CN211598769U - 用于热电厂的汽轮机光轴供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，以为解决现有汽轮机(低压缸)光轴供热技术不具有调峰能力的缺点提供可能性。供热系统包括汽轮机、汽水换热器、水水换热器、冷凝器、附加汽轮机、发电机和需供能设备，汽轮机包括高压缸、中压缸和低压缸，低压缸内安装光轴(不带叶片)转子，附加汽轮机为凝汽式汽轮机；中压缸排汽口与附加汽轮机进汽口和汽水换热器进汽口均可选择且流量可调地连通；低压缸与所述发电机连接；低压缸排汽口与冷凝器进汽口连接；附加汽轮机与所述需供能设备连接；汽水换热器汽侧出口与冷凝器进汽口和水水换热器热侧入口均可选择地连通，水水换热器热侧出口与所述冷凝器热井连通。

Description

用于热电厂的汽轮机光轴供热系统

技术领域

本实用新型涉及用于热电厂的汽轮机光轴供热系统。

背景技术

近年来，国家能源结构发生变化，新能源迅速发展，电力行业的有序规划和发展至关重要，而城市化建设进程不断推动，农村人口不断向城镇转移，城镇住宅面积越来越多，供热需求量越来越大，环境保护力度不断提高，节能减排形势十分严峻，如何有效地发挥传统热电厂火电机组能力，深度挖掘在役燃煤供热机组的供热潜力，提升城市集中供热程度，降低能耗以及满足城镇供热量需求，汽轮机(低压缸)光轴供热技术是一项可实现节能减排，最大限度地回收汽轮机发电机组的余热，增加供热面积的重要技术。

汽轮机(低压缸)光轴供热技术就是在中低压连通管上更新原有的电动蝶阀，使得低压缸不进汽，主蒸汽由高压主汽门、高压调节门进入高中压缸做功。中压缸排汽通过供热抽汽管道进入汽水换热器供热。低压转子拆除，更换成一根光轴(不带叶片)转子，取出低压隔板套及隔板，保留低压两端汽封，光轴(不带叶片)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、低压转子连接高中压转子与发电机，仅起到传递扭矩的作用。在供暖期，机组采用光轴运行，即背压机运行，绝大部分中压缸排汽通过供热抽汽管道进入汽水换热器加热通过热网循环水泵升压后的热网循环水向外网供热，而小部分(5t/h-15t/h)中压缸排汽经过减温减压后，通过冷却蒸汽管道进入低压缸，带走汽轮机(低压缸)光轴(不带叶片)转子与低压缸内的蒸汽(或空气)产生的摩擦鼓风热量，低压缸排汽冷却损失大幅减少。非供暖期，低压缸采用原机组低压转子(带叶片)，中压缸排汽进入低压缸做功，排汽参数恢复到正常水平，即汽轮机恢复原纯凝方式运行。汽轮机(低压缸)光轴供热技术可以回收原由低压缸进入冷凝器排汽热量，更换成光轴(不带叶片)转子(不带叶片)，蒸汽没有焓降，可以使尽可能多的热量用于供热。但汽轮机(低压缸)光轴供热技术在冬季供暖期采用光轴运行，即背压机运行，通常采用“以热定电”的方式运行，受机组固有特性的限制，热负荷随时间变化缓慢，为保证供热质量，机组基本不具备电调峰能力，尤其在供热初末期和供热次寒期，热负荷需求小，无法满足电负荷需求大的供热方式中，运行方式不灵活；再者汽轮机(低压缸)光轴供热中汽水换热器的疏水通过热网疏水泵直接进入低压加热器或者除氧器，进入冷凝器的蒸汽仅剩下用于冷却低压缸的小部分(5t/h-15t/h)蒸汽，凝泵只能在低频率、打开再循环水阀门的方式下运行，严重影响了凝泵和轴封冷却器的安全运行。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的在于为解决现有汽轮机(低压缸)光轴供热技术不具有调峰能力的缺点提供可能性。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型提供一种用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，包括汽轮机、汽水换热器、水水换热器、冷凝器、附加汽轮机、发电机和需供能设备，汽轮机包括高压缸、中压缸和低压缸，低压缸内安装光轴(不带叶片)转子，附加汽轮机为凝汽式汽轮机；中压缸的排汽口与附加汽轮机的进汽口和汽水换热器的进汽口均可选择且流量可调地连通；附加汽轮机的排汽口与低压缸的进汽口和冷凝器的进汽口均可选择且流量可调地连通；低压缸的排汽口与冷凝器的进汽口可选择地连通；低压缸与发电机连接；附加汽轮机与需供能设备连接；汽水换热器的汽侧出口与冷凝器的进汽口和水水换热器的热侧入口均可选择地连通。

根据本实用新型，中压缸的排汽口与汽水换热器的进汽口和附加汽轮机的进汽口均通过管线连通，该管线包括共用段、连接在汽水换热器和共用段之间的第一分支段、以及连接在附加汽轮机和共用段之间的第二分支段；共用段上沿中压缸指向汽水换热器的方向依次设有抽汽止回阀、抽汽快关阀、抽汽电动阀、抽汽流量计；第一分支段上设有汽水换热器进汽调节阀；第二分支段上设有附加汽轮机进汽调节阀。

根据本实用新型，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口之间可选择地连通，并且二者之间设有减温减压装置。

根据本实用新型，低压缸的排汽口与冷凝器的进汽口通过管线连通，在该管线上设有冷凝器进汽电动阀；中压缸的排汽口与低压缸的进汽口之间通过并联的两个管线可选择地连通；在两个管线中的一个管线上设有液压电动阀；在两个管线中的另一个管线上沿由中压缸指向低压缸的方向设置减温减压装置、中压缸排汽至低压缸流量计和中压缸排汽至低压缸调节阀；减温减压装置的减温水入口与减温水管道连接，并且在二者连接的管线上设有减温水调节阀；附加汽轮机的排汽口与低压缸的进汽口通过管线连通，在该管线上沿由附加汽轮机的排汽口指向低压缸的进汽口的方向设置附加汽轮机排汽至低压缸流量计和附加汽轮机排汽至低压缸调节阀；附加汽轮机的排汽口与冷凝器的进汽口通过管线连通，在该管线上设有附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀，并且该管线包含具有冷凝器进汽电动阀的管线部分，冷凝器进汽电动阀位于附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀的下游。

根据本实用新型，水水换热器的热侧出口与冷凝器的热井连通。根据本实用新型，汽水换热器的汽侧出口与冷凝器的进汽口通过管线连通，在该管线上设有汽水换热器疏水至冷凝器调节阀；汽水换热器的汽侧出口与水水换热器的热侧入口通过管线连通，在该管线上设有汽水换热器疏水至水水换热器电动阀；水水换热器的热侧出口与冷凝器的热井通过管线连通，在该管线上设置水水换热器至冷凝器热井调节阀；汽水换热器的水侧入口与热网循环水回水管路直接可选择地连通，并且汽水换热器的水侧入口与热网循环水出水管路可选择地连通；汽水换热器的水侧出口与热网循环水供水管路连通。

根据本实用新型，冷凝器的水侧入口与主机循环水回水管路可选择地连通，冷凝器的水侧出口与主机循环水出水管路可选择地连通，水水换热器的冷侧入口与热网循环水回水管路和冷凝器的热井均可选择地连通，水水换热器的冷侧出口与热网循环水出水管路和凝结水系统均可选择地连通。

根据本实用新型，冷凝器的水侧入口与主机循环水回水管路通过管线连通，并在该管线上设有主机循环水回水电动阀；冷凝器的水侧出口与主机循环水出水管路通过管线连通，并在该管线上设有主机循环水出水电动阀；水水换热器的冷侧入口与热网循环水回水管路通过管线连通，并在该管线上设有水水换热器热网循环水回水电动阀；水水换热器的冷侧入口与冷凝器热井通过管线连通，并在该管线上设有凝泵和水水换热器冷凝水进水电动阀；水水换热器的冷侧出口与热网循环水出水管路通过管线连通，并在该管线上设有水水换热器热网循环水出水电动阀；水水换热器的冷侧出口与凝结水系统通过管线连通，并在该管线上设有设有水水换热器冷凝水出水电动阀。

根据本实用新型，在水水换热器处设有水水换热器冷侧旁路，水水换热器冷侧旁路与水水换热器中连通冷侧入口和冷侧出口的管线并联，在水水换热器冷侧旁路上设有水水换热器旁路电动阀，水水换热器冷侧旁路的入口和出口分别位于水水换热器冷凝水进水电动阀的上游和水水换热器冷凝水出水电动阀的下游。

根据本实用新型，需供能设备为发电机。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的供热系统，既能满足现有汽轮机(低压缸)光轴供热技术供热，又能够避免汽轮机(低压缸)光轴供热技术“以热定电”运行方式的限制，调峰能力差的缺点，尤其在供暖初末期和次寒期，热负荷需求小、电负荷需求大的供热方式中下，利用该供热系统，可以增加主汽流量运行，除去用于供热的中压缸排汽，多出的中压缸排汽进入附加汽轮机作功，以满足热负荷需求小，电负荷需求大的供热方式中。可根据不同的热负荷和电负荷调度要求，调节进入汽水换热器和附加汽轮机的蒸汽流量，提高机组灵活性调峰。

本实用新型的供热系统，其中的汽水换热器疏水、附加汽轮机排汽形成的疏水和低压缸排汽形成的凝结水最终都在冷凝器热井中汇合，从而保证了主机凝泵和轴封加热器的安全运行。

附图说明

图1为本实用新型的供热系统的一个实施例的系统示意图；

图2至图13为应用图1中的供热系统进行不同供热方式的示意图，其中仅配合各供热方式的文字描述而保留了导通的路径。

【附图标记】

1：高压缸；2：中压缸；3：低压缸；4：附加汽轮机；5：发电机；6：需供能设备；7：汽水换热器；8：冷凝器；9：水水换热器；10：凝泵；11：抽汽止回阀；12：抽汽快关阀；13：抽汽电动阀；14：抽汽流量计；15：汽水换热器进汽调节阀；16：汽水换热器疏水至冷凝器调节阀；17：汽水换热器疏水至水水换热器电动阀；18：水水换热器至冷凝器热井调节阀；19：主机循环水回水电动阀；20：主机循环水出水电动阀；21：抽真空电动阀；22：冷凝器进汽电动阀；23：水水换热器旁路电动阀；24：水水换热器冷凝水进水电动阀；25：水水换热器冷凝水出水电动阀；26：附加汽轮机排汽至低压缸调节阀；27：附加汽轮机排汽至低压缸流量计；28：液压电动阀；29：附加汽轮机进汽调节阀；30：减温减压装置；31：减温水调节阀；32：中压缸排汽至低压缸调节阀；33：中压缸排汽至低压缸流量计；34：水水换热器热网循环水回水电动阀；35：水水换热器热网循环水出水电动阀；36：附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

参见图1，本实施例提供一种用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，该供热系统包括汽轮机，汽轮机包括高压缸1、中压缸2和低压缸3，低压缸3内安装光轴(不带叶片)转子。该供热系统还包括附加汽轮机4、发电机5、需供能设备6、汽水换热器7、冷凝器8、水水换热器9和凝泵10，其中，附加汽轮机4为凝汽式汽轮机。

中压缸2的排汽口与汽水换热器7的进汽口可选择且流量可调地连通，以及中压缸2的排汽口与附加汽轮机4的进汽口可选择且流量可调地连通。具体到本实施例中，中压缸2的排汽口与汽水换热器7的进汽口和附加汽轮机4的进汽口均通过管线连通，该管线包括共用段、第一分支段和第二分支段，第一分支段连接在汽水换热器7和共用段之间，第二分支段连接在附加汽轮机4和共用段之间。共用段上沿中压缸2指向汽水换热器7的方向依次设有抽汽止回阀11、抽汽快关阀12、抽汽电动阀13和抽汽流量计14。第一分支段上设有汽水换热器进汽调节阀15，第二分支段上设有附加汽轮机进汽调节阀29。其中，通过抽汽止回阀11、抽汽快关阀12、抽汽电动阀13和汽水换热器进汽调节阀15实现中压缸2的排汽口与汽水换热器7的进汽口可选择地连通，通过汽水换热器进汽调节阀15实现中压缸2的排汽口与汽水换热器7的进汽口流量可调地连通。通过抽汽止回阀11、抽汽快关阀12、抽汽电动阀13和附加汽轮机进汽调节阀29实现中压缸2的排汽口与附加汽轮机4的进汽口可选择地连通，通过附加汽轮机进汽调节阀29实现中压缸2的排汽口与附加汽轮机4的进汽口流量可调的连通。

中压缸2的排汽口与低压缸3的进汽口之间通过两个独立的管线可选择地连通，这两个管线并联。在上述两个管线中的一个管线上设有用于将低压缸和中压缸完全的隔离的液压电动阀28，在夏季非采暖期恢复纯凝工况时再打开该阀门，恢复中压缸排汽直接进入低压缸的供热方式中；在上述两个管线中的另一个管线上设有减温减压装置30、中压缸排汽至低压缸流量计33和中压缸排汽至低压缸调节阀32，三者沿由中压缸2指向低压缸3的方向设置。减温减压装置30的减温水入口与减温水管道连接，并且在二者连接的管线上设有减温水调节阀31。

附加汽轮机4的排汽口与低压缸3的进汽口可选择且流量可调地连通。具体到本实施例中，附加汽轮机4的排汽口与低压缸3的进汽口通过管线连通，在管线上设置附加汽轮机排汽至低压缸流量计27和附加汽轮机排汽至低压缸调节阀26，二者沿由附加汽轮机4的排汽口指向低压缸3的进汽口的方向设置，并且后者实现附加汽轮机4的排汽口与低压缸3的进汽口可选择且流量可调地连通。

附加汽轮机4的排汽口与冷凝器8的进汽口可选择且流量可调地连通。在附加汽轮机4的排汽口与冷凝器8的进汽口连接的管线上设有附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀36和冷凝器进汽电动阀22，实现二者的可选择且流量可调地连通。

附加汽轮机4还与需供能设备6连接，为需供能设备6供能。需供能设备6在本实施例中是发电机，在其他实施例中还可替换为热网循环泵、给水泵、引风机等需供能的设备。

低压缸3的排汽口与冷凝器8的进汽口连通，二者连通的管线中包含具有冷凝器进汽电动阀22的管线部分，而冷凝器进汽电动阀22位于附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀36的下游。也就是说，低压缸3的排汽口与冷凝器8的进汽口的连接管线和附加汽轮机4的排汽口与冷凝器8的进汽口的连接管线有一部分是共用管线，并在共用管线这部分上设置冷凝器进汽电动阀22。

低压缸3还与发电机5连接。

汽水换热器7的汽侧出口与冷凝器8的进汽口可选择且流量可调地连通，在二者连接的管线上设有汽水换热器疏水至冷凝器调节阀16，以实现上述可选择且流量可调地连通。

汽水换热器7的汽侧出口和水水换热器9的热侧入口可选择地连通，在二者连接的管线上设有汽水换热器疏水至水水换热器电动阀17，以实现二者可选择地连通。水水换热器9的热侧出口与冷凝器8的热井可选择且流量可调地连通，在二者连接的管线上设有水水换热器至冷凝器热井调节阀18以实现二者可选择且流量可调地连通。

汽水换热器7的水侧入口与热网循环水出水管路(图中未示出)连通，汽水换热器7的水侧出口与热网循环水供水管路连通(图中未示出)。

冷凝器8的水侧入口与主机循环水回水管路可选择地连通。具体到本实施例中，二者连接的管线上设有主机循环水回水电动阀19，以实现二者可选择地连通。

冷凝器8的水侧出口与主机循环水出水管路可选择地连通。具体到本实施例中，二者连接的管线上设有主机循环水出水电动阀20，以实现二者可选择地连通。

冷凝器8还与抽真空系统可选择地连通。具体到本实施例中，二者连接的管线上设有抽真空电动阀21，以实现二者可选择的连通。

水水换热器9的冷侧入口与冷凝器8的热井可选择地连通。具体到本实施例中，水水换热器9的冷侧入口与冷凝器8的热井连接的管线上设有凝泵10和水水换热器冷凝水进水电动阀24，以实现二者可选择的连通。

水水换热器9的冷侧入口还与热网循环水回水管路可选择地连通。具体到本实施例中，水水换热器9的冷侧入口与热网循环水回水管路连接的管线上设有水水换热器热网循环水回水电动阀34，以实现二者可选择的连通。

水水换热器9的冷侧出口与凝结水系统可选择地连通。具体到本实施例中，水水换热器9的冷侧出口与凝结水系统连接的管线上设有水水换热器冷凝水出水电动阀25，以实现二者可选择的连通。

水水换热器9的冷侧出口还与上述热网循环水出水管路可选择地连通。具体到本实施例中，水水换热器9的冷侧出口与热网循环水出水管路连接的管线上设有水水换热器热网循环水出水电动阀35，以实现二者可选择的连通。

热网循环水回水管路(图中未示出)与汽水换热器7的水侧入口直接可选择地连通(例如在热网循环水回水管路和汽水换热器7的水侧入口之间利用阀门通断)，并且热网循环水回水管路与水水换热器9的冷侧入口可选择地连通，由此，热网循环水回水可以选择直接进入汽水换热器7被加热，也可以选择先进入水水换热器9再进入汽水换热器7，再后者情况下，如果水水换热器9中有热源，则热网循环水回水被加热成热网循环水出水，如果水水换热器9中没有热源，则热网循环水回水仅是借用热网循环水出水管路进入水水换热器9。

在水水换热器9设有水水换热器冷侧旁路，该水水换热器冷侧旁路与水水换热器9中连通冷侧入口和冷侧出口的管路并联，在水水换热器冷侧旁路上设有水水换热器旁路电动阀23，水水换热器冷侧旁路的入口和出口分别位于水水换热器冷凝水进水电动阀24的上游和水水换热器冷凝水出水电动阀25的下游。该水水换热器旁路电动阀23与水水换热器冷凝水进水电动阀24和水水换热器冷凝水出水电动阀25共同控制冷凝器8的热井排出的水送至凝结水系统前是否经过水水换热器9被加热，即当水水换热器旁路电动阀23打开以使水水换热器冷侧旁路导通并且同时水水换热器冷凝水进水电动阀24和水水换热器冷凝水出水电动阀25关闭时，冷凝器8的热井排出的水直接送到凝结水系统，当水水换热器旁路电动阀23关闭同时水水换热器冷凝水进水电动阀24和水水换热器冷凝水出水电动阀25打开时，冷凝器8的热井排出的水先进入水水换热器9被加热，然后再进入凝结水系统。

水水换热器9的热侧出口与冷凝器8的热井可选择地连通。具体到本实施例中，在水水换热器9的热侧出口与冷凝器8的热井连接的管线上设置水水换热器至冷凝器热井调节阀18。

基于上述对供热系统的介绍，如下介绍利用该供热系统实现的供热方法。

在供暖期，汽轮机的中压缸排汽至少分为两路，第一路中压缸排汽进入汽水换热器7供热，第二路中压缸排汽进入附加汽轮机4作功。根据热负荷和电负荷的需求调节汽水换热器进汽调节阀15和附加汽轮机进汽调节阀29的开度，从而调节第一路中压缸排汽和第二路中压缸排汽的分配比。如此能够灵活性调峰，充分提升机组的调峰能力。

具体到本实施例中，供热方法包括供热方式一和供热方式二。在满足供暖初末期和次寒期一定热负荷的前提下，对应的主机能生产一定的电负荷，如果调度要求为此工况的电负荷(即在发电需求小于或等于标准电负荷时)，则采取“以热定电”的运行方式，采用供热方式一。在供热方式一的基础上，当电负荷需求增大，即发电需求大于标准电负荷时，采用供热方式二。

供热方式一：

中压缸排汽被分为两路或三路。

参照图2、图3、图4，中压缸排汽分为两路时：

中压缸排汽分成第一路中压缸排汽和第二路中压缸排汽，第一路中压缸排汽占中压缸2的总排汽的绝大部分，第二路中压缸排汽的量仅有5t/h-15t/h。

抽汽止回阀11、抽汽快关阀12和抽汽电动阀13打开，汽水换热器进汽调节阀15和附加汽轮机进汽调节阀29调整至合适的开度。第一路中压缸排汽从中压缸2的排汽口排出，经过汽水换热器7的进汽口进到汽水换热器7中。可打开热网循环水管路和汽水换热器7之间的阀门使得热网循环水回水直接经汽水换热器7的水侧入口进入汽水换热器7中(例如在图2和图3的供热方式中)，或者热网循环水回水通过水水换热器7加热后经汽水换热器7的水侧入口、热网循环水出水管路进入汽水换热器7中(例如在图4的供热方式中)，为了方便描述，上述两种进入汽水换热器7的加热液体统称为热网循环水。第一路中压缸排汽在汽水换热器7中与热网循环水换热，热网循环水被加热形成热网循环水供水，热网循环水供水从汽水换热器7的水侧出口排出汽水换热器7，然后对外供热，满足热负荷的需求。

第一路中压缸排汽在汽水换热器7中被冷凝成疏水，从汽水换热器7的汽侧出口排出，疏水全部从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却(如图2所示)或者分为两路(如图3和图4所示)，第一路疏水从冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷却，第二路疏水进入水水换热器9被冷却后进入冷凝器8的热井中。

第二路中压缸排汽经附加汽轮机4的进汽口进入附加汽轮机4作功，带动作为需供能设备6的发电机发电。

附加汽轮机排汽至低压缸调节阀26打开，并且附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀36关闭。附加汽轮机4的排汽口排出的附加汽轮机排汽全部经过低压缸3的进汽口进入低压缸3，用于冷却低压缸3，从而满足运行要求。

冷凝器进汽电动阀22打开。第二路中压缸排汽通过附加汽轮机4的进汽口、附加汽轮机4的排汽口、低压缸3的进汽口进入低压缸3，然后作为低压缸排汽从低压缸3的排汽口、冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷凝，进入冷凝器8的低压缸排汽被进入冷凝器8的主机循环水冷凝，进入冷凝器8的疏水被进入冷凝器8的主机循环水冷却。

抽真空电动阀21、主机循环水回水电动阀19和主机循环水出水电动阀20打开。主机循环水回水经冷凝器8的水侧入口进入冷凝器8。在冷凝器8中，主机循环水回水被加热形成主机循环水出水，经过冷凝器8的水侧出口排出。疏水换热后被冷却，低压缸排汽冷凝后形成冷凝水，被冷却的疏水和冷凝水均存储在冷凝器8的热井中。

参照图2，汽水换热器疏水至冷凝器调节阀16打开且汽水换热器疏水至水水换热器电动阀17关闭，使得疏水全部从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却。同时，水水换热器旁路电动阀23打开，水水换热器9被短路，不参与系统的换热。此时，冷凝器8的热井的排水(由冷凝器8中被冷却的疏水和低压缸排汽冷凝后形成的凝结水组成)直接经由水水换热器冷侧旁路进入凝结水系统。

或者，参照图3，汽水换热器疏水至冷凝器调节阀16、汽水换热器疏水至水水换热器电动阀17和水水换热器至冷凝器热井调节阀18打开，疏水被分为上述第一路疏水和第二路疏水，第一路疏水还是从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却。第二路疏水经过水水换热器9的热侧入口进入水水换热器9。水水换热器冷凝水出水电动阀25和水水换热器冷凝水进水电动阀24打开，冷凝器8的热井中排出的水经水水换热器9的冷侧入口进入水水换热器9被加热后送至凝结水系统，第二路疏水从而被冷却，冷却后的第二路疏水通过水水换热器9的热侧出口进入冷凝器8的热井；本领域技术人员可知，此工作方式下，冷凝器8的热井的排水包含了在冷凝器8中被冷却的疏水、在水水换热器9中被冷却的疏水以及低压缸排汽冷凝后形成的冷凝水。

或者，参照图4，替换水水换热器冷凝水出水电动阀25和水水换热器冷凝水进水电动阀24打开的供热方式中，水水换热器热网循环水出水电动阀35、水水换热器热网循环水回水电动阀34和水水换热器旁路电动阀23打开。冷凝器8的热井中排出的水经过水水换热器旁路进入凝结水系统，热网循环水回水经水水换热器9的冷侧入口进入水水换热器9被第二路疏水加热作为热网循环水出水送至汽水换热器7的水侧入口，然后进入汽水换热器7再加热。

在一种运行状态下，上述未明确说明打开的且用于控制管线通断的阀门，处于关闭状态。

参照图5、图6和图7，中压缸排汽分为三路时：

中压缸排汽分为第一路中压缸排汽、第二路中压缸排汽和第三路中压缸排汽。第一路中压缸排汽占中压缸2的总排汽的大部分，第二路中压缸排汽的量占很小一部分，第三路中压缸排汽的量为5t/h-15t/h。

抽汽止回阀11、抽汽快关阀12和抽汽电动阀13打开，汽水换热器进汽调节阀15调节至适当开度。第一路中压缸排汽从中压缸2的排汽口经汽水换热器7的进汽口进入汽水换热器7。通过打开热网循环水回水管路和汽水换热器之间的阀门使得热网循环水回水直接经汽水换热器7的水侧入口进入汽水换热器7中(例如在图5和图6所示的供热方式中)，或者通过水水换热器9加热后经汽水换热器7的水侧入口进入汽水换热器7中(例如在图7所示的供热方式中)，第一路中压缸排汽在汽水换热器7中与热网循环水换热，热网循环水被加热形成热网循环水供水从汽水换热器7的水侧出口排出汽水换热器7，对外供热，满足供热负荷的需求。

第一路中压缸排汽被冷凝成疏水，从汽水换热器7的汽侧出口排出，疏水全部从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却(如图5所示)或者分为两路(如图6和图7所示)，第一路疏水从冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷却，第二路疏水进入水水换热器9被冷却后进入冷凝器8的热井中。

附加汽轮机进汽调节阀29调整至合适的开度。第二路中压缸排汽经附加汽轮机4的进汽口进入附加汽轮机4作功，带动作为需供能设备6的发电机发电。

附加汽轮机排汽至低压缸调节阀26关闭，并且附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀36和冷凝器进汽电动阀22打开。附加汽轮机排汽全部经冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷凝。

减温水调节阀31和中压缸排汽至低压缸调节阀32打开。减温水进入减温减压装置30，第三路中压缸排汽在减温减压装置30中与减温水混合，达到了减温减压效果，减温减压后的“中压缸排汽”进入低压缸3，冷却低压缸3，满足运行要求。低压缸排汽经冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷凝。由此，进入冷凝器8的低压缸排汽、附加汽轮机排汽和疏水都被主机循环水冷凝和冷却。

抽真空电动阀21、主机循环水回水电动阀19和主机循环水出水电动阀20打开。主机循环水回水经冷凝器8的水侧入口进入冷凝器8。在冷凝器8中，主机循环水回水被加热形成主机循环水出水，经过冷凝器8的水侧出口排出。疏水换热后被冷却，低压缸排汽和附加汽轮机排汽冷凝后形成冷凝水，被冷却的疏水和冷凝水混合存储在冷凝器8的热井中。

参照图5，汽水换热器疏水至冷凝器调节阀16打开且汽水换热器疏水至水水换热器电动阀17关闭，使得疏水全部从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却。同时，水水换热器旁路电动阀23打开，水水换热器9被短路，不参与系统的换热。此时，冷凝器8的热井的排水(由被冷却的疏水、低压缸排汽和附加汽轮机排汽冷凝后形成的冷凝水组成)直接经由水水换热器冷侧旁路进入凝结水系统。

或者，参照图6，汽水换热器疏水至冷凝器调节阀16、汽水换热器疏水至水水换热器电动阀17和水水换热器至冷凝器热井调节阀18打开，疏水被分为上述第一路疏水和第二路疏水，第一路疏水还是从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却。第二路疏水经过水水换热器9的热侧入口进入水水换热器9。水水换热器冷凝水进水电动阀24和水水换热器冷凝水出水电动阀25打开，冷凝器8的热井中排出的水经水水换热器9的冷侧入口进入水水换热器9被第二路疏水加热后送至凝结水系统，第二路疏水从而被冷却，通过水水换热器9的热侧出口进入冷凝器8的热井；本领域技术人员可知，此工作方式下，冷凝器8的热井的排水包含了在冷凝器8中被冷却的疏水、在水水换热器9中被冷却的疏水、低压缸排汽以及附加汽轮机排汽冷凝后形成的冷凝水。

或者，参照图7，替代水水换热器冷凝水进水电动阀24和水水换热器冷凝水出水电动阀25打开，水水换热器热网循环水出水电动阀35、水水换热器热网循环水回水电动阀34和水水换热器旁路电动阀23打开。冷凝器8的热井中排出的水经过水水换热器9旁路进入凝结水系统，热网循环水回水经水水换热器9的冷侧入口进入水水换热器9被加热作为热网循环水出水送至汽水换热器7的水侧入口，然后进入汽水换热器7再加热。

在一种运行状态下，未明确说明打开的且用于控制管线通断的阀门，处于关闭状态。

供热方式二：

增加进入汽轮机的高压缸1的主蒸汽流量，使得主蒸汽流量大于供热方式一工作方式时的主蒸汽流量，第一路中压缸排汽的分配量不变，这样在保证热负荷不变的前提下，多出的中压缸排汽可补充进入附加汽轮机作功，即供热方式二时的第二路中压缸排汽的分配量大于供热方式一时的第二路中压缸排汽的分配量。

参照图8、图9和图10，中压缸排汽分为两路时：

中压缸排汽分成第一路中压缸排汽和第二路中压缸排汽，第一路中压缸排汽占中压缸2的总排汽的大部分，第二路中压缸排汽量比于供热方式一时有所增加。

抽汽止回阀11、抽汽快关阀12和抽汽电动阀13打开，汽水换热器进汽调节阀15和附加汽轮机进汽调节阀29调整至合适的开度。第一路中压缸排汽从中压缸2的排汽口经汽水换热器7的进汽口进入汽水换热器7。通过打开热网循环水回水管路和汽水换热器之间的阀门使得热网循环水回水直接经汽水换热器7的水侧入口进入汽水换热器7中(例如在图8和图9的供热方式中)，或者通过水水换热器9加热后经汽水换热器7的水侧入口进入汽水换热器7中(例如在图10的供热方式中)，第一路中压缸排汽在汽水换热器7中与热网循环水换热，热网循环水被加热形成热网循环水供水从汽水换热器7的水侧出口排出汽水换热器7，对外供热，满足供热负荷的需求。

第一路中压缸排汽被冷凝成疏水，从汽水换热器7的汽侧出口排出，疏水全部从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却(如图8所示)或者分为两路(如图9和图10所示)，第一路疏水从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却，第二路疏水进入水水换热器9被冷却后进入冷凝器8的热井中。

第二路中压缸排汽经附加汽轮机4的进汽口进入附加汽轮机4作功，带动需供能设备6发电。

附加汽轮机排汽至低压缸调节阀26、附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀36和冷凝器进汽电动阀22打开，并调节附加汽轮机排汽至低压缸调节阀26和附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀36的开度，以将附加汽轮机4的排汽口排出的排汽分为两路，第一部分附加汽轮机排汽的量为5t/h-15t/h，其经低压缸3的进汽口进入低压缸3，用于冷却低压缸3，满足运行要求。第一部分附加汽轮机排汽经过低压缸3形成低压缸排汽，低压缸排汽经低压缸3的排汽口、冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷凝。第二部分附加汽轮机排汽直接经冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷凝。由此，进入冷凝器8的低压缸排汽和第二部分附加汽轮机排汽被主机循环水冷凝，进入冷凝器8的疏水被主机循环水冷却。

抽真空电动阀21、主机循环水回水电动阀19和主机循环水出水电动阀20打开。主机循环水回水经冷凝器8的水侧入口进入冷凝器8。在冷凝器8中，主机循环水回水被加热形成主机循环水出水，经过冷凝器8的水侧出口排出。疏水换热后被冷却，低压缸排汽和附加汽轮机排汽冷凝后形成冷凝水，三者均存储在冷凝器8的热井中。

参照图8，汽水换热器疏水至冷凝器调节阀16打开且汽水换热器疏水至水水换热器电动阀17关闭，使得疏水全部从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却。同时，水水换热器旁路电动阀23打开，水水换热器9被短路，不参与系统的换热。此时，冷凝器8的热井的排水(包括冷凝器8中被冷却的疏水、低压缸排汽和附加汽轮机排汽冷凝后形成的冷凝水组成)直接经由水水换热器冷侧旁路进入凝结水系统。

或者，参照图9，汽水换热器疏水至冷凝器调节阀16、汽水换热器疏水至水水换热器电动阀17和水水换热器至冷凝器热井调节阀18打开，疏水被分为上述第一路疏水和第二路疏水，第一路疏水还是从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却，第二路疏水经过水水换热器9的热侧入口进入水水换热器9。水水换热器冷凝水出水电动阀25和水水换热器冷凝水进水电动阀24打开，冷凝器8的热井中排出的水经水水换热器9的冷侧入口进入水水换热器9被第二路疏水加热后送至凝结水系统，第二路疏水从而被冷却，通过水水换热器9的热侧出口进入冷凝器8的热井。本领域技术人员可知，此工作方式下，冷凝器8的热井的排水包含了在冷凝器8中被冷却的疏水、在水水换热器9中被冷却的疏水、低压缸排汽以及附加汽轮机排汽冷凝后形成的冷凝水。

或者参照图10，替换水水换热器冷凝水出水电动阀25和水水换热器冷凝水进水电动阀24打开，水水换热器热网循环水出水电动阀35、水水换热器热网循环水回水电动阀34和水水换热器旁路电动阀23打开。冷凝器8的热井中排出的水经过水水换热器9旁路进入凝结水系统，热网循环水回水经水水换热器9的冷侧入口进入水水换热器9被加热作为热网循环水出水送至汽水换热器7水侧入口，然后进入汽水换热器7再加热。

参照图11、图12和图13，中压缸排汽分为三路时：

中压缸排汽分为第一路中压缸排汽、第二路中压缸排汽和第三路中压缸排汽。第一路中压缸排汽占中压缸2的总排汽的大部分，第二路中压缸排汽的量相比于供热方式一时有所增加，第三路中压缸排汽的量为5t/h-15t/h。

抽汽止回阀11、抽汽快关阀12和抽汽电动阀13打开，汽水换热器进汽调节阀15调节至适当开度。第一路中压缸排汽从中压缸2的排汽口经汽水换热器7的进汽口进入汽水换热器7。通过打开热网循环水回水管路和汽水换热器之间的阀门使得热网循环水回水直接经汽水换热器7的水侧入口进入汽水换热器7中(例如在图11和图12的供热方式中)，或者通过水水换热器9加热后经汽水换热器7的水侧入口进入汽水换热器7中(例如在图13的供热方式中)，第一路中压缸排汽在汽水换热器7中与热网循环水换热，热网循环水被加热形成热网循环水供水从汽水换热器7的水侧出口排出汽水换热器7，对外供热，满足供热负荷的需求；第一路中压缸排汽被冷凝成疏水，从汽水换热器7的汽侧出口排出，疏水全部从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却(如图11所示)或者分为两路(如图12和图13所示)，第一路疏水从冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷却，第二路疏水进入水水换热器9被冷却后进入冷凝器8的热井中。

附加汽轮机进汽调节阀29调整至合适的开度。第二路中压缸排汽经附加汽轮机4的进汽口进入附加汽轮机4作功，带动作为需供能设备6的发电机发电。

附加汽轮机排汽至低压缸调节阀26关闭，同时附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀36和冷凝器进汽电动阀22打开。附加汽轮机排汽全部经冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷凝。

减温水调节阀31和中压缸排汽至低压缸调节阀32打开。减温水进入减温减压装置30，第三路中压缸排汽与减温水混合实现减温减压，经过减温减压装置30减温减压后的“中压缸排汽”进入低压缸3以冷却低压缸3，满足运行要求。低压缸排汽经冷凝器8的进汽口进入冷凝器8被冷凝。由此，进入冷凝器8的低压缸排汽和附加汽轮机排汽被主机循环水冷凝，进入冷凝器8的疏水都被主机循环水冷却。

抽真空电动阀21、主机循环水回水电动阀19和主机循环水出水电动阀20打开。主机循环水回水经冷凝器8的水侧入口进入冷凝器8。在冷凝器8中，主机循环水回水被加热形成主机循环水出水，经过冷凝器8的水侧出口排出。疏水换热后被冷却，低压缸排汽和附加汽轮机排汽冷凝后形成冷凝水，三者均存储在冷凝器8的热井中。

参照图11，汽水换热器疏水至冷凝器调节阀门16打开且汽水换热器疏水至水水换热器电动阀17关闭，使得疏水全部从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却，同时，水水换热器旁路电动阀23打开，水水换热器9被短路，不参与系统的换热。此时，冷凝器8的热井的排水(由被冷却疏水、低压缸排汽和附加汽轮机排汽冷凝后形成的冷凝水组成)直接经由水水换热器冷侧旁路进入凝结水系统。

或者，参照图12，汽水换热器疏水至冷凝器调节阀门16、汽水换热器疏水至水水换热器电动阀17和水水换热器至冷凝器热井调节阀18打开，疏水被分为上述第一路疏水和第二路疏水，第一路疏水还是从冷凝器的进汽口进入冷凝器8被冷却，第二路疏水经过水水换热器9的热侧入口进入水水换热器9。水水换热器冷凝水出水电动阀25和水水换热器冷凝水进水电动阀24打开，冷凝器8的热井中排出的水经水水换热器9的冷侧入口进入水水换热器9被第二路疏水加热后送至凝结水系统，第二路疏水被冷却，通过水水换热器9的热侧出口进入冷凝器8的热井。本领域技术人员可知，此工作方式下，冷凝器8的热井的排水包含了在冷凝器8中被冷却的疏水、在水水换热器9中被冷却的疏水、低压缸排汽以及附加汽轮机排汽冷凝后形成的冷凝水。

或者，参照图13，替换水水换热器冷凝水出水电动阀25和水水换热器冷凝水进水电动阀24打开，水水换热器热网循环水出水电动阀35、水水换热器热网循环水回水电动阀34和水水换热器旁路电动阀23打开。冷凝器8的热井中排出的水经过水水换热器9旁路进入凝结水系统，热网循环水回水经水水换热器9的冷侧入口进入水水换热器9被加热作为热网循环水出水送至汽水换热器水侧入口，然后进入汽水换热器7再加热。

在一种运行状态下，上述未明确说明打开的且用于控制管线通断的阀门，处于关闭状态。

在非供暖期，将低压缸3的光轴转子换成原机组低压转子(带叶片)，中压缸排汽进入低压缸3做功，排汽参数恢复到正常水平，即汽轮机恢复原纯凝方式运行。

在供热初末期和次寒期提供上述两种不同的供热运行模式，满足灵活性调峰，充分提升机组的热、电调峰能力，其中以附加汽轮机4带动需供能设备6的调峰能力最强，比附加汽轮机带动热网循环泵、给水泵、引风机等辅机设备的调峰能力强。

在供热严寒期，热负荷为最大，主蒸汽流量为额定流量，在此工作方式下，机组不再具有电负荷调峰能力，采取“以热定电”的运行方式，该运行方式参照供热方式一中中压缸排汽分为两路的供热方式中。

本实施例的供热系统，既能满足现有汽轮机(低压缸)光轴供热技术供热，又能够避免汽轮机(低压缸)光轴供热技术“以热定电”的固有特性限制，调峰能力差的缺点，尤其在供热初末期和次寒期，热负荷需求小、电负荷需求大的供热方式中下，可以增大主蒸汽流量运行，除去用于供热的中压缸排汽，多出的中压缸排汽进入附加汽轮机4作功带动需供能设备6发电(或热网循环泵、给水泵、引风机等辅机设备作功)，以满足热负荷需求小，电负荷需求大的供热方式中。可根据不同的热负荷和电负荷调度要求，调整进入汽水换热器7和附加汽轮机4的蒸汽流量，提高机组灵活性调峰，充分提升机组的热、电调峰能力。

进一步，以上基于汽水换热器7的疏水、附加汽轮机排汽及低压缸排汽的设计，都是为了改进能源的合理分级利用，并提高了凝泵10和轴封冷却器的安全运行环境。

进一步，增设水水换热器9，是用于汽水换热器7的一路疏水将主机冷凝器8的热井的排水加热，从而防止冷凝器8的热井的排水温度过低，对除氧器产生低温冲击，确保机组的安全运行。也可用汽水换热器7的该路疏水将热网循环水回水加热，充分利用热能。

进一步，相比于利用中压缸排汽(5t/h-15t/h)减温减压后对低压缸3进行冷却，利用附加汽轮机排汽(5t/h-15t/h)直接对低压缸3进行冷却，减少了蒸汽的有用能损失，提高了能量利用效率。

进一步，增设的液压电动阀28将中压缸2和低压缸3完全切断。

Claims (10)

1.一种用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，包括汽轮机、汽水换热器(7)、水水换热器(9)、冷凝器(8)、附加汽轮机(4)、发电机(5)和需供能设备(6)，所述汽轮机包括高压缸(1)、中压缸(2)和低压缸(3)，所述低压缸(3)内安装光轴转子，所述附加汽轮机(4)为凝汽式汽轮机；

所述中压缸(2)的排汽口与所述附加汽轮机(4)的进汽口和所述汽水换热器(7)的进汽口均可选择且流量可调地连通；

所述附加汽轮机(4)的排汽口与所述低压缸(3)的进汽口和所述冷凝器(8)的进汽口均可选择且流量可调地连通；

所述低压缸(3)的排汽口与所述冷凝器(8)的进汽口可选择地连通；

所述低压缸(3)与所述发电机(5)连接；

所述附加汽轮机(4)与所述需供能设备(6)连接；

所述汽水换热器(7)的汽侧出口与所述冷凝器(8)的进汽口和所述水水换热器(9)的热侧入口均可选择地连通。

2.根据权利要求1所述的用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，

所述中压缸(2)的排汽口与所述汽水换热器(7)的进汽口和所述附加汽轮机(4)的进汽口均通过管线连通，该管线包括共用段、连接在所述汽水换热器(7)和所述共用段之间的第一分支段、以及连接在所述附加汽轮机(4)和所述共用段之间的第二分支段；

所述共用段上沿所述中压缸(2)指向所述汽水换热器(7)的方向依次设有抽汽止回阀(11)、抽汽快关阀(12)、抽汽电动阀(13)、抽汽流量计(14)；

所述第一分支段上设有汽水换热器进汽调节阀(15)；

所述第二分支段上设有附加汽轮机进汽调节阀(29)。

3.根据权利要求1所述的用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，

所述中压缸(2)的排汽口与所述低压缸(3)的进汽口之间可选择地连通，并且二者之间设有减温减压装置(30)。

4.根据权利要求3所述的用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，

所述低压缸(3)的排汽口与冷凝器(8)的进汽口通过管线连通，在该管线上设有冷凝器进汽电动阀(22)；

所述中压缸(2)的排汽口与所述低压缸(3)的进汽口之间通过并联的两个管线可选择地连通；

在所述两个管线中的一个管线上设有液压电动阀(28)；

在所述两个管线中的另一个管线上沿由所述中压缸(2)指向所述低压缸(3)的方向设置所述减温减压装置(30)、中压缸排汽至低压缸流量计(33)和中压缸排汽至低压缸调节阀(32)；

所述减温减压装置(30)的减温水入口与减温水管道连接，并且在二者连接的管线上设有减温水调节阀(31)；

所述附加汽轮机(4)的排汽口与所述低压缸(3)的进汽口通过管线连通，在该管线上沿由所述附加汽轮机(4)的排汽口指向所述低压缸(3)的进汽口的方向设置附加汽轮机排汽至低压缸流量计(27)和附加汽轮机排汽至低压缸调节阀(26)；

所述附加汽轮机(4)的排汽口与所述冷凝器(8)的进汽口通过管线连通，在该管线上设有附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀(36)，并且该管线包含具有所述冷凝器进汽电动阀(22)的管线部分，所述冷凝器进汽电动阀(22)位于所述附加汽轮机排汽至冷凝器调节阀(36)的下游。

5.根据权利要求3所述的用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，

所述水水换热器(9)的热侧出口与所述冷凝器(8)的热井连通。

6.根据权利要求5所述的用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，

所述汽水换热器(7)的汽侧出口与所述冷凝器(8)的进汽口通过管线连通，在该管线上设有汽水换热器疏水至冷凝器调节阀(16)；

所述汽水换热器(7)的汽侧出口与所述水水换热器(9)的热侧入口通过管线连通，在该管线上设有汽水换热器疏水至水水换热器电动阀(17)；

所述水水换热器(9)的热侧出口与所述冷凝器(8)的热井通过管线连通，在该管线上设置水水换热器至冷凝器热井调节阀(18)；

所述汽水换热器(7)的水侧入口与热网循环水回水管路直接可选择地连通，并且所述汽水换热器(7)的水侧入口与所述热网循环水出水管路可选择地连通；

所述汽水换热器(7)的水侧出口与热网循环水供水管路连通。

7.根据权利要求5所述的用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，

所述冷凝器(8)的水侧入口与主机循环水回水管路可选择地连通，所述冷凝器(8)的水侧出口与主机循环水出水管路可选择地连通，所述水水换热器(9)的冷侧入口与热网循环水回水管路和所述冷凝器(8)的热井均可选择地连通，所述水水换热器(9)的冷侧出口与热网循环水出水管路和凝结水系统均可选择地连通。

8.根据权利要求7所述的用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，

所述冷凝器(8)的水侧入口与主机循环水回水管路通过管线连通，并在该管线上设有主机循环水回水电动阀(19)；

所述冷凝器(8)的水侧出口与主机循环水出水管路通过管线连通，并在该管线上设有主机循环水出水电动阀(20)；

所述水水换热器(9)的冷侧入口与所述热网循环水回水管路通过管线连通，并在该管线上设有水水换热器热网循环水回水电动阀(34)；

所述水水换热器(9)的冷侧入口与所述冷凝器(8)热井通过管线连通，并在该管线上设有凝泵(10)和水水换热器冷凝水进水电动阀(24)；

所述水水换热器(9)的冷侧出口与热网循环水出水管路通过管线连通，并在该管线上设有水水换热器热网循环水出水电动阀(35)；

所述水水换热器(9)的冷侧出口与凝结水系统通过管线连通，并在该管线上设有设有水水换热器冷凝水出水电动阀(25)。

9.根据权利要求8所述的用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，

在所述水水换热器(9)处设有水水换热器冷侧旁路，所述水水换热器冷侧旁路与所述水水换热器(9)中连通冷侧入口和冷侧出口的管线并联，在所述水水换热器冷侧旁路上设有水水换热器旁路电动阀(23)，所述水水换热器冷侧旁路的入口和出口分别位于所述水水换热器冷凝水进水电动阀(24)的上游和所述水水换热器冷凝水出水电动阀(25)的下游。

10.根据权利要求1所述的用于热电厂的汽轮机光轴供热系统，其特征在于，

所述需供能设备(6)为发电机。

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