CN209688959U - 基于低压缸光轴的供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及火电机组供热技术领域，提供了一种基于低压缸光轴的供热系统，包括大机凝汽器、换热器和若干个热网加热器，所述热网加热器的冷源侧连接热网循环水管路，所述热网加热器的热源侧进口连接中压缸排汽管路，所述热网加热器的热源侧出口连接热网疏水管路，所述热网疏水管路连接所述热网加热器和所述换热器，所述换热器的热源侧进口连接所述热网疏水管路，所述换热器的热源侧出口连接所述大机凝汽器。本实用新型提供一种基于低压缸光轴的供热系统，保证系统内部件稳定运行、热量利用率高、改造成本低。

Description

基于低压缸光轴的供热系统

技术领域

本实用新型涉及火电机组供热技术领域，特别是涉及一种基于低压缸光轴的供热系统。

背景技术

目前，随着城镇住宅面积越来越多，供热需要量越来越大，以及我国资源环境问题日益突出，节能减排形势十分严峻，为了降低能耗以及满足城镇供热量需求，采用热电联产的方式进行供电和供热，充分利用汽轮机发电过程中产生的余热，提高热效率。热电联产是一种既生产电能，又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式，汽轮机包括高压缸、中压缸和低压缸，可以减少汽轮机总体长度，减少高级钢材使用量，降低建造成本。

为了提高机组的效率和运行安全性，将大型凝汽机组改成供热机组，大致有三种方法：一是在原凝汽机组的汽轮机的高压缸、中压缸或中低压缸上，根据不同的供热压力等级需要，在不同的位置打孔抽汽；二是将汽轮机的低压缸和转子进行改造，更换为背压供热机组，由汽轮机排汽直接供热；三是通过改造低压缸和转子或仅仅通过运行调整提高背压，由背压的升高提高原有的循环水温度，由循环水来供热。

汽轮机的低压缸光轴供热技术就是一种利用背压供热的形式。低压缸光轴供热是一项可实现节能减排，增加供热面积的重要技术。

低压缸光轴供热技术的具体供热过程：

非供热期，低压缸采用原机组低压转子(带叶片)，以纯凝方式运行；供热期，低压转子采用低压光轴转子(不带叶片)，取出低压隔板套及隔板，保留低压两端汽封，光轴转子总体重量等于原有低压缸转子重量，此阶段低压缸不做功、低压转子仅起到传递扭矩的作用。

结合图1所示，汽轮机包括高压缸1、中压缸2和低压缸3，低压缸3连接大机凝汽器4，在供热过程中，中压缸2的排汽大部分输送到热网加热器6用来加热热网循环水，从而对外供热，热网循环水通过热网循环水泵5泵入热网加热器6中，热网循环水在热网加热器6中吸热后进入热网循环水供水管路进行供热；而中压缸2的排汽中的一小部分通过冷却蒸汽管路进入低压缸3，带走低压缸3转子与低压缸3内的蒸汽(或空气)产生的摩擦鼓风热量，低压缸3排汽冷却损失大幅减少，且连通管路上连接有中/低压缸连通电动门43，以调节此管路的通断；热网加热器6的疏水通过热网疏水泵打入低压加热器，热网疏水泵的出口端连接有热网疏水泵出口控制门41、热网疏水泵电动调节门42；因此进入大机凝汽器的蒸汽仅剩下来自低压缸的一小部分用于冷却的蒸汽，严重影响了连接在大机凝汽器4上的轴封冷却器36和凝结水泵35的安全运行。

现有的低压缸光轴供热系统，轴封冷却器36和凝结水泵35存在运行安全性问题，影响系统的运行稳定性和设备的使用寿命，是热电联产过程中亟待解决的问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：大机凝汽器的进汽量较少，导致轴封冷却器和凝结水泵的安全运行受到影响。

本实用新型的目的是：提供一种基于低压缸光轴的供热系统，保证系统内部件稳定运行、热量利用率高、改造成本低。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于低压缸光轴的供热系统，包括大机凝汽器、换热器和若干个热网加热器，所述热网加热器的冷源侧连接热网循环水管路，所述热网加热器的热源侧进口连接中压缸排汽管路，所述热网加热器的热源侧出口连接热网疏水管路，所述热网疏水管路连接所述热网加热器和所述换热器，所述换热器的热源侧进口连接所述热网疏水管路，所述换热器的热源侧出口连接所述大机凝汽器。

优选的是，所述换热器的冷源侧连接所述热网循环水管路。

在上述任意方案中优选的是，所述换热器的热源侧出口与所述大机凝汽器之间连接有换热器疏水控制门和换热器疏水调节门。

在上述任意方案中优选的是，所述热网循环水管路上并连连接有若干个热网加热器，所述热网循环水管路上连接有热网循环水旁路，每个所述热网加热器上并连连接有至少一条所述热网循环水旁路。

在上述任意方案中优选的是，每个所述热网加热器上均连接有排空口，所述排空口之间连通有排空连通管路，所述排空连通管路上连接有排空联络门。

在上述任意方案中优选的是，每个所述热网加热器上均连接所述热网疏水管路，若干个所述热网疏水管路连接所述热网加热器的一端均连接有疏水调节门，所述热网疏水管路的另一端汇集到所述换热器的热源侧进口。

在上述任意方案中优选的是，所述大机凝汽器上连接有凝结水管路和再循环水管路，所述凝结水管路和所述再循环水管路连接低压加热器，所述凝结水管路上连接凝结水泵和轴封冷却器，所述再循环水管路上连接凝结水再循环水控制门。

在上述任意方案中优选的是，中压缸与低压缸之间设有连通管路，所述连通管路上连接有减温减压器和冷却蒸汽调节门，所述减温减压器上连接有凝结水冷却水管路。

在上述任意方案中优选的是，所述凝结水冷却水管路包括并连连接的主管路和辅管路，所述主管路上连接有凝结水冷却水调节门和主通断门，所述辅管路上连接有辅通断门。

在上述任意方案中优选的是，所述中压缸排汽管路上连接有抽汽止回门、抽汽快关门和抽汽电动门。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)在采暖期，大部分中压缸的排汽进入热网加热器对热网循环水加热，一小部分蒸汽经过减温减压后进入低压缸，对低压缸进行冷却后进入大机凝汽器；同时增设了换热器，中压缸排汽进入热网加热器，蒸汽凝结成疏水后进入换热器，疏水经过换热器冷却到适宜大机凝汽器及其下游设备稳定运行的温度，再进入大机凝汽器的热井中，充分供给大机凝汽器的水量，解决了轴封冷却器和凝结水泵安全运行的难题；

(2)在热网加热器上设置排空口，且各个热网加热器的排空口通过管道连通，用来平衡热网加热器的内部压力和液位，解决了并连运行的热网加热器液位不匹配，存在安全风险的问题；

(3)换热器中的疏水与热网循环水回水进行换热，充分利用疏水热量。

附图说明

图1为现有技术中低压缸光轴的供热系统的结构示意图；

图2为本实用新型基于低压缸光轴的供热系统的一优选实施例的结构示意图；

图3为本实用新型基于低压缸光轴的供热系统的换热器的一优选实施例的结构示意图；

图中，1、高压缸；2、中压缸；3、低压缸；4、大机凝汽器；5、热网循环水泵；6、第一热网加热器；7、第二热网加热器；8、换热器；9、减温减压器；10、抽汽止回门；11、抽汽快关门；12、抽汽电动门；13、凝结水冷却水调节门；14、冷却蒸汽调节门；15、第一热网加热器进汽调节门；16、热网循环水回水控制门；17、热网循环水出口控制门；18、第一热网加热器循环水进口控制门；19、第一热网加热器循环水出口控制门；20、第一热网加热器旁路控制门；21、第二热网加热器循环水进口控制门；22、第二热网加热器循环水出口控制门；23、第二热网加热器旁路控制门；24、换热器循环水进口控制门；25、换热器循环水出口控制门；26、热网循环水供水控制门；27、第一热网加热器疏水控制门；28、第二热网加热器疏水控制门；29、换热器疏水控制门；30、换热器疏水调节门；31、热网加热器排空口；32、热网加热器排空连通管路；33、第二热网加热器进汽调节门；34、热网加热器排空联络门；35、凝结水泵；36、轴封冷却器；37、凝结水再循环水控制门；38、轴封冷却器出口控制门；39、去低压加热器控制门；40、轴封冷却器出口控制门；41、热网疏水泵出口控制门；42热网疏水泵电动调节门；43、中/低压缸连通电动门；44、第一主通断门；45、第二主通断门；46、辅通断门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

为了解决大机凝汽器的进汽量较少而导致的轴封冷却器和凝结水泵的运行安全性问题，本实用新型提供一种基于低压缸光轴的供热系统，保证供热系统的运行稳定性。

结合图2-3所示，本实用新型提供一种基于低压缸光轴的供热系统的优选实施例，包括热网加热器、换热器8和大机凝汽器4，热网加热器的冷源侧连接热网循环水管路，热网加热器的热源侧进口连接中压缸排汽管路，热网加热器的热源侧出口连接热网疏水管路，热网疏水管路连接热网加热器和换热器8，换热器的热源侧进口连接热网疏水管路，换热器的热源侧出口连接大机凝汽器4。

热网加热器对热网循环水回水进行加热，中压缸2中排出的蒸汽作为换热热源对热网循环水回水加热，中压缸2中排出的蒸汽在经过热网加热换热后形成疏水，疏水经过热网疏水管路流入换热器8内，疏水作为换热器8的热源与换热器内的冷源换热后，疏水达到进入大机凝汽器4的温度要求，将疏水输送到大机凝汽器4中，大机凝汽器4中水量增加而满足凝结水泵35和轴封冷却器36的运行需求。

疏水在换热器8内换热后，冷却到适宜大机凝汽器4及其下游设备稳定运行的温度，以满足大机凝汽器4的运行需求。

采用将中压缸2排出的蒸汽凝结形成的疏水进入到大机凝汽器4的方式来稳定凝结水泵35和轴封冷却器36的安全运行，无需向系统中额外补充流体。

优选的，换热器8的冷源侧连接热网循环水管路，热网循环水回水进入换热器8的冷源侧，热网循环水回水在换热器8内吸热后回流到热网循环水管路作为热网循环水供水，进行供热。换热器8在对疏水进行降温的同时，将热量传输给热网循环水，充分利用疏水的热量；并且方便换热器8安装，通入换热器8的热网循环水管路可以为通入热网加热器的热网循环水管路的支路，简化管路。

换热器8用于疏水与热网循环水换热，换热器8可以选用现有的结构形式。

换热器8的热源侧出口与大机凝汽器4之间连接有换热器疏水控制门29和换热器疏水调节门30，换热器疏水控制门29和换热器疏水调节门30配合用来调节换热器8的热源侧出口的流量、压力、流速等运行条件。

其中，换热器疏水控制门29和换热器疏水调节门30可以选用现有设备中的多种结构形式，优选为电动调节门。

热网循环水管路上连接有若干个热网加热器，热网循环水回水流入各个热网加热器中，热网加热器并连运行，热网加热器通过独立的回路对热网循环水回水进行加热，保证系统的运行稳定性。

热网循环水管路上连接有热网循环水旁路，每个热网加热器上均并连连接有至少一条热网循环水旁路。热网循环水回水在不需要换热时，热网循环水回水可以直接通过热网循环水旁路而进行供水。并且，热网循环水旁路的设置，还能在热网加热器故障时，保证热网循环水回水的流通。

每个热网加热器上均连接热网疏水管路，若干个热网疏水管路连接热网加热器的一端均连接有疏水调节门，热网疏水管路的另一端汇集到换热器的热源侧进口。疏水调节门用来调节热网疏水管路内的流体流量、流速、压力等，保证进入换热器的疏水能够充分换热，满足进入大机凝汽器的温度要求。

热网循环水管路上连接多个热网加热器时，多个并连运行的热网加热器的液位不匹配，存在安全隐患，影响机组供热的安全性。

本实施例采用在每个热网加热器上设置排空口的方式，通过连通各个排空口以对各个热网加热器的内压进行自动平衡调节，热网加热器内部压力和液位进行调节，调节方式简单、改装成本低。具体的，在每个热网加热器上均连接有排空口，排空口之间连通有排空连通管路，排空连通管路上连接有排空联络门，运行时，将排空联络门打开，连通各个热网加热器汽侧，使得并连的热网加热器的内部压力和液位达到自平衡。另外，每个热网加热器的排空口还可以与外部环境进行通断调节，以保证每个热网加热器还可以独立调节其内部的空气，从而增强换热效果。

具体的，以热网加热器设有两个为例，结合图2所示，具体说明各个部件之间的关系：

热网循环水管路的回水端设有热网循环水泵5，热网循环水泵5的入口端连接有热网循环水回水控制门16，热网循环水泵5的出口端设有热网循环水出口控制门17。

热网加热器包括第一热网加热器6和第二热网加热器7，第一热网加热器6和第二热网加热器7的热源侧入口连接中压缸排蒸汽管路，第一热网加热器6的热源侧入口连接有第一热网加热器进汽调节门15，第二热网加热器7的热源侧入口连接有第二热网加热器进汽调节门33，第一热网加热器6和第二热网加热器7的热源侧出口连接热网疏水管路，第一热网加热器6的热源侧出口连接有第一热网加热器疏水控制门27，第二热网加热器7的热源侧出口连接有第二热网加热器疏水控制门28，热网疏水管路并入换热器8的热源侧入口。

第一热网加热器6和第二热网加热器7的冷源侧连接热网循环水管路，热网循环水回水流入第一热网加热器6和第二热网加热器7的冷源侧入口，热网循环水换热后流出第一热网加热器6和第二热网加热器7的冷源侧出口，形成热网循环水供水。第一热网加热器6的冷源侧入口设有第一热网加热器循环水进口控制门18，第一热网加热器6的冷源侧出口设有第一热网加热器循环水出口控制门19，热网循环水旁路并连在第一热网加热器循环水进口控制门18和第一热网加热器循环水出口控制门19的外侧，热网循环水旁路上设有第一热网加热器旁路控制门20。同理，第二热网加热器7的冷源侧入口设有第二热网加热器循环水进口控制门21、冷源侧出口设有第二热网加热器循环水出口控制门22，热网循环水旁路并连在第二热网加热器循环水进口控制门21和第二热网加热器循环水出口控制门22的外侧，热网循环水旁路上设有第二热网加热器旁路控制门23。

各个热网加热器的冷源侧出口流出的水形成热网循环水供水回流到热网循环水管路内，在热网循环水供水端设有热网循环水供水控制门26，以调节供水流量、压力等条件。

第一热网加热器6上设有热网加热器排空口31，第二热网加热器7上也设有热网加热器排空口，多个热网加热器排空口之间连接有热网加热器排空连通管路32，热网加热器排空连通管路32上连接有热网加热器排空联络门34。

多个热网加热器的热源侧出口流出的疏水通过热网疏水管路送入换热器8中，换热器8的热源侧出口端连接有换热器疏水控制门29和换热器疏水调节门30，换热器疏水控制门29和换热器疏水调节门30对送入大机凝汽器4中的疏水流量、压力等进行调节。

换热器8的冷源侧连接热网循环水管路，换热器8的冷源侧入口连接有换热器循环水进口控制门24，换热器8的冷源侧出口连接有换热器循环水出口控制门25，以便对流入换热器、流出换热器的热网循环水流量、压力等参数进行调节。

换热器8可以为现有的任何一种换热器形式。如图3所示，提供一种换热器8的具体结构形式。

换热器8设为卧式管壳式换热器，根据图中所示，冷源侧的热网循环水进口N1、热网循环水出口N2，冷源侧的热网循环水下进上出，热源侧的疏水进口N3、疏水出口N7，热源侧的疏水上进下出，冷源侧与热源侧流体形成逆流，有助于换热。

换热器8上还设有壳侧排气口N4、排汽充氮口N5、管侧排污口N6、壳侧排污口N8，以及壳侧安全阀口A1、管侧安全阀口A2、磁翻板液位计接口X1/X2、平衡容器接口Y1/Y2和检修口M1/M2。

更进一步的，中压缸2与低压缸3之间设有连通管路，中压缸2通过连通管路向低压缸3供应蒸汽，连通管路上连接有减温减压器9和冷却蒸汽调节门14，中压缸2中的蒸汽经减温降压后流入低压缸3中，满足低压缸3的运行需求。连通管路设为冷却蒸汽管路，用来向低压缸供给蒸汽。

进一步的，减温减压器9上连接有凝结水冷却水管路，凝结水冷却水管路连通减温减压器9，凝结水冷却水管路内通入冷却后的凝结水，凝结水冷却水与中压缸2的蒸汽进行换热，完成减温放热过程。

凝结水冷却水管路包括并连连接的主管路和辅管路，主管路上连接有凝结水冷却水调节门13和主通断门，辅管路上连接有辅通断门46。主管路上的主通断门包括第一主通断门44和第二主通断门45，第一主通断门44和第二主通断门45分别设置在凝结水冷却水调节门13的两侧。辅管路并连连接在第一主通断门44和第二主通断门45的外侧。

大机凝汽器4上连接有凝结水管路和再循环水管路，凝结水管路和再循环水管路在大机凝汽器4和送入低压加热器的管路之间形成循环管路，凝结水管路和再循环水管路连接送入低压加热器的管路，凝结水管路上连接凝结水泵35和轴封冷却器36，凝结水泵35和轴封冷却器36串联，凝结水泵35的出口连接有轴封冷却器出口控制门40，轴封冷却器36的出口连接有轴封冷却器出口控制门38，再循环水管路上连接凝结水再循环水控制门37。凝结水管路和再循环水管路连接处的出口端连接有去低压加热器控制门39。

中压缸排汽管路上连接有抽汽止回门10、抽汽快关门11和抽汽电动门12，抽汽止回门10、抽汽快关门11和抽汽电动门12配合对中压缸2内的蒸汽进行输送，抽汽止回门10防止蒸汽回路，抽汽快关门11能够快速隔断，抽汽电动门12控制管路通断，三级开关调节，有助于保证管路的隔断封闭效果。

以某电厂200MW等级湿冷机组原为抽汽供热机组为例，现通过光轴供热改造，将低压缸转子更换为新设计的低压光轴转子。采暖期，原供热系统，中压缸排汽一部分进入低压缸，一部分通过中压缸排汽管路进入热网加热器，由于受到低压缸最小通流量的限制，中压缸排汽有一部分进入低压缸中，因此，中压缸排抽汽进入热网加热器的蒸汽量受到限制。通过低压缸光轴供热系统的优化设计及改造，现有供热系统在采暖期，大部分中压缸排汽进入热网加热器对热网循环水加热，一小部分蒸汽经过减温减压后进入低压缸，对低压缸进行冷却后进入大机凝汽器。

新设计的供热系统增设了换热器，并将热网加热器排空口通过连通管进行连通，中压缸排汽进入2台(或多台)热网加热器，凝结成疏水后进入换热器8，经过热网循环水冷却到适宜大机凝汽器4及其下游设备稳定运行的温度，再进入大机凝汽器4的热井。通过该优化设计，解决了轴封冷却器36和凝结水泵35安全运行的难题，由于热网加热器疏水通过换热器8冷却后进入大机凝汽器4，增强了凝结水泵35运行的稳定性和安全性，且在优化设计中，将2台(或多台)热网加热器排空口通过热网加热器排空连通管路32进行了连通，在运行过程中，保证了2台(或多台)热网加热器液位一致，完善了整个供热系统，运行更加稳定，更加安全。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，包括大机凝汽器、换热器和若干个热网加热器，所述热网加热器的冷源侧连接热网循环水管路，所述热网加热器的热源侧进口连接中压缸排汽管路，所述热网加热器的热源侧出口连接热网疏水管路，所述热网疏水管路连接所述热网加热器和所述换热器，所述换热器的热源侧进口连接所述热网疏水管路，所述换热器的热源侧出口连接所述大机凝汽器。

2.根据权利要求1所述的基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，所述换热器的冷源侧连接所述热网循环水管路。

3.根据权利要求1所述的基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，所述换热器的热源侧出口与所述大机凝汽器之间连接有换热器疏水控制门和换热器疏水调节门。

4.根据权利要求1所述的基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，所述热网循环水管路上并连连接有若干个热网加热器，所述热网循环水管路上连接有热网循环水旁路，每个所述热网加热器上并连连接有至少一条所述热网循环水旁路。

5.根据权利要求1所述的基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，每个所述热网加热器上均连接有排空口，所述排空口之间连通有排空连通管路，所述排空连通管路上连接有排空联络门。

6.根据权利要求1所述的基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，每个所述热网加热器上均连接所述热网疏水管路，若干个所述热网疏水管路连接所述热网加热器的一端均连接有疏水调节门，所述热网疏水管路的另一端汇集到所述换热器的热源侧进口。

7.根据权利要求1所述的基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，所述大机凝汽器上连接有凝结水管路和再循环水管路，所述凝结水管路和所述再循环水管路连接低压加热器，所述凝结水管路上连接凝结水泵和轴封冷却器，所述再循环水管路上连接凝结水再循环水控制门。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，中压缸与低压缸之间设有连通管路，所述连通管路上连接有减温减压器和冷却蒸汽调节门，所述减温减压器上连接有凝结水冷却水管路。

9.根据权利要求8所述的基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，所述凝结水冷却水管路包括并连连接的主管路和辅管路，所述主管路上连接有凝结水冷却水调节门和主通断门，所述辅管路上连接有辅通断门。

10.根据权利要求1所述的基于低压缸光轴的供热系统，其特征在于，所述中压缸排汽管路上连接有抽汽止回门、抽汽快关门和抽汽电动门。