CN115523000A - 一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统及调节方法 - Google Patents
一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统及调节方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统及调节方法，包括锅炉、大汽轮机和主发电机，所述锅炉经主蒸汽管道与大汽轮机相连，大汽轮机的输出端与主发电机相连，所述锅炉连接的主蒸汽管道上设有前置调节子系统、旁路调节子系统和喷嘴调节子系统，前置调节子系统和旁路调节子系统并联设置，且前置调节子系统和旁路调节子系统均与喷嘴调节子系统串联设置，喷嘴调节子系统的排汽口与大汽轮机的进汽口相连。本发明提供的节能系统及调节方法，克服了传统技术中火力发电机组在节能降耗环节所存在的不足之处，拓宽了调节范围，同时提高了调节灵活性及节能降耗效率，适用于火力发电机组深度调峰与节能技术领域。
Description
技术领域
本发明属于火力发电机组深度调峰与节能技术领域，具体的说，涉及一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统及调节方法。
背景技术
随着国内降碳要求提高，新能源的占比越来越高。传统形式的火力发电机组面临的调峰压力越来越大，火力发电机组参与深度调峰将成为该领域内必然的发展趋势。而由于传统形式火力发电机组的设计特性，火力发电机组在调峰过程中，特别是低负荷运行时，较设计效率下降很多。所以如何提高火力发电机组在不同的负荷段时调峰下的效率，变得尤为重要。目前火力发电机组低负荷调峰提效主要有以下三种方式：
一、燃烧调整：改变低负荷时锅炉燃烧效率低、氧量大、再热汽温低的状态，通过燃烧调整，提高低负荷段的燃烧效率；
二、冷端提效：通过对冷端系统进行改造，发掘低负荷下冷端系统的换热余量，在保证冷端系统安全的情况下，降低机组运行背压，提高机组效率；
三、增设供热背压小汽轮机：低负荷时采用较高压力蒸汽供汽，通过加装背压小汽轮机，回收部分余压，以提高效率。
上述的方式，为传统的提效手段，只是结合中低负荷的运行特点，对火力发电机组在一定程度上进行性能改进提升，但是仍然存在如下不足之处：
一、改造后能耗下降的空间有限，均不超过5g/kWh；
二、有的技术需要特定的供热(或供汽)条件，不是对所有的机组都适用；
三、不是对所有的工况都适用，只在某个工况段，节能的效果才明显；
四、如供汽背压机系统，还涉及到变工况运行时系统的投和切，运行调节不灵活。
发明内容
本发明提供一种前置调节级小汽轮机火电调峰节能系统，用于解决上述传统技术中火力发电机组所存在的不足之处，以拓宽调节范围，提高调节灵活性及节能降耗效率。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统，包括锅炉、大汽轮机和主发电机，所述锅炉经主蒸汽管道与大汽轮机相连，大汽轮机的输出端与主发电机相连，所述锅炉连接的主蒸汽管道上设有前置调节子系统、旁路调节子系统和喷嘴调节子系统，前置调节子系统和旁路调节子系统并联设置，且前置调节子系统和旁路调节子系统均与喷嘴调节子系统串联设置，喷嘴调节子系统的排汽口与大汽轮机的进汽口相连；
所述前置调节系统子包括前置调节级小汽轮机，前置调节级小汽轮机的进汽口与主蒸汽管道相连，排汽口与喷嘴调节子系统相连，前置调节级小汽轮机的输出端与副发电机相连。
所述前置调节级小汽轮机的排汽口并联设有第一排汽支路和第二排汽支路，第一支排汽路和第二排汽支路均与喷嘴调节子系统相连。
所述旁路调节子系统包括并联设置的第一送汽干路和第二送汽干路，第一送汽干路并联设有第一送汽支路和第二送汽支路，第二送汽干路并联设有第三送汽支路和第四送汽支路，第一送汽支路、第二送汽支路、第三送汽支路和第四送汽支路均与喷嘴调节子系统相连，第一排汽支路和第二排汽支路分别接入第一送汽干路和第二送汽干路，接入点位于两送汽干路的进汽端和排汽端之间；
进一步的，所述喷嘴调节子系统包括四个调节喷嘴，四个调节喷嘴的进汽口分别与四个送汽支路相连，四个调节喷嘴的排汽口与大汽轮机的进汽口相连。
进一步的，所述前置调节子系统还包括串联设于前置调节级小汽轮机进汽侧的小汽轮机进汽门和小汽轮机进汽调门，第一排汽支路上串联设有小汽轮机排汽门Ⅰ和小汽轮机排汽调门Ⅰ，第二排汽支路上串联设有小汽轮机排汽门Ⅱ和小汽轮机排汽调门Ⅱ。
进一步的，所述第一送汽干路上串联设有主汽隔断门Ⅰ和主汽门Ⅰ，第二送汽干路上串联设有主汽隔断门Ⅱ和主汽门Ⅱ，第一排汽支路和第二排汽支路分别接引到第一送汽干路和第二送汽干路上，接入点分别位于主汽隔断门Ⅰ和主汽门Ⅰ之间以及主汽隔断门Ⅱ和主汽门Ⅱ之间，四个送汽支路上分别设有汽轮机配汽调门Ⅰ、汽轮机配汽调门Ⅱ、汽轮机配汽调门Ⅲ、汽轮机配汽调门Ⅳ。
进一步的，所述大汽轮机和主发电机之间连接有减速箱，前置调节级小汽轮机与副发电机之间设有减速箱。
进一步的，所述前置调节级小汽轮机采用背压式，并设有封轴系统，前置调节级小汽轮机的转速可调范围为3000-8000r/min。
进一步的，所述副发电机可以选用同步发电机，也可以选择异步发电机，发电机输出电压，可以是6kV、10kV，接入厂用电系统，也可以是20kV，直接和主机发电机，同步并入电网。
本发明还公开了一种上述基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统的调节方法，运行工况在不同负荷段的调节方法如下：
高负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路关闭；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端和排汽端均打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路打开，第四送汽支路开度随负荷调节，由0开到100％；
主蒸汽压力采用定压运行模式，定压到额定压力；
中间负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路关闭；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端和排汽端均打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路开度随负荷调节，由0开到100％，第四送汽支路关闭；
主蒸汽压力采用定压运行模式，定压到额定压力；
设计负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路打开；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路和第四送汽支路均打开；
主蒸汽压力采用滑压运行模式，由额定压力向下滑压；
低负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路打开；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路打开，第四送汽支路开度随符合调节，由0开到100％；
主蒸汽压力采用定压运行模式，定压到低于额定压力的一定压力；
极低负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路打开；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路打开，第四送汽支路关闭；
主蒸汽压力采用滑压运行模式。
进一步的，相对全工况运行，各负荷段划分范围如下：
高负荷段：80％-100％；
中间负荷段：50％-80％；
设计负荷段：50％-40％；
低负荷段：40％-30％；
极低负荷段：<30％。
本发明由于采用了上述的节能系统及调节方法，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：在进汽轮机前的锅炉出口的主蒸汽管道上安装有并联设置的前置调节子系统和旁路调节子系统，且前置调节子系统和旁路调节子系统均与喷嘴调节子系统串联设置，喷嘴调节子系统的排汽口与大汽轮机的进汽口相连，通过三者之间的相互配合，实现主蒸汽管道不同程度的开启和关闭，使不同流量的主蒸汽输送到大汽轮机做功，同时通过前置调节子系统对主蒸汽实现能量的分级利用，降低传统技术中仅仅通过主汽隔断门进行调峰造成的节流损失，从而起到对火力发电机组在不同负荷工况下调峰节能的目的，提高机组效率，且不需要依赖特定的供热或供汽等外部条件，就能起到灵活调节的目的，适用于不同工况和不同类型的火电机组，运行调节灵活；
综上所述，本发明对所有的火力发电机组均适用，具有普适性的特点；可以做到0-100％全工况的能耗提升；结合现有的火力发电机组的调节喷嘴来配合调节，系统不需要频繁的投入和切出，运行安全可靠、调节灵活。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为亚临界机组利用本发明提供的节能系统和调节方法改造前后主蒸汽压力运行曲线图；
图3为亚临界机组利用本发明提供的节能系统和调节方法改造前后低负荷段的供电煤耗曲线图。
标注部件：主汽门Ⅰ-101，主汽门Ⅱ-102，汽轮机配汽调门Ⅰ-103，汽轮机配汽调门Ⅱ-104,汽轮机配汽调门Ⅲ-105，汽轮机配汽调门Ⅳ-106，喷嘴调节子系统-107，前置调节级小汽机-201，小汽轮机进汽门-202，小汽轮机进汽调门-203，主汽隔断门Ⅰ-204，主汽隔断门Ⅱ-205，小汽轮机排汽门Ⅰ-206，小汽轮机排汽门Ⅱ-207，小汽轮机排汽调门Ⅰ-208，小汽轮机排汽调门Ⅱ-209，锅炉-301，大汽轮机-401，减速箱-501，副发电机-601，主发电机-701。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统，如图1所示，包括锅炉301、大汽轮机401和主发电机701，所述锅炉301经主蒸汽管道与大汽轮机401相连，大汽轮机401的输出端与主发电机701相连，所述锅炉301连接的主蒸汽管道上设有前置调节子系统、旁路调节子系统和喷嘴调节子系统107，前置调节子系统和旁路调节子系统并联设置，且前置调节子系统和旁路调节子系统均与喷嘴调节子系统107串联设置，喷嘴调节子系统107的排汽口与大汽轮机401的进汽口相连。
本系统的有益效果在于：在连接锅炉301出口的主蒸汽管道上安装有并联设置的前置调节子系统和旁路调节子系统，且前置调节子系统和旁路调节子系统均与喷嘴调节子系统107串联设置，喷嘴调节子系统107的排汽口与大汽轮机401的进汽口相连，通过三者之间的相互配合，实现主蒸汽管道不同程度的开启和关闭，使不同流量的主蒸汽输送到大汽轮机401做功，同时通过前置调节子系统对主蒸汽实现能量的分级利用，降低传统技术中仅仅通过主汽隔断门进行调峰造成的节流损失，从而起到对火力发电机组在不同负荷工况下调峰节能的目的，提高机组效率，且不需要依赖特定的供热或供汽等外部条件，就能起到灵活调节的目的，适用于不同工况和不同类型的火电机组，运行调节灵活；
作为一个优选的实施例，所述前置调节系统子包括前置调节级小汽轮机，前置调节级小汽轮机的进汽口与主蒸汽管道相连，排汽口与喷嘴调节子系统107相连，前置调节级小汽轮机的输出端与副发电机601相连。所述前置调节级小汽轮机的排汽口并联设有第一排汽支路和第二排汽支路，第一支排汽路和第二排汽支路均与喷嘴调节子系统107相连。
所述所述前置调节子系统还包括串联设于前置调节级小汽轮机进汽侧的小汽轮机进汽门202和小汽轮机进汽调门203，第一排汽支路上串联设有小汽轮机排汽门Ⅰ206和小汽轮机排汽调门Ⅰ208，第二排汽支路上串联设有小汽轮机排汽门Ⅱ207和小汽轮机排汽调门Ⅱ209。
作为一个优选的实施例，所述旁路调节子系统包括并联设置的第一送汽干路和第二送汽干路，第一送汽干路并联设有第一送汽支路和第二送汽支路，第二送汽干路并联设有第三送汽支路和第四送汽支路，第一送汽支路、第二送汽支路、第三送汽支路和第四送汽支路均与喷嘴调节子系统107相连，喷嘴调节子系统107的排汽口与大汽轮机401的进汽口相连，第一排汽支路和第二排汽支路分别接入第一送汽干路和第二送汽干路，接入点位于两送汽干路的进汽端和排汽端之间。所述第一送汽干路上串联设有主汽隔断门Ⅰ204和主汽门Ⅰ101，第二送汽干路上串联设有主汽隔断门Ⅱ205和主汽门Ⅱ102，第一排汽支路和第二排汽支路分别接引到第一送汽干路和第二送汽干路上，接入点分别位于主汽隔断门Ⅰ204和主汽门Ⅰ101之间以及主汽隔断门Ⅱ205和主汽门Ⅱ102之间，四个送汽支路上分别设有汽轮机配汽调门Ⅰ103、汽轮机配汽调门Ⅱ104、汽轮机配汽调门Ⅲ105、汽轮机配汽调门Ⅳ106。.
其中，第一送汽干路的进汽端和排汽端分别通过主汽隔断门Ⅰ204和主汽门Ⅰ101控制，第二送汽干路的进汽端和排汽端分别通过主汽隔断门Ⅱ205和主汽门Ⅱ102控制。
作为一个优选的实施例，所述喷嘴调节子系统107包括四个调节喷嘴，四个调节喷嘴的进汽口分别与四个送汽支路相连，四个调节喷嘴的排汽口与大汽轮机401的进汽口相连。另外，对于六阀配汽调节的汽轮机组，也是适用的，即每个送汽干路上设置三个送汽支路，每个送汽支路对应设置汽轮机配汽调门和调节喷嘴。
作为一个优选的实施例，所述大汽轮机401和主发电机701之间连接有减速箱501，前置调节级小汽轮机与副发电机601之间设有减速箱501。所述前置调节级小汽轮机采用背压式，并设有封轴系统，前置调节级小汽轮机的转速可调范围为3000-8000r/min。所述副发电机601可以选用同步发电机，也可以选择异步发电机，发电机输出电压，可以是6kV、10kV，接入厂用电系统，也可以是20kV，直接和主机发电机，同步并入电网。
专利号为CN汽轮机配汽调门Ⅲ105前置调节级小汽机201573B的发明专利公开了一种背压机供热、储能系统及其供热储能方法，在热负荷高峰时,通过进入供热背压机回热系统的给水为热水箱中的热水,减少供热背压机排汽加热回热系统的蒸汽用量,增加对外供热量。专利号为CN217004623U发明专利公开了一种背压机灵活供热系统，背压式汽轮机的出口与低压加热器的壳侧入口相连通,低压加热器的壳侧出口经疏水泵与凝汽器的入口相连通,热网回水管道与低压加热器的管侧入口相连通,低压加热器的管侧出口并联设有两路,其中一路经联通阀门与高压加热器的管侧入口相连通,另一路经低压加热器出口阀门与热网供水管道相连通,高压加热器的管侧出口与热网供水管道相连通；背压式汽轮机与发电机相连接,该系统能够根据热网用户对热网热量的需求灵活调整热网水温。这两个专利同为现有技术中供热调峰节能系统，且依赖特定的供热或供汽等外部条件，所采用的方式为调温调压结构形式，但是都没有涉及到在火力发电机组调峰节能系统中设置前置调节级小汽轮机的任何概念，虽然设置了汽轮机，但还是一种单纯的供热系统应用型的小汽轮机。
另外，在已有的专利中，虽然采用小汽轮机提效的方式也有一些，但主要还是结合供汽系统采用背压或储能的方式进行调峰节能，这种方式仍然存在一定的局限性，一方面，对供热条件有要求，不适用一般纯凝机组；另一方面，没有和大汽轮机401现有的汽轮机配汽调节方式结合起来，是孤立的状态的小汽轮机，不能实现“调峰节能”的功能。
本专利主要是结合现有技术中大汽轮机401调节配汽的特性，根据全工况负荷调节的规律特性，实现全工况的最佳的配汽调节，同时避免了附加的调节系统频繁的投入和切出造成的安全隐患，实现全工况下，前置调节子系统中的前置调节级小汽轮机正常投入。在低负荷段，前置调节级小汽轮机同大汽轮机401处于串联运行状态；在中高负荷段，前置调节级小汽轮机同大汽轮机401，处于串并联(部分串联、部分并联)运行状态，同时保证全工况下均实现提效运行，从整体上提升了火力发电机组在0-100％全工况下的灵活调峰能力及节能降耗的效率；在中低负荷工况、低运行主蒸汽压力的情况下，把传统技术中汽轮机调节阀的节流损失通过串联在大汽轮机401前的前置调节级小汽轮机转化成电功，进行回收做功加以利用，在满足调峰的同时，实现能源梯级利用，提高能源利用率，起到节能降耗的作用。本发明提供的节能系统利用后，可以在火力发电机机组80％以下负荷运行时，大幅提高汽轮机组整体循环热效率，特别是50％以下负荷时，效率提升的幅度更加明显，该系统对深度调峰下火力发电机组的适应性广，热利用效率高。
本发明还公开了一种上述基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统的调节方法，运行工况在不同负荷段的调节方法如下：
高负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路关闭；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端和排汽端均打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路打开，第四送汽支路开度随负荷调节，由0开到100％；
锅炉301产生的主蒸汽进入主蒸汽管道后分为两路，一路进入前置调节级小汽轮机，一部分主蒸汽经前置调节级小汽轮机输出至副发电机601回收做功，对主蒸汽进行调节的同时实现梯级利用，另一部分经第一排汽支路进入第一送汽干路，另一路进入第二送汽干路，从第一送汽干路和第二送汽干路出来的主蒸汽分别进入相应的四个送汽支路进行配合调节，后经喷嘴调节子系统107输送至大汽轮机401；
主蒸汽压力采用定压运行模式，定压到额定压力；
中间负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路关闭；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端和排汽端均打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路开度随负荷调节，由0开到100％，第四送汽支路关闭；
锅炉301产生的主蒸汽进入主蒸汽管道后分为两路，一路进入前置调节级小汽轮机，一部分主蒸汽经前置调节级小汽轮机输出至副发电机601回收做功，对主蒸汽进行调节的同时实现梯级利用，另一部分经第一排汽支路进入第一送汽干路，另一路进入第二送汽干路，从第一送汽干路和第二送汽干路出来的主蒸汽分别进入相应的三个送汽支路进行配合调节，后经喷嘴调节子系统107输送至大汽轮机401；
主蒸汽压力采用定压运行模式，定压到额定压力；
设计负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路打开；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路和第四送汽支路均打开；
锅炉301产生的主蒸汽经主蒸汽管道后进入前置调节级小汽轮机，一部分主蒸汽经前置调节级小汽轮机输出至副发电机601回收做功，对主蒸汽进行调节的同时实现梯级利用，另一部分经第一排汽支路和第二排汽支路分别进入第一送汽干路和第二送汽干路，从第一送汽干路和第二送汽干路出来的主蒸汽分别进入相应的四个送汽支路，后经喷嘴调节子系统107输送至大汽轮机401，主蒸汽压力运行模式由定压到额定压力；
主蒸汽压力采用滑压运行模式，由额定压力向下滑压；
低负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路打开；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路打开，第四送汽支路开度随符合调节，由0开到100％；
锅炉301产生的主蒸汽经主蒸汽管道后进入前置调节级小汽轮机，一部分主蒸汽经前置调节级小汽轮机输出至副发电机601回收做功，对主蒸汽进行调节的同时实现梯级利用，另一部分经第一排汽支路和第二排汽支路分别进入第一送汽干路和第二送汽干路，从第一送汽干路和第二送汽干路出来的主蒸汽分别进入相应的三个送汽支路进行配合调节，后经喷嘴调节子系统107输送至大汽轮机401，主蒸汽压力运行模式由定压到额定压力；
主蒸汽压力采用定压运行模式，定压到低于额定压力的一定压力；
极低负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路打开；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路打开，第四送汽支路关闭；
锅炉301产生的主蒸汽经主蒸汽管道后进入前置调节级小汽轮机，一部分主蒸汽经前置调节级小汽轮机输出至副发电机601回收做功，对主蒸汽进行调节的同时实现梯级利用，另一部分经第一排汽支路和第二排汽支路分别进入第一送汽干路和第二送汽干路，从第一送汽干路和第二送汽干路出来的主蒸汽分别进入相应的三个送汽支路，后经喷嘴调节子系统107输送至大汽轮机401，主蒸汽压力运行模式由定压到额定压力；
主蒸汽压力采用滑压运行模式。
进一步的，相对全工况运行，各负荷段划分范围如下：
高负荷段：80％-100％；
中间负荷段：50％-80％；
设计负荷段：50％-40％；
低负荷段：40％-30％；
极低负荷段：<30％。
上述负荷段的划分，也可以根据不同地域电网调度的特点，负荷段划分有所不同。
本发明的具体调节过程及工作原理如下：
以亚临界机组为例说明，如附图2所示，为典型的主蒸汽压力运行曲线，从该曲线上可清晰看出亚临界机组以本发明提供的系统进行改造后，中低负荷下的主蒸汽运行压力较改造前有明显的提高，主蒸汽压力的控制与调节，要求本系统有相应的灵活可靠的调节方法，整个负荷段具体的控制调节方法如下：
若以50％工况为设计点(设计点的负荷一般选在40-50％，可根据负荷实际运行情况选择)，在50％以下负荷，前置调节级小汽轮机的两排汽支路全部进入调节级喷嘴组的状态。负荷降低时，先是在四个送汽支路的汽轮机配汽调门全部打开，即四阀打开状态下滑压运行(对于六阀机组也是一样的策略)，运行到一定的负荷点，单个汽轮机配汽调门开度随符合调节，定压运行一段时间，关至三阀打开状态，再滑压运行；在50％以上负荷段运行时，保持定压运行，前置调节级小汽轮机只通过一路排汽支路进入半侧调节级喷嘴组，本实施例属于四阀机组，有两个调节喷嘴进行送汽，对于六阀机组，则有三个调节喷嘴组进行送汽，另外半侧相当于旁路，来配合运行，升至80％负荷时，汽轮机配汽调门开启一个，再开启另一个，其开度随符合调节，升到额定100％负荷。
实施例：
以某300MW直接空冷机组为例，如附图3，在50％以下负荷时通过本系统提供的方案进行改造前后的煤耗情况比较。
| 负荷率 | 20％ | 30％ | 40％ | 50％ |
| 改造前煤耗，g/kWh | 405.9 | 382.4 | 367.3 | 356.8 |
| 改造后煤耗，g/kWh | 387.3 | 364.7 | 350.4 | 340.3 |
| 煤耗下降，g/kWh | 18.6 | 17.7 | 16.9 | 16.5 |
50％以下负荷时通过本系统提供的方案进行改造前后的煤耗对比表
在20-50％工况下，机组的发电煤耗下降至16-18g/kWh，能效大幅提升。本发明所述系统通过增加一个前置调节级小汽轮机，极大地提高了机组中低负荷时的效率，中低负荷提高机组的煤耗能够达到15g/kWh，平均工况提高机组的煤耗能够达10g/kWh以上。如上表中，20％－50％负荷段，机组煤耗下降16.5g/kWh－18.6g/kWh；一方面，主蒸汽压力提高后，机组整体的循环效率提高了，同时，大汽轮机401一直维持在三阀打开和四阀打开的工况点，节流损失小，高压缸一直在高效点运行；另一方面，前置调节级小汽轮机，采用高转速汽轮机，本身效率高。综合这几个方面，改造后机组的循环效率大幅提高。
由上述实施例，可以得出如下结论：
1、通过增设前置调节级小汽轮机，在保证全工况时大汽轮机401的高压缸高效运行的情况下，大幅提高机组中低负荷运行的主蒸汽压力；
2、本发明提供的系统热效率高，极大地提高了机组中低负荷时的效率，中低负荷时提高机组的煤耗达到15g/kWh，平均工况提高机组的煤耗达10g/kWh；
3、本发明提供的调节方法将锅炉301的排汽主蒸汽分左右两侧，可以两侧同时投入，也可以单侧投入时加旁路，前置调节级小汽轮机全工况下投入运行，不需要频繁投入和切出，能够实现大汽轮机401的多个配汽调门配合调节，运行调节灵活；
4、利用本发明提供的系统和调节方法，可有效解决机组中低负荷效率低、运行不灵活的问题。
综上所述，本发明对所有的火力发电机组均适用，具有普适性的特点；可以做到0-100％全工况的能耗提升；结合现有的火力发电机组的调节阀配合调节，系统不需要频繁的投入和切出，运行调节灵活。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统，包括锅炉、大汽轮机和主发电机，所述锅炉经主蒸汽管道与大汽轮机相连，大汽轮机的输出端与主发电机相连，其特征在于：所述锅炉连接的主蒸汽管道上设有前置调节子系统、旁路调节子系统和喷嘴调节子系统，前置调节子系统和旁路调节子系统并联设置，且前置调节子系统和旁路调节子系统均与喷嘴调节子系统串联设置，喷嘴调节子系统的排汽口与大汽轮机的进汽口相连；
所述前置调节系统子包括前置调节级小汽轮机，前置调节级小汽轮机的进汽口与主蒸汽管道相连，排汽口与喷嘴调节子系统相连，前置调节级小汽轮机的输出端与副发电机相连；
所述前置调节级小汽轮机的排汽口并联设有第一排汽支路和第二排汽支路，第一支排汽路和第二排汽支路均与喷嘴调节子系统相连；
所述旁路调节子系统包括并联设置的第一送汽干路和第二送汽干路，第一送汽干路并联设有第一送汽支路和第二送汽支路，第二送汽干路并联设有第三送汽支路和第四送汽支路，第一送汽支路、第二送汽支路、第三送汽支路和第四送汽支路均与喷嘴调节子系统相连，第一排汽支路和第二排汽支路分别接入第一送汽干路和第二送汽干路，接入点位于两送汽干路的进汽端和排汽端之间。
2.根据权利要求1所述的一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统，其特征在于：所述喷嘴调节子系统包括四个调节喷嘴，四个调节喷嘴的进汽口分别与四个送汽支路相连，四个调节喷嘴的排汽口与大汽轮机的进汽口相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统，其特征在于：所述前置调节子系统还包括串联设于前置调节级小汽轮机进汽侧的小汽轮机进汽门和小汽轮机进汽调门，第一排汽支路上串联设有小汽轮机排汽门Ⅰ和小汽轮机排汽调门Ⅰ，第二排汽支路上串联设有小汽轮机排汽门Ⅱ和小汽轮机排汽调门Ⅱ。
4.根据权利要求1所述的一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统，其特征在于：所述第一送汽干路上串联设有主汽隔断门Ⅰ和主汽门Ⅰ，第二送汽干路上串联设有主汽隔断门Ⅱ和主汽门Ⅱ，第一排汽支路和第二排汽支路分别接引到第一送汽干路和第二送汽干路上，接入点分别位于主汽隔断门Ⅰ和主汽门Ⅰ之间以及主汽隔断门Ⅱ和主汽门Ⅱ之间，四个送汽支路上分别设有汽轮机配汽调门Ⅰ、汽轮机配汽调门Ⅱ、汽轮机配汽调门Ⅲ、汽轮机配汽调门Ⅳ。
5.根据权利要求1所述的一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统，其特征在于：所述大汽轮机和主发电机之间连接有减速箱，前置调节级小汽轮机与副发电机之间设有减速箱。
6.根据权利要求1所述的一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统，其特征在于：所述前置调节级小汽轮机采用背压式，并设有封轴系统，前置调节级小汽轮机的转速可调范围为3000-8000r/min。
7.根据权利要求1所述的一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统，其特征在于：所述副发电机可以选用同步发电机，也可以选择异步发电机，发电机输出电压，可以是6kV、10kV，接入厂用电系统，也可以是20kV，直接和主机发电机，同步并入电网。
8.一种如权利要求1所述基于前置调节级小汽轮机的火电调峰节能系统的调节方法，其特征在于，运行工况在不同负荷段的调节方法如下：
高负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路关闭；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端和排汽端均打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路打开，第四送汽支路开度随负荷调节，由0开到100％；
主蒸汽压力采用定压运行模式，定压到额定压力；
中间负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路关闭；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端和排汽端均打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路开度随负荷调节，由0开到100％，第四送汽支路关闭；
主蒸汽压力采用定压运行模式，定压到额定压力；
设计负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路打开；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路和第四送汽支路均打开；
主蒸汽压力采用滑压运行模式，由额定压力向下滑压；
低负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路打开；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路打开，第四送汽支路开度随符合调节，由0开到100％；
主蒸汽压力采用定压运行模式，定压到低于额定压力的一定压力；
极低负荷段：前置调节子系统中，前置调节小汽轮机投入运行，第一排汽支路打开，第二排汽支路打开；旁路调节子系统中，第一送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第二送汽干路进汽端关闭，排汽端打开，第一送汽支路和第二送汽支路均打开，第三送汽支路打开，第四送汽支路关闭；
主蒸汽压力采用滑压运行模式。
9.根据权利要求8所述的一种基于前置调节级小汽轮机的火电调峰调节方法，其特征在于，相对全工况运行，各负荷段划分范围如下：
高负荷段：80％-100％；
中间负荷段：50％-80％；
设计负荷段：50％-40％；
低负荷段：40％-30％；
极低负荷段：<30％。
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