CN220321433U - 汽轮机深度调峰供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种汽轮机深度调峰供热系统，属于汽轮机技术领域。所述系统包括：汽轮机，包括：中压缸，所述中压缸采用合缸结构；工业供热单元，用于获取中压缸内的高参数蒸汽，利用所述高参数蒸汽对用户进行供热；所述中压缸内设有流量调节机构，所述流量调节机构用于调节中压缸向工业供热单元输送高参数蒸汽的流量，所述工业供热单元的输入端与位于流量调节机构输入侧的中压缸内部连通。本实用新型的通过获取中压缸的高参数蒸汽可以满足工业供热需求，同时流量调节机构还可根据工业用户的实际需求，对高参数蒸汽的流量进行调节，提高蒸汽的利用率。

Description

汽轮机深度调峰供热系统

技术领域

本实用新型涉及汽轮机技术领域，具体地涉及一种汽轮机深度调峰供热系统。

背景技术

汽轮机是火电站建设中的关键动力设备之一，是把热能转换成机械能进而转换成电能的能量转换装置。由锅炉产生的高温、高压蒸汽，经高压进汽管进入汽轮机，经过各叶片级逐级膨胀做功，汽轮机转子将旋转机械能传递给发电机，从而将机械能转换成巨大的电能输出。

随着风能、水能、太阳能等新能源装机发电比例的不断增加，对火力发电汽轮发电机组的深度调峰能力提出了更高的要求，同时伴随城市对环保要求的进一步提高，工业生产用锅炉无法兼顾环保及经济性运行要求，工业生产企业和居民采暖用热需求对火力发电汽轮机的抽汽供热提出了更高的要求。

目前，在低压缸高真空条件下，采用完全密封的液压蝶阀切断低压缸原进汽管道进汽，实现低压缸出力为零、中排蒸汽去供热；同时在原进汽管道上新增旁路管道，向低压缸内通入少量的冷却蒸汽，用于带走低压转子转动产生的鼓风热量。

采用上述的通管改造实现低压缸切缸运行和中排蒸汽采暖供热的方式，无法兼顾较高蒸汽参数需求的工业供热，并且低压缸切缸零出力运行时存在小容积流量工况下，末级动叶片进口大负攻角引起大尺度分离诱导产生自激振动，导致动应力水平突增，末级动叶片存在颤振风险。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种汽轮机深度调峰供热系统，解决无法满足较高蒸汽参数的工业供热需求的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种汽轮机深度调峰供热系统，所述系统包括：

汽轮机，包括：中压缸，所述中压缸采用合缸结构；

工业供热单元，用于获取中压缸内的高参数蒸汽，利用所述高参数蒸汽对用户进行供热；

所述中压缸内设有流量调节机构，所述流量调节机构用于调节中压缸向工业供热单元输送高参数蒸汽的流量，所述工业供热单元的输入端与位于流量调节机构输入侧的中压缸内部连通。

优选地，所述汽轮机还包括：低压缸，所述低压缸和中压缸同轴相连；

所述系统还包括：

连通管供热单元，用于获取中压缸的排汽，将中压缸的排汽分为冷却蒸汽和供热蒸汽，以及利用所述供热蒸汽对用户进行供热；

减温控制单元，用于采集低压缸的运行温度，在低压缸处于微出力运行状态下，根据运行温度控制连通管供热单元将冷却蒸汽通入低压缸内和/或向低压缸排汽侧喷入雾化的减温水，以降低低压缸的运行温度。

优选地，所述工业供热单元包括：第一供热管和第一阀组；

所述第一供热管的输入端与中压缸的内部相连通，所述第一阀组安装在第一供热管上。

优选地，所述连通管供热单元包括：第二供热管、冷却管路、第二阀组和蝶阀；

所述第二供热管的输入端和冷却管路的输入端均与中压缸的排汽端连通，所述第二阀组安装在第二供热管上；所述冷却管路的输出端与低压缸内部连通，所述蝶阀安装在冷却管路上。

优选地，所述连通管供热单元还包括：冷却旁路管、调节阀和蒸汽流量计；

所述冷却旁路管的第一端连接在蝶阀的输入侧的冷却管路上，第二端连接在蝶阀输出侧的冷却管路上，所述调节阀和蒸汽流量计均安装在冷却旁路管上。

优选地，所述减温控制单元包括：温度检测模块和减温水模块；

所述温度检测模块用于检测低压缸的运行温度；

所述减温水模块用于向低压缸内喷入雾化的减温水。

优选地，所述流量调节机构包括同轴设置在中压缸内的旋转隔板，所述旋转隔板包括隔板体和转动环，所述隔板体与中压缸固定相连，所述转动环转动连接在隔板体的一侧，所述隔板体沿周向设有若干气流通孔，所述转动环沿周向设有若干窗口，所述转动环通过旋转以使所述窗口与对应的气流通孔连通或使对应的气流通孔阻断。

优选地，所述隔板体的边沿上设有若干平衡弧板，所述平衡弧板的轴向截面呈L形结构，所述平衡弧板与隔板体之间的间隙构成限位区，所述转动环的边沿插设在限位区内。

优选地，所述转动环上设有气孔，所述隔板体的表面上设有第一气压平衡槽，所述气孔与第一气压平衡槽连通。

优选地，所述平衡弧板上设有第一气道，所述隔板体上设有第二气道，所述第二气道的一端与第一气道连通；位于限位区内的隔板体的表面上设有第二气压平衡槽，所述第二气道的另一端与第二气压平衡槽连通。

通过上述技术方案，本实用新型至少具有如下技术效果：

本实用新型的通过获取中压缸的高参数蒸汽可以满足工业供热需求，同时流量调节机构还可根据工业用户的实际需求，对高参数蒸汽的流量进行调节，提高蒸汽的利用率。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型一种实施方式提供的汽轮机深度调峰供热系统的结构框图；

图2是本实用新型一种实施方式提供的低压缸内部结构示意图；

图3是本实用新型一种实施方式提供的流量调节机构的整体结构示意图；

图4是图3所示结构中A-A向视图。

附图标记说明

1-汽轮机；2-工业供热单元；3-连通管供热单元；4-减温控制单元；5-流量调节机构；

101-高压缸；102-中压缸；103-低压缸；104-次末级叶顶；105-末级叶顶；106-末级叶根；107-低压外缸；108-低压内缸；109-低压内导流环；

201-第一供热管；202-供热止回阀；203-供热气动调节阀；204-供热关断阀；205-供热安全阀；301-第二供热管；302-冷却管路；303-蝶阀；304-采暖安全阀；

305-采暖止回阀；306-采暖调节阀；307-采暖关断阀；308-冷却旁路管；309-调节阀；310-蒸汽流量计；401-减温水管路；402-电动截止阀；403-过滤器；

404-节流孔板；405-减温水电动调节阀；501-隔板体；502-转动环；503-气流通孔；504-窗口；505-平衡弧板；506-限位区；507-气孔；508-第一气压平衡槽；509-第一气道；510-第二气道；511-第二气压平衡槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

图1是本实用新型一种实施方式提供的汽轮机深度调峰供热系统的结构框图，如图1所示，本实施例提供一种汽轮机深度调峰供热系统，所述系统包括：汽轮机1、工业供热单元2、连通管供热单元3和减温控制单元4；

其中，汽轮机1包括：高压缸101、中压缸102和低压缸103，高压缸101、中压缸102和低压缸103之间采用同轴相连，汽轮机1的具体结构为本领域的公知常识，其具体结构未在本实施例中过于赘述；在本实施例中，汽轮机1采用135MW或者150MW纯凝两缸两排汽汽轮机1。

其中，工业供热单元2的输入端与汽轮机1的中压缸102连通，工业供热单元2用于获取中压缸102内的高参数蒸汽，所述高参数蒸汽通过工业供热单元2输送至工业用户，对工业用户提供高参数蒸汽的热能，满足工业供热需求。

其中，连通管供热单元3的输入端与汽轮机1的中压缸102的排汽端连通，连通管供热单元3用于获取中压缸102的排汽，同时将中压缸102的排汽分为两路，第一路为供热蒸汽，供热蒸汽通过连通管供热单元3输送至供热首站，用于对用户进行供热，主要用于冬季采暖供热；第二路为冷却蒸汽，冷却蒸汽用于排入至低压缸103内，可带走低压转子转动产生的鼓风热量并实现低压缸103微出力运行。

本实施例的供热系统能够实现低压缸103微出力安全运行、以及满足不同用户对象的供热需求，扩大工业供热和采暖供热能力，可以最大限度实现火力发电汽轮机1热电解耦运行，从而达到汽轮机1深度调峰和降低机组运行热耗的目的，可以减少冷源损失和提高能源的利用率。

其中，减温控制单元4用于采集低压缸103的运行温度，在低压缸103处于微出力运行状态下，根据运行温度控制连通管供热单元将冷却蒸汽通入低压缸103内和/或向低压缸103排汽侧喷入雾化的减温水，以降低低压缸103的运行温度，在本实施例中，运行温度包括低压缸缸内温度以及低压缸的排汽温度，通入冷却蒸汽可降低叶顶鼓风产生的超温，雾化减温水的喷入能够降低低压缸的排汽温度；减温控制单元4用于对低压缸103的运行温度进行监测，保证机组低压缸103微出力安全运行。

作为本实施例的进一步优化，所述工业供热单元2包括：第一供热管201和第一阀组；

所述第一供热管201的输入端与中压缸102的内部相连通，所述第一阀组安装在供热管路上。

其中，第一阀组包括：供热止回阀202、供热气动调节阀309203、供热关断阀204和供热安全阀205，所述供热安全阀205、供热止回阀202、供热气动调节阀309203和供热关断阀204按照高参数蒸汽的输送方向依次安装在第一供热管201上，第一供热管201的输出端向工业用户提供高参数蒸汽。

作为本实施例的进一步优化，所述连通管供热单元3包括：第二供热管301、冷却管路302、第二阀组和蝶阀303，在本实施例中，第二供热管301直径为φ1200～1300mm。

其中，所述冷却管路302的输出端与低压缸103内部连通，所述蝶阀303安装在冷却管路302上，蝶阀303用于控制冷却管路302与低压缸103的连通或阻断。

同时，所述连通管供热单元3还包括：冷却旁路管308、调节阀309和蒸汽流量计310，其中，冷却旁路管308的管道直径为φ250～300mm。

所述冷却旁路管308的第一端连接在蝶阀303的输入侧的冷却管路302上，第二端连接在蝶阀303输出侧的冷却管路302上，所述调节阀309和蒸汽流量计310均安装在冷却旁路管308上。

当控制蝶阀303打开后，冷却管路302与低压缸103连通，蒸汽流量计310测量冷却管路302中的冷却蒸汽的蒸汽流量，再通过对调节阀309的控制，对输入到低压缸103内的冷却蒸汽的蒸汽流量进行调节，在本实施例中，冷却蒸汽的蒸汽流量为30～80t/h，可以实现控制低压缸103温度和低压缸103微出力的要求。

其中，所述第二供热管301的输入端和冷却管路302的输入端均与中压缸102的排汽端连通，所述第二阀组安装在第二供热管301上，在本实施例中，第二阀门包括：采暖安全阀304、采暖止回阀305、采暖调节阀306和采暖关断阀307，所述采暖安全阀304、采暖止回阀305、采暖调节阀306和采暖关断阀307按照供热蒸汽的输送方向依次安装在第二供热管301上，第二供热管301的输出端与供热首站连通，向用户提供供热。

作为本实施例的进一步优化，所述减温控制单元4包括：温度检测模块和减温水模块；

其中，所述温度检测模块用于检测低压缸103的运行温度，运行温度包括低压缸103的次末级叶顶104的温度、低压缸103的末级叶顶105的温度和低压缸103的末级叶根106的温度，其中低压缸103的次末级叶顶104的温度、低压缸103的末级叶顶105的温度作为低压缸的缸内温度，低压缸103的末级叶根106的温度作为低压缸的排汽温度；所述温度检测模块包括多个温度传感器，温度传感器安装在低压缸103上，在本实施例中，温度传感器在低压缸103上的安装位置如图2所示，主要有以下测量点：低压缸103的次末级叶顶104的温度测点、低压缸103的末级叶顶105的温度测点和低压缸103的末级叶根106的温度测点，其中，低压缸103的次末级叶顶104的温度测点、低压缸103的末级叶顶105的温度测点均设置两个测量位，低压缸103的末级叶根106的温度测点设置一个测量位，在每个测量位处的低压缸103外缸的下半部分开孔，采用管道插入到测量位，再对管道与开孔进行密封，温度传感器检测分别检测每根管道内的温度，即可获取每个测点的温度值，得到运行温度。

即低压缸103次末级叶顶104温度测点和低压缸103末级叶顶105温度测点均由低压外缸107引至低压内缸108末级、次末级隔板排汽顶部，并固定于低压内缸108上；低压缸103末级叶根106温度测点由低压外缸107引至低压内导流环109，并固定于低压内导流环109上。作为优选技术方案，低压缸103次末级叶顶104温度测点、低压缸103末级叶顶105温度测点、低压缸103末级叶根106温度测点均安装在低压缸103下半。

其中，所述减温水模块用于向低压缸103内输送减温水，在本实施例中，所述减温水模块包括：减温水管路401、电动截止阀402、过滤器403、节流孔板404、减温水电动调节阀405，减温水管路401的输出端与低压缸103的进水端连通，所述电动截止阀402、过滤器403、节流孔板404、减温水电动调节阀405按减温水的输送方向依次安装在减温水管路401上；通过向低压缸103排汽侧喷入雾化的减温水，降低低压缸103内的排汽温度，在低压缸103处于微出力运行状态下，低压缸103的次末级叶顶104的温度控制在120℃以下，低压缸103的末级叶顶105的温度控制在60℃以下。

在低压缸103处于微出力运行状态下，当低压缸103的末级叶顶105的温度测点的温度超过40℃时，打开减温水模块，向低压缸103内喷入雾化的减温水；当低压缸103的末级叶顶105的温度测点的温度超过50℃时，减温水模块的减温水电动调节阀405开度全开；当低压缸103叶顶温度测点的温度超过60℃时，低压缸103退出微出力运行状态，恢复机组纯凝发电运行。

或者，当低压缸103的次末级叶顶104的温度测点的温度超过120℃时，调节减温水电动调节阀405开度，同时适当增大冷却管路302上的电动调节蝶阀303开度，提高低压缸103冷却旁路蒸汽流量，当低压缸103的次末级叶顶104的温度测点的温度超过150℃时，低压缸103退出微出力运行状态，恢复机组纯凝发电运行。

本实施例通过对低压缸103末级、次末级排汽温度监视，并配合低压缸103减温水模块和冷却管路302的运行，将低压缸103温度控制在安全运行范围内，保证机组低压缸103微出力供热工况下的安全运行。

作为本实施例的进一步优化，所述中压缸102采用合缸结构，所述中压缸102内设有流量调节机构5，所述流量调节机构5用于调节中压缸102向工业供热单元2输送高参数蒸汽的流量，所述工业供热单元2的输入端与位于流量调节机构5输入侧的中压缸102内部连通。

具体地，如图3所示，所述流量调节机构5包括同轴设置在中压缸102内的旋转隔板，所述旋转隔板包括隔板体501和转动环502，所述隔板体501与中压缸102固定相连，所述转动环502转动连接在隔板体501的一侧，也就是说转动环502可以在隔板体501上转动，所述隔板体501沿周向设有若干气流通孔503，所述转动环502沿周向设有若干窗口504，所述转动环502通过旋转以使所述窗口与对应的气流通孔503连通或使对应的气流通孔503阻断，在转动环502的旋转过程中，可调整窗口504与对应的气流通孔503的重合度进而调节气流通孔503的通流截面积，实现对蒸汽流量的调节，当通流截面积越小时，输入到第一供热管201内的高参数蒸汽的蒸汽流量越高。

作为本实施例的进一步优化，如图3、4所示，所述隔板体501的边沿上设有若干平衡弧板505，平衡弧板505优选设置两块，两块平衡弧板505均通过螺栓固定连接在隔板体501的表面上，所述平衡弧板505的轴向截面呈L形结构，所述平衡弧板505与隔板体501之间的间隙构成限位区506，所述转动环502的边沿插设在限位区506内，此时转动环502只能在隔板体501上进行旋转，在图4中，高参数蒸汽的气流方向为从左至右。

作为本实施例的进一步优化，由于中压缸102内具有较高的压力，当窗口504与对应的气流通孔503之间的通流截面积较小时，转动环502会受到较大的压力，转动环502前后的压差较大，使转动环502抵紧在隔板体501上，为了减小转动环502在旋转过程中受到的阻力；则在所述转动环502上设有气孔507，所述隔板体501的表面上设有第一气压平衡槽508，所述气孔507与第一气压平衡槽508连通；在图4中，由于气孔507和第一气压平衡槽508的设置，在中压缸102内当前气压下，转动环502的左侧面会受到向右的第一压力，而位于第一气压平衡槽508处的转动环502的右侧面会受到向左的第二压力，转动环502的摩擦力主要由第一压力提供，同时第二压力能够减小转动环502受到的向右侧的压力，减小转动环502在转动过程中的受到阻力，避免转动环502出现卡涩。

由于第一气压平衡槽508主要分布在转动环502的内环侧，则第二压力主要施加在转动环502的内环侧，此时会导致转动环502受力不均，影响转动环502的使用寿命；为了解决上述问题，作为本实施例的进一步优化，所述平衡弧板505上设有第一气道509，所述隔板体501上设有第二气道510，所述第二气道510的一端与第一气道509连通；位于限位区506内的隔板体501的表面上设有第二气压平衡槽511，所述第二气道510的另一端与第二气压平衡槽511连通，此时位于第二气压平衡槽511内的转动环502的表面上会受到向左的第三压力，使整个转动环502受力均衡，同时第三压力和第二压力同时对第一压力进行抵消，更进一步降低转动环502在转动过程中受到的阻力，提高转动环502的使用寿命、以及操作便捷性。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述系统包括：

汽轮机(1)，包括：中压缸(102)，所述中压缸(102)采用合缸结构；

工业供热单元(2)，用于获取中压缸(102)内的高参数蒸汽，利用所述高参数蒸汽对用户进行供热；

所述中压缸(102)内设有流量调节机构(5)，所述流量调节机构(5)用于调节中压缸(102)向工业供热单元(2)输送高参数蒸汽的流量，所述工业供热单元(2)的输入端与位于流量调节机构(5)输入侧的中压缸(102)内部连通。

2.根据权利要求1所述的汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述汽轮机(1)还包括：低压缸(103)，所述低压缸(103)和中压缸(102)同轴相连；

所述系统还包括：

连通管供热单元(3)，用于获取中压缸(102)的排汽，将中压缸(102)的排汽分为冷却蒸汽和供热蒸汽，以及利用所述供热蒸汽对用户进行供热；

减温控制单元(4)，用于采集低压缸(103)的运行温度，在低压缸(103)处于微出力运行状态下，根据运行温度控制连通管供热单元(3)将冷却蒸汽通入低压缸(103)内和/或向低压缸(103)排汽侧喷入雾化的减温水，以降低低压缸(103)的运行温度。

3.根据权利要求2所述的汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述工业供热单元(2)包括：第一供热管(201)和第一阀组；

所述第一供热管(201)的输入端与中压缸(102)的内部相连通，所述第一阀组安装在第一供热管(201)上。

4.根据权利要求2所述的汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述连通管供热单元(3)包括：第二供热管(301)、冷却管路(302)、第二阀组和蝶阀(303)；

所述第二供热管(301)的输入端和冷却管路(302)的输入端均与中压缸(102)的排汽端连通，所述第二阀组安装在第二供热管(301)上；所述冷却管路(302)的输出端与低压缸(103)内部连通，所述蝶阀(303)安装在冷却管路(302)上。

5.根据权利要求4所述的汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述连通管供热单元(3)还包括：冷却旁路管(308)、调节阀(309)和蒸汽流量计(310)；

所述冷却旁路管(308)的第一端连接在蝶阀(303)的输入侧的冷却管路(302)上，第二端连接在蝶阀(303)输出侧的冷却管路(302)上，所述调节阀(309)和蒸汽流量计(310)均安装在冷却旁路管(308)上。

6.根据权利要求2所述的汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述减温控制单元(4)包括：温度检测模块和减温水模块；

所述温度检测模块用于检测低压缸(103)的运行温度；

所述减温水模块用于向低压缸(103)内喷入雾化的减温水。

7.根据权利要求1所述的汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述流量调节机构(5)包括同轴设置在中压缸(102)内的旋转隔板，所述旋转隔板包括隔板体(501)和转动环(502)，所述隔板体(501)与中压缸(102)固定相连，所述转动环(502)转动连接在隔板体(501)的一侧，

所述隔板体(501)沿周向设有若干气流通孔(503)，所述转动环(502)沿周向设有若干窗口(504)，所述转动环(502)通过旋转以使所述窗口(504)与对应的气流通孔(503)连通或使对应的气流通孔(503)阻断。

8.根据权利要求7所述的汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述隔板体(501)的边沿上设有若干平衡弧板(505)，所述平衡弧板(505)的轴向截面呈L形结构，所述平衡弧板(505)与隔板体(501)之间的间隙构成限位区(506)，所述转动环(502)的边沿插设在限位区(506)内。

9.根据权利要求8所述的汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述转动环(502)上设有气孔(507)，所述隔板体(501)的表面上设有第一气压平衡槽(508)，所述气孔(507)与第一气压平衡槽(508)连通。

10.根据权利要求9所述的汽轮机深度调峰供热系统，其特征在于，所述平衡弧板(505)上设有第一气道(509)，所述隔板体(501)上设有第二气道(510)，所述第二气道(510)的一端与第一气道(509)连通；位于限位区(506)内的隔板体(501)的表面上设有第二气压平衡槽(511)，所述第二气道(510)的另一端与第二气压平衡槽(511)连通。