CN208380640U - 用于负荷波动情况下的压差利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于负荷波动情况下的压差利用系统，其包括背压式汽轮机，具有进汽口和排汽口，进汽口经第一管道与第一汽源的抽汽口连通，排汽口与工业用汽管道连通；压力匹配器，其驱动汽入口经第二管道与第二汽源的高压蒸汽口连通，低压汽入口经第三管道与抽汽口连通，蒸汽输出口经第四管道与背压式汽轮机的进汽口连通；旋转设备，与背压式汽轮机的输出轴连接；第一管道、第二管道、第三管道、第四管道上分别设置有第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；高压蒸汽的蒸汽参数大于抽汽的蒸汽参数。通过上述技术方案既保证工业供汽，还可实现能量的梯级利用，为电厂带来显著的经济效益。

Description

用于负荷波动情况下的压差利用系统

技术领域

本实用新型属于火电厂工业供汽节能技术领域，特别涉及一种用于负荷波动情况下的压差利用系统。

背景技术

目前国内电力行业产能过剩问题凸显，火电设备年平均利用小时数逐年下滑，长期低负荷运行已是常态，火电机组面临“低负荷、低效率、低效益”的发展困境，供热改造渐成转型新路径。为扭转局面寻求突破，火电机组纷纷向城市和周边工业园区开拓发展供热市场，同时国家对小锅炉治理和淘汰力度加大，给火电厂发展供热腾出了巨大的市场空间，在国家推动煤电产业升级的新形势下，30万千瓦及以下火电机组供热发展迅速。

除向城市居民供热外，向周边工业园区内盐业、化工等用户提供工业蒸汽也是火电机组发展供热的重要方向。与全年四至五个月的居民供暖相比，工业供汽需求更加长期和稳定，亦可产生可观的经济收益。随着机组运行小时数的逐年递减和市场上日益增长的工业供汽需求，工业供汽也许将成为火电厂新的效益突破点。

以一台常规火电机组为例，通常根据不同等级的工业用汽需求选取合适的抽汽点。由于抽汽参数和工业用汽参数存在压力差，采用减温减压装置或阀门节流方式存在能量的极大浪费，具有压差利用空间。

另一方面，由于火电机组作为主要的调峰机组，机组负荷大幅波动的情况普遍存在，那么在压差利用空间随工况不断变化的复杂情况下，如何挖掘机组的节能潜力成为困扰。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于负荷波动情况下的压差利用系统，其包括：背压式汽轮机，具有进汽口和排汽口，所述进汽口经第一管道与第一汽源的抽汽口连通，所述排汽口与工业用汽管道连通；压力匹配器，具有驱动汽入口、低压汽入口和蒸汽输出口，所述驱动汽入口经第二管道与第二汽源的高压蒸汽口连通，所述低压汽入口经第三管道与所述第一汽源的抽汽口连通，所述蒸汽输出口经第四管道与所述背压式汽轮机的进汽口连通；旋转设备，与所述背压式汽轮机的输出轴连接；其中，所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上分别设置有第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；所述高压蒸汽口输出的高压蒸汽的蒸汽参数大于所述抽汽口输出的抽汽的蒸汽参数。

在如上所述的压差利用系统中，优选地，所述压差利用系统还包括：减温减压器；所述减温减压器的入汽口经第五管道与所述第一汽源的抽汽口连通，所述减温减压器的出汽口与所述工业用汽管道连通；其中，所述第五管道上设置有第五阀门。

在如上所述的压差利用系统中，优选地，所述旋转设备为发电机或风机或机械泵。

在如上所述的压差利用系统中，优选地，所述压差利用系统还包括第六管道，所述第六管道上设置有第六阀门；所述第三管道和所述第四管道均经所述第六管道与所述背压式汽轮机的进汽口连通。

在如上所述的压差利用系统中，优选地，所述压差利用系统还包括：减温器；所述背压式汽轮机的排汽口与所述减温器的进口连通，所述减温器的出口与所述工业用汽管道连通。

本实用新型实施例通过上述技术方案带来的有益效果如下：

通过设置背压式汽轮机、压力匹配器和旋转设备，既保证工业供汽，还可实现能量的梯级利用，节约厂用电，并为电厂带来显著的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种用于负荷波动情况下的压差利用系统的结构示意图；

图中，符号说明如下：

1压力匹配器、2背压式汽轮机、3发电机、4减温器、5减温减压器、6 第一管道、7第一阀门、8第二管道、9第二阀门、10第三管道、11第三阀门、12第四管道、13第四阀门、14第五管道、15第五阀门、16第六管道、 17第六阀门。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本实用新型提供了一种用于负荷波动情况下的压差利用系统，其包括：背压式汽轮机2、压力匹配器1和旋转设备。

背压式汽轮机2将蒸汽的热能转化为转子旋转的机械能，用于拖动或转动机械。具体地，背压式汽轮机2设有进汽口、输出轴和排汽口。进汽口经第一管道6与第一汽源的抽汽口连通以接收抽汽，第一汽源(未示出)用于提供抽汽(或称工业抽汽)，排汽口与工业用汽管道连通。输出轴用于与待驱动的旋转设备连接。在背压式汽轮机2利用压差能量对外做功后，其排出的蒸汽温度和压力比由进汽口进入的蒸汽的温度和压力低。

压力匹配器1通过采用高于抽汽的蒸汽参数的高压蒸汽抽吸相对低蒸汽参数的抽汽，得到中等蒸汽参数的出口蒸汽，将该出口蒸汽作为背压式汽轮机2的汽源，即出口蒸汽的蒸汽参数大于抽汽的蒸汽参数，小于高压蒸汽的蒸汽参数。实际应用中，需根据背压式汽轮机2的进口要求设计该出口蒸汽的压力。具体地，压力匹配器1的驱动汽入口经第二管道8与第二汽源设备的高压蒸汽口连通以接收高压蒸汽，第二汽源(未示出)用于提供高压蒸汽，在第二管道8上设置有第二阀门9。压力匹配器1的低压汽入口经第三管道 10与第一汽源的抽汽口连通，在第三管道10上设置有第三阀门11。压力匹配器1的蒸汽输出口经第四管道12与背压式汽轮机2的进汽口连通，在第四管道12上设置有第四阀门13。第一汽源和第二汽源可以来自为同一台汽轮机，此时抽汽口输出的蒸汽可为汽轮机四抽或五抽，或者为其他的抽汽汽源，高压蒸汽口输出的蒸汽可为主蒸汽或热再蒸汽，或者为其他的抽汽汽源。在其他的实施例中，还可以来自为不同台的汽轮机。

旋转设备优选为发电机3，如此可以使得压差利用系统在满足用户用汽需求的同时，进行发电，其所发电量可以直接并入厂用电系统，从而降低厂用电率，达到节能降耗的目的。在其他的实施例中，旋转设备可以为风机，还可以为机械泵，如水泵。

为了提高该系统为用户供汽的可靠性，压差利用系统还包括减温减压器 5，其用于对来自于第一汽源的抽汽进行减温减压处理以得到工业用汽，在减温减压处理过程中不对外做功。具体地，减温减压器5具有入汽口和出汽口，入汽口通过第五管道14与第一汽源的抽汽口连通，出汽口与用户设备(如用汽管道)连通以向用户输出工业用汽，在第五管道14上设置有第五阀门15。

也就是说，采用直接减温减压方式作为系统的冗余设计，当压力匹配器 1或背压式汽轮机2故障时，可在线切换至原减温减压旁路，具有较强的安全性并充分保证了对外供汽的稳定性。同时，减温减压旁路可作为本压差利用系统的补充，当用户侧工业用汽量需求增加时，在大机(或称汽轮机)允许的最大抽汽量下，可在一定程度上增加对外的工业供汽量。

为了便于控制背压式汽轮机2的进汽，压差利用系统还包括第六管道16，第六管道16上设置有第六阀门17。第一管道6和第四管道12均经第六管道 16与背压式汽轮机2的进汽口连通。

压差利用系统还包括减温器4，其用于对来自于背压式汽轮机2的蒸汽进行减温处理，将减温处理后的蒸汽作为工业用汽。具体地，减温器4设有进口和出口，进口与背压式汽轮机2的排汽口连通，出口与用户设备连通以向用户输出工业用汽。当背热式汽轮机排汽的温度范围与工业用汽参数不相匹配时，背热式汽轮机输出的排汽需通过减温器4的减温处理，使得处理后的蒸汽可作为工业用汽。

下面以旋转设备为发电机3为例对本压差利用系统运行方式进行说明：

当抽汽压力大于背压式汽轮机2允许的设计最小进汽压力时，第一阀门 7、第六阀门17打开，第二阀门9、第三阀门11和第四阀门13关闭，采用第一汽源的抽汽作为背压式汽轮机2的汽源，拖动发电机3做功。由于此时仅有背压式汽轮机2运行，因此将该运行方式称为单独的背压式功热汽轮发电机组运行方式。

当抽汽压力小于背压式汽轮机2允许的设计最小进汽压力时，第一阀门 7关闭，第二阀门9、第三阀门11、第四阀门13和第六阀门17开启，采用压力匹配器1出口的中等参数蒸汽作为背压式汽轮机2的汽源，拖动发电机 3做功。由于此时既有背压式汽轮机2运行，又有压力匹配器1运行，因此将该运行方式称为压力匹配器1和背压式功热汽轮发电机组组合运行方式。

该组合运行方式是考虑到火力发电机组参与调峰频繁且大幅负荷波动的情况，在这种情况下抽汽压力小于新增汽轮发电机组(即背压式功热汽轮发电机组)设计允许的最小进汽压力的情况可能偶有发生，如频繁停机将为新增汽轮发电机组的运行和维护带来不便。新增一套压力匹配器1，在工业抽汽压力不满足背压式汽轮机2的进汽参数情况下运行，采用高于工业抽汽参数的高压蒸汽抽吸相对低参数的工业抽汽，得到中等参数的出口蒸汽(设计出口压力满足汽轮机进口设计要求)作为背压式汽轮机2的汽源，保障整套压差利用系统的长期稳定和可靠运行。同时，新增的压力匹配器1采用高参数的蒸汽提升工业抽汽参数，相当于具备在一定程度上增加对外工业供汽量的能力。

当功热汽轮发电机组(如背压式汽轮机2)发生临时故障停机时，第五阀门15开启，第一阀门7、第二阀门9、第三阀门11、第四阀门13和第六阀门17关闭，采用减温减压旁路运行。由于此时功热汽轮发电机组未投入运行，因此将该运行方式功热汽轮发电机组故障时运行方式。

考虑到负荷波动时，工业抽汽的参数尤其是抽汽压力即所述汽轮机的进汽压力随之波动的情况，通常根据机组抽汽压力波动曲线选取常见压力范围作为设计依据进行汽轮发电机组的设计和选型。而当实际运行中，抽汽压力大于汽轮发电机组设计允许的最大进汽压力时，汽轮机单机叶片焓降太大而叶片强度无法保证长期运行，则工业抽汽需经适度的节流减压作为汽轮机进汽，此时可以调节背压式汽轮机进汽前的阀门(如第一阀门和第六阀门)的开度，将开度调小。

综上所述，本实用新型实施例带来的有益效果如下：

通过设置背压式汽轮机、压力匹配器和旋转设备，不仅实现能量的梯级利用、节约厂用电，节能效益明显，具有广泛的应用价值，还可在一定程度上增加对外工业供汽量，为电厂带来更多的经济效益。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (5)

1.一种用于负荷波动情况下的压差利用系统，其特征在于，所述压差利用系统包括：

背压式汽轮机，具有进汽口和排汽口，所述进汽口经第一管道与第一汽源的抽汽口连通，所述排汽口与工业用汽管道连通；

压力匹配器，具有驱动汽入口、低压汽入口和蒸汽输出口，所述驱动汽入口经第二管道与第二汽源的高压蒸汽口连通，所述低压汽入口经第三管道与所述第一汽源的抽汽口连通，所述蒸汽输出口经第四管道与所述背压式汽轮机的进汽口连通；

旋转设备，与所述背压式汽轮机的输出轴连接；

其中，所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上分别设置有第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；

所述高压蒸汽口输出的高压蒸汽的蒸汽参数大于所述抽汽口输出的抽汽的蒸汽参数。

2.根据权利要求1所述的压差利用系统，其特征在于，所述压差利用系统还包括：减温减压器；

所述减温减压器的入汽口经第五管道与所述第一汽源的抽汽口连通，所述减温减压器的出汽口与所述工业用汽管道连通；

其中，所述第五管道上设置有第五阀门。

3.根据权利要求1所述的压差利用系统，其特征在于，所述旋转设备为发电机或风机或机械泵。

4.根据权利要求1所述的压差利用系统，其特征在于，所述压差利用系统还包括第六管道，所述第六管道上设置有第六阀门；

所述第一管道和所述第四管道均经所述第六管道与所述背压式汽轮机的进汽口连通。

5.根据权利要求1所述的压差利用系统，其特征在于，所述压差利用系统还包括：减温器；

所述背压式汽轮机的排汽口与所述减温器的进口连通，所述减温器的出口与所述工业用汽管道连通。