CN210239765U - 一种安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，本实用新型将原抽汽供热机组的中低压连通管上非严密型供热蝶阀改造为可完全关断型供热蝶阀，并增设由小汽轮机及配套发电机系统组成的低压缸进汽旁路管路单元，充分利用新增旁路汽轮机运行特性耦合主机系统供热运行特性，回收供热原节流减温减压调节损失，现实安全节能抽汽供热机组的灵活性改造。

Description

一种安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统

技术领域：

本实用新型涉及一种安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统。

背景技术：

目前，抽汽供热汽轮机为保证低压缸安全运行，单个低压缸的最小设计进汽冷却流量一般在120-150t/h之间，实际运行过程中由于低压缸进汽蝶阀设计最小通流能力大，同时受低压缸进汽蝶阀的口径大，设备可控性差等影响，蝶阀一般处于手动控制，加之部分电厂运行调整偏于保守，使供热机组进入低压缸的最小冷却流量一般控制在200-250 t/h的范围内。低压缸进汽流量的增加，导致相同发电量下，机组供热能力明显下降。若要保持相同的供热量，低压缸进汽流量每增加100t/h，需增加机组出力约50MW，过大的低压缸冷却流量，限制了机组的供热能力，也降低了机组的下限调峰能力，直接影响到机组运行的灵活性。

为提高供热机组的供热及调峰能力，适应机组热电解耦、灵活调峰的需求，当前部分电厂对汽轮机实施了切除低压缸供热技术改造，普遍采取了将原始低压缸进汽蝶阀更换为可关断严密型蝶阀，并增设了具有较小过流能力的低压缸进汽旁路，配套采用低压缸进汽前喷水减温减压来控制低压缸排汽温度，防止低压缸末级、次末级蒸汽温度超温。这种改造方式，主要存在着如下弊端：

1.低压缸进汽前喷水减温减压方式不尽合理，存在设备或操作不当运行隐患，会直接影响低压缸的安全运行的技术风险；

2.简单的喷水采取减温减压方式，未合理利用高品质能源，不节能，与供热系统特性兼容性差；

3.新增的低压缸进汽旁路容量设置不合理，一般以最小冷却流量20t/h左右设计，旁路容量小，系统运行调节灵活性不够。

发明内容：

本实用新型提供一种安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，可解决目前抽汽供热机组供热能力偏低，运行调节灵活性差，特别是解决供热系统灵活性改造中新增高中压进汽旁路设置不合理的技术问题。

本实用新型对低压缸进汽管道蝶阀进行改造或更换，使其可在供热期间关闭运行，满足供热蝶阀及管路系统处于热备用状态，并在原有热网加热系统抽汽管道隔离阀前取汽通过增设低压缸进汽旁路，保证不同运行工况下的低压缸通流量，并在一定范围满足机组热电负荷的运行调节匹配。

本实用新型所采用的技术方案有：一种安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，包括中压缸、供热蝶阀、低压缸、加热器、低压缸进汽旁路和隔离阀，所述中压缸中的两个蒸汽支路分别对应与加热器和低压缸相连，供热蝶阀设置在中压缸和低压缸之间的所述蒸汽支路上，隔离阀设置在中压缸和加热器之间的所述蒸汽支路上，在所述两个蒸汽支路之间并联低压缸进汽旁路，且低压缸进汽旁路的进气口位于隔离阀在蒸汽支路上蒸汽进气方向的前侧，低压缸进汽旁路的出气口位于供热蝶阀在蒸汽支路上蒸汽进气方向的后侧。

进一步地，所述低压缸进汽旁路由逆止阀、电动阀、小汽轮机和电动调整阀门依次并列串联并形成。

进一步地，所述电动调整阀门靠近隔离阀，逆止阀靠近供热蝶阀。

进一步地，所述小汽轮机上连接有发电机。

进一步地，所述中压缸上的两个蒸汽支路的过流容量相等。

进一步地，所述低压缸进汽旁路的过流容量为中压缸上蒸汽支路过流容量的40%。

进一步地，所述供热蝶阀采用可关断型严密蝶阀。

进一步地，所述加热器为热网加热器。

进一步地，所述低压缸上连接有凝汽器。

进一步地，所述低压缸通过喷水减温。

本实用新型具有如下有益效果：

1）本实用新型将原抽汽供热机组的中低压连通管上非严密型供热蝶阀改造为可完全关断型供热蝶阀，并增设由小汽轮机及配套发电机系统组成的低压缸进汽旁路管路单元，充分利用新增旁路汽轮机运行特性耦合主机系统供热运行特性，回收供热原节流减温减压调节损失，现实安全节能抽汽供热机组的灵活性改造。

2）本实用新型用小透平发电的旁路取代了当前常规采取的减温旁路；且旁路容量设计较大，克服了原旁路运行不灵活，减温方式存在安全隐患，不节能的缺点。

附图说明：

图1为本实用新型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统图；

图2为本实用新型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1和图2，本实用新型一种安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，包括中压缸1、供热蝶阀2、低压缸3、凝汽器7、加热器8、低压缸进汽旁路9和隔离阀10，中压缸1中的两个蒸汽支路分别对应与加热器8和低压缸3相连，凝汽器7连接在低压缸3上，供热蝶阀2设置在中压缸1和低压缸3之间的所述蒸汽支路上，隔离阀10设置在中压缸1和加热器8之间的所述蒸汽支路上，在所述两个蒸汽支路之间并联低压缸进汽旁路9，且低压缸进汽旁路9的进气口位于隔离阀10在蒸汽支路上蒸汽进气方向的前侧，低压缸进汽旁路9的出气口位于供热蝶阀2在蒸汽支路上蒸汽进气方向的后侧。

本实用新型中的低压缸进汽旁路9由逆止阀13、电动阀12、小汽轮机5和电动调整阀门11依次并列串联并形成，在小汽轮机5上连接有发电机6，且电动调整阀门11靠近隔离阀10。

供热蝶阀2采用可关断型严密蝶阀，加热器8为热网加热器。

本实用新型的供热方法具体如下：

1）将逆止阀13、电动阀12、小汽轮机5和电动调整阀门11依次并列串联并形成低压缸进汽旁路9，并在小汽轮机5上连接发电机6；

2）将中压缸1上的一路蒸汽支路与低压缸3相连，另一路蒸汽支路与加热器8相连，将低压缸进汽旁路9并联在中压缸1中的两所述蒸汽支路之间，在低压缸3上连接有凝汽器7；

3）在中压缸1与低压缸3之间的蒸汽支路上连接一供热蝶阀2；

工作时，中压缸1的蒸汽通过两路蒸汽支路输出，一路蒸汽被供热蝶阀2阻断，另一路蒸汽重新分两路并对应进入加热器8和低压缸进汽旁路9，并对应通过低压缸进汽旁路9进入低压缸3，流经低压缸进汽旁路9中的蒸汽驱动小汽轮机5并为发电机6发电。

中压缸1上的两个蒸汽支路的过流容量相等，低压缸进汽旁路9的过流容量为中压缸1上蒸汽支路过流容量的40%。本实用新型用小透平发电的旁路取代了当前常规采取的减温旁路；且旁路容量设计较大，克服了原旁路运行不灵活，减温方式存在安全隐患，不节能的缺点。

中压缸1与加热器8之间的蒸汽支路上设有隔离阀10，低压缸进汽旁路9的进气口位于隔离阀10在蒸汽支路上蒸汽进气方向的前侧。

本实用新型中的低压缸进汽旁路管路9设置在抽汽供热机组的中低压连通管上，用于实现抽汽供热机组的安全节能灵活性运行调整改造。

低压缸进汽旁路管径和小汽轮机发电系统容量，按机组额定供热压力及超低运行背压下，主管路的40%过流流量上限进行设计；其最小蒸汽流量依据机组抽汽参数、低压缸背压参数变化，及时调整旁路管路进汽流量及小汽轮机的运行特性；该旁路系统小汽轮机运行特性与主机供热系统特性具有很强自耦合能力，通过小汽轮机透平适当降低低压缸进汽参数，以确保主机低压缸排汽过热度等参数整体控制在安全可控合理范围之内，确保系统的安全节能灵活运行。

低压缸进汽旁路由新增的小汽轮机透平发电系统以及管路调节阀组成，充分运用小汽轮机透平特性合理利用连通管旁路流过蒸汽余能发电，同时达到减温减压的作用。旁路系统及小汽轮机透平发电系统容量按照额定供热参数下，原主连通管低压缸额定进汽过流能力的40%上限设计，以适应热电较大幅度变化时供热系统的调整灵活性。

为了方便运行期间对低压缸进汽参数进行监测和实现自动耦合控制，在旁路小汽轮机透平前后、电动调节阀前、低压缸进汽管路以及排汽管路分别加装高精度压力和温度测点，实时监测小汽轮机的运行参数、低压缸的进汽流量、排汽温度等参数。其中供热抽汽压力、低压缸进汽管路及排汽管路压力设计为三取二绝对压力测点，温度均采用铂电阻型式。蒸汽旁路流量调节可依据机组电热负荷需求、供热抽汽参数、低压缸排汽参数变化时，及时调整旁路低压缸进汽流量，并实时调整旁路中小汽轮机透平运行特性，以满足低压缸进汽合理参数要求。从而实现主汽轮机运行特性、供热系统运行特性、小汽轮机透平运行特性的协同安全节能灵活调整运行。

本实用新型采用同步匹配机组抽汽压力、小汽轮机透平运行调整，控制低压缸进汽及排汽参数的方式，可实现抽汽供热机组的灵活性切除低压缸安全节能运行，大幅提高供热能力和调峰能力和机组负荷适应性，为供热机组的灵活性改造及供热系统的增容改造，供热机组运行优化提供一种安全可靠、节能经济的改造技术。

现有技术抽汽供热机组的抽汽供热系统由供热抽汽直接向热网加热器供汽，供热抽汽压力通过低压缸进汽蝶阀调整，保证低压缸的安全运行，冬季供热期间，湿冷机组运行背压维持在4-6kPa，空冷机组运行背压维持在8-10kPa，单个低压缸保证120-150t/h的最小进汽冷却流量。此时低压缸末级叶片已处于一定程度的鼓风运行状态，个别机组末级也可能出现负功现象。众所周知，低压缸冷却流量的下降可显著提高供热能力及调峰能力，而进一步直接大幅度降低低压缸进汽流量，末级、次末叶片的鼓风状态会加剧，使两级叶片出口温度大幅增加，动应力增大，直接影响机组的安全运行。因此，采取有效措施合理控制低压缸末级、次末级叶片的安全运行是提高供热机组热电解耦能力的关键。

目前，大型供热机组供热工况的设计供热抽汽压力一般在0.3MPa到0.4MPa，TMCR工况进汽量下，对应的供热抽汽温度220-250℃；而75%THA工况进汽量下，对应的供热抽汽温度可达到250-280℃；一般低压缸在设计最大供热工况下，低压缸排汽会出现一定的过热现象，当机组处于低压缸深度小冷却流量运行时，其进汽压力一般处于0.15MPa左右微正压以上，在低压缸进排汽压比相同的情况下，虽然其排汽温度变化不大，但过热度会明显增加。欲使排汽过热度整体控制在合理范围，通过适当降低进汽温度是一个有效的措施。

特别，对于参与深度调峰的供热机组，低压缸进汽参数变化幅度大，在机组中，低负荷运行，低压缸深度切缸状态运行更为频繁，此时抽汽压力较低，抽汽温度应在为230-260℃之间，低压缸末级、次末级叶片超温现象愈加严重。通过增设设备装置使其进汽温度有所下降，可有效减小低压缸排汽的过热度，保障低压缸小容积流量下安全运行。

通常，低压缸进汽冷却方式包括喷水减温及表面式冷却。直接喷水方案，由于受现场管路布置受限的缘故，实际管路系统与低压缸的入口距离较短，雾化效果较差，操作不当极可能产生低压缸叶片水冲击现象，危机机组安全运行。采取表面式冷却方案，亦存在表面式冷却器泄漏、进汽温度控制难度大等技术风险。为此，本实用新型推荐采用小汽轮机透平式减温减压方式来有效协同控制低压缸进汽参数的方式。

抽汽供热机组原供热方式为供热抽汽经中压缸1排出，一部分抽汽供热网加热器8加热热网循环水对外供热；少量蒸汽加热回热系统，另一部分经过供热蝶阀2进入低压缸3继续做功，乏汽最终低压缸排汽进入凝汽器或排汽装置7后回至凝结水系统。

为减小进入低压缸的冷却蒸汽流量，扩大系统供热能力或提高系统热电解耦能力，需对低压缸进汽管道原蝶阀2进行改造或更换，保证其关闭时满足蝶阀及管路系统处于热备用状态即可。考虑到蝶阀口径过大，小流量调节精度差，需增设低压缸进汽旁路9。其取汽来自原有热网加热系统抽汽管道隔离阀10前。通过增设低压缸进汽旁路，满足不同运行条件下的低压缸冷却流量，在一定范围满足机组热电负荷的匹配的流量调节，并合理利用过流蒸汽品质透平发电。

低压缸进汽旁路，设置在抽汽供热机组的中低压连通管上，用于实现抽汽供热机组的安全节能灵活性运行调整改造。低压缸进汽旁路设备包括小汽轮机和配套发电机系统；低压缸冷却蒸汽经过电动调整阀门11进入小汽轮机5透平，并经配套发电机6发电带厂用设备。透平后蒸汽经过旁路管路的电动阀12、逆止阀13后最终连接至供热蝶阀2后管道上进入低压缸。

低压缸进汽旁路容量设计按照原供热参数下，主连通管管路过流容量的40%上限设置。以典型300MW亚临界供热机组为例，旁路过流最大流量为300t/h，此时旁路管径应以DN700设计为宜。过流蒸汽进入小汽轮机5透平做功，达到减温的目的，其减温幅度一般在30-50℃，过流蒸汽流量在50-300t/h，其对应回收的功率在1010-6068kW，即可替代同量厂用电，可降低机组供电煤耗约在1.1-6.4g/kwh。

在系统中，增加高精度蒸汽压力及温度测点：抽汽参数P1、T1，小汽轮机排汽参数P2、T2，低压缸进汽参数P3、T3，低压缸排汽参数P4、T4以及热网进汽参数P5、T5。系统运行中，根据机组电网调度负荷和热网需求参数P5、T5，调整电动调整阀门11的开度；依据低压缸进汽参数P3、T3和排汽参数P4、T4，来实时调整小汽轮机5的运行特性，以适应主汽轮机的运行特性，实现运行特性耦合，达到安全灵活的运行调整目的。

该系统运行节能效果显著，同时极大增强了设备可靠性和运行调节灵活性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：包括中压缸(1)、供热蝶阀（2）、低压缸（3）、加热器（8）、低压缸进汽旁路（9）和隔离阀（10），所述中压缸(1)中的两个蒸汽支路分别对应与加热器（8）和低压缸（3）相连，供热蝶阀（2）设置在中压缸(1)和低压缸（3）之间的所述蒸汽支路上，隔离阀（10）设置在中压缸(1)和加热器（8）之间的所述蒸汽支路上，在所述两个蒸汽支路之间并联低压缸进汽旁路（9），且低压缸进汽旁路（9）的进气口位于隔离阀（10）在蒸汽支路上蒸汽进气方向的前侧，低压缸进汽旁路（9）的出气口位于供热蝶阀（2）在蒸汽支路上蒸汽进气方向的后侧。

2.如权利要求1所述的安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：所述低压缸进汽旁路（9）由逆止阀（13）、电动阀（12）、小汽轮机（5）和电动调整阀门（11）依次并列串联并形成。

3.如权利要求2所述的安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：所述电动调整阀门（11）靠近隔离阀（10），逆止阀（13）靠近供热蝶阀（2）。

4.如权利要求2所述的安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：所述小汽轮机（5）上连接有发电机（6）。

5.如权利要求1所述的安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：所述中压缸（1）上的两个蒸汽支路的过流容量相等。

6.如权利要求5所述的安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：所述低压缸进汽旁路（9）的过流容量为中压缸（1）上蒸汽支路过流容量的40%。

7.如权利要求1所述的安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：所述供热蝶阀（2）采用可关断型严密蝶阀。

8.如权利要求1所述的安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：所述加热器（8）为热网加热器。

9.如权利要求1所述的安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：所述低压缸（3）上连接有凝汽器（7）。

10.如权利要求1所述的安全节能型灵活调整低压缸进汽的抽汽供热系统，其特征在于：所述低压缸（3）通过喷水减温。

Images