CN210178426U - 一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统，包括负压冷端系统，所述负压冷端系统包括背压机和冷却水母管，所述背压机输出端的一侧连接有本体疏水扩容器，另一端连接凝汽器，所述凝汽器连接有凝结水泵和射汽抽汽器，所述射汽抽汽器排出口连接有冷凝器。本实用新型在使用时，能够提高汽缸的加热速度，减少汽轮机上下缸温差，降低动静碰磨和大轴弯曲的风险，使汽轮机更加安全稳定的运行，提高电厂安全性，同时可以减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的排放，回收背压机排汽疏水热量，同时增加电厂向外供汽量，提高电厂经济性。适用于各种背压式汽轮机的启动过程，适宜推广使用。

Description

一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统

技术领域

本实用新型涉及汽轮机的运行技术领域，尤其涉及一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统。

背景技术

汽轮机启动是指汽轮机转子由静止加速到额定转速，并逐步升到额定负荷的动态过程。合理的启动方式，不仅要保证零部件在加热过程中安全可靠，而且要求保证最佳温升速率，经济方便，缩短启动时间。

目前，背压汽轮机不论热态还是冷态启动，通常采用向空排汽启动方式.即在冲转、暖机升速、到并网之前，所用蒸汽全部排入大气，既浪费了能源，同时还产生100dB以上的噪音，干扰工作环境。向空排汽启动方式，进入汽缸内的工质焓降较集中地发生在速度级。因此，速度级及其之前附近的金属部件加热剧烈，温升速率高(5℃/min以上)，而工质在各压力级的焓降甚微，金属吸热量很少，温升速率很低(0.5～1.0℃/min)，并且温升上限也不高，形成了汽轮机前段与后段的大温差。这种工况甚至延续到并网带负荷阶段，后部汽缸温度仍然偏低(在低温脆性温度线附近)。向空排汽启动方式，使得启动初始阶段的汽轮机高压侧金属热应力很大，而在并网接带负荷的初阶段，汽机后部低压段金属热应力加大。实际操作中，只得限制加负荷的速度，延长机组启动时问，以减轻其热应力，从而降低了机组效率。此外，在并热网的操作过程中，如果向空排汽门关闭过快，背压排汽阀门开启过慢，就会使排汽压力升至过高，致使安全阀起座(如安全阀失灵，可使爆管)；反之，如果背压排汽阀门开启过快，而向空排汽阀门关闭过慢，又会导致排汽压力下降，影响供热质量。因此，综合考虑经济角度、操作安全及保证热用户工作质量，背压机向空排汽启动方式有待改进。

从汽轮机冲转至整个接带负荷的过程，是一个暖机加热过程。目的是提高汽轮机各部金属温度，控制差胀、振动等指标在一定的范围内，继而顺利过渡到工业运行，是启动过程中应遵循的原则。

由于背压机大部分采用单层缸设计，没有夹层加热，在启动阶段机组正胀差较大，经常触发胀差报警信号；主要原因是气缸本体与疏水扩容器间的压差较小，疏水不畅，气缸存在积水问题，盘车时出现“动静碰磨”现象；暖机阶段平均需要一到两次“闷缸”过程，直接拉长暖机时长；即使在冲转后期，疏水已经排尽，由于汽缸各疏水管排汽量有限，仍然不能满足汽缸加热的需要，正差胀仍然很大，严重影响机组安全，为此我们设计出了一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统来解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统，包括负压冷端系统，所述负压冷端系统包括背压机和冷却水母管，所述背压机输出端的一侧连接有本体疏水扩容器，另一端连接凝汽器，所述凝汽器连接有凝结水泵和射汽抽汽器，所述射汽抽汽器排出口连接有冷凝器，所述冷却水母管一端连接凝汽器，另一端连接冷凝器，所述冷凝器的输出端的一侧与凝结水泵连接，所述冷凝器的输出端的另一侧连接冷却水系统，所述冷却水系统包括轴封加热器，所述轴封加热器的另一端连接有补水加热器，所述补水加热器的输出端连接有除氧器，所述除氧器连接有热力循环系统。

优选的，所述凝结水泵不限于转动式凝结水泵，还包括喷汽(气)式抽水泵、喷水式抽水泵等各种抽水泵。

优选的，所述背压机与本体疏水扩容器之间连接有本体疏水扩容器进口隔离阀。

优选的，所述冷凝器与蒸汽器之间连接有输水管。

优选的，射汽抽汽器排出口和凝结水泵出口直接引至本体扩容器中。

优选的，冷却水源可采取多种水源，包括机组除盐水补水、凝结水、开式水和闭式水。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)通过所述背压机输出端的一侧连接有本体疏水扩容器，射汽抽汽器的吸入口连接有凝汽器，背压机启动过程中的疏水排汽经过进口隔离阀引入凝汽器中，凝结成水，并且形成负压，由于凝汽器中建立的是负压，因此背压机汽缸中的压力与凝汽器的差压大于背压机汽缸中的压力与原疏水扩容器的差压，因此背压机的疏水排汽量急剧增加，加强了蒸汽对汽缸的加热能力，减少了汽缸内上下壁间的温差，降低汽缸的热应力，减少了差胀和汽轮机启机时间。

(2)减少汽轮机上下缸温差，降低动静碰磨和大轴弯曲的风险，使汽轮机更加安全稳定的运行，提高电厂安全性；

(3)缩短启机时间约1/3-1/2，降低厂燃油和燃煤消耗量，减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的排放，回收背压机1排汽疏水热量，同时增加电厂向外供汽量，提高电厂经济性。

该实用新型在使用时，不但能够减少汽轮机上下缸温差，降低动静碰磨和大轴弯曲的风险，使汽轮机更加安全稳定的运行，提高电厂安全性，且可以减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的排放，回收背压机1排汽疏水热量，同时增加电厂向外供汽量，提高电厂经济性，适应于各种类型的背压式汽轮机，可推广使用。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统的流程图。

图中：1-背压机；2-射汽抽汽器；3-凝汽器；4-冷凝器；5-凝结水泵；6-本体疏水扩容器；7-轴封加热器；8-补水加热器；9-凝汽器进口隔离阀；10-本体疏水扩容器进口隔离阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动方法，其工作过程如下：建立一个负压冷端，将背压机1的本体疏水引入其中，使排汽疏水在其中凝结，降低疏水、排汽压力，同时用射汽抽汽器2、凝结水泵5维持负压冷端的真空，背压机1输出端的一侧连接有本体疏水扩容器6，另一端连接凝汽器3，凝汽器3连接有凝结水泵5，射汽抽汽器3排出口连接有冷凝器4，冷却水母管一端连接凝汽器3，另一端连接冷凝器4，冷凝器4中经冷却后的疏水回至凝汽器3中，再经过凝结水泵5升压后回至冷却水系统，保证了凝结水的正常水位，使冷凝器4不被凝结水淹没，从而保证了凝汽器3正常工作，形成负压；之后疏水再经过轴封加热器7和补水加热器8进入除氧器，回收至热力循环系统。

凝结水泵5的类型不限于转动式凝结水泵，同时包括喷汽(气)式抽水泵、喷水式抽水泵等各种抽水泵，射汽抽汽器2排出的汽气混合物和凝结水泵5排出的凝结水，也可以不回收，直接排至本体疏水扩容器6中，闪蒸后排入环境中去。凝汽器3和冷凝器4所用的冷却水，来自于凝结水(除盐水)母管，吸收热量后经过轴加和补水加热器直接进入除氧器中，由于凝汽器3中建立的是负压，因此背压机1汽缸中的压力与凝汽器3的差压大于背压机1汽缸中的压力与原疏水扩容器的差压，因此背压机1的疏水排汽量急剧增加，加强了蒸汽对汽缸的加热能力，减少了汽缸内上下壁间的温差，降低汽缸的热应力，减少了差胀和汽轮机启机时间；其中，射汽抽汽器2利用蒸汽的动力，在喷射器内形成负压，将凝汽器3中的不凝结气体和残余水蒸气抽出，有利于凝汽器3形成真空。凝结水泵5用于排出凝汽器3中的凝结水，保证了凝结水的正常水位，使冷凝管4不被凝结水淹没，从而保证了凝汽器3正常工作。

同时，该实用新型在使用过程中，满足于以下条件：

(1)凝结水泵5的类型不限于转动式凝结水泵，也包括喷汽(气)式抽水泵、喷水式抽水泵等各种抽水泵。

(2)射汽抽汽器2排出的汽气混合物和凝结水泵5排出的凝结水，也可以不回收，直接排至本体疏水扩容器6中，闪蒸后排入环境中去。

(3)凝汽器3和冷凝器4所用的冷却水，不只包括机组除盐水补水和凝结水，如果不考虑热量回收，可以选用开式水作为冷却水源，将热量直接排入环境。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

操作该方案能够得到以下效果：

采用背压机冷端优化技术，可有效降低背压机1本体的疏水背压和排汽背压，增加背压机本体的疏水流量和排汽流量，提高汽缸表面的蒸汽流速，增强蒸汽对汽缸表面的加热能力，使汽缸的金属温度迅速上升，同时，减少汽轮机上下缸温差，降低动静碰磨和大轴弯曲的风险，使汽轮机更加安全稳定的运行，提高电厂安全性；缩短启机时间约1/3-1/2，降低厂燃油和燃煤消耗量，减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的排放，回收背压机1排汽疏水热量，同时增加电厂向外供汽量，提高电厂经济性。

该实用新型在使用时，不但能够减少汽轮机上下缸温差，降低动静碰磨和大轴弯曲的风险，使汽轮机更加安全稳定的运行，提高电厂安全性，且可以减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的排放，回收背压机1排汽疏水热量，同时增加电厂向外供汽量，提高电厂经济性，适用于各种类型的背压式汽轮机，可推广使用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统，包括负压冷端系统，其特征在于，所述负压冷端系统包括背压机(1)和冷却水母管，所述背压机(1)输出端的一侧连接有本体疏水扩容器(6)，另一端连接凝汽器(3)，所述凝汽器(3)连接有凝结水泵(5)和射汽抽汽器(2)，所述射汽抽汽器(2)排出口连接有冷凝器(4)，所述冷却水母管一端连接凝汽器(3)，另一端连接冷凝器(4)，所述冷凝器(4)的输出端的一侧与凝结水泵(5)连接，所述冷凝器(4)的输出端的另一侧连接冷却水系统，所述冷却水系统包括轴封加热器(7)，所述轴封加热器(7)的另一端连接有补水加热器(8)，所述补水加热器(8)的输出端连接有除氧器，所述除氧器连接有热力循环系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统，其特征在于，所述凝结水泵(5)不限于转动式凝结水泵。

3.根据权利要求1所述的一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统，其特征在于，所述背压机(1)与本体疏水扩容器(6)之间连接有本体疏水扩容器进口隔离阀(10)。

4.根据权利要求1所述的一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统，其特征在于，所述冷凝器(4)与凝汽器(3)之间连接有输水管。

5.根据权利要求1所述的一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统，其特征在于，所述凝汽器(3)包括混合式凝汽器和表面式凝汽器。

6.根据权利要求1所述的一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统，其特征在于，射汽抽汽器(2)排出口和凝结水泵(5)的出口直接引到本体疏水扩容器中去。

7.根据权利要求1所述的一种基于冷端优化的背压式汽轮机快速启动系统，其特征在于，冷却水源可采取多种水源，包括机组除盐水补水、凝结水、开式水和闭式水。

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