸排汽压力与进汽压力比值为0.23-0.27；

4）、提高减温减压器a的开度，维持再热器输出压力稳定；

5）、提高锅炉出力，维持新蒸汽压力稳定；

6）、待节流调节阀A全部关闭后，打开遮断阀J、I，开启引射器，同时打开遮断阀M、遮断阀H，以及三通阀，启动加热器Ⅰ、加热器Ⅱ；

7）、维持中压缸排汽压力与进汽压力比值不低于0.23且不高于0.27的条件下，逐步关闭节流调节阀L。

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