CN220621973U - 一种热电机组的冷却蒸汽系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热电机组的冷却蒸汽系统，包括中压缸和低压缸，中压缸通过中低压连通管排汽至低压缸；中低压连通管上设置有第一调节阀，第一调节阀为非全密封形式的阀门，当第一调节阀的开度为零时，蒸汽能漏过第一调节阀并冷却低压缸。所述第一调节阀为蝶阀，通过在第一调节阀的阀板上开设有漏流孔，或是在第一调节阀的阀板与密封面之间留有漏流间隙的方式，使第一调节阀成为非全密封形式的阀门。本实用新型能够更安全、灵活的实现汽轮机低压缸切除供热。

Description

一种热电机组的冷却蒸汽系统

技术领域

本实用新型涉及热电技术领域，尤其涉及一种热电机组的冷却蒸汽系统。

背景技术

我国集中供热事业飞速发展，2021年全国城市集中供热面积106.03亿m2，较2000年增长近10倍。随着2017年以来推动北方地区清洁取暖工作，我国北方城市清洁取暖率大幅提高，形成了以燃煤热电联产为主要热源的供热格局。随着“3060”双碳目标的提出，国家提出加快构建以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统，煤电机组在电力系统中的定位从基本电源、主力电源向支撑性、调节性电源转变。煤电机组，尤其是燃煤热电机组灵活性调峰压力日益增大。为缓解电热矛盾，增加运行灵活性，近年来越来越多的燃煤热电机组进行了切除低压缸进汽改造。

为防止汽轮机低压缸叶片鼓风，原始设计时低压缸有最小进汽流量限制，低于此限制线低压缸进入鼓风工况，危害安全运行。切除低压缸进汽改造即通过将汽轮机中低压连通管调节蝶阀关至零位，全部中排抽汽进入热网首站供热，汽轮机低压缸仅通入少量冷却蒸汽进行冷却，带出低压缸鼓风热量，保障机组安全运行。

切除低压缸进汽改造核心在于冷却蒸汽系统设计，目前，切除低压缸进汽的冷却蒸汽系统主要采用减温减压方案，其在中低压连通管调节蝶阀前引出冷却蒸汽管道，管道上串联设置减压装置、减温装置、汽水分离器、调节阀、流量计等设备，切缸工况下将少量中排抽汽减温减压至合适参数后通至低压缸。上述的冷却蒸汽系统均需将冷却蒸汽管道由中低压连通管中压缸排汽口引出，在汽机主厂房运转层布置设备后再接至中低压连通管低压缸进汽口，管道路由长，改动范围大，影响运转层美观；且为满足切除低压缸进汽需求，中低压连通管调节蝶阀需更换为全密封零泄露型式，纯凝运行时仅依靠热工逻辑控制调节蝶阀限位以保障低压缸的最小进汽流量，若热工逻辑失效，则存在纯凝运行调节蝶阀全关，中压缸瞬间闷缸超压风险，危害汽轮机安全运行；同时，减温减压方案冷却蒸汽管道设备较多，每次投入前均需进行暖管操作，低压缸投切灵活性受限。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种热电机组的冷却蒸汽系统，可更安全、灵活的实现汽轮机低压缸切除供热。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种热电机组的冷却蒸汽系统，包括中压缸和低压缸，中压缸通过中低压连通管排汽至低压缸；中低压连通管上设置有第一调节阀，第一调节阀为非全密封形式的阀门，当第一调节阀的开度为零时，蒸汽能漏过第一调节阀并冷却低压缸。

进一步地，所述第一调节阀为蝶阀，第一调节阀的阀板上开设有漏流孔，使第一调节阀成为非全密封形式的阀门。

进一步地，所述第一调节阀为蝶阀，第一调节阀的阀板与密封面之间留有漏流间隙，使第一调节阀成为非全密封形式的阀门。

进一步地，所述中低压连通管上设置有小旁路，小旁路与第一调节阀并联，小旁路上设置有第二调节阀，第二调节阀打开时，蒸汽能从小旁路补充至冷却低压缸。

进一步地，所述低压缸上设置有温度监测单元，温度监测单元对应监测低压缸的温度信息，第二调节阀依据所述温度信息反馈调节。

进一步地，所述小旁路通过自身刚性与中低压连通管连接固定。

有益效果：本实用新型的一种热电机组的冷却蒸汽系统，其有益效果如下：

1)中低压连通管上的第一调节阀为非全密封形式，且在第一调节阀前后并联设置小旁路系统，在切除低压缸进汽的工况下，通过第一调节阀漏流以及小旁路调节流量，共同实现对低压缸的冷却，不需要进行暖管操作，低压缸投切灵活；

2)小旁路依靠自身刚性连接于中低压连通管上，无需像其他技术方案将冷却蒸汽管道引至运转层地面做支撑，系统改动范围小，易于实施。

附图说明

附图1为本实用新型的冷却蒸汽系统示意图；

附图2为小旁路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如附图1至2所述的一种热电机组的冷却蒸汽系统及其运行方法，热电机组包括汽轮机，汽轮机包括中压缸1和低压缸2，中压缸1通过中低压连通管3排汽至低压缸2。中低压连通管3上有第一调节阀4，第一调节阀4为非全密封形式的阀门。当第一调节阀4的开度为零时，第一调节阀4仍有一定的漏流量，即部分蒸汽能漏过第一调节阀4，并通过中低压连通管3进入到低压缸2内，带出低压缸2鼓风热量，从而对低压缸2进行冷却，保障热电机组安全运行。

所述中低压连通管3上设置有小旁路5，小旁路5与第一调节阀4并联，小旁路5的进出口端分别连接在中低压连通管3的第一调节阀4前后。所述小旁路5上设置有第二调节阀6，第二调节阀6对应控制小旁路5的开闭，第二调节阀6的驱动方式为液动或电动。当第一调节阀4的开度为零，第一调节阀4的漏流量有可能不够满足对低压缸2的冷却，此时可以打开第二调节阀6时，从小旁路5补充用以冷却低压缸2的蒸汽，以满足低压缸2的冷却需求。

所述低压缸2上设置有温度监测单元，温度监测单元对应监测低压缸2的温度，并依据测得的温度信息，反馈调节第二调节阀6的开度。如附图2中所示，温度监测单元包括第一温度传感器11、第二温度传感器12、第三温度传感器13、第四温度传感器14和第五温度传感器15，其中第一温度传感器11安装于中低压连通管3上的低压缸2入口处，第二温度传感器12、第三温度传感器13、第四温度传感器14和第五温度传感器15分别安装于低压缸2电端、调端侧次末级动叶片叶顶区域；第二温度传感器12、第三温度传感器13、第四温度传感器14和第五温度传感器15用于观测低压缸2是否处于鼓风状态。

所述中压缸1上连接有中排抽汽管7，中压缸1通过中排抽汽管7连接供热网路，中压缸1可以通过中排抽汽管7排汽至供热网路内的供热首站热网加热器。所述中排抽汽管7上设置有第三调节阀8，第三调节阀8对应调节中排抽汽管7内的流量及压力。

中低压连通管3上设置有第一压力变送器9，第一压力变送器9位于第一调节阀4阀前，且第一压力变送器9也位于小旁路5前，第一压力变送器9对应检测中排抽汽管7的入口压力。中低压连通管3上设置有第二压力变送器10，第二压力变送器10位于第一调节阀4阀后，且第二压力变送器10安装在低压缸2的入口处，第二压力变送器10为绝压压力表，第二压力变送器10对应检测低压缸2的入口压力。

所述第一调节阀4为蝶阀。第一调节阀4可以通过在阀板上开设漏流孔的方式成为非全密封形式的阀门，也可以通过阀板与密封面之间留有漏流间隙的方式成为非全密封形式的阀门，又或是通过在密封面上设置机械限位结构，使阀板与密封面无法完全闭合的方式成为非密封形式的方式，此外，还可以是上述三种方式中的组合。

所述小旁路5通过自身刚性与中低压连通管3连接固定。由于第一调节阀4漏流和小旁路5调节流量共同实现对低压缸2的冷却，所以小旁路5承担的蒸汽流量要远小于传统的冷却蒸汽管道，因此小旁路5的管径相较于传统的冷却蒸汽管道更小，因此小管径的小旁路5无需设置支吊架支撑或引至运转层地面做支撑，系统改动范围小，易于实施。而且传统的减温减压方案冷却蒸汽管道设备较多，每次投入前均需进行暖管操作，低压缸2投切灵活性受限，而在本实用新型中，小旁路5的结构简单，不需要进行暖管操作，能使低压缸2投切灵活性更高。

本实用新型的冷却蒸汽系统功能在汽轮机处于切除低压缸2进汽工况时，实现对低压缸2的冷却。在采暖季时，热电机组处于抽气供热工况时，冷却蒸汽系统不工作，第二调节阀6处于关闭状态，汽轮机中压缸1的部分排汽经中排抽汽管7至供热首站热网加热器，部分排汽经中低压连通管3至低压缸2。通过调节第一调节阀4和第三调节阀8的开度，可以使第一调节阀4的阀前压力，即第一压力变送器9测得的压力为额定采暖抽汽压力；并使低压缸2入口压力，即第二压力变送器10的压力不低于低压缸2的最小进汽流量所对应的压力。具体地，在第一调节阀4为零开度时，漏流量按阀前压力为采暖抽汽额定压力，阀后压力为20-30kPa时为30t/h设置。而当第二调节阀6全开时，通流量按阀前压力为采暖抽汽额定压力，阀后压力为20-30kPa时不得超过热电机组8％额定工况主汽量，第一调节阀4零开度时漏流量为准。

在热电机组进行切除低压缸2进汽操作时，先将第一调节阀4的开度逐渐关小至零，在这个过程中，配合调节第一调节阀4与第二调节阀6，使第一压力变送器9所测的中排抽汽管7的入口压力保持为额定采暖抽汽压力；由于第一调节阀4为非全密封形式的阀门，所以第一调节阀4为零开度时仍有少量漏流量，此部分漏流量作为低压缸2冷却蒸汽。然后通过温度监测单元获取低压缸2的温度信息；如果低压缸2的温度保持稳定且不超过140度，则抵压缸未过热，说明漏过第一调节阀4的蒸汽量足够冷却低压缸2，此时切除低压缸2进汽完成，不需要启用小旁路5，热电机组可安全运行。如果低压缸2的温度呈现持续上升的状态，则低压缸2过热，说明第一调节阀4零开度时的漏流量不足以将低压缸2冷却，此时启用小旁路5补充用以冷却低压缸2的蒸汽，并根据温度监测单元测得的温度信息调节第二调节阀6的开度大小，逐步开大第二调节阀6的开度，观察温度监测单元测得的温度信息，直至低压缸2的温度保持稳定且不超过140度，保持第二调节阀6的开度，此时切除低压缸2进汽完成，热电机组可安全运行。

在热电机组进行切除低压缸2进汽退出操作时，逐步开大第一调节阀4的开度，使第二压力变送器10的所测得的压力值逐渐上升，并观察第二压力变送器10的压力，当第二压力变送器10所测得的压力值上升至不低于低压缸2的最小进汽流量所对应的压力值时，说明热电机组退出切除低压缸2进汽工况，转为抽汽供热工况。在热电机组进行切除低压缸2进汽退出的过程中，第二调节阀6可不做调节，由此，当下次需要进行切除低压缸2进汽操作时，第二调节阀6可以不做调节或者仅做微调。

另外，在热电机组进行纯凝运行时，所述第二调节阀6保持全开状态。此时即使第一调节阀4发生故障全关，则依靠第一调节阀4本省漏流量以及小旁路5的通流量，机组仍有部分蒸汽进入低压缸2，可以防止中压缸1瞬间闷缸超压，为运行人员操作争取时间。

如附图1和2中所示，中低压连通管3为单根型式，若为双根或多根型式，则每根中低压连通管3上的第一调节阀4均为非密封形式，且均设置小旁路5，系统的总通流量保持不变。

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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种热电机组的冷却蒸汽系统，其特征在于：包括中压缸(1)和低压缸(2)，中压缸(1)通过中低压连通管(3)排汽至低压缸(2)；中低压连通管(3)上设置有第一调节阀(4)，第一调节阀(4)为非全密封形式的阀门，当第一调节阀(4)的开度为零时，蒸汽能漏过第一调节阀(4)并冷却低压缸(2)。

2.根据权利要求1所述的一种热电机组的冷却蒸汽系统，其特征在于：所述第一调节阀(4)为蝶阀，第一调节阀(4)的阀板上开设有漏流孔，使第一调节阀(4)成为非全密封形式的阀门。

3.根据权利要求1所述的一种热电机组的冷却蒸汽系统，其特征在于：所述第一调节阀(4)为蝶阀，第一调节阀(4)的阀板与密封面之间留有漏流间隙，使第一调节阀(4)成为非全密封形式的阀门。

4.根据权利要求1所述的一种热电机组的冷却蒸汽系统，其特征在于：所述中低压连通管(3)上设置有小旁路(5)，小旁路(5)与第一调节阀(4)并联，小旁路(5)上设置有第二调节阀(6)，第二调节阀(6)打开时，蒸汽能从小旁路(5)补充至冷却低压缸(2)。

5.根据权利要求4所述的一种热电机组的冷却蒸汽系统，其特征在于：所述低压缸(2)上设置有温度监测单元，温度监测单元对应监测低压缸(2)的温度信息，第二调节阀(6)依据所述温度信息反馈调节。

6.根据权利要求4所述的一种热电机组的冷却蒸汽系统，其特征在于：所述小旁路(5)通过自身刚性与中低压连通管(3)连接固定。