CN113006891A - 一种供热与低压抽汽耦合的综合调频系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供热与低压抽汽耦合的综合调频系统及方法，包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸以及汽轮机低压缸；汽轮机高压缸的进汽为锅炉过热蒸汽；汽轮机中压缸的进汽为锅炉再热蒸汽；汽轮机低压缸的进汽为汽轮机中压缸的部分排汽；汽轮机低压缸的排汽经低压加热器组进入除氧器。本发明可大幅提升供热机组的负荷响应能力。本发明供热抽汽管道上设置供热调节阀，低加每一级抽汽管道上均设置低加抽汽调节阀。运行调节时采用供热调节阀和低加抽汽调节阀同时调节进入低压缸的蒸汽量以及低压加热器的抽汽量，同时采用改变凝结水运行频率的方法来实现凝结水流量的快速调节，以实现负荷的快速响应功能。

Description

一种供热与低压抽汽耦合的综合调频系统及方法

技术领域

本发明属于汽轮机技术领域领域，涉及一种供热与低压抽汽耦合的综合调频系统及方法。

背景技术

随着电网对热力发电机组一次调频能力的要求日益提升，机组对提升一次调频响应速度的需求日益提升，尤其是供热机组在供热期调节能力较差，需要通过技术手段予以改进。

由于锅炉自身特性导致响应速度较慢，因此目前机组快速响应调节仅能通过主汽调门或者中压调门进行辅助调整，尤其对于供热机组而言自身供热负荷较大，快速响应调节能力受到一定限制。通过技术手段，瞬间改变供热抽汽流量，并且联合低压缸抽汽流量的调整，可快速调整汽轮机低压缸出力，进而大幅提升机组响应速度。

发明内容

本发明的目的在于解决提升机组响应速度的问题，提供一种供热与低压抽汽耦合的综合调频系统及方法，该系统能够提升供热机组的响应速度，解决锅炉响应慢的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种供热与低压抽汽耦合的综合调频系统，包括：

汽轮机高压缸，所述汽轮机高压缸的进汽为锅炉过热蒸汽；

汽轮机中压缸，所述汽轮机中压缸的进汽为锅炉再热蒸汽；

汽轮机低压缸，所述汽轮机低压缸的进汽为汽轮机中压缸的部分排汽；汽轮机低压缸的排汽经低压加热器组进入除氧器。

本发明进一步的改进在于：

所述汽轮机低压缸的排汽经凝汽器和凝结水泵后进入低压加热器组。

所述低压加热器组包括依次连接八号低压加热器、七号低压加热器、六号低压加热器以及五号低压加热器，八号低压加热器的入口与凝结水泵相连，五号低压加热器的出口与除氧器的入口相连。

所述八号低压加热器、七号低压加热器、六号低压加热器以及五号低压加热器的热源分别来自汽轮机低压缸的各段抽汽。

所述汽轮机低压缸的五段抽汽通过五段抽汽调节阀与五号低压加热器相连；所述汽轮机低压缸的六段抽汽通过六段抽汽调节阀与六号低压加热器相连；所述汽轮机低压缸的七段抽汽通过五段抽汽调节阀与七号低压加热器相连；所述汽轮机低压缸的八段抽汽通过八段抽汽调节阀与八号低压加热器相连。

所述汽轮机中压缸的排汽一部分对外供热，另一部分通过供热调节阀进入汽轮机低压缸。

所述供热调节阀为蝶阀。

一种供热与低压抽汽耦合的综合调频方法，包括以下步骤：

当机组需要调节时：

通过调节供热调节阀的开度控制进入汽轮机低压缸的蒸汽量；同时调整五段抽汽调节阀、六段抽汽调节阀、七段抽汽调节阀、八段抽汽调节阀的开度，对低压缸抽汽流量进行调节；调整凝结水泵运行频率，辅助低压缸抽汽流量的调节；

当机组需要降负荷时：

降低供热调节阀开度，减少汽轮机低压缸的进汽量，同时增加五段抽汽调节阀、六段抽汽调节阀、七段抽汽调节阀、八段抽汽调节阀的开度，同时升高凝结水泵运行频率以增加凝结水流量辅助增加各级低压加热器的凝汽量，此时汽轮机低压缸中作功的蒸汽量降低，机组的负荷也会随着汽轮机低压缸的功率降低而下降，达到调节的目的；

当机组需要快速升负荷时：

升高供热调节阀开度，增加汽轮机低压缸的进汽量，同时减少五段抽汽调节阀、六段抽汽调节阀、七段抽汽调节阀、八段抽汽调节阀的开度，同时凝结水泵运行频率下降以减少凝结水流量，辅助减少各级低压加热器的凝汽量，此时汽轮机低压缸中作功的蒸汽量升高，机组的负荷也会随着汽轮机低压缸的功率升高而快速提升，达到升高负荷的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明供热机组可与低压加热器抽汽联合，并通过调节瞬时凝结水流量进行辅助调节，可使机组可实现耦合快速调频功能。该系统可大幅提升供热机组的负荷响应能力，较传统的凝结水一次调频等技术具有负荷响应速度快、运行调节方式灵活的特点。本发明供热抽汽管道上设置供热调节阀，低加每一级抽汽管道上均设置低加抽汽调节阀。运行调节时采用供热调节阀和低加抽汽调节阀同时调节进入低压缸的蒸汽量以及低压加热器的抽汽量，同时采用改变凝结水运行频率的方法来实现凝结水流量的快速调节，以实现负荷的快速响应功能。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对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发明的某些实施例，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为本发明的结构示意图。

其中，1-汽轮机高压缸，2-汽轮机中压缸，3-供热调节阀，4-汽轮机低压缸， 5-凝汽器，6-凝结水泵，7-八号低压加热器，8-号七号低压加热器，9-六号低压加热器，10-五号低压加热器，11-五段抽汽调节阀，12-六段抽汽调节阀，13-七段抽汽调节阀，14-八段抽汽调节阀，15-除氧器。

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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明实施例公开了一种供热与低压抽汽耦合的综合调频系统，包括汽轮机高压缸1、汽轮机中压缸2、供热调节阀3、汽轮机低压缸4、凝汽器 5、凝结水泵6、八号低压加热器7、七号低压加热器8、六号低压加热器9、五号低压加热器10、五段抽汽调节阀11、六段抽汽调节阀12、七段抽汽调节阀13、八段抽汽调节阀14；供热调节阀3连接在汽轮机中压缸2和汽轮机低压缸4的蒸汽管道中，对外供热蒸汽管道位于供热调节阀3前，供热调节阀3为蝶阀。五段抽汽调节阀11～八段抽汽调节阀14分别布置在各段抽汽管道上，各级抽汽流经抽汽调节阀后进入所对应的低压加热器中。在本发明凝结水泵6向低压加热器中输送凝结水。

本发明的原理及工作过程：

机组需要快速调节时，由于锅炉热惯性较大，锅炉的调整效果往往几分钟之后才能得以体现。此时可通过本发明所提出的一种供热与低压抽汽耦合调节的汽轮机系统进行快速调节。机组在运行中，机组快速调频的功能可通过耦合三种调节方式得到实现。(1)通过调节供热调节阀3的开度可以控制进入汽轮机低压缸 4的蒸汽量，而短时间的供热蒸汽流量改变并不会对供热用户产生明显影响。(2) 通过同时调整五段抽汽调节阀11、六段抽汽调节阀12、七段抽汽调节阀13、八段抽汽调节阀14的开度，对低压缸抽汽流量进行快速调节。(3)通过凝结水泵6 运行频率的快速调整，辅助低压缸抽汽流量的快速调节。

当机组需要快速降负荷时，供热调节阀3开度逐步降低，汽轮机低压缸4的进汽量会随之减少，同时五段抽汽调节阀11、六段抽汽调节阀12、七段抽汽调节阀13、八段抽汽调节阀14的开度迅速增加，低压缸五、六、七、八段抽汽流量会随之迅速增加，同时凝结水泵6运行频率迅速升高以增加凝结水流量辅助增加各级低压加热器的凝汽量，此时汽轮机低压缸4中作功的蒸汽量会以最快速度降低，机组的负荷也会随着汽轮机低压缸4的功率降低而快速下降，达到快速调节的目的。

当机组需要快速升负荷时，供热调节阀3开度逐步升高，汽轮机低压缸4的进汽量会随之增加，同时五段抽汽调节阀11、六段抽汽调节阀12、七段抽汽调节阀13、八段抽汽调节阀14的开度迅速减少，低压缸五、六、七、八段抽汽流量会随之迅速降低，同时凝结水泵6运行频率迅速下降以减少凝结水流量，辅助减少各级低压加热器的凝汽量，此时汽轮机低压缸4中作功的蒸汽量会以最快速度升高，机组的负荷也会随着汽轮机低压缸4的功率升高而快速提升，达到快速升高负荷的目的。

本发明原理清晰、系统简单，可使机组以最快速度响应电网调频需求。适应于所有带有低压缸的采暖供热发电机组，是大幅增强供热机组调频能力的创新技术。

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 (8)

1.一种供热与低压抽汽耦合的综合调频系统，其特征在于，包括：

汽轮机高压缸(1)，所述汽轮机高压缸(1)的进汽为锅炉过热蒸汽；

汽轮机中压缸(2)，所述汽轮机中压缸(2)的进汽为锅炉再热蒸汽；

汽轮机低压缸(4)，所述汽轮机低压缸(4)的进汽为汽轮机中压缸(2)的部分排汽；汽轮机低压缸(4)的排汽经低压加热器组进入除氧器(15)。

2.根据权利要求1所述的供热与低压抽汽耦合的综合调频系统，其特征在于，所述汽轮机低压缸(4)的排汽经凝汽器(5)和凝结水泵(6)后进入低压加热器组。

3.根据权利要求2所述的供热与低压抽汽耦合的综合调频系统，其特征在于，所述低压加热器组包括依次连接八号低压加热器(7)、七号低压加热器(8)、六号低压加热器(9)以及五号低压加热器(10)，八号低压加热器(7)的入口与凝结水泵(6)相连，五号低压加热器(10)的出口与除氧器(15)的入口相连。

4.根据权利要求3所述的供热与低压抽汽耦合的综合调频系统，其特征在于，所述八号低压加热器(7)、七号低压加热器(8)、六号低压加热器(9)以及五号低压加热器(10)的热源分别来自汽轮机低压缸(4)的各段抽汽。

5.根据权利要求4所述的供热与低压抽汽耦合的综合调频系统，其特征在于，所述汽轮机低压缸(4)的五段抽汽通过五段抽汽调节阀(11)与五号低压加热器(10)相连；所述汽轮机低压缸(4)的六段抽汽通过六段抽汽调节阀(12)与六号低压加热器(9)相连；所述汽轮机低压缸(4)的七段抽汽通过五段抽汽调节阀(13)与七号低压加热器(8)相连；所述汽轮机低压缸(4)的八段抽汽通过八段抽汽调节阀(14)与八号低压加热器(7)相连。

6.根据权利要求1所述的供热与低压抽汽耦合的综合调频系统，其特征在于，所述汽轮机中压缸(2)的排汽一部分对外供热，另一部分通过供热调节阀(3)进入汽轮机低压缸(4)。

7.根据权利要求6所述的供热与低压抽汽耦合的综合调频系统，其特征在于，所述供热调节阀(3)为蝶阀。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述系统的供热与低压抽汽耦合的综合调频方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)当机组需要调节时：

通过调节供热调节阀(3)的开度控制进入汽轮机低压缸(4)的蒸汽量；同时调整五段抽汽调节阀(11)、六段抽汽调节阀(12)、七段抽汽调节阀(13)、八段抽汽调节阀(14)的开度，对低压缸抽汽流量进行调节；调整凝结水泵(6)运行频率，辅助低压缸抽汽流量的调节；

(2)当机组需要降负荷时：

降低供热调节阀(3)开度，减少汽轮机低压缸(4)的进汽量，同时增加五段抽汽调节阀(11)、六段抽汽调节阀(12)、七段抽汽调节阀(13)、八段抽汽调节阀(14)的开度，同时升高凝结水泵(6)运行频率以增加凝结水流量辅助增加各级低压加热器的凝汽量，此时汽轮机低压缸(4)中作功的蒸汽量降低，机组的负荷也会随着汽轮机低压缸(4)的功率降低而下降，达到调节的目的；

(3)当机组需要快速升负荷时：

升高供热调节阀(3)开度，增加汽轮机低压缸(4)的进汽量，同时减少五段抽汽调节阀(11)、六段抽汽调节阀(12)、七段抽汽调节阀(13)、八段抽汽调节阀(14)的开度，同时凝结水泵(6)运行频率下降以减少凝结水流量，辅助减少各级低压加热器的凝汽量，此时汽轮机低压缸(4)中作功的蒸汽量升高，机组的负荷也会随着汽轮机低压缸(4)的功率升高而快速提升，达到升高负荷的目的。

Images