CN113669117A - 一种提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统及方法 - Google Patents

一种提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统及方法，锅炉的主蒸汽出口经主蒸汽管道后分为三路，第一路经新增高压旁路与再热器相连通，第二路经高压旁路与再热器相连通，第三路与高压缸相连通，高压缸的排汽口与再热器相连通；锅炉的再热蒸汽出口经再热蒸汽管道后分为三路，第一路经新增低压旁路与供热管道相连通，第二路经低压旁路与供热管道相连通，第三路经中压缸的入口相连通，中压缸的出口经低压缸冷却蒸汽系统与低压缸的入口相连通，该供热系统及方法能够有效提高供热机组的供热能力及深度调峰能力，提高供热机组运行的灵活性。

Description

一种提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出 力的供热系统及方法
技术领域
本发明属于火力发电厂供热领域，涉及一种提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统及方法。
背景技术
伴随风电和太阳能在能源结构中占比不断攀升，带来的消纳问题问题日渐突出。特别对于风电而言，随机性、波动性以及在时间和空间上分布不均衡等反调峰特性，使得风电并网运行困难，导致弃风率严重。为消纳新能源，尤其在三北地区供热机组参与调峰不可避免，而供热机组以热定电的运行模式严重制约供热机组的深调，不利于新能源的消纳。
为适应供热机组在满足供热的条件下进行深度调峰和灵活运行，供热机组发掘自身潜力进行了大量的改造，这些改造方式包括：低压缸零出力改造、高背压改造、光轴改造、高低旁联合供热改造等。但是，这些供热改造均有其自身的限制因素。例如，低压缸零出力改造，虽然供热经济性较高，但是其提升供热量有限，电负荷和供热量为线性关系在一定程度上限制了其应用。而高低旁联合供热虽然可以大幅度提升机组供热量，还可以实现停机不停炉运行，但是高低旁供热的经济性较差也限制了其推广应用。但是，若能将这两种供热改造系统在一台机组进行上实现耦合运行，则能发挥两者的优势，为供热机组深调和灵活运行提供更多的运行方式。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统及方法，该供热系统及方法能够有效提高供热机组的供热能力及深度调峰能力，继而提高供热机组运行的灵活性。
为达到上述目的，本发明所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统包括高压缸、中压缸、低压缸、高低压旁路系统、新增高低压旁路系统、低压缸冷却蒸汽系统、主蒸汽管道及再热蒸汽管道；
高低压旁路系统包括高压旁路及低压旁路，新增高低压旁路系统包括新增高压旁路及新增低压旁路；
锅炉的主蒸汽出口经主蒸汽管道后分为三路，其中第一路经新增高压旁路与再热器相连通，第二路经高压旁路与再热器相连通，第三路与高压缸相连通，高压缸的排汽口与再热器相连通；
锅炉的再热蒸汽出口经再热蒸汽管道后分为三路，其中第一路经新增低压旁路与供热管道相连通，第二路经低压旁路与供热管道相连通，第三路经中压缸的入口相连通，中压缸的出口经低压缸冷却蒸汽系统与低压缸的入口相连通。
所述新增高压旁路包括给水泵、高旁减温减压装置、高旁减温水隔离阀及高旁减温水调节阀；
主蒸汽管道经高旁减温减压装置与再热器相连通，给水泵的出口经高旁减温水隔离阀及高旁减温水调节阀与高旁减温减压装置的减温水入口相连通。
主蒸汽管道经高旁隔离阀及高旁减温减压装置与再热器相连通。
给水泵的出口经高旁减温水流量测量装置、高旁减温水隔离阀及高旁减温水调节阀与高旁减温减压装置的减温水入口相连通。
新增低压旁路包括凝结水泵、低旁减温减压装置、低旁减温水隔离阀及低旁减温水调节阀；
再热蒸汽管道经低旁减温减压装置与供热管道相连通，凝结水泵的出口经低旁减温水隔离阀、低旁减温水调节阀与低旁减温减压装置的减温水入口相连通。
凝结水泵的出口经低旁减温水流量测量装置、低旁减温水隔离阀及低旁减温水调节阀与低旁减温减压装置的减温水入口相连通。
再热蒸汽管道经低旁隔离阀及低旁减温减压装置与供热管道相连通。
低压缸冷却蒸汽系统包括中低压缸连通管、连通管蝶阀、低压缸冷却蒸汽旁路、流量测量装置、冷却流量调节阀、中压缸排汽压力和温度监测装置及低压缸进汽温度和压力监测装置；
中压缸的出口分为两路，其中一路经中低压缸连通管及连通管蝶阀与低压缸进汽温度和压力监测装置的入口相连通，另一路经低压缸冷却蒸汽旁路、流量测量装置及冷却流量调节阀与低压缸进汽温度和压力监测装置的管道入口相连通，低压缸进汽温度和压力监测装置的管道出口与低压缸的入口相连通。
中压缸的出口管道安装有中压缸排汽压力和温度监测装置，后续管道分为两路。
低压缸的末级及次末级处设置末级和次末级温度监测装置。
本发明所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热方法，包括：
在连通管抽汽供热模式下，利用连通管蝶阀调整供热抽汽流量，此时高低压旁路系统保持关闭状态，低压缸冷却蒸汽系统保持开启状态；
在低压缸零出力供热模式下，调整冷却流量调节阀控制进入低压缸的冷却蒸汽流量，此时高低旁路系统保持关闭状态，连通管蝶阀处于关闭状态；
在高低旁联合供热模式下，部分主蒸汽通过高旁减温减压装置减温减压后进入到再热器中，热再蒸汽经过低旁减温减压装置减温减压后供至热用户，此时连通管蝶阀开启，冷却流量调节阀关闭；
在高低旁耦合低压缸零出力供热模式下，通过新增高低压旁路系统和零出力方式共同供热，此时连通管蝶阀关闭，通过冷却流量调节阀调节进入低压缸的冷却蒸汽流量，其它流量供至热用户，同时部分主蒸汽通过高旁减温减压装置减温减压后送入再热器，热再蒸汽经低旁减温减压装置过减温减压后供至热用户；
在高低旁耦合联通管抽汽供热模式下，通过新增高低旁路系统及连通管抽汽共同对外供热，此时连通管蝶阀调节进入低压缸的进汽流量，低压缸冷却蒸汽系统开启。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统及方法在具体操作时，当机组供热量较小时，采用连通管抽汽供热方式，当采暖抽汽不能满足需求时，先采用新增高低压旁路系统联合供汽方案，即利用新增高压旁路将主蒸汽送入再热器中，再利用新增低压旁路的再热蒸汽作为供热的补充汽源，在此期间，为保证机组的运行经济性和安全性，始终取新增高压旁路的蒸汽流量＝新增低压旁路的蒸汽流量-高旁减温水流量，以保证高旁蒸汽流量与低旁蒸汽流量的恰当匹配；当采暖抽汽进一步增加时，通过减小连通管蝶阀的开度，调整汽轮机运行过程中低压缸的进汽量，最终达到低压缸零出力运行，机组运行模式为高低旁路耦合低压缸运行模式，以提高供热机组的供热能力及深度调峰能力，从而提高供热机组运行的灵活性，操作方便、简单，实用性极强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1为高压缸、2为中压缸、3为低压缸、4为中低压缸连通管、5为连通管蝶阀、6为低压缸冷却蒸汽旁路、7为流量测量装置、8为冷却流量调节阀、9为中压缸排汽压力和温度监测装置、10为低压缸进汽温度和压力监测装置、11为末级和次末级温度监测装置、12为高旁隔离阀、13为高旁减温减压装置、14为高旁减温水流量测量装置、15为高旁减温水隔离阀、16为高旁减温水调节阀、17为低旁隔离阀、18为低旁减温减压装置、19为低旁减温水流量测量装置、20为低旁减温水隔离阀、21为低旁减温水调节阀、22为主蒸汽管道、23为再热蒸汽管道。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可4对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统包括高压缸1、中压缸2、低压缸、高低压旁路系统、新增高低压旁路系统、低压缸冷却蒸汽系统、主蒸汽管道22及再热蒸汽管道23；
高低压旁路系统包括高压旁路及低压旁路，新增高低压旁路系统包括新增高压旁路及新增低压旁路，所述新增高压旁路包括高旁隔离阀12、高旁减温减压装置13、高旁减温水流量测量装置14、高旁减温水隔离阀15及高旁减温水调节阀16；新增低压旁路包括低旁隔离阀17、低旁减温减压装置18、低旁减温水流量测量装置19、低旁减温水隔离阀20及低旁减温水调节阀21；低压缸冷却蒸汽系统包括中低压缸连通管4、连通管蝶阀5、低压缸冷却蒸汽旁路6、流量测量装置7、冷却流量调节阀8、中压缸排汽压力和温度监测装置9及低压缸进汽温度和压力监测装置10；
锅炉的主蒸汽出口经主蒸汽管道22分为两路，其中一路经高旁隔离阀12及高旁减温减压装置13与再热器相连通，第二路经再热蒸汽管道23后分为两路，其中一路与高压缸1的入口相连通，另一路经高压旁路与再热器的入口相连通，给水泵的出口经高旁减温水流量测量装置14、高旁减温水隔离阀15及高旁减温水调节阀16与高旁减温减压装置13的减温水入口相连通，高压缸1的排汽口与再热器的入口相连通。
锅炉的再热蒸汽出口分为三路，其中第一路经低旁隔离阀17及低旁减温减压装置18与供热管道相连通，第二路经低压旁路与凝汽器相连通，第三路与中压缸2的入口相连通，中压缸2的出口管道设置中压缸排汽压力和温度监测装置9，后续管路分为两路，其中一路经中低压缸连通管4及连通管蝶阀5与低压缸入口相连通，并在连通管蝶阀5后设置进汽温度和压力监测装置10，另一路经低压缸冷却蒸汽旁路6、流量测量装置7及冷却流量调节阀8与低压缸进汽温度和压力监测装置10的入口相连通，安装有低压缸进汽温度和压力监测装置10的出口管道与低压缸3的入口相连通。
低压缸3的末级及次末级处设置末级和次末级温度监测装置11。
凝结水泵的出口经低旁减温水流量测量装置19、低旁减温水隔离阀20及低旁减温水调节阀21与低旁减温减压装置18的减温水入口相连通。
本发明所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热方法，包括：
在连通管抽汽供热模式下，利用连通管蝶阀5调整供热抽汽流量，此时高低压旁路系统保持关闭状态，低压缸冷却蒸汽系统保持开启状态。
在低压缸零出力供热模式下，调整冷却流量调节阀8控制进入低压缸3的冷却蒸汽流量，此时高低旁路系统保持关闭状态，连通管蝶阀5处于关闭状态。
在高低旁联合供热模式下，部分主蒸汽通过高旁减温减压装置13减温减压后进入到再热器中，热再蒸汽经过低旁减温减压装置18减温减压后供至热用户，此时连通管蝶阀5开启，冷却流量调节阀8关闭。
在高低旁耦合低压缸零出力供热模式下，通过新增高低压旁路系统和零出力方式共同供热，此时连通管蝶阀5关闭，通过冷却流量调节阀8调节进入低压缸3的冷却蒸汽流量，其它流量供至热用户，同时部分主蒸汽通过高旁减温减压装置13减温减压后送入再热器，热再蒸汽经低旁减温减压装置18过减温减压后供至热用户。
在高低旁耦合联通管抽汽供热模式下，通过新增高低旁路系统及连通管抽汽共同对外供热，此时连通管蝶阀5调节进入低压缸3的进汽流量，低压缸冷却蒸汽系统开启。

Claims (10)

1.一种提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，其特征在于，包括高压缸(1)、中压缸(2)、低压缸、高低压旁路系统、新增高低压旁路系统、低压缸冷却蒸汽系统、主蒸汽管道(22)及再热蒸汽管道(23)；
高低压旁路系统包括高压旁路及低压旁路，新增高低压旁路系统包括新增高压旁路及新增低压旁路；
锅炉的主蒸汽出口经主蒸汽管道(22)后分为三路，其中第一路经新增高压旁路与再热器相连通，第二路经高压旁路与再热器相连通，第三路与高压缸(1)相连通，高压缸1的排汽口与再热器相连通；
锅炉的再热蒸汽出口经再热蒸汽管道(23)后分为三路，其中第一路经新增低压旁路与供热管道相连通，第二路经低压旁路与供热管道相连通，第三路经中压缸(2)的入口相连通，中压缸(2)的出口经低压缸冷却蒸汽系统与低压缸(3)的入口相连通。
2.根据权利要求1所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，其特征在于，所述新增高压旁路包括给水泵、高旁减温减压装置(13)、高旁减温水隔离阀(15)及高旁减温水调节阀(16)；
主蒸汽管道(22)经高旁减温减压装置(13)与再热器相连通，给水泵的出口经高旁减温水隔离阀(15)及高旁减温水调节阀(16)与高旁减温减压装置(13)的减温水入口相连通。
3.根据权利要求2所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，其特征在于，主蒸汽管道(22)经高旁隔离阀(12)及高旁减温减压装置(13)与再热器相连通。
4.根据权利要求3所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，其特征在于，给水泵的出口经高旁减温水流量测量装置(14)、高旁减温水隔离阀(15)及高旁减温水调节阀(16)与高旁减温减压装置(13)的减温水入口相连通。
5.根据权利要求1所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，其特征在于，新增低压旁路包括凝结水泵、低旁减温减压装置(18)、低旁减温水隔离阀(20)及低旁减温水调节阀(21)；
再热蒸汽管道(23)经低旁减温减压装置(18)与供热管道相连通，凝结水泵的出口经低旁减温水隔离阀(20)、低旁减温水调节阀(21)与低旁减温减压装置(18)的减温水入口相连通。
6.根据权利要求5所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，其特征在于，凝结水泵的出口经低旁减温水流量测量装置(19)、低旁减温水隔离阀(20)及低旁减温水调节阀(21)与低旁减温减压装置(18)的减温水入口相连通。
7.根据权利要求5所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，其特征在于，再热蒸汽管道(23)经低旁隔离阀(17)及低旁减温减压装置(18)与供热管道相连通。
8.根据权利要求1所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，其特征在于，低压缸冷却蒸汽系统包括中低压缸连通管(4)、连通管蝶阀(5)、低压缸冷却蒸汽旁路(6)、流量测量装置(7)、冷却流量调节阀(8)、中压缸排汽压力和温度监测装置(9)及低压缸进汽温度和压力监测装置(10)；
中压缸(2)的出口分为两路，其中一路经中低压缸连通管(4)及连通管蝶阀(5)与低压缸进汽温度和压力监测装置(10)的入口相连通，另一路经低压缸冷却蒸汽旁路(6)、流量测量装置(7)及冷却流量调节阀(8)与低压缸进汽温度和压力监测装置(10)的入口相连通，安装低压缸进汽温度和压力监测装置(10)的管道出口与低压缸(3)的入口相连通。
9.根据权利要求8所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，其特征在于，低压缸(3)的末级及次末级处设置末级和次末级温度监测装置(11)。
10.一种提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热方法，其特征在于，基于权利要求8所述的提升供热机组运行灵活性的汽轮机旁路耦合低压缸零出力的供热系统，包括：
在连通管抽汽供热模式下，利用连通管蝶阀(5)调整供热抽汽流量，此时高低压旁路系统保持关闭状态，低压缸冷却蒸汽系统保持开启状态；
在低压缸零出力供热模式下，调整冷却流量调节阀(8)控制进入低压缸(3)的冷却蒸汽流量，此时高低旁路系统保持关闭状态，连通管蝶阀(5)处于关闭状态；
在高低旁联合供热模式下，部分主蒸汽通过高旁减温减压装置(13)减温减压后进入到再热器中，热再蒸汽经过低旁减温减压装置(18)减温减压后供至热用户，此时连通管蝶阀(5)开启，冷却流量调节阀(8)关闭；
在高低旁耦合低压缸零出力供热模式下，通过新增高低压旁路系统和零出力方式共同供热，此时连通管蝶阀(5)关闭，通过冷却流量调节阀(8)调节进入低压缸(3)的冷却蒸汽流量，其它流量供至热用户，同时部分主蒸汽通过高旁减温减压装置(13)减温减压后送入再热器，热再蒸汽经低旁减温减压装置(18)过减温减压后供至热用户；
在高低旁耦合联通管抽汽供热模式下，通过新增高低旁路系统及连通管抽汽共同对外供热，此时通过连通管蝶阀(5)调节进入低压缸(3)的进汽流量，低压缸冷却蒸汽系统开启。
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