CN113175359A - 一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统及运行方法，包括常规锅炉、汽轮机组汽水系统及部分增设系统。增设系统将再热热段蒸汽及冷凝水分别连通至对应母管，同时将某台机组高压缸转子更换为光轴。在部分机组锅炉停运、热备用或二班制运行时，可通过控制各母管与机组间连接阀组使停炉机组汽轮机获得再热蒸汽，并回收停炉机组冷凝水，实现停炉不停机，此外，停炉机组的高压加热器不工作，更加节能。采用本发明方法，机组在“少炉多机”运行工况下，可实现进一步“机、炉解耦”，在投运锅炉正常运行条件下，进一步降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电动率。

Description

一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统及运行方法

技术领域

本发明属于热力发电领域，具体涉及一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统及运行方法。

背景技术

随着全球气候变暖，“碳达峰”、“碳中和”概念和目标相继被各国提出，新能源发电系统进一步被各国所重视，尤其是像中国这样传统燃煤火电机组装机容量占比巨大的国家，更加重视发电侧的清洁化战略调整。为了满足可再生能源装机容量不断提高的需求，同时保障电网运行安全，国家从政策层面引导和激励煤电机组参与调峰。

为了使常规火电机组具备深度调峰能力，国内外研究机构均在探索火电机组灵活性改造及运行技术，如丹麦是欧洲火电灵活性改造的主要国家，其火电灵活性改造是市场推动、逐步深入的过程，也是其电力系统转型的重要组成部分。在国内，已经逐步推广的技术包括锅炉低负荷稳燃及热电解耦技术。

其中，锅炉低负荷稳燃技术受制于锅炉安全性限制，最低运行负荷也因此受限；热电解耦技术需要电厂周边具有大量的热用户。

因此，研究适用于所有运行条件下的机组深度调峰技术，对国家能源战略发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统及运行方法，从而使机组实现“机、炉解耦”运行，并提升机组深度调峰运行工况下的灵活性，同时使锅炉设备在事故状态下机组仍具有发电能力。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统，包括汽轮机组汽水系统及增设系统；其中，增设系统包括：再热热段蒸汽连通母管、凝结水连通母管、除氧器至凝结水连通母管连通管，并对高压缸转子进行光轴改造；

再热热段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组与汽轮机中压缸入口之间的管道上，连接点至再热热段蒸汽连通母管间设置单机至再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；增设系统中再热器出口管道逆止门安装在再热器出口管道上，位置在再热热段蒸汽连通母管与再热器出口管道连接口的上游；

凝结水连通母管连接各机组除氧器出口的凝结水管道，连接点介于除氧器出口的前置泵与锅炉给水泵之间的凝结水管道上，连接点至凝结水连通母管间设置单机至凝结水连通母管控制、隔离阀组；

除氧器至凝结水连通母管连通管连接除氧器与凝结水连通母管，连通管一端接除氧器，另一端设三通管连接至凝结水连通母管，连通管上设置除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组；

某台机组高压缸进行转子光轴改造，即将高压缸转子上的隔板、动叶片全部拆除，或更换为全新的光轴转子。

本发明进一步的改进在于，汽轮机组汽水系统包括锅炉1、2、……、n，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热系统的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热系统的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热系统、除氧器、给水泵与高压加热系统的进出水口依次相连通，高压加热系统的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。

本发明进一步的改进在于，当只有两台机组时，两台机组管道设备间使用配备隔离、控制阀组的连通管连接。

一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统的运行方法，该方法基于所述的一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括：

当1号机锅炉停运时，关闭1号机高压缸进汽隔离阀组与再热热段蒸汽隔离阀组，防止蒸汽倒流至停运锅炉中；打开1号机组再热热段蒸汽通母管控制、隔离阀组，并打开其它运行机组再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其它机组的锅炉同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应再热热段蒸汽；打开1号机中压缸进汽控制、隔离阀组，进入1号机组的再热热段蒸汽大部分进入1号机组中压缸；关闭1号机最终给水控制、隔离阀组，防止给水倒灌至锅炉，关闭1号机高压加热器进气隔离、控制阀，打开1号机除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组，并关闭其他运行机组除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组，关闭1号机除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组，并打开其他运行机组除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组，凝结水通过除氧器出口前置泵，经凝结水连通母管至其他机组除氧器并流入高压加热器进行加热，在其他机组中继续完成热力循环，1号机组低压加热器、除氧器正常工作。

本发明进一步的改进在于，锅炉停运指的是在锅炉检修、故障、机组两班制运行、机组热备用状态，以及其它所有对于锅炉设备有计划或者意外停运的情况。

本发明进一步的改进在于，阀组指的是用到的调节阀、隔离阀。

本发明进一步的改进在于，阀的种类为电动阀、气动阀、液动阀和手动阀。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：

(1)利用本发明方法，通过再热蒸汽母管制连接，可以实现“少炉多机”运行方式，从而显著降低机组深度调峰运行工况下的负荷下限值；

(2)利用本发明方法，通过再热蒸汽母管制连接，并将高压缸改造为光轴，使高压缸在不设置冷却蒸汽情况下实现零出力运行，在“少炉多机”运行方式下，可以实现深度调峰运行工况下的负荷灵活分配；

(3)利用本发明方法，在“少炉多机”工况下运行时，由于设置高压缸光轴的机组高压缸不进汽，因此，其他机组高压缸进汽量将增加，从而使最终给水温度升高，有利于深度调峰运行工况下的机组经济性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标记说明(Pn指第n台机组的泵，Vn指第n台机组的阀门)：

Pn-1、给水泵，

Pn-2、凝结水泵，

Pn-3、除氧器出口前置泵

Vn-1、再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，

Vn-2、再热热段蒸汽控制、隔离阀组，

Vn-3、高压缸进汽控制、隔离阀组，

Vn-4、中压缸进汽控制、隔离阀组，

Vn-5、三段抽汽控制、隔离阀组，

Vn-6、锅炉最终给水控制、隔离阀组，

Vn-7、除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组，

Vn-8、再热器出口管道逆止门，

Vn-9、除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组，

Vn-10、高压加热器进口控制、隔离阀组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参见图1，本发明提供的一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统，其特征在于包括常规锅炉、汽轮机组汽水系统及部分增设系统。其中，增设系统包括：再热热段蒸汽连通母管、凝结水连通母管、除氧器至凝结水连通母管连通管，并对高压缸转子进行光轴改造。

其中，所述的汽轮机组汽水系统包括锅炉1、2、……、n，锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热系统的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热系统的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热系统、除氧器、给水泵与高压加热系统的进出水口依次相连通，高压加热系统的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。

所述的增设系统中再热热段蒸汽连通母管的连接方式为：再热热段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组Vn-2与汽轮机中压缸入口之间的管道上，连接点至再热热段蒸汽连通母管间设置单机至再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vn-1。

所述的增设系统中再热器出口管道逆止门Vn-8安装在再热器出口管道上，位置在再热热段蒸汽连通母管与再热器出口管道连接口的上游

所述的增设系统中凝结水连通母管的连接方式为：凝结水连通母管连接各机组除氧器出口的凝结水管道，连接点介于除氧器出口的前置泵Pn-3与锅炉给水泵Pn-1之间的凝结水管道上，连接点至凝结水连通母管间设置单机至凝结水连通母管控制、隔离阀组Vn-7。

所述的增设系统中除氧器至凝结水连通母管连通管的连接方式为：除氧器至凝结水连通母管连通管连接除氧器与凝结水连通母管，连通管一端接除氧器，另一端设三通管连接至凝结水连通母管，连通管上设置除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组Vn-9。

所述的增设系统中，在机组锅炉停运时，将高压缸转子更换为光轴转子，或将高压缸转子进行光轴改造。

所述的增设系统中，中压联合汽门改造为可调式中压联合汽门。

本发明提供一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统及运行方法，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括如下操作内容：

当1号机锅炉停运时，关闭1号机高压缸进汽隔离阀组V1-3与再热热段蒸汽隔离阀组V1-2，防止蒸汽倒流至停运锅炉中。打开1号机组再热热段蒸汽通母管控制、隔离阀组V1-1，并打开其它运行机组再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vm-1(m＝2,3,4,…,n，为其它运行机组编号，可以是多台机组)，其它机组的锅炉可以同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应再热热段蒸汽；打开1号机中压缸进汽控制、隔离阀组V1-4，进入1号机组的再热热段蒸汽大部分进入1号机组中压缸；将高压缸更换为光轴，避免高压缸内鼓风损失；关闭1号机最终给水控制、隔离阀组V1-6，防止给水倒灌至锅炉，关闭1号机高压加热器进气隔离、控制阀V1-10，打开除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组Vm-7，打开除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组Vm-9，蒸汽通过中压给水连通母管至其他机组高压加热器进行加热，1号机组低压加热器、除氧器正常工作。

表1是机组在常规单元制运行工况下系统主要阀门、设备的运行状态和利用本发明方法在少炉多机运行工况下系统主要阀门、设备的运行状态的对比。

表1以两台机组为例，单元制运行为两台机组均正常运行，少炉多机制运行为1号机组锅炉停运，2号机组锅炉同时给1号机组汽轮机和2号机组汽轮机供应主蒸汽。

利用本发明方法，通过再热蒸汽母管制连接，可以实现“少炉多机”运行方式，从而显著降低机组深度调峰运行工况下的负荷下限值。通过将高压缸改造为光轴，使高压缸在不设置冷却蒸汽情况下实现零出力运行，在“少炉多机”运行方式下，可以实现深度调峰运行工况下的负荷灵活分配。同时，由于设置高压缸光轴的机组高压缸不进汽，因此，其他机组高压缸进汽流量将增加，从而使最终给水温度升高，有利于深度调峰运行工况下的机组经济性。此外，停炉机组的给水泵不工作，机组运行更为节能。

Claims (8)

1.一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统，其特征在于，包括汽轮机组汽水系统及增设系统；其中，增设系统包括：再热热段蒸汽连通母管、凝结水连通母管、除氧器至凝结水连通母管连通管，并对高压缸转子进行光轴改造；

再热热段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组与汽轮机中压缸入口之间的管道上，连接点至再热热段蒸汽连通母管间设置单机至再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；增设系统中再热器出口管道逆止门安装在再热器出口管道上，位置在再热热段蒸汽连通母管与再热器出口管道连接口的上游；

凝结水连通母管连接各机组除氧器出口的凝结水管道，连接点介于除氧器出口的前置泵与锅炉给水泵之间的凝结水管道上，连接点至凝结水连通母管间设置单机至凝结水连通母管控制、隔离阀组；

除氧器至凝结水连通母管连通管连接除氧器与凝结水连通母管，连通管一端接除氧器，另一端设三通管连接至凝结水连通母管，连通管上设置除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组；

某台机组高压缸进行转子光轴改造，即将高压缸转子上的隔板、动叶片全部拆除，或更换为全新的光轴转子。

2.根据权利要求1所述的一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统，其特征在于，汽轮机组汽水系统包括锅炉1、2、……、n，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热系统的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热系统的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热系统、除氧器、给水泵与高压加热系统的进出水口依次相连通，高压加热系统的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。

3.根据权利要求1所述的一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统，其特征在于，当只有两台机组时，两台机组管道设备间使用配备隔离、控制阀组的连通管连接。

4.一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统的运行方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括：

当1号机锅炉停运时，关闭1号机高压缸进汽隔离阀组与再热热段蒸汽隔离阀组，防止蒸汽倒流至停运锅炉中；打开1号机组再热热段蒸汽通母管控制、隔离阀组，并打开其它运行机组再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其它机组的锅炉同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应再热热段蒸汽；打开1号机中压缸进汽控制、隔离阀组，进入1号机组的再热热段蒸汽大部分进入1号机组中压缸；关闭1号机最终给水控制、隔离阀组，防止给水倒灌至锅炉，关闭1号机高压加热器进气隔离、控制阀，打开1号机除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组，并关闭其他运行机组除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组，关闭1号机除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组，并打开其他运行机组除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组，凝结水通过除氧器出口前置泵，经凝结水连通母管至其他机组除氧器并流入高压加热器进行加热，在其他机组中继续完成热力循环，1号机组低压加热器、除氧器正常工作。

5.根据权利要求4所述的一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统的运行方法，其特征在于，锅炉停运指的是在锅炉检修、故障、机组两班制运行、机组热备用状态，以及其它所有对于锅炉设备有计划或者意外停运的情况。

6.根据权利要求4所述的一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统的运行方法，其特征在于，阀组指的是用到的调节阀、隔离阀。

7.根据权利要求4所述的一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统的运行方法，其特征在于，阀组指的是用到的调节阀、隔离阀。

8.根据权利要求6或7所述的一种基于高压缸光轴及再热蒸汽母管制连接系统的运行方法，其特征在于，阀的种类为电动阀、气动阀、液动阀和手动阀。

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