一种提高深度调峰低压缸效率的母管制连接系统及运行方法与流程

本发明属于热力发电领域，具体涉及一种提高深度调峰低压缸效率的母管制连接系统及运行方法。

背景技术：

目前，国内电力市场火电机组占比仍然很大，而新能源发展日新月异、装机容量逐年上升。为了消纳、吸收日益增长的新能源机组发电量，电网对火力发电企业机组深度调峰能力提出了更高的要求。

然而，受制于设备设计功能及环保排放限制，锅炉设备即使在进行了“低负荷稳燃”技术改造及优化后，最低负荷值仍受到较大限制。

此外，火电机组在深度调峰工况下，由于锅炉设备、汽轮机设备的运行状态与设计状态存在较大差别，机组整体效率显著下降。例如，当机组单元制运行时，汽轮机在低负荷运行工况下，由于通过低压缸的蒸汽流量显著降低，从而导致低压缸效率显著降低，尤其是当汽轮机在深度调峰运行工况下，由于低压缸效率降低可能导致汽轮机热耗率急剧增加。

因此，为了提高机组深度调峰能力、降低机组深度调峰工况下的能耗，急需一种纯凝运行工况下的高效深度调峰技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高深度调峰低压缸效率的母管制连接系统及运行方法，从而实现提升机组深度调峰运行工况下的灵活性，使机组具备“机、炉解耦”能力，提高机组深度调峰工况下的经济性，同时使机组在锅炉设备事故状态下仍具有一定的发电能力。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种提高深度调峰低压缸效率的母管制连接系统，包括汽轮机组汽水系统及增设系统；其中，增设系统包括：主蒸汽连通母管、再热冷段蒸汽连通母管、再热热段蒸汽连通母管、最终给水连通母管、凝汽器热井倒水泵、凝汽器热井水连通母管和除氧器进水连通母管；

主蒸汽连通母管分别连接至每台机组锅炉的过热器出口主蒸汽管道，连接点介于锅炉过热器出口阀组与汽轮机进汽阀组之间的管道上，连接点至主蒸汽连通母管间设置单机至主蒸汽连通母管控制、隔离阀组；

再热冷段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热冷段蒸汽管道，连接点介于汽轮机高压缸出口与锅炉再热器蒸汽入口阀组之间的管道上，连接点至再热冷段蒸汽连通母管间设置单机至再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；

再热热段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组与汽轮机中压缸入口之间的管道上，连接点至再热热段蒸汽连通母管间设置单机至再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；

最终给水连通母管连接各机组高压加热器系统出口的锅炉给水管道，连接点介于高压加热器系统出口与锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组的锅炉给水管道上，连接点至最终给水连通母管间设置单机至最终给水连通母管控制、隔离阀组；

凝汽器热井倒水泵入口由旁路从凝汽器热井引出，出口管道设置倒水泵隔离、控制阀组，阀后设置三通管，与热井凝结水连通母管相连接；

热井凝结水连通母管连接各机组凝汽器热井凝结水管道，连接点介于热井出口与凝结水泵之间的凝结水管道上，管道上设置单机至热井凝结水连通母管隔离、控制阀组，阀组位置在三通管与权连接点之间；

除氧器进水连通母管连接各机组除氧器进口进水凝结水管道，连接点介于末级低压加热器出口与除氧器进水口之间的管道上，连接点至除氧器进水连通母管间设置单机至除氧器进水连通母管隔离、控制阀组，在连接点与除氧器进口之间设置除氧器进水隔离、控制阀组。

本发明进一步的改进在于，汽轮机组汽水系统包括锅炉1、2、……、n，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热系统的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热系统的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热系统、除氧器、给水泵与高压加热系统的进出水口依次相连通，高压加热系统的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。

本发明进一步的改进在于，当只有两台机组时，两台机组管道设备间使用配备隔离、控制阀组的连通管连接。

一种提高深度调峰低压缸效率的母管制连接系统的运行方法，该方法基于所述的一种提高深度调峰低压缸效率的母管制连接系统，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括如下操作内容：

当1号机锅炉停运时，关闭1号机锅炉主蒸汽隔离阀组、再热冷段与热段蒸汽隔离阀组，防止蒸汽倒流至停运锅炉中。打开锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其它机组的锅炉可以同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应主蒸汽；打开再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，1号机组冷再热蒸汽进入再热冷段蒸汽连通母管，其他机组的锅炉对1号机再热冷段蒸汽进行加热；打开再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其他机组的锅炉对1号汽轮机和本机组中压缸供应再热热段蒸汽；1号机低压缸不抽汽，低压加热器系统不工作；打开凝汽器热井倒水泵与对应控制、隔离阀组，关闭低压加热器系统进水控制、隔离阀组，关闭热井水连通母管控制、隔离阀组，将1号机的凝结水全部倒至热井水连通母管，至其他机组热井，1号机的凝结水进入其他机组低压加热器系统进行加热；1号机凝结水泵不运行；关闭1号机组除氧器进水控制、隔离阀组，打开1号机与其他机组的除氧器进水连通母管隔离、控制阀组，其他机组的给水部分输送至1号机除氧器进行加热除氧，后进入1号机高压加热器系统进行加热；关闭1号机锅炉给水省煤器入口控制、隔离阀组，防止给水倒灌至停炉机组，打开1号机最终给水连通母管控制、隔离阀组，将加热后的给水输送至其它机组锅炉，继续下一次汽水循环。

本发明进一步的改进在于，锅炉停运指的是在锅炉检修、故障、机组两班制运行、机组热备用状态，以及其它所有对于锅炉设备有计划或者意外停运的情况。

本发明进一步的改进在于，阀组指的是用到的调节阀、隔离阀。

本发明进一步的改进在于，阀的种类为电动阀、气动阀、液动阀和手动阀。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：

(1)采用本发明方法，相对于原机组的单元制运行方式，可实现“少炉多机”运行，因此，多台机组整体实现了“机、炉解耦”；

(2)采用本发明方法，在深度调峰运行工况下，可停运某台锅炉、通过调节某台机组的再热蒸汽流量，同时停运该机组的低压加热器并将该机组凝结水倒送至其他机组加热，从而控制该机组的低压缸进汽流量至最低，甚至低于低压加热器投运情况下的汽轮机低压缸设计冷却蒸汽流量，由于该机组低压缸进汽流量减小，意味着母管制连接的其他机组低压缸进汽流量平均值将显著增大，从而可以提高多台机组平均低压缸效率；

(3)采用本发明方法，在深度调峰运行工况下运行时，由于某台机组凝结水泵可以退出运行，因此也具有一定节能效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标记说明(pn指第n台机组的泵，vn指第n台机组的阀门)：

pn-1、给水泵，

pn-2、凝结水泵，

pn-3、凝汽器热井倒水泵

vn-1、主蒸汽连通母管控制、隔离阀组，

vn-2、锅炉主蒸汽控制、隔离阀组，

vn-3、再热冷段段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，

vn-4、再热冷段蒸汽控制、隔离阀组，

vn-5、再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，

vn-6、再热热段蒸汽控制、隔离阀组，

vn-7、高压缸进汽控制、隔离阀组，

vn-8、中压缸进汽控制、隔离阀组，

vn-9、低压缸进汽控制、隔离阀组，

vn-10、锅炉给水省煤器入口控制、隔离阀组，

vn-11、最终给水连通母管控制、隔离阀组，

vn-12、凝汽器热井倒水泵隔离、控制阀组

vn-13、凝汽器热井水连通母管隔离、控制阀组

vn-14、除氧器进水连通母管控制、隔离阀组

vn-15、除氧器进水控制、隔离阀组

vn-16、低压加热器系统进水控制、隔离阀组

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参见图1，本发明提供的一种提高深度调峰低压缸效率的母管制连接系统，包括常规锅炉、汽轮机组汽水系统及增设系统。其中，增设系统包括：主蒸汽连通母管、再热冷段蒸汽连通母管、再热热段蒸汽连通母管、最终给水连通母管、凝汽器热井倒水泵、凝汽器热井水连通母管、除氧器进水连通母管及相应控制、关断阀组。

其中，所述的汽轮机组汽水系统包括锅炉1、2、……、n，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热系统的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热系统的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热系统、除氧器、给水泵与高压加热系统的进出水口依次相连通，高压加热系统的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。

所述的增设系统中主蒸汽连通母管连接方式为：主蒸汽连通母管分别连接至每台机组锅炉的过热器出口主蒸汽管道，连接点介于锅炉过热器出口阀组vn-2与汽轮机进汽阀组vn-7之间的管道上，连接点至主蒸汽连通母管间设置单机至主蒸汽连通母管控制、隔离阀组vn-1。

所述的增设系统中再热冷段蒸汽连通母管连接方式为：再热冷段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热冷段蒸汽管道，连接点介于汽轮机高压缸出口与锅炉再热器蒸汽入口阀组vn-4之间的管道上，连接点至再热冷段蒸汽连通母管间设置单机至再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组vn-3。

所述的增设系统中再热热段蒸汽连通母管连接方式为：再热热段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组vn-6与汽轮机中压缸进汽阀组vn-8之间的管道上，连接点至再热热段蒸汽连通母管间设置单机至再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组vn-5。

所述的增设系统中最终给水连通母管连接方式为：最终给水连通母管连接各机组高压加热器系统出口的锅炉给水管道，连接点介于高压加热器系统出口与锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组vn-10的锅炉给水管道上，连接点至最终给水连通母管间设置单机至最终给水连通母管控制、隔离阀组vn-11。

所述的增设系统中凝汽器热井倒水泵连接方式为：凝汽器热井倒水泵pn-3入口由旁路从凝汽器热井引出，出口管道设置倒水泵隔离、控制阀组vn-12，阀后设置三通管，与热井凝结水连通母管相连接。

所述的增设系统中热井凝结水连通母管连接方式为：热井凝结水连通母管连接各机组凝汽器热井凝结水管道，连接点介于热井出口与凝结水泵之间的凝结水管道上，管道上设置单机至热井凝结水连通母管隔离、控制阀组vn-13，阀组位置在上述三通管与连接点之间。

所述的增设系统中除氧器进水连通母管连接方式为：除氧器进水连通母管连接各机组的除氧器进水管道，连接点介于低压加热器系统与除氧器之间的给水管道上，连接点至除氧器进水连通母管间设置单机至除氧器进水连通母管控制、隔离阀组vn-14。在连接点与低压加热器系统出水口之间设置除氧器进水控制、隔离阀组vn-15。

本发明提供一种提高深度调峰低压缸效率的母管制连接系统及运行方法，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括如下操作内容：

当1号机锅炉停运时，关闭1号机锅炉主蒸汽隔离阀组v1-2、再热冷段蒸汽隔离阀组v1-4与再热热段蒸汽隔离阀组v1-6，防止蒸汽倒流至停运锅炉中。打开1号机组锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组v1-1，并打开其它运行机组锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组vm-1(m＝2,3,4,…,n，为其它运行机组编号，可以是多台机组)，其它机组的锅炉可以同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应主蒸汽；打开再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组v1-3，1号机组冷再热蒸汽进入再热冷段蒸汽连通母管，并打开其它运行机组再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组vm-3，其他机组的锅炉对1号机再热冷段蒸汽进行加热；打开再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组v1-5，并打开其它运行机组再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组vm-5，其他机组的锅炉对1号汽轮机和本机组中压缸供应再热热段蒸汽；1号机低压缸不抽汽，低压加热器系统不工作；打开凝汽器热井倒水泵p1-3与对应控制、隔离阀组v1-12，关闭低压加热器系统进水控制、隔离阀组v1-16，关闭热井水连通母管控制、隔离阀组v1-13，将1号机的凝结水全部倒至热井水连通母管，至其他机组热井，1号机的凝结水进入其他机组低压加热器系统进行加热；1号机凝结水泵p1-2不运行；关闭1号机组除氧器进水控制、隔离阀组v1-15，打开1号机的除氧器进水连通母管隔离、控制阀组v1-14，并打开其他机组的除氧器进水连通母管隔离、控制阀组vm-14，其他机组的给水部分输送至1号机除氧器进行加热除氧，后进入1号机高压加热器系统进行加热；关闭1号机锅炉给水省煤器入口控制、隔离阀组v1-10，防止给水倒灌至停炉机组，打开1号机最终给水连通母管控制、隔离阀组v1-11，将加热后的给水输送至其它机组锅炉，继续下一次汽水循环。

表1是机组在常规单元制运行工况下系统主要阀门、设备的运行状态和利用本发明方法在少炉多机运行工况下系统主要阀门、设备的运行状态的对比。

表1以两台机组为例，单元制运行为两台机组均正常运行，少炉多机制运行为1号机组锅炉停运，2号机组锅炉同时给1号机组汽轮机和2号机组汽轮机供应主蒸汽。

本发明提供的一种用于深度调峰的四大管道母管制连接系统及运行方法，可使机组在“少炉多机”运行工况下，实现“机、炉解耦”，并且可降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电功率。利用本发明，在深度调峰运行工况下，可停运某台机组低压加热器，并通过调整深度减小该机组的再热蒸汽流量，从而控制该机组的低压缸进汽流量至最低，并将该机组凝结水倒送至其他机组加热，从而提高多台机组平均低压缸效率。经过加热器的凝结水返回至该机组除氧器继续参与热力循环，使高压加热器正常工作。采用本方案，由于部分机组凝结水泵可以不工作，多台机组低压缸效率将显著提高，因此，运行更为节能。