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一种主再热联合旁路启动运行供热系统及使用方法

文献发布时间:2023-06-19 18:58:26


一种主再热联合旁路启动运行供热系统及使用方法

技术领域

本发明涉及一种主再热联合旁路启动运行供热系统及使用方法,属于汽轮机技术领域。

背景技术

公知的,当前我国正在推进新能源电力生产的建设步伐,燃煤发电机组承担越来越重的调峰任务,大部分机组需在供热期进行深度调峰。随着城市化的建设及环保需求,集中供热已是主要的供热方式,对燃煤火电机组的供热需求突增,同时随着生活质量的提高,机组供热可靠性已是供热机组的主要硬性指标。

目前,燃煤发电机组启动准备过程中,锅炉产生的热量均通过汽机侧凝汽器进行外排,造成能源浪费同时降低机组整体热效率,不符合当前及未来能源发展政策。

而已有的常规主再热旁路系统,例如一种汽轮机旁路供热系统,包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸和凝汽器,锅炉内设置过热器和再热器,过热器的出口连通主蒸汽管道,主蒸汽管道的出口能通过高压旁路、低压旁路连通供热网或凝汽器;主蒸汽管道的出口还能顺序连通高压缸和中压缸,中压缸的出口能通过中排供热管道连通供热网,中压缸的出口还能通过并联的中低压连通管道或中低压连通旁路管道连通低压缸,低压缸的出口连通凝汽器。

虽然该现有技术中主蒸汽管道的出口分为两路,一路蒸汽可顺序进入高压缸、中压缸做功,并能实现低压缸切除运行,降低低压缸进汽量、提高机组供热量;一路为旁路供热,最终实现热电解耦,提高机组电调峰能力。

但是该汽轮机旁路供热系统,在机组启动时由于供热品质无法满足直接供热需求,而采用常规冲车方式将主再热蒸汽进入凝汽器后外排,无法实现在启动过程中蒸汽能源的利用,依然不能彻底解决上述问题。

发明内容

为了克服相关技术的上述不足,本发明提供一种主再热联合旁路启动运行供热系统及使用方法,能够通过主蒸汽直接减温减压方式联合高低旁路蒸汽实现在启动过程中蒸汽能源的利用,同时提升启机过程中的机组供热能力,能够在全周期下增强供热的安全性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是:

一种主再热联合旁路启动运行供热系统,包括锅炉、汽机高压缸、汽机中压缸、汽机低压缸、凝汽器、蒸汽联箱以及加热器;

其中,所述锅炉内设有锅炉过热器和锅炉再热器,锅炉过热器的出口连通主蒸汽管道,主蒸汽管道的出口分三路,第一路连通高压缸的入口,高压缸的出口连通至锅炉再热器的入口,第二路可选择性地通过高压旁路连通至锅炉再热器的入口,第三路可选择性地连通至蒸汽联箱的入口,同时第一路和第二路的出口也可选择性地连通至蒸汽联箱的入口;所述锅炉再热器的出口分别连通至汽机中压缸的入口以及可选择性地通过低压旁路可选择地连通至蒸汽联箱的入口;汽机中压缸的出口分别可选择性地连通到蒸汽联箱的入口及连通至汽机低压缸的入口,汽机低压缸的出口连通凝汽器的入口,所述蒸汽联箱的出口通过加热器连通至供热网。

可选的,所述高压旁路上设置有高旁阀,主蒸汽管道的出口与蒸汽联箱的入口之间依次设置有第一阀门、第二阀门和第五阀门;

所述锅炉再热器入口与蒸汽联箱的入口之间依次设置有第三阀门和第四阀门,且第三阀门连接高压旁路;

所述汽机中压缸的出口与蒸汽联箱的入口之间设置有第六阀门;

所述低压旁路上设置有低旁阀,所述低旁阀与蒸汽联箱的入口之间依次设置有第八阀门和第九阀门,低旁阀与凝汽器的入口之间设置有第七阀门。

本发明解决其技术问题采用的其他技术方案是:

一种主再热联合旁路启动运行供热系统的使用方法,包括启动供热模式,在该启动供热模式下,锅炉产生的主蒸汽通过高压旁路进入锅炉再热器中,再经低压旁路进入蒸汽联箱,与主蒸汽直接经减温减压后的蒸汽混合后通过加热器对外进行集中供热;

所述启动供热模式的操作包括导通锅炉再热器的出口与蒸汽联箱的入口,导通锅炉过热器的出口与蒸汽联箱的入口,切断锅炉再热器的入口与蒸汽联箱的入口的连通,切断汽机中压缸与蒸汽联箱的入口的连通,断开凝汽器与低压旁路的连通。

可选的,所述启动供热模式的操作具体为:关闭第三阀门、第四阀门、第六阀门及第七阀门,同时打开第一阀门、第二阀门、第五阀门、高旁阀门、低旁阀门、第八阀门及第九阀门。

一种主再热联合旁路启动运行供热系统的使用方法,包括汽轮机正常运行期间的增强供热模式,在该增强供热模式下,将主蒸汽直接旁路到锅炉再热器中,再热蒸汽通过低压旁路减温减压后进入蒸汽联箱后,与汽轮机高压缸排汽的部分蒸汽经过减温减压后进入蒸汽联箱后的蒸汽混合后通过加热器对外进行集中供热;

所述增强供热模式的操作包括关闭第一阀门、第二阀门、第五阀门、第七阀门,打开第三阀门、第八阀门、第六阀门和第九阀门,同时调整高旁阀门、第四阀门和低旁阀门的开度。

可选的,所述高旁阀门、第四阀门和底旁阀门的调整过程为:

使通过第八阀门的蒸汽流量应等于通过低旁阀门的蒸汽流量及其减温水流量总和,而通过低旁阀门的蒸汽流量应等于通过高旁阀门的蒸汽流量及其减温水总和;调整第四阀门来补充旁路供热不足的供热需求部分,但该部分供热量的上限应控制在锅炉再热器不超温前提下。

一种主再热联合旁路启动运行供热系统的使用方法,包括汽轮机正常运行期间的主再热联合供热模式,在该主再热联合供热模式下,将主蒸汽直接旁路到锅炉再热器中,再热蒸汽通过低压旁路减温减压后进入蒸汽联箱后,与汽轮机高压缸排汽的部分蒸汽经过减温减压后,进入蒸汽联箱后的蒸汽及主蒸汽经过减温减压后进入蒸汽联箱的蒸汽共同通过加热器对外进行集中供热;

所述主再热联合供热模式的操作包括关闭第七阀门,打开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第六阀门及第八阀门,调整高旁阀门、第四阀门、第五阀门、低旁阀门和第九阀门的开度。

可选的,所述高旁阀门、第四阀门、第五阀门、低旁阀门和第九阀门的调整过程为:

使通过第八阀门的蒸汽流量应等于通过低旁阀门的蒸汽流量及其减温水流量总和,而通过低旁阀门的蒸汽流量应等于通过高旁阀门的蒸汽流量及其减温水总和;调整第四阀门和第五阀门来为补充旁路供热不足的供热需求部分,同时采用优先使用第四阀门的蒸汽流量,当再热冷端及再热热端参数受到限制时,采用第五阀门的蒸汽流量用于供热。

一种主再热联合旁路启动运行供热系统的使用方法,包括汽轮机或发电机事故工况时的应急供热模式,在该应急供热模式下,锅炉产生的主蒸汽通过高压旁路进入锅炉再热器中,再经低压旁路进入蒸汽联箱,与主蒸汽直接经减温减压后的蒸汽混合后通过加热器对外进行集中供热;

所述应急供热模式的操作包括关闭第三阀门、第四阀门、第六阀门及第七阀门,打开第一阀门、第二阀门、第五阀门、高旁阀门、低旁阀门、第八阀门及第九阀门。

相比相关技术,本发明的一种主再热联合旁路启动运行供热系统及使用方法,通过对常规汽轮机的高低压旁路进行改造后,利用包括锅炉、汽机高压缸、汽机中压缸、汽机低压缸、凝汽器、蒸汽联箱以及加热器的供热系统,基于操作阀门及连接管道连通状态能够得到启动供热模式、增强供热模式、主再热联合供热模式和应急供热模式,实现主再热蒸汽联合旁路在启动、运行和故障过程中对外供热,可实现工业供热与集中供热的多重需求,增强了机组热电解耦能力,保证了在汽轮机或发电机事故时进行停机不停炉供热,有效提高了企业供热可靠性、安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例主再热联合旁路启动运行供热系统的结构示意图。

图中附图标记说明:1-锅炉;2-汽机高压缸;3-汽机中压缸;4-汽机低压缸;5-凝汽器;6-蒸汽联箱;7-热网加热器;8-第一阀门;9-高旁阀门;10-第二阀门;11-第三阀门;12-第四阀门;13-第五阀门;14-第六阀门;15-低旁阀门;16-第七阀门;17-第八阀门;18-第九阀门。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明的保护范围。

图1示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图,图中的一种主再热联合旁路启动运行供热系统,包括锅炉1、汽机高压缸2、汽机中压缸3、汽机低压缸4、凝汽器5、蒸汽联箱6以及热网加热器7;其中,所述锅炉1内设有锅炉过热器和锅炉再热器,锅炉过热器的出口连通主蒸汽管道,主蒸汽管道的出口分三路,第一路连通高压缸的入口,高压缸的出口连通至锅炉再热器的入口,第二路可选择性地通过高压旁路连通至锅炉再热器的入口,第三路可选择性地连通至蒸汽联箱6的入口,同时第一路和第二路的出口也可选择性地连通至蒸汽联箱6的入口;所述锅炉再热器的出口分别连通至汽机中压缸3的入口以及可选择性地通过低压旁路可选择地连通至蒸汽联箱6的入口;汽机中压缸3的出口分别可选择性地连通到蒸汽联箱6的入口及连通至汽机低压缸4的入口,汽机低压缸4的出口连通凝汽器5的入口,所述蒸汽联箱6的出口通过热网加热器7连通至供热网。

作为本发明实施例的具体实施方式之一,所述高压旁路上设置有高旁阀,主蒸汽管道的出口与蒸汽联箱6的入口之间依次设置有第一阀门8、第二阀门10和第五阀门13;由于主蒸汽压力较高,利用第一阀门8、第二阀门10和第五阀门13分别作为两个关断阀和一个调节阀,能够增加系统安全性。

所述锅炉再热器入口与蒸汽联箱6的入口之间依次设置有第三阀门11和第四阀门12,且第三阀门11连接高压旁路;利用第三阀门11和第四阀门12增加非供热期系统隔离安全性。

所述汽机中压缸3的出口与蒸汽联箱6的入口之间设置有第六阀门14;其中的第六阀门14属于热电机组最常规的抽汽供热控制门。

所述低压旁路上设置有低旁阀,所述低旁阀与蒸汽联箱6的入口之间依次设置有第八阀门17和第九阀门18,低旁阀与凝汽器5的入口之间设置有第七阀门16。其中第八阀门17和第九阀门18分别用于隔离和调整。

具体实施中,由锅炉1产生的主蒸汽可进入汽机高压缸2做功后排出至锅炉再热器中加热后进入汽机中压缸3中做功后排出汽机低压缸4继续做功后进入凝汽器5中,至此完成整个系统发电做功过程。同时,所述锅炉1产生的主蒸汽可通过高旁阀后直接进入锅炉1中再热完成后续流程;锅炉产生的主蒸汽可通过第一阀门8、第二阀门10、第五阀门13减温减压后进入蒸汽联箱6实现供热及热电解耦功能;所述汽机高压缸2排汽可通过第三阀门11、第四阀门12进入蒸汽联箱6实现供热及热电解耦功能;所述锅炉1产生的再热蒸汽可通过低旁阀门15、第七阀门16、第八阀门17、第九阀门18控制进入蒸汽联箱6实现供热及热电解耦功能,其中第九阀门18为备用调整阀门,正常情况是通过低旁阀门15控制旁路蒸汽整体供热量。

本发明实施例还提供了一种主再热联合旁路启动运行供热系统的使用方法,该使用方法涉及多种供热模式,包括启动供热模式、增强供热模式、主再热联合供热模式以及应急供热模式。

在启动过程中,采取如下操作可进入启动供热模式:导通锅炉再热器的出口与蒸汽联箱6的入口,导通锅炉过热器的出口与蒸汽联箱6的入口,切断锅炉再热器的入口与蒸汽联箱6的入口的连通,切断汽机中压缸3与蒸汽联箱6的入口的连通,断开凝汽器5与低压旁路的连通。

在本实施例中,上述操作过程的具体做法可以是:关闭第三阀门11、第四阀门12、第六阀门14及第七阀门16,同时打开第一阀门8、第二阀门10、第五阀门13、高旁阀门9、低旁阀门15、第八阀门17及第九阀门18。

在上述启动供热模式下,锅炉1产生的主蒸汽通过高压旁路进入锅炉再热器中,再经低压旁路进入蒸汽联箱6,与主蒸汽直接经减温减压后的蒸汽混合后通过热网加热器7对外进行集中供热。

本实施例的启动供热模式区别于常规系统,主要通过打开第八阀门17、第九阀门18,关闭第七阀门16将再热蒸汽通过低旁阀减压减温后对外集中供热,能够避免将冲车过程中的蒸汽排入凝汽器5,可实现在机组启动过程主再热升参数及冲车阶段对主再热蒸汽的能源利用,有效提升机组整体能源利用水平。

在汽轮机正常运行期间,进行如下操作可进入增强供热模式:关闭第一阀门8、第二阀门10、第五阀门13、第七阀门16,打开第三阀门11、第八阀门17、第六阀门14和第九阀门18,同时调整高旁阀门9、第四阀门12和低旁阀门15的开度。

在本实施例的一种可选实施方式中,所述高旁阀门9、第四阀门12和底旁阀门的调整过程为:

使通过第八阀门17的蒸汽流量应等于通过低旁阀门15的蒸汽流量及其减温水流量总和,而通过低旁阀门15的蒸汽流量应等于通过高旁阀门9的蒸汽流量及其减温水总和;调整第四阀门12来补充旁路供热不足的供热需求部分,但该部分供热量的上限应控制在锅炉再热器不超温前提下,其中上限可以是50t/h。

在上述增强供热模式下,将主蒸汽直接旁路到锅炉再热器中,再热蒸汽通过低压旁路减温减压后进入蒸汽联箱6后,与汽轮机高压缸排汽的部分蒸汽经过减温减压后进入蒸汽联箱6后的蒸汽混合后通过热网加热器7对外进行集中供热。具体的,在汽轮机正常运行期间,可通过关闭第一阀门8、第二阀门10、第五阀门13、第七阀门16,打开第三阀门11、第八阀门17、第六阀门14和第九阀门18,同时调整高旁阀门9、第四阀门12和低旁阀门15的开度将主蒸汽直接旁路到锅炉再热器中,再热蒸汽通过低压旁路减温减压后通过第八阀门17、第九阀门18进入蒸汽联箱6后与汽轮机高压缸排汽的部分蒸汽经过第四阀门12减温减压后进入蒸汽联箱6后的蒸汽混合后通过热网加热器7对外进行集中供热。

在汽轮机正常运行期间,还可以采取以下操作获得主再热联合供热模式:

关闭第七阀门16,打开第一阀门8、第二阀门10、第三阀门11、第六阀门14、第八阀门17,调整高旁阀门9、第四阀门12、第五阀门13、低旁阀门15和第九阀门18的开度。

作为本实施例进一步的可选实施方式,所述高旁阀门9、第四阀门12、第五阀门13、低旁阀门15和第九阀门18的调整过程为:

使通过第八阀门17的蒸汽流量应等于通过低旁阀门15的蒸汽流量及其减温水流量总和,而通过低旁阀门15的蒸汽流量应等于通过高旁阀门9的蒸汽流量及其减温水总和;调整第四阀门12和第五阀门13来为补充旁路供热不足的供热需求部分,同时采用优先使用第四阀门12的蒸汽流量,当再热冷端及再热热端参数受到限制时,采用第五阀门13的蒸汽流量用于供热。

在上述主再热联合供热模式下,将主蒸汽直接旁路到锅炉再热器中,再热蒸汽通过低压旁路减温减压后进入蒸汽联箱6后,与汽轮机高压缸排汽的部分蒸汽经过减温减压后,进入蒸汽联箱6后的蒸汽及主蒸汽经过减温减压后进入蒸汽联箱6的蒸汽共同通过热网加热器7对外进行集中供热。具体的,在汽轮机正常运行期间,可以通过关闭第七阀门16,打开第一阀门8、第二阀门10、第三阀门11、第六阀门14、第八阀门17,调整高旁阀门9、第四阀门12、第五阀门13、低旁阀门15和第九阀门18的开度将主蒸汽直接旁路到锅炉再热器中,再热蒸汽通过低压旁路减温减压后通过第八阀门17、第九阀门18进入蒸汽联箱6后与汽轮机高压缸排汽的部分蒸汽经过第四阀门12减温减压后进入蒸汽联箱6后的蒸汽及主蒸汽通过第一阀门8、第二阀门10后经过第五阀门13减温减压后进入蒸汽联箱6的蒸汽共同通过热网加热器7对外进行集中供热。该主再热联合供热模式可在增强供热模式的基础上进一步增加机组供热能力及调峰能力,实现机组热电解耦。

在汽轮机或发电机事故工况时,经过如下操作可进入应急供热模式:关闭第三阀门11、第四阀门12、第六阀门14及第七阀门16,打开第一阀门8、第二阀门10、第五阀门13、高旁阀门9、低旁阀门15、第八阀门17及第九阀门。

在上述应急供热模式下,锅炉1产生的主蒸汽通过高压旁路进入锅炉再热器中,再经低压旁路进入蒸汽联箱6,与主蒸汽直接经减温减压后的蒸汽混合后通过热网加热器7对外进行集中供热。具体的,在汽轮机或发电机事故工况时,通过阀门操作同汽轮机启动过程阀门操作方式相同,将主蒸汽通过锅炉再热器及低压旁路变为采暖供汽。同时通过操作第一阀门8、第二阀门10、第五阀门13将主蒸汽通过减温减压方式进入蒸汽联箱6后与第九阀门18过来的蒸汽混合后通过热网加热器7对实现对外供热。相比之下,事故工况时,由于不涉及汽轮机冲车用汽,且为满足供热的基本需求,可提升整个旁路供热系统的供热能力及整体系统阀门开度,而启动模式时,在带负荷高压缸进汽时,可适当开大低压旁路的低旁阀门15,降低再热蒸汽压力,使高排逆止阀快速打开,同时由于汽轮机高压缸2存在进汽工况,需注意系统整体阀门开度与汽轮机高压缸2进汽的匹配性。该应急供热模式能够有效利用再热器材料的安全裕度,实现汽轮机或发电事故工况时的直接供热供热工况,在以往停机不停炉的系统上进一步增加热电联产机组的供热可靠性,可提升机组供热可靠性约10%。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质,对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化,均落入本发明的保护范围之内。

技术分类

06120115757740