CN113819400B - 一种多源一体自动切换的联合供汽系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多源一体自动切换的联合供汽系统和方法，该系统采用高、低参数双路或多路汽源。常规情况下，各汽源的压力相近，温度不同；不同汽源在并管后其蒸汽接入同一减温减压装置进行参数调节，随后经同一管道输送外供。通过上述的系统设置，可以在汽源切换时大幅减少减温减压装置前的管道暖管时间；不需要对减温减压装置后的管道进行再次暖管，减少相应暖管工作量和暖管过程的工质损失。

Description

一种多源一体自动切换的联合供汽系统和方法

技术领域

本发明属于火力发电和原子能发电技术领域，具体涉及一种多源一体自动切换的联合供汽系统和方法。

背景技术

近年来，风电、光伏新能源装机规模不断增加，同时整体用电规模也大幅提升，电网调峰矛盾日益突出。为缓解出现的调差缺口矛盾，提升统调机组调峰能力，各地调度控制中心在总结深度调峰工作基础上，不断制定、完善深度调峰技术规范。

目前国内各类电厂通常根据用户用汽参数需求，选择较为合理的抽汽汽源方案，对于中等参数供汽，应用最为广泛的主要是冷再抽汽、热再抽汽，根据供汽流量及供汽参数确定具体技术路线。随着深度调峰要求的不断提高，机组低负荷运行已成常态，在此工况下，受限于锅炉再热器的温度限制，冷再允许的抽汽流量会随负荷降低而减少，为了继续维持足够的供汽流量，需要切换到热再抽汽。

由于这两套系统参数相差较大，其设计和改造都相对独立，在系统切换时就需要进行长时间的暖管和相应的设备、系统投入、切换、退出操作，对于电负荷波动较大的机组，这会显著增加运行人员的工作量。此外，若冷再、热再两套系统的设计流量差距较大，还可能出现供汽流量较低的情况下，热再系统无法顺利投入和运行的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多源一体自动切换的联合供汽系统和方法，以解决现有技术中，冷再系统和热再系统两类汽源难以快速切换及切换后难以顺利投入和运行的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种多源一体自动切换的联合供汽系统，包括汽源一和汽源二，所述汽源一连接至第一管路，所述汽源二连接至第二管路，第一管路的终端和第二管路的终端汇合至汇流管，所述汇流管的终端连接至供汽母管；

所述第一管路上设置有汽源一抽汽隔离阀和汽源一抽汽逆止阀，第一管路在汽源一抽汽隔离阀前连通有第一连接管路，第一管路在汽源一抽汽逆止阀后连通有第二连接管路，第一连接管路和第二连接管路的另一端均连接至疏水扩容器；

从疏水扩容器至第一管路的方向，所述第一连接管路上依次设置有第一电动疏水阀和第一手动疏水截止阀，所述第二连接管路上依次设置有第二电动疏水阀和第二手动疏水截止阀；

所述第二管路上设置有汽源二抽汽隔离阀和汽源二抽汽逆止阀，第二管路在汽源二抽汽隔离阀前连通有第三连接管路，第二管路在汽源二抽汽逆止阀后连通有第四连接管路，第三连接管路和第四连接管路的另一端均连接至疏水扩容器；

从疏水扩容器至第二管路的方向，所述第三连接管路上依次设置有第三电动疏水阀和第三手动疏水截止阀，所述第四连接管路上依次设置有第四电动疏水阀和第四手动疏水截止阀；

所述汇流管上设置有减压阀，所述汇流管在减压阀的后端连接有第五连接管路，汇流管和第五连接管路的连接处设置有减温器；第五连接管路的另一端连接至自减温水源。

本发明的进一步改进在于：

优选的，在第二连接管路后，所述第一管路上依次设置有汽源一抽汽压力测点、汽源一抽汽温度测点和汽源一抽汽管道壁温测点。

优选的，在第四连接管路后，所述第二管路上依次设置有汽源二抽汽压力测点、汽源二抽汽温度测点和汽源二抽汽管道壁温测点。

优选的，从自减温水源至汇流管的方向，第五连接管路上依次设置有减温水调节阀入口节流阀、减温水调节阀和减温水逆止阀。

优选的，第五连接管路在减温水调节阀入口节流阀前设置有减温水调节阀入口截止阀，第五连接管路在减温水调节阀后设置有减温水调节阀出口截止阀。

优选的，所述第五连接管路设置有分支，所述分支上设置有第二减温水调节阀旁路截止阀和第一减温水调节阀旁路截止阀。

优选的，所述汇流管在减温器后依次设置有减温减压器出口安全阀、供汽隔离阀和供汽调节阀。

优选的，所述减压器出口安全阀和供汽隔离阀之间设置有供汽压力测点、供汽温度测点和供汽管道壁温测点。

优选的，所述汽源二抽汽逆止阀和第四连接管路之间的第二管路上设置有汽源二抽汽减压阀。

一种基于上述的多源一体自动切换的联合供汽系统的联合供汽方法，当供汽母管的供汽管路从汽源一切换到汽源二，或者从汽源二切换到汽源一时，切换步骤为：

步骤1，新供汽管路的电动疏水阀开启，新供汽管路的抽汽隔离阀开启，原供汽管道的抽汽隔离阀开始逐渐关闭；

步骤2，关闭新供汽管道的电动疏水阀，新供汽管路的抽汽隔离阀开度逐渐增大，原供汽管道抽汽隔离阀的开度逐渐减小，切换过程中减压阀19的开度持续调整，保持供汽参数稳定；

步骤3，最终新供汽管道的抽汽隔离阀完全开启，原供汽管道抽汽隔离阀完全关闭。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种多源一体自动切换的联合供汽系统，该系统采用高、低参数双路或多路汽源。常规情况下，各汽源的压力相近，温度不同；不同汽源在并管后其蒸汽接入同一减温减压装置进行参数调节，随后经同一管道输送外供。通过上述的系统设置，可以在汽源切换时大幅减少减温减压装置前的管道暖管时间；不需要对减温减压装置后的管道进行再次暖管，减少相应暖管工作量和暖管过程的工质损失；远程进行汽源切换和系统状态判断；该系统整合了冷再抽汽与热再抽汽系统，或者其他类似系统，在降低总体投资的基础上，减少深度调峰工况下的频繁系统切换，减少运行人员工作量，简化系统，并减少原有抽汽系统所占用的总空间。

进一步的，在汽源压差较大的情况下，可在压力显著偏高的汽源管道上增设一套减压阀进行参数调节。

本发明还公开了一种基于多源一体自动切换的联合供汽系统的联合供汽方法，该方法通过合理设计的控制逻辑和阀门组合，可以在需要的情况下进行一键自动切换，大幅减少运行人员在系统切换过程中的工作量和现场操作时间；减温减压装置及其后蒸汽输送管道统一设计和布置，避免了多汽源抽汽系统的管道、设备投资重复和空间过度占用，减少了管道沿途的土建支撑施工量，以及对相应的建筑物、构筑物的荷载负担，避免了额外的加固成本；系统清晰、管线简洁，减少了施工、运行、检修、维护的工作量。

附图说明

图1为常规情况双路汽源的系统结构示意图；

图2为两路汽源压差较大增设减压阀的系统结构示意图；

图中，1-汽源一抽汽隔离阀；2-汽源一抽汽逆止阀；3-汽源一抽汽压力测点；4-汽源一抽汽温度测点；5-汽源一抽汽管道壁温测点；6-第一手动疏水截止阀；7-第一电动疏水阀；8-第二手动疏水截止阀；9-第二电动疏水阀；10-汽源二抽汽隔离阀；11-汽源二抽汽逆止阀；12-汽源二抽汽压力测点；13-汽源二抽汽温度测点；14-汽源二抽汽管道壁温测点；15-第三手动疏水截止阀；16-第三电动疏水阀；17-第四手动疏水截止阀；18-第四电动疏水阀；19-减压阀；20-减温减压器出口安全阀；21-供汽压力测点；22-供汽温度测点；23-供汽管道壁温测点；24-供汽隔离阀；25-供汽调节阀；26-供汽流量测点；27-减温器；28-减温水逆止阀；29-减温水流量测点；30-减温水调节阀出口截止阀；31-减温水调节阀；32-减温水调节阀入口节流阀；33-减温水调节阀入口截止阀；34-第一减温水调节阀旁路截止阀；35-第二减温水调节阀旁路截止阀；36-汽源二抽汽减压阀；37-第一管路；38-第二管路；39-汇流管；40-第一连接管路；41-第二连接管路；43-第三连接管路；44-第四连接管路；45-第五连接管路；46-分支。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“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；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1和图2均为采用双路汽源的系统示意图。

实施例1

图1为常规情况下，汽源一和汽源二的压力相近但温度不同，汽源一连通至第一管路37，沿着汽流的方向，第一管路37上依次设置有汽源一抽汽隔离阀1和汽源一抽汽逆止阀2，第一管路37在汽源一抽汽隔离阀1前和第一连接管路40连通，所述第一连接管路40连接至疏水扩容器。从第一管路37至疏水扩容器的方向，第一连接管路40上设置有第一手动疏水截止阀6和第一电动疏水截止阀7，第一手动输水截至阀6为汽源一抽汽隔离阀前的手动疏水截止阀，第一电动疏水截止阀7为汽源一抽汽隔离阀前的电动疏水截止阀。第一管路37在汽源一抽汽逆止阀2后和第二连接管路41连通，第二连接管路41连通至疏水扩容器。从第一管路37至疏水扩容器的方向，第二连接管路41上设置第二手动疏水截止阀8和第二电动疏水阀9，第二手动疏水截止阀8为汽源一抽汽逆止阀后的手动疏水截止阀，第二电动疏水阀9为汽源一抽汽逆止阀后的电动疏水阀。第一管路37在第二连接管路41后设置有汽源一抽汽压力测点3、汽源一抽汽温度测点4和汽源一抽汽管道壁温测点5，第一管路37在汽源一抽气管道壁测温点5后连接至汇流管39。本发明中所有的疏水扩容器可以是一个或多个疏水扩容器。

汽源二连通至第二管路38，沿着汽流的方向，第二管路38上依次设置有汽源二抽汽隔离阀10和汽源二抽汽逆止阀11，第二管路38在汽源二抽汽隔离阀10前和第三连接管路43连通，所述第三连接管路43连接至疏水扩容器。从第二管路38至疏水扩容器的方向，第三连接管路43上设置有第三手动疏水截止阀15和第三电动疏水截止阀16，第三手动疏水截至阀15为汽源二抽汽隔离阀10前的手动疏水截止阀，第三电动疏水截止阀16为汽源二抽汽隔离阀10前的电动疏水截止阀。第二管路38在汽源二抽汽逆止阀11后和第四连接管路44连通，第四连接管路44连通至疏水扩容器。从第二管路38至疏水扩容器的方向，第四连接管路44上设置第四手动疏水截止阀17和第四电动疏水阀18，第四手动疏水截止阀17为汽源二抽汽逆止阀11后的手动疏水截止阀，第四电动疏水阀18为汽源二抽汽逆止阀11后的电动疏水阀。第二管路38在第四连接管路44后设置有汽源二抽汽压力测点12、汽源二抽汽温度测点13和汽源二抽汽管道壁温测点14，第二管路38在汽源二抽气管道壁测温点14后连接至汇流管39。

第一管路37和第二管路38共同汇入至汇流管39。

汇流管39上顺着气流的方向依次设置有减压阀19、减温减压器出口安全阀20、供气压力测点21、供汽温度测点22、供汽管道壁温测点23、供汽隔离阀24、供汽调节阀25和供汽流量测点26，汇流管39的终端连接至供汽母管。

汇流管39在减压阀19和减压减压器出口安全阀20之间连接有第五连接管路45，第五连接管路45的终端连接至自减温水源，顺着自减温水源至汇流管39的方向，第五连接管路45上依次设置有减温水调节阀入口截止阀33、减温水调节阀入口节流阀32、减温水调节阀31、减温水调节阀出口截止阀30、减温水流量测点29、减温水逆止阀28和减温器27，其中减温器27设置在第五连接管路45和汇流管39的交汇处。第五连接管路45上设置有分支46，分支46的起点为自减温水源，终点为减温水调节阀出口截止阀30和减温水流量测点29之间的第五连接管路45。顺着水流的方向，分支46上依次设置有第二减温水调节阀旁路截止阀35和第一减温水调节阀旁路截止阀34。

本实施例的工作原理为：

系统运行时，先投入单一汽源（汽源一或汽源二）进行暖管，另一汽源在隔离阀和逆止阀后的管道也处于暖管过程中，待已投入汽源的抽汽管道，及与之相连的另一汽源在隔离阀和逆止阀后的管道，均暖管完毕后，系统正式投运。

此时，另一未投运汽源在隔离阀和逆止阀后的管道已经暖管至与已投运汽源相当的较高温度，在隔离阀和逆止阀前的管道与该抽汽汽源温度相同，故当需要对汽源进行切换时，可以快速达到工作需求的温度，避免了长时间的暖管操作。

未投运汽源如为低温汽源，则隔离阀和逆止阀后的管道已超过其蒸汽温度，投运过程中不需要进一步暖管；未投运汽源如为高温汽源，则隔离阀和逆止阀后的管道已达到较高温度，加之所需暖管的长度较短，投运过程中二次暖管升温的时间较短，可大幅减少暖管时间。

该段管路上在隔离阀和逆止阀前后设置疏水，并以电动疏水阀进行操控，当需要进行汽源切换时，可根据需要远程打开疏水阀，通过观察管道壁温及汽温测点的温度显示，判断系统新投入汽源达到稳定运行状态，完成汽源切换。

汽源切换过程中，高压汽源的隔离阀开度逐渐减小，低压汽源的隔离阀开度逐渐增大，通过维持两路汽源压力的平稳变化，实现系统的安全切换。

上述操作通过合理设计的控制逻辑和阀门组合，可以在需要的情况下进行一键自动切换，大幅减少运行人员在系统切换过程中的工作量。

由于减温减压装置（减压阀19和减温器27）后的管道，其设计参数针对不同汽源保持一致，故该段管道在汽源切换过程中均不涉及再次暖管的问题，减少暖管时间和工作量的同时，也可减少暖管过程中的工质浪费。

以采用本方法的冷再、热再抽汽联供系统为例，选取常见对外供汽参数1.8MPa，300℃，供汽流量50t/h，常规300MW级的亚临界机组，高负荷下其冷再、热再抽汽均可满足上述供汽需求，负荷降低后，配合中压联合调节阀的开度减小，二者的压力、温度仍可满足要求，但是受限于再热器温度的安全限值，冷再抽汽的流量已无法满足要求，此时需要从冷再抽汽切换至热再抽汽。

本实施例的工作方法：

结合图1的系统示意，以冷再为汽源一，热再为汽源二。此时，汽源一抽汽隔离阀1和汽源一抽汽逆止阀2开启，汽源二的汽源二抽汽隔离阀10和汽源二抽汽逆止阀11关闭；第一手动疏水截止阀6、第二手动疏水截止阀8、第三手动疏水截止阀15和第四手动疏水截止阀17开启，第一电动疏水阀7、第二电动疏水阀9、第三电动疏水阀16和第四电动疏水阀18关闭。

汽源二抽汽隔离阀10前为再热抽汽，温度约538℃，汽源二抽汽逆止阀11后为冷再抽汽，温度约330℃。

为将系统自汽源一切换至汽源二，应适度开启疏水阀第三电动疏水阀16和第四电动疏水阀18，并将抽汽隔离阀10微开至约5%的开度，对热再抽汽管道进行暖管，同时将阀门前后可能存在的疏水及时排出。

汽源二抽汽隔离阀10开启的同时，汽源一抽汽隔离阀1应随之减小开度，保持汽源一抽汽压力测点3和汽源二抽汽压力测点12参数基本稳定，汽源二抽汽温度测点13参数稳步升高，同时供汽流量测点26维持稳定，减温水流量调节阀31自动跟踪供汽温度测点22参数进行调节，维持供汽温度在额定范围。

由于此时管道温度已经较高，汽源二抽汽隔离阀10和汽源二抽汽逆止阀11后至减温减压器前管道会较快达到工作温度，（具体的，减温减压器包括减压阀19、减温器27、减温减压器出口安全阀20、供汽隔离阀24、供汽调节阀26、减温水逆止阀28、减温水流量测点29以及减温水流量测点以后的装置）随后关闭第三电动疏水阀16和第四电动疏水阀18，汽源二抽汽隔离阀10开度逐渐增大，汽源一抽汽隔离阀1开度逐渐减小，系统自汽源一向汽源二切换。在此期间，由于汽源二压力略低于汽源一，减压阀19的开度会有所增加，以维持供汽压力测点21参数稳定；由于汽源二温度显著高于于汽源一，减温水调节阀31的开度会明显增大，以维持供汽温度测点22的参数稳定；为了维持供汽流量测点26的参数稳定，供汽调节阀25的开度会跟随供汽流量测点26的参数进行自动调节。

至汽源一抽汽隔离阀1完全关闭，汽源一抽汽温度测点4和汽源二抽汽温度测点13参数相近，汽源一抽汽压力测点3和汽源二抽汽压力测点12参数相近，管道壁温的汽源一抽汽管道壁温测点5、汽源二抽汽管道壁温测点14和供汽管道壁温测点23参数正常，系统汽源切换完成，第一电动疏水阀7和第二电动疏水阀9关闭。

上述过程可以通过合理的设置自动控制逻辑进行一键切换控制，大幅减少工作人员的工作量和现场作业时间。通过合理的调试和设置，也可进行机组负荷变化或供汽流量变化下的汽源的自动切换，进一步发挥系统的优势。

实施例2,

参见图2，为汽源压差较大的情况下，在压力显著偏高的汽源二的第二管路38上增设一套汽源二抽汽减压阀36进行参数调节，汽源二抽汽减压阀36设置在汽源二抽汽隔离阀10第4连接管路44之间。该实施例中未涉及的部分均与实施例1相同。

汽源数量更多的情况可以参照进行管路增加。

本发明公开了一种多源一体自动切换的联合供汽系统，采用高、低参数双路或多路汽源。常规情况下，各汽源的压力相近，温度不同；汽源压差较大的情况下，可在压力显著偏高的汽源管道上增设一套减压阀进行参数调节。不同汽源在并管后其蒸汽接入同一减温减压装置进行参数调节，随后经同一管道输送外供。以双路汽源的再热器冷段（以下简称冷再）抽汽、再热器热段（以下简称热再）抽汽联供为例，其中高温汽源为热再抽汽，低温汽源为冷再抽汽，二者接入同一套减温减压装置，减温减压装置出口的管道系统为共用。

减温减压前的所有管道、阀门等的材质，以各路汽源中的高温、高压参数为依据进行设计和选型。

外供蒸汽的出口压力由减温减压装置中的减压阀进行调节，维持减温减压装置出口压力稳定。

外供蒸汽的出口温度由减温减压装置中的减温器进行调节，维持减温减压装置出口温度稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种多源一体自动切换的联合供汽系统，其特征在于，包括汽源一和汽源二，所述汽源一连接至第一管路（37），所述汽源二连接至第二管路（38），第一管路（37）的终端和第二管路（38）的终端汇合至汇流管（39），所述汇流管（39）的终端连接至供汽母管；

所述第一管路（37）上设置有汽源一抽汽隔离阀（1）和汽源一抽汽逆止阀（2），第一管路（37）在汽源一抽汽隔离阀（1）前连通有第一连接管路（40），第一管路（37）在汽源一抽汽逆止阀（2）后连通有第二连接管路（41），第一连接管路（40）和第二连接管路（41）的另一端均连接至疏水扩容器；

从疏水扩容器至第一管路（37）的方向，所述第一连接管路（40）上依次设置有第一电动疏水阀（7）和第一手动疏水截止阀（6），所述第二连接管路（41）上依次设置有第二电动疏水阀（9）和第二手动疏水截止阀（8）；

所述第二管路（38）上设置有汽源二抽汽隔离阀（10）和汽源二抽汽逆止阀（11），第二管路（38）在汽源二抽汽隔离阀（10）前连通有第三连接管路（43），第二管路（38）在汽源二抽汽逆止阀（11）后连通有第四连接管路（44），第三连接管路（43）和第四连接管路（44）的另一端均连接至疏水扩容器；

从疏水扩容器至第二管路（38）的方向，所述第三连接管路（43）上依次设置有第三电动疏水阀（16）和第三手动疏水截止阀（15），所述第四连接管路（44）上依次设置有第四电动疏水阀（18）和第四手动疏水截止阀（17）；

所述汇流管（39）上设置有减压阀（19），所述汇流管（39）在减压阀（19）的后端连接有第五连接管路（45），汇流管（39）和第五连接管路（45）的连接处设置有减温器（27）；第五连接管路（45）的另一端连接至自减温水源；

从自减温水源至汇流管（39）的方向，第五连接管路（45）上依次设置有减温水调节阀入口节流阀（32）、减温水调节阀（31）和减温水逆止阀（28）；

第五连接管路（45）在减温水调节阀入口节流阀（32）前设置有减温水调节阀入口截止阀（33），第五连接管路（45）在减温水调节阀（31）后设置有减温水调节阀出口截止阀（30）；

所述汇流管（39）在减温器（27）后依次设置有减温减压器出口安全阀（20）、供汽隔离阀（24）和供汽调节阀（25）；

所述减压器出口安全阀（20）和供汽隔离阀（24）之间设置有供汽压力测点（21）、供汽温度测点（22）和供汽管道壁温测点（23）。

2.根据权利要求1所述的一种多源一体自动切换的联合供汽系统，其特征在于，在第二连接管路（41）后，所述第一管路（37）上依次设置有汽源一抽汽压力测点（3）、汽源一抽汽温度测点（4）和汽源一抽汽管道壁温测点（5）。

3.根据权利要求1所述的一种多源一体自动切换的联合供汽系统，其特征在于，在第四连接管路（44）后，所述第二管路（38）上依次设置有汽源二抽汽压力测点（12）、汽源二抽汽温度测点（13）和汽源二抽汽管道壁温测点（14）。

4.根据权利要求1所述的一种多源一体自动切换的联合供汽系统，其特征在于，所述第五连接管路（45）设置有分支（46），所述分支（46）上设置有第二减温水调节阀旁路截止阀（35）和第一减温水调节阀旁路截止阀（34）。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种多源一体自动切换的联合供汽系统，其特征在于，所述汽源二抽汽逆止阀（11）和第四连接管路（44）之间的第二管路（38）上设置有汽源二抽汽减压阀（36）。

6.一种基于权利要求1所述的多源一体自动切换的联合供汽系统的联合供汽方法，其特征在于，当供汽母管的供汽管路从汽源一切换到汽源二，或者从汽源二切换到汽源一时，切换步骤为：

步骤1，新供汽管路的电动疏水阀开启，新供汽管路的抽汽隔离阀开启，原供汽管道的抽汽隔离阀开始逐渐关闭；

步骤2，关闭新供汽管道的电动疏水阀，新供汽管路的抽汽隔离阀开度逐渐增大，原供汽管道抽汽隔离阀的开度逐渐减小，切换过程中减压阀（19）的开度持续调整，保持供汽参数稳定；

步骤3，最终新供汽管道的抽汽隔离阀完全开启，原供汽管道抽汽隔离阀完全关闭。

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