CN214499185U - 一种用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，包括用以输出蒸汽的太阳能集热器，所述太阳能集热器的输出端通过冷却蒸汽旁路接入低压缸，所述冷却蒸汽旁路中设有用以对通入所述低压缸的蒸汽进行压力和温度调节的压力和温度调节装置。上述用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，该系统中用于低压缸的冷却蒸汽来自太阳能集热器，经过压力和温度调节后进入低压缸，冷却低压缸的主轴和叶片，降低末级叶片应力，解决了目前低压缸切缸运行时，因冷却蒸汽流量主要来自中压缸排汽而减少了供热抽汽流量，同时也减弱了深度调峰和热电解耦效果的问题。

Description

一种用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统

技术领域

本实用新型涉及汽轮机技术领域，特别涉及一种用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统。

背景技术

在新能源电力和储能技术以及氢能平价时代来临之前，集中供热仍是最为节能、碳排放也最少的供热方式，为了满足日益增长的工业用热和居民采暖用热需求，大量火电机组都进行了供热改造。为了增加火电机组的供热能力和深度调峰能力，目前已有的火电机组供热灵活性改造技术有：旁路供热、光轴供热、高背压供热、电锅炉、储热装置以及低压缸切缸等，其中，低压缸切缸技术具有改造范围小、运行简单、解耦灵活等特点。

在低压缸切缸技术中，为了保证有足够的冷却蒸汽进入低压缸，目前的解决方案有以下几种：一是增加冷却蒸汽旁路并安装减温减压装置，将一部分中压缸排汽减温减压后作为冷却蒸汽通入低压缸中冷却主轴和叶片；二是增加冷却蒸汽旁路，但没有减温加压装置，将中压缸排汽直接通入低压缸冷却主轴和叶片；三是利用原中低压缸连通管上的蝶阀控制进入低压缸的蒸汽流量，冷却低压缸；四是将给水泵汽轮机的排汽通入低压缸中作为冷却蒸汽。前三种方案的思路相同，都是利用中压缸排汽，但是这部分蒸汽流量在一定程度上使供热抽汽流量减少，减弱了机组切缸运行使机组供热能力提升和深度调峰的效果，第四种方案是利用给水泵汽轮机的排汽，涉及的系统改造比其他方案更复杂，现场管道布置也较为困难。

因此，如何能够提供一种解决上述问题的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，该系统中用于低压缸的冷却蒸汽来自太阳能集热器，经过压力和温度调节后进入低压缸，冷却低压缸的主轴和叶片，降低末级叶片应力，解决了目前低压缸切缸运行时，因冷却蒸汽流量主要来自中压缸排汽而减少了供热抽汽流量，同时也减弱了深度调峰和热电解耦效果的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，包括用以输出蒸汽的太阳能集热器，所述太阳能集热器的输出端通过冷却蒸汽旁路接入低压缸，所述冷却蒸汽旁路中设有用以对通入所述低压缸的蒸汽进行压力和温度调节的压力和温度调节装置。

优选地，所述太阳能集热器与所述冷却蒸汽旁路的连接处设有用以辅助产生蒸汽的电加热装置。

优选地，所述太阳能集热器的输出端还设有并联的储热装置，所述储热装置用以储存和释放所述太阳能集热器输出的多余蒸汽。

优选地，所述压力和温度调节装置包括减温减压阀和电动调节阀。

优选地，所述太阳能集热器用以输入其输入端连接的低压加热器组输出端的凝结水。

优选地，所述太阳能集热器为槽式太阳能集热器。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统包括太阳能集热器，太阳能集热器的输出端连接冷却蒸汽旁路，通过冷却蒸汽旁路接入低压缸，冷却蒸汽旁路中设有压力和温度调节装置；该用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统利用太阳能集热器将水转化为蒸汽，太阳能集热器产生的蒸汽由输出端进入冷却蒸汽旁路，冷却蒸汽旁路中的压力和温度调节装置对蒸汽的压力和温度进行调节，使调节后的蒸汽作为适用于低压缸的冷却蒸汽通入低压缸，实现低压缸切缸时的冷却蒸汽的补充，在冷却蒸汽的作用下，冷却低压缸的主轴和叶片，降低末级叶片应力；相较于现有技术中因冷却蒸汽流量主要来自中压缸排汽而减少了供热抽汽流量和减弱了深度调峰和热电解耦效果的问题而言，该用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统的冷却蒸汽来自太阳能集热器，不仅增加了供热抽汽流量提升机组供热能力，还可使机组在供热量相同的情况下电负荷更低，同时可以进一步降低火电机组的发电煤耗，利用清洁能源实现火电机组的节能减排。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统的示意图；

图2为图1中用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统的运行方法示意图。

其中：

1-太阳能集热器、2-储热装置、3-电加热装置、4-冷却蒸汽旁路、5-低压缸、6-凝汽器、7-低压加热器组。

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，其中，图1为本实用新型实施例提供的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统的示意图，图2为图1中用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统的运行方法示意图。

在第一种具体的实施方式中，本实用新型所提供的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统包括太阳能集热器1，太阳能集热器1的作用在于将输入的水转化为蒸汽并输出，太阳能集热器1的输出端连接管道即冷却蒸汽旁路4，再通过冷却蒸汽旁路4接入低压缸5，在冷却蒸汽旁路4中设有压力和温度调节装置，压力和温度调节装置的作用在于对管道中的蒸汽进行压力和温度的调节，使其满足用于低压缸5的冷却蒸汽的要求。

需要说明的是，为了增加火电机组的供热能力和深度调峰能力，采用了火电机组供热灵活性改造技术；其中，对于低压缸切缸技术而言，低压缸切缸运行不仅可以增加机组的供热能力，同时还可以减小机组发电功率，使机组能更好地进行深度调峰，为可再生能源电力提供上网空间。低压缸切缸技术原理是在供热时期，通过控制低压缸连通管上的蝶阀开关来切断低压缸5进汽，同时在低压缸5通入少量的冷却蒸汽，保持一定的流动性以带走鼓风热量，保证低压缸5的叶片的动应力和温度在安全运行范围内。供热机组切缸运行时，必须严格控制低压缸5的进汽流量和温度，只有流量在一定范围内，才能保证末级长叶片应力在安全范围内，同时进汽温度越低则末级叶片的温度能更好地控制在安全范围，或在末级进行喷水减温以控制叶片温度。如果低压缸5进汽流量大，一方面切缸增加供热能力和减小发电功率的效果被削弱，另一方面进汽流量的增加可能会使末级叶片的动应力增加；如果低压缸5进汽流量过小，则容易产生鼓风效应使末级叶片温度升高。

本实施例没有改变上述低压缸切缸技术，而是在上述技术的基础上，改进了用于低压缸5的冷却蒸汽的源头，相较于现有技术中因冷却蒸汽流量主要来自中压缸排汽而减少了供热抽汽流量和减弱了深度调峰和热电解耦效果的问题而言，该用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统的冷却蒸汽来自太阳能集热器1，不仅增加了供热抽汽流量提升机组供热能力，还可使机组在供热量相同的情况下电负荷更低，同时可以进一步降低火电机组的发电煤耗，利用清洁能源实现火电机组的节能减排。

在工作过程中，该用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统利用太阳能集热器1将水转化为蒸汽，太阳能集热器1产生的蒸汽由输出端进入冷却蒸汽旁路4，冷却蒸汽旁路4中的压力和温度调节装置对蒸汽的压力和温度进行调节，使调节后的蒸汽作为适用于低压缸5的冷却蒸汽通入低压缸5，实现低压缸切缸时的冷却蒸汽的补充，在冷却蒸汽的作用下，冷却低压缸5的主轴和叶片，降低末级叶片应力，实现上述低压缸切缸技术。

在本实施中，压力和温度调节装置包括减温减压阀和电动调节阀。

在一种具体的实施方式中，该系统还设有辅助产生蒸汽的电加热装置3，电加热装置3为电加热器，电加热装置3位于太阳能集热器1与冷却蒸汽旁路4的连接处，可在蒸汽通入冷却蒸汽旁路4前对蒸汽进行辅助加热。

在本实施例中，当通入冷却蒸汽旁路4的蒸汽的蒸汽参数较低时，如阴雨天等情形下会对蒸汽的参数产生影响，此时可开启电加热装置3，从而提高蒸汽的蒸汽参数，使该系统保证在阴雨天等情形时冷却蒸汽的供给。

在一种具体的实施方式中，该系统还设有储存多余蒸汽的储热装置2，储热装置2可采用罐形的承压蒸汽储热罐，至于其他结构的储热装置2同应属于本实施例的说明范围；其中，储热装置2连接于太阳能集热器1的输出端，此时太阳能集热器1的输出端具有同向电加热装置3的两条路线，一条直接连通电加热装置3，另一条经过储热装置2连通电加热装置3，二者为并联控制关系。

在本实施例中，当太阳能集热器1产能过剩时可在储热装置2中储存多余的蒸汽，使该系统不仅可在白天有太阳照射时使用，还可在夜晚等情形下使用，只需将储存有多余的蒸汽的储热装置2的输出端打开，即可满足此类情形的使用。

如图1所示的一种具体结构中，该补充系统接入原有的汽轮机系统，此时可利用原系统中的凝结水，原系统中的中压缸通过中低压缸连通管道接入低压缸5，低压缸5在由低压缸连通管道和冷却蒸汽旁路4一同接入后，接出至凝汽器6，凝汽器6再连接低压加热器组7，此时使太阳能集热器1的输入端连接低压加热器组7，通过接收低压加热器组7输出端的凝结水实现对太阳能集热器1的供水，达到系统循环的效果。

需要说明的是，太阳能集热器1的结构形式有多种，包括但不限于槽式太阳能集热器，对于其他的结构形式同应属于本实施例的说明范围。

示例性的，太阳能集热器1为槽式太阳能集热器时，槽式太阳能集热是一种聚焦式集热类型的太阳能热利用方式，槽式太阳能集热根据集热工质可分为两种：一种是直接在集热器中将水加热成蒸汽(蒸汽直接产生集热系统)；另一种是以导热油为换热流体，再用导热油将水加热为高温高压蒸汽。利用线性槽式抛物面聚光镜将太阳直射辐射反射并聚焦到在抛物面焦线处的真空集热管上，用来加热集热管内传热介质，真空管与抛物槽同轴并仪器跟踪太阳，由于槽式系统聚光比一般在50-150左右，真空集热管出口传热介质(水或导热油)的温度一般不高于400℃。

在本实施例中，槽式太阳能集热的各回路可以采用并联布置方式，因此集热场容量可以按需设计，布置灵活；槽式太阳能集热器可以产生蒸汽的温度一般在400℃以内，压力在5MPa以内；而300MW等级的汽轮发电机组低压缸切缸运行时冷却蒸汽的温度在350℃以内，压力一般在0.2-0.5MPa，每个低压缸5需要的冷却蒸汽流量约为10-30t/h；进一步印证了槽式太阳能集热器产生的冷却蒸汽可以满足要求，是一种优选的集热器方案。

示例性的，该系统采用蒸汽直接产生集热技术(DSG)的槽式太阳能集热系统，直接产生蒸汽作为低压缸5的冷却蒸汽，解决了目前低压缸切缸运行时，因冷却蒸汽流量主要来自中压缸排汽而减少了供热抽汽流量，同时也减弱了深度调峰和热电解耦效果的问题。

在一种具体的工作过程中，供热机组切缸运行时，中低压缸连通管道上的蝶阀完全关闭，此时供热机组相当于是背压式汽轮机，所有的中压缸排汽都被用做供热抽汽，整个供热机组的经济性最好。太阳能集热器1从低压加热器组7的出口取水，经过太阳能集热器1后直接产生的蒸汽可由一条路线直接进入冷却蒸汽旁路4的减温减压阀和电动调节阀后进入低压缸5冷却低压缸5的主轴和叶片；当太阳辐射较强，太阳能集热器1产生蒸汽较多时，多产出的蒸汽可由另一条路线进入储热装置2中进行存储；在夜晚或太阳辐射较弱的阴雨天，冷却蒸汽主要由储热装置2输出并进入冷却蒸汽旁路4，当储热装置2的蓄热量不足或太阳能集热器1出口蒸汽参数较低时，可开启电加热装置3，两条路线的蒸汽经电加热装置3加热达到规定的冷却蒸汽参数以满足冷却低压缸5的主轴和转子的需要。

上述系统具有以下优点，其一，通过将槽式太阳能集热装置产生的蒸汽代替中压缸排汽作为低压缸5的冷却蒸汽，可以增加供热抽汽的流量，既提高了系统的供热能力实现热电深度解耦，同时也减少了燃料消耗，同时取得经济效益和环保效益；其二，通过储热装置2和电加热装置3的共同使用，保证该系统在夜晚或阴雨天也能够继续运行，电加热装置3投入使用时还可以降低火电机组的上网电功率，进一步增加机组的调峰深度。

在上述系统的运行方法中，包括，第一步、控制太阳能集热器1输出蒸汽，第二步、控制蒸汽经过冷却蒸汽旁路4进入低压缸5。

在本实施例中，该方法适用于上述系统，控制上述系统的太阳能集热器1工作，太阳能集热器1将水转化为蒸汽并输出，将达到用于低压缸5的冷却蒸汽的要求的蒸汽经过冷却蒸汽旁路4调压调温后通入低压缸5，实现低压缸切缸时的冷却蒸汽的补充，在冷却蒸汽的作用下，冷却低压缸5的主轴和叶片，降低末级叶片应力，实现上述低压缸切缸技术。

除此以外，控制太阳能集热器1输出蒸汽的步骤之后，还包括：控制太阳能集热器1输出的多余蒸汽储存于储热装置2。

在本实施中，太阳能集热器1输出蒸汽并向后通向冷却蒸汽旁路4时具有两条并行的路线，一条直接将产生的蒸汽送入冷却蒸汽旁路4，当太阳辐射较强，太阳能集热器1产生蒸汽较多时，多产出的蒸汽可由另一条路线进入储热装置2中进行存储。

除此以外，控制蒸汽经过冷却蒸汽旁路4进入低压缸5的步骤，具体包括：判断太阳能集热器1输出的蒸汽的蒸汽参数是否满足要求，若太阳能集热器1的蒸汽满足要求，则控制蒸汽经过冷却蒸汽旁路4进入低压缸5，若太阳能集热器1的蒸汽不满足要求，则判断储热装置2储存的蒸汽的蒸汽参数是否满足要求；若储热装置2的蒸汽满足要求，则控制蒸汽经过冷却蒸汽旁路4进入低压缸5，若储热装置2的蒸汽不满足要求，则启动电加热装置3使蒸汽的蒸汽参数达到要求后，控制蒸汽经过冷却蒸汽旁路4进入低压缸5。

需要说明的是，上述蒸汽参数包括蒸汽温度、蒸汽压力和蒸汽流量。

如图2，在一种具体的判断流程中：

S1、先判断太阳能集热器1出口蒸汽的温度和压力是否满足要求，如果满足要求，执行S2.1，如果不满足要求，执行S2.2；

S2.1、判断太阳能集热器1出口蒸汽的流量是否满足要求，如果满足要求，执行S3.1，如果不满足要求，执行S2.2；

S2.2、判断储热装置2内蒸汽参数及流量是否满足要求，如果满足要求，执行S3.2，如果不满足要求，执行S3.3；

S3.1、蒸汽经过冷却蒸汽旁路4进入低压缸5，多余的蒸汽储存于储热装置2；

S3.2、蒸汽从储热装置2中进入冷却蒸汽旁路4再进入低压缸5；

S3.3、启动电加热装置3使蒸汽参数达到冷却蒸汽要求。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，其特征在于，包括用以输出蒸汽的太阳能集热器(1)，所述太阳能集热器(1)的输出端通过冷却蒸汽旁路(4)接入低压缸(5)，所述冷却蒸汽旁路(4)中设有用以对通入所述低压缸(5)的蒸汽进行压力和温度调节的压力和温度调节装置。

2.根据权利要求1所述的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，其特征在于，所述太阳能集热器(1)与所述冷却蒸汽旁路(4)的连接处设有用以辅助产生蒸汽的电加热装置(3)。

3.根据权利要求1所述的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，其特征在于，所述太阳能集热器(1)的输出端还设有并联的储热装置(2)，所述储热装置(2)用以储存和释放所述太阳能集热器(1)输出的多余蒸汽。

4.根据权利要求1至3任一项所述的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，其特征在于，所述压力和温度调节装置包括减温减压阀和电动调节阀。

5.根据权利要求1至3任一项所述的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，其特征在于，所述太阳能集热器(1)用以输入其输入端连接的低压加热器组(7)输出端的凝结水。

6.根据权利要求1至3任一项所述的用于汽轮机切缸运行的蒸汽补充系统，其特征在于，所述太阳能集热器(1)为槽式太阳能集热器。

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