专利名称：300mw容量等级低真空供热汽轮机系统及其调节方法
技术领域：
本发明属于热电技术领域，特别涉及一种300MW容量等级低真空供热汽轮机系统及其调节方法。
背景技术：
《中华人民共和国节约能源法》中国家鼓励发展热电联产、集中供热，提高热电机组的利用率。《国家关于发展热电联产的规定》中也指出热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益，热电厂的建设是城市治理大气污染和提高能源利用率的重要措施，是集中供热的重要组成部分，是提高人民生活质量的公益性基础设施。凝汽器低真空运行，循环水供热的方式作为集中供热方式的一种，以其供热量大和能源利用效率高的特点越来越受到重视。汽轮机低真空循环水供热的原理是降低凝汽器的真空度，提高汽轮机的排汽温度，将凝汽器的循环水直接作为采暖用水为热用户供热，实现汽轮机低真空循环水供暖的目的。汽轮机改为低真空供热后，在供热期热用户实际上就成为热电厂的“冷却塔”，汽轮机的排汽余热得到了有效的利用，避免了冷源损失，大大提高了热电厂能源的综合利用率。然而目前汽轮机低真空循环水供暖的机组均由中小容量纯凝机组改造而来，其最大可实现容量级别为100MW级，对于300MW容量等级机组则很难实现，其主要原因是30(MW容量等级机组低压缸单缸布置，排汽流量大，末级叶片高，低真空供热时，排汽压力升高，直接影响机组的热膨胀，差胀、振动、串轴等指标，机组不能安全稳定运行。因此，为了解决300丽容量等级汽轮机组的低真空循环水供暖问题，必须从改变300MW容量等级机组的低压缸布置入手，进行供热汽轮机组的设计，获得300MW容量等级低真空供热汽轮机系统。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中所述的300MW容量等级汽轮机组低真空运行并利用循环水供热的问题，为300MW级容量机组低真空供热提供技术支持，提出了一种300MW容量等级低真空供热汽轮机系统及其调节方法，其技术方案为300MW容量等级低真空供热汽轮机系统由300MW容量等级低真空供热汽轮发电机组以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统构成，所述300MW容量等级低真空供热汽轮发电机组中，汽轮机高压缸1、汽轮机中压缸2、汽轮机I号低压缸3、汽轮机II号低压缸4和发电机5单轴布置；汽轮机高压缸I和汽轮机中压缸2合缸布置,汽轮机中压缸2的轴用联轴器
I7与汽轮机I号低压缸3 —侧的轴连接，汽轮机I号低压缸3另一侧的轴用联轴器II 8与汽轮机II号低压缸4 一侧的轴连接，汽轮机II号低压缸4另一侧的轴用联轴器III 9与发电机5的轴连接；汽轮机高压缸I的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管15连接，汽轮机中压缸2的中压缸进汽口与锅炉再热蒸汽热段管16连接，汽轮机高压缸I的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管17连接，汽轮机I号低压缸3的I号低压缸进汽口和汽轮机II号低压缸4的II号低压缸进汽口都与汽轮机中压缸2的中压缸排汽口连接，汽轮机I号低压缸3的I号低压缸排汽口和汽轮机II号低压缸4的II号低压缸排汽口都与凝汽器6的凝汽器蒸汽入口连接，凝汽器6的凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管18连接；所述电厂冷端和供热负荷耦合调节系统中，凝汽器6的凝汽器冷侧出口与循环水泵I 12的进水口和热网供水管19连接，凝汽器6的凝汽器冷侧进口与循环水泵II 13的出水口连接，循环水泵II 13的进水口与热网回水管20连接，循环水泵I 12的出水口通过阀门I 11与冷却塔10的冷却塔进水口连接，冷却塔10的冷却塔出水口通过阀门II 14与热网回水管20连接；所述300MW容量等级低真空供热发电机组包括300MW、350MW标准容量汽轮机以及200MW 400MW非标准容量汽轮机；所述汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4都采用两缸四排汽的结构布置，即每个低压缸都有对称布置的两个缸体，每个缸体有两个排汽口。所述汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压调范围都为4kPa 40kPa。本发明的300MW容量等级低真空供热汽轮发电机组保留了传统300MW容量机组高压缸和中压缸的设计结构，即汽轮机高压缸I和汽轮机中压缸2合缸布置，主蒸汽进入汽轮机高压缸I在高压缸做功后由锅炉再热蒸汽冷段管17进入锅炉再热器，再热后通过锅炉再热蒸汽热段管16进入汽轮机中压缸2。蒸汽由汽轮机中压缸2排出后，通过中压缸和两台低压缸的连通管输送至两台低压缸，即汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4。蒸汽在进入汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4前的连通管中平均分为两股，由于机组两个低压缸均分中压缸排汽流量，每个低压缸流量变为现有300MW容量等级汽轮机低压缸流量的一半，流量大大降低，末级叶片长度变短，扩大了背压调节范围，提高了系统的安全性。因此，采用上述设计的汽轮机结构，汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压达到40kPa时能够满足机组安全运行要求。汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4对称布置，都从各自缸体的中部进汽，两端排汽，形成双缸四排汽的结构布置。低压缸背压可调范围增大，在供暖期，背压可提高到40kPa，实现低真空供热，在非供暖期，能够参照环境温度调整低压缸背压值，实现纯凝发电。蒸汽从汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的排汽口排出后进入凝汽器6冷凝。汽轮机排汽冷凝过程加热热网供水。机组的汽轮机高压缸1、汽轮机中压缸2、汽轮机I号低压缸3、汽轮机II号低压缸4和发电机5的轴由联轴器I 7、联轴器II 8和联轴器III9连接在一起，单轴布置。通过冷却塔10、循环水泵I 12及阀门I 11和阀门II 14调节机组背压，进而实现供热负荷的调节。300MW容量等级低真空供热汽轮机系统的调节方法一、在非供暖期，切除热网，阀门I 11和阀门II 14全部开启，通过调节循环水泵
I12和循环水泵II 13的流量来调节汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压，使背压不高于20kPa，汽轮机组纯凝运行；二、在供暖期，开通热网，减小阀门I 11和阀门II 14的开启度，从冷凝器6的凝汽器冷侧出口流出的热水进入热网，热网运行，调节循环水泵II 13流量，使得汽轮机组的汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压升高至20kPa 40kPa，汽轮机组低真空运行；当热负荷需求变化时，按如下方法进行供热负荷的调整A.当热负荷需求增大时，调小循环水泵I 12的流量，同时减小阀门I 11和阀门
II14的开启度，热网供水温度升高和热网供水流量变大，热网回水温度升高，汽轮机组的汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压升高至30kPa 40kPa范围并保持稳定;B.当热负荷需求减小时，调大循环水泵I 12的流量，同时加大阀门I 11和阀门
II14的开启度，热网供水温度降低和热网水量变小，热网回水温度降低，汽轮机组的汽轮 机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压降低至20kPa 30kPa范围并保持稳定。本发明的有益效果为，本发明采用双低压缸设置和低压缸双缸四排汽的布置方式，蒸汽在中压缸和低压缸的连通管中平均分为两股，与现有技术的300MW汽轮机组单个低压缸进汽及结构参数对比，由于本发明所述机组两个低压缸均分中压缸排汽流量，每个低压缸流量变为现有300MW容量等级汽轮机低压缸流量的一半，流量大大降低，末级叶片长度变短，增加了机组低压缸背压的可调范围，背压达到40kPa时也能够满足安全运行要求，提高了系统的安全性，解决了 300MW容量等级汽轮机组不能进行低真空供热的问题。
图1为300MW容量等级低真空供热汽轮机系统示意图。图中，I—汽轮机闻压缸,2—汽轮机中压缸，3—汽轮机I号低压缸,4—汽轮机II号低压缸，5-发电机，6-凝汽器，7-联轴器I，8—联轴器II，9-联轴器III，10-冷却塔，11-阀门I，12--循环水泵I，13-循环水泵II，14-阀门II，15-锅炉主蒸汽管，16-锅炉再热蒸汽热段管，17-锅炉再热蒸汽冷段管，18-电厂热力系统凝结水管，19—热网供水管，20—热网回水管。
具体实施例方式下面结合附图及具体实例对本发明作进一步说明。图1为300MW容量等级低真空供热汽轮机系统示意图。300MW容量等级低真空供热汽轮机系统由300MW容量等级低真空供热汽轮发电机组以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统构成。300MW容量等级低真空供热汽轮发电机组中，汽轮机高压缸1、汽轮机中压缸2、汽轮机I号低压缸3、汽轮机II号低压缸4和发电机5单轴布置。汽轮机高压缸I和汽轮机中压缸2合缸布置，汽轮机中压缸2的轴用联轴器I 7与汽轮机I号低压缸3 —侧的轴连接,汽轮机I号低压缸3另一侧的轴用联轴器II 8与汽轮机II号低压缸4 一侧的轴连接，汽轮机II号低压缸4另一侧的轴用联轴器III 9与发电机5的轴连接。本实施例中的低真空供热发电机组为350MW标准容量汽轮机。汽轮机高压缸I的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管15连接，汽轮机中压缸2的中压缸进汽口与锅炉再热蒸汽热段管16连接，汽轮机高压缸I的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管17连接，汽轮机I号低压缸3的I号低压缸进汽口和汽轮机II号低压缸4的II号低压缸进汽口都与汽轮机中压缸2的中压缸排汽口连接，汽轮机I号低压缸3的I号低压缸排汽口和汽轮机II号低压缸4的II号低压缸排汽口都与凝汽器6的凝汽器蒸汽入口连接，凝汽器6的凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管18连接。汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4都采用两缸四排汽的结构布置。电厂冷端和供热负荷耦合调节系统中，凝汽器6的凝汽器冷侧出口与循环水泵I 12的进水口和热网供水管19连接，凝汽器6的凝汽器冷侧进口与循环水泵II 13的出水口连接，循环水泵II 13的进水口与热网回水管20连接，循环水泵I 12的出水口通过阀门I 11与冷却塔10的冷却塔进水口连接，冷却塔10的冷却塔出水口通过阀门II 14与热网回水管20连接。汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压调范围都为4kPa 40kPa。300MW容量等级低真空供热汽轮机系统的调节方法为一、在非供暖期，切除热网，阀门I 11和阀门II 14全部开启，通过调节循环水泵
I12和循环水泵II 13的流量来调节汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压，使背压不高于20kPa，汽轮机组纯凝运行；二、在供暖期，开通热网，减小阀门I 11和阀门II 14的开启度，从冷凝器6的凝汽器冷侧出口流出的热水进入热网，热网运行，调节循环水泵II 13流量，使得汽轮机组的汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压升高至20kPa 40kPa，汽轮机组低真空运行；当热负荷需求变化时，按如下方法进行供热负荷的调整A.当热负荷需求增大时，调小循环水泵I 12的流量，同时减小阀门I 11和阀门
II14的开启度，热网供水温度升高和热网供水流量变大，热网回水温度升高，汽轮机组的汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压升高至30kPa 40kPa范围并保持稳定;B.当热负荷需求减小时，调大循环水泵I 12的流量，同时加大阀门I 11和阀门
II14的开启度，热网供水温度降低和热网水量变小，热网回水温度降低，汽轮机组的汽轮机I号低压缸3和汽轮机II号低压缸4的背压降低至20kPa 30kPa范围并保持稳定。本发明适用于300MW容量等级热电联产汽轮机组实施低真空供热。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种300MW容量等级低真空供热汽轮机系统，其特征在于，300MW容量等级低真空供热汽轮机系统由300MW容量等级低真空供热汽轮发电机组以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统构成，所述300MW容量等级低真空供热汽轮发电机组中，汽轮机高压缸(I)、汽轮机中压缸(2)、汽轮机I号低压缸(3)、汽轮机II号低压缸(4)和发电机(5)单轴布置，汽轮机高压缸(I)和汽轮机中压缸(2)合缸布置，汽轮机中压缸(2)的轴用联轴器I (7)与汽轮机I号低压缸(3)—侧的轴连接，汽轮机I号低压缸(3)另一侧的轴用联轴器II (8)与汽轮机II号低压缸(4) 一侧的轴连接，汽轮机II号低压缸(4)另一侧的轴用联轴器111(9)与发电机(5)的轴连接；汽轮机高压缸(I)的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管(15)连接，汽轮机中压缸(2)的中压缸进汽口与锅炉再热蒸汽热段管(16)连接，汽轮机高压缸(I)的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管(17)连接，汽轮机I号低压缸(3)的I号低压缸进汽口和汽轮机II号低压缸(4)的II号低压缸进汽口都与汽轮机中压缸(2)的中压缸排汽口连接，汽轮机I号低压缸(3)的I号低压缸排汽口和汽轮机II号低压缸(4)的II号低压缸排汽口都与凝汽器(6) 的凝汽器蒸汽入口连接，凝汽器(6)的凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管(18)连接；所述电厂冷端和供热负荷耦合调节系统中，凝汽器(6)的凝汽器冷侧出口与循环水泵I(12)的进水口和热网供水管(19)连接，凝汽器(6)的凝汽器冷侧进口与循环水泵II (13) 的出水口连接，循环水泵II (13)的进水口与热网回水管(20)连接，循环水泵I (12)的出水口通过阀门I (11)与冷却塔(10)的冷却塔进水口连接，冷却塔(10)的冷却塔出水口通过阀门II (14)与热网回水管(20)连接。
2.根据权利要求1所述的30(MW容量等级低真空供热汽轮机系统，其特征在于，所述300丽容量等级低真空供热发电机组包括30(MW、35(MW标准容量汽轮机以及200丽 400MW非标准容量汽轮机。
3.根据权利要求1所述的300MW容量等级低真空供热汽轮机系统，其特征在于，所述汽轮机I号低压缸(3)和汽轮机II号低压缸(4)都采用两缸四排汽的结构布置。
4.根据权利要求1所述的300MW容量等级低真空供热汽轮机系统，其特征在于，所述汽轮机I号低压缸(3)和汽轮机II号低压缸(4)的背压调范围都为4kPa 40kPa。
5.—种300MW容量等级低真空供热汽轮机系统的调节方法，其特征在于，如权利要求1 所述的300MW容量等级低真空供热汽轮机系统的调节方法为一、在非供暖期，切除热网，阀门I(11)和阀门II (14)全部开启，通过调节循环水泵I(12)和循环水泵II (13)的流量来调节汽轮机I号低压缸(3)和汽轮机II号低压缸(4)的背压，使背压不高于20kPa，汽轮机组纯凝运行；二、在供暖期，开通热网，减小阀门I(11)和阀门II (14)的开启度，从冷凝器6的凝汽器冷侧出口流出的热水进入热网，热网运行，调节循环水泵II (13)流量，使得汽轮机组的汽轮机I号低压缸(3)和汽轮机II号低压缸(4)的背压升高至20kPa 40kPa,汽轮机组低真空运行；当热负荷需求变化时，按如下方法进行供热负荷的调整A.当热负荷需求增大时，调小循环水泵I (12)的流量，同时减小阀门I (11)和阀门II(14)的开启度，热网供水温度升高和热网供水流量变大，热网回水温度升高，汽轮机组的汽轮机I号低压缸(3)和汽轮机II号低压缸(4)的背压升高至30kPa 40kPa范围并保持稳定;B.当热负荷需求减小时，调大循环水泵I (12)的流量，同时加大阀门I (11)和阀门II(14)的开启度，热网供水温度降低和热网水量变小，热网回水温度降低，汽轮机组的汽轮机I号低压缸(3)和汽轮机II号低压缸(4)的背压降低20kPa 30kPa范围并保持稳定。
全文摘要
本发明属于热电技术领域，涉及一种300MW容量等级低真空供热汽轮机系统及其调节方法，系统由300MW容量等级低真空供热汽轮发电机组以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统构成，汽轮发电机组中，汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机Ⅰ号低压缸、汽轮机Ⅱ号低压缸和发电机单轴布置。在供暖期，两个低压缸的背压升高，汽轮机组低真空运行，由于蒸汽在进入两个低压缸前的连通管中平均分为两股，每个低压缸流量变为现有技术300MW容量等级汽轮机低压缸流量的一半，流量大大降低，末级叶片长度变短，扩大了背压调节范围，提高了系统的安全性；在非供暖期，汽轮机组纯凝运行。本发明适用于300MW容量等级热电联产汽轮机组实施低真空供热。
文档编号F01K17/02GK103016082SQ201210571628
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者杨勇平, 李沛峰, 何坚忍, 戈志华, 杨佳霖, 宋之平 申请人:华北电力大学