一种基于高压缸零出力及再热蒸汽母管制连接及运行方法与流程

本发明属于热力发电领域，具体涉及一种基于高压缸零出力及再热蒸汽母管制连接系统及运行方法。

背景技术：

新能源发电系统装机容量的不断提高，促使电网对火电机组的调峰能力提出了更高的要求，为了满足电网越来越严苛的调峰需求，大量火电机组进行了各种灵活性改造。目前常见的火电机组灵活性改造按照纯凝和供热机组，以及供暖期和非供暖期的特性，主要分为锅炉稳燃技术和机组热电解耦技术。

锅炉低负荷稳燃技术主要解决的是机组在纯凝运行工况下实现深度调峰的主要技术手段，包括锅炉超低负荷稳燃技术和低负荷工况下的运行优化。但受制于锅炉排放、运行安全边界的限值，低负荷稳燃及运行优化技术仅能使机组最小技术出力达到30-35％额定负荷。

热电解耦技术的主要技术路线有两种：一是采用储热技术提高机组供热下的灵活性；二是采用如切除低压缸进汽供热技术、旁路供热技术等来提高机组的灵活性。热电解耦技术严重依赖庞大的热负荷用户需求，具有较大的局限性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于高压缸零出力及再热蒸汽母管制连接系统及运行方法，从而实现“机、炉解耦”方式运行，显著提升机组深度调峰运行工况下的灵活性，并使机组在锅炉设备事故状态下机组仍具有发电能力。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种基于高压缸零出力及再热蒸汽母管制连接系统，包括汽轮机组汽水系统及增设系统；其中，增设系统包括：再热热段蒸汽连通母管、凝结水连通母管、除氧器至凝结水连通母管连通管和高中压缸进汽连通管；

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；增设系统中再热器出口管道逆止门安装在再热器出口管道上，位置在再热热段蒸汽连通母管与再热器出口管道连接口的上游；

凝结水连通母管连接各机组除氧器出口的凝结水管道，连接点介于除氧器出口的前置泵与锅炉给水泵之间的凝结水管道上，连接点至凝结水连通母管间设置单机至凝结水连通母管控制、隔离阀组；

除氧器至凝结水连通母管连通管连接除氧器与凝结水连通母管，连通管一端接除氧器，另一端设三通管连接至凝结水连通母管，连通管上设置除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组；

高中压缸进汽连通管连接各机组的高压缸进汽管道和中压缸进汽管道，连通管一端设三通管连接高压缸进汽管道，连接点介于高压调门和高压缸进汽口之间，另一端设三通管连接中压缸进汽管道，连接点介于中压调门和中压缸进汽口之间，连通管上设置高中压缸进汽连通管控制、隔离阀组。

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。

一种基于高压缸零出力及再热蒸汽母管制连接系统的运行方法，该方法基于所述的基于高压缸零出力及再热蒸汽母管制连接系统，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括：

当1号机锅炉停运时，关闭1号机高压缸进汽隔离阀组与再热热段蒸汽隔离阀组，防止蒸汽倒流至停运锅炉中；打开1号机组再热热段蒸汽通母管控制、隔离阀组，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，其它机组的锅炉同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应再热热段蒸汽；打开1号机中压缸进汽控制、隔离阀组，进入1号机组的再热热段蒸汽大部分进入1号机组中压缸；打开高中压缸进汽连通管控制、隔离阀组，少部分蒸汽通过高中压缸进汽连通管进入1号机组高压缸，对高压缸进行冷却及平衡转子轴向推力；关闭1号机最终给水控制、隔离阀组，防止给水倒灌至锅炉，关闭1号机高压加热器进气隔离、控制阀，打开1号机除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组，并关闭其他运行机组除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组，关闭1号机除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组，并打开其他运行机组除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组，凝结水通过除氧器出口前置泵，经凝结水连通母管至其他机组除氧器并流入高压加热器进行加热，在其他机组中继续完成热力循环，1号机组低压加热器、除氧器正常工作。

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)利用本发明方法，通过再热蒸汽母管制连接，可以实现“少炉多机”运行方式，从而显著降低机组深度调峰运行工况下的负荷下限值；

(2)利用本发明方法，通过再热蒸汽母管制连接，并为高压缸设置冷却蒸汽，使高压缸实现零出力运行，在“少炉多机”运行方式下，可以实现深度调峰运行工况下的负荷灵活分配。

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、除氧器出口前置泵

vn-1、再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，

vn-2、再热热段蒸汽控制、隔离阀组，

vn-3、高压缸进汽控制、隔离阀组，

vn-4、中压缸进汽控制、隔离阀组，

vn-5、高中压缸进汽连通管控制、隔离阀组，

vn-6、锅炉最终给水控制、隔离阀组，

vn-7、除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组，

vn-8、再热器出口管道逆止门，

vn-9、除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组，

vn-10、高压加热器进口控制、隔离阀组

vn-11、三段抽汽控制、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，本发明提供的一种基于高压缸零出力及再热蒸汽母管制连接系统及运行方法，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：再热热段蒸汽连通母管、凝结水连通母管、除氧器至凝结水连通母管连通管、高中压缸进汽连通管及相应控制、关断阀组、再热器出口管道逆止门、中压联合汽门改造为可调式中压联合汽门。

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。

所述的增设系统中再热热段蒸汽连通母管的连接方式为：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-2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vn-1。

所述的增设系统中再热器出口管道逆止门vn-8安装在再热器出口管道上，位置在再热热段蒸汽连通母管与再热器出口管道连接口的上游。

所述的增设系统中凝结水连通母管的连接方式为：凝结水连通母管连接各机组除氧器出口的凝结水管道，连接点介于除氧器出口的前置泵pn-3与锅炉给水泵pn-1之间的凝结水管道上，连接点至凝结水连通母管间设置单机至凝结水连通母管控制、隔离阀组vn-7。

所述的增设系统中除氧器至凝结水连通母管连通管的连接方式为：除氧器至凝结水连通母管连通管连接除氧器与凝结水连通母管，连通管一端接除氧器，另一端设三通管连接至凝结水连通母管，连通管上设置除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组vn-9。

所述的增设系统中高中压缸进汽连通管的连接方式为：高中压缸进汽连通管连接各机组的高压缸进汽管道和中压缸进汽管道，连通管一端设三通管连接高压缸进汽管道，连接点介于高压调门vn-3和高压缸进汽口之间，另一端设三通管连接中压缸进汽管道，连接点介于中压调门vn-4和中压缸进汽口之间，连通管上设置高中压缸进汽连通管控制、隔离阀组vn-5。

所述的增设系统中，中压联合汽门改造为可调式中压联合汽门。

本发明提供一种基于高压缸零出力及再热蒸汽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号机高压缸进汽隔离阀组v1-3与再热热段蒸汽隔离阀组v1-2，防止蒸汽倒流至停运锅炉中。打开1号机组再热热段蒸汽通母管控制、隔离阀组v1-1，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-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再热热段蒸汽；打开1号机中压缸进汽控制、隔离阀组v1-4，进入1号机组的再热热段蒸汽大部分进入1号机组中压缸；打开高中压缸进汽连通管控制、隔离阀组v1-5，少部分蒸汽通过高中压缸进汽连通管进入1号机组高压缸，对高压缸进行冷却及平衡转子轴向推力等；关闭1号机最终给水控制、隔离阀组v1-6，防止给水倒灌至锅炉，关闭1号机高压加热器进气隔离、控制阀v1-10，打开1号机除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组v1-7，并关闭其他运行机组除氧器出口前置泵至凝结水连通母管控制、隔离阀组vm-7，关闭1号机除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组v1-9，并打开其他运行机组除氧器至凝结水连通母管控制、隔离阀组vm-9，凝结水通过除氧器出口前置泵，经凝结水连通母管至其他机组除氧器并流入高压加热器进行加热，在其他机组中继续完成热力循环，1号机组低压加热器、除氧器正常工作。

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。

利用本发明方法，通过再热蒸汽母管制连接，可以实现“少炉多机”运行方式，从而显著降低机组深度调峰运行工况下的负荷下限值。通过为高压缸设置冷却蒸汽，使高压缸实现零出力运行，在“少炉多机”运行方式下，可以实现深度调峰运行工况下的负荷灵活分配。此外，停炉机组的给水泵不工作，运行更为节能。