一种将单元制机组改造为母管制机组的系统以及运行方法与流程

本发明属于热力发电领域，具体涉及一种将单元制机组改造为母管制机组的系统以及运行方法。

背景技术：

目前，国内大容量火力发电厂广泛采用蒸汽中间再热方式，一般采用单元制，即每台锅炉仅为配套的一台汽轮机供汽，汽轮机驱动发电机，各独立单元之间没有大的横向联系，在机组正常运行时，本单元所需要的蒸汽和厂用电取自本单元。

与一般小容量机组采用的母管制系统(即将多台给水和过热蒸汽参数相同的机组分别用母管将给水和过热蒸汽连接在一起的发电系统)相比，在锅炉设备需要进行检修、出现故障、机组两班制运行、机组热备用状态或其他需要停运锅炉设备的时候，配套的汽轮机以及发电机也会被迫同时停止，这样极大地影响了机组的运行灵活性和发电量。此外，随着光电、风电等新型清洁能源的大量投用，大规模间歇性能源的并网发电，加剧了电网的波动性，且由于国民经济的不断发展和用电结构的变化，电力系统面临电网峰谷差偏大，调峰能力不足的矛盾，电网对火电机组参与调峰甚至是深度调峰提出了更高的要求。

因此，在火电机组的升级改造中，迫切需要提出一种能够实现大容量火电机组间锅炉与汽轮机互连的系统以及运行方法，来提升机组深度调峰运行工况下的灵活性以及锅炉设备事故状态下的机组发电量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种将单元制机组改造为母管制机组的系统以及运行方法，从而实现提升机组深度调峰运行工况下的灵活性以及锅炉设备事故状态下的机组发电量。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种将单元制机组改造为母管制机组的系统，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、高压缸抽汽连通母管、除氧器抽汽连通母管、三段抽汽连通母管和最终给水连通母管；

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；

高压缸抽汽连通母管连接各机组汽轮机高压缸抽汽至高压加热器系统管道，连接点介于汽轮机高压缸抽汽阀组与高压加热器系统进汽阀组之间的管道上，连接点至高压缸抽汽连通母管间设置单机至高压缸抽汽连通母管控制、隔离阀组；

除氧器抽汽连通母管连接汽轮机除氧器抽汽至除氧器的管道，连接点介于汽轮机除氧器抽汽阀组与除氧器进汽阀组之间的管道上，连接点至除氧器抽汽连通母管间设置单机至除氧器抽汽连通母管控制、隔离阀组；

三段抽汽连通母管连接各机组的三段抽汽至第三级高压加热器管道，连接点介于三段抽汽阀组与第三级高压加热器系统进汽阀组之间的管道上，连接点至三段抽汽连通母管间设置单机至三段抽汽连通母管隔离、控制阀组；

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。

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的使用配备隔离、控制阀组的连通管连接。

一种将单元制机组改造为母管制机组的运行方法，该方法基于所述的一种将单元制机组改造为母管制机组的系统，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；关闭1号机高压缸抽汽阀组，打开高压缸抽汽连通母管控制、隔离阀组，1号汽轮机高压缸抽汽均由其他机组提供，1号汽轮机高压缸处不抽汽；关闭1号机除氧器抽汽阀组，打开除氧器抽汽连通母管控制、隔离阀组，1号汽轮机除氧器抽汽均由其他机组提供，1号汽轮机不提供本机除氧器供汽；关闭1号机三段抽汽阀组，打开三段抽汽连通母管控制、隔离阀组，1号汽轮机三段抽汽由其他机组提供，1号汽轮机中压缸处不抽汽；关闭1号机锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组，防止给水倒灌至停运锅炉中，打开最终给水连通母管控制、隔离阀组，1号机组最终给水进入其它机组锅炉给水管道中重新被加热至过热蒸汽。

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，停炉机组汽轮机高压缸不进行抽汽，高压回热系统供汽均来自于相邻机组，从而提高停炉机组整体汽轮机运行效率；

2.采用本发明方法，机组在“少炉多机”运行工况下，可实现进一步的“机、炉解耦”，在投运锅炉正常运行条件下，进一步降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电动率；

3.采用本发明方法，部分机组锅炉停运、热备用或二班制运行时，可通过控制各母管与机组间连接阀组使停炉机组汽轮机获得主、再热蒸汽，并回收停炉机组冷再热蒸汽，实现停炉不停机。

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，

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、高压缸抽汽控制、隔离阀组，

vn-11、除氧器抽汽控制、隔离阀组，

vn-12、三段抽汽控制、隔离阀组，

vn-13、高压加热器系统进汽控制、隔离阀组，

vn-14、除氧器进汽控制、隔离阀组，

vn-15、第三级加热器进汽控制、隔离阀组，

vn-16、锅炉给水省煤器入口控制、隔离阀组，

vn-17、最终给水连通母管控制、隔离阀组，

vn-18、高压缸抽汽连通母管控制、隔离阀组，

vn-19、除氧器抽汽连通母管控制、隔离阀组，

vn-20、三段抽汽连通母管控制、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，本发明提供的一种将单元制机组改造为母管制机组的系统，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、高压缸抽汽连通母管、除氧器抽汽连通母管、三段抽汽连通母管、最终给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与汽轮机高压缸进汽控制、隔离阀组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冷段蒸汽控制、隔离阀组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热段蒸汽控制、隔离阀组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。

所述的增设系统中高压缸抽汽连通母管连接方式为：高压缸抽汽连通母管连接各机组汽轮机高压缸抽汽至高压加热器系统管道，连接点介于汽轮机高压缸抽汽阀组vn-10与高压加热器系统进汽阀组vn-13之间的管道上，连接点至高压缸抽汽连通母管间设置单机至高压缸抽汽连通母管控制、隔离阀组vn-18。

所述的增设系统中除氧器抽汽连通母管连接方式为：除氧器抽汽连通母管连接汽轮机除氧器抽汽至除氧器的管道，连接点介于汽轮机除氧器抽汽阀组vn-11与除氧器进汽阀组vn-14之间的管道上，连接点至除氧器抽汽连通母管间设置单机至除氧器抽汽连通母管控制、隔离阀组vn-19。

所述的增设系统中三段抽汽连通母管连接方式为：三段抽汽连通母管连接各机组的三段抽汽至第三级高压加热器管道，连接点介于三段抽汽阀组vn-12与第三级高压加热器进汽阀组vn-15之间的管道上，连接点至三段抽汽连通母管间设置单机至三段抽汽连通母管隔离、控制阀组vn-20。

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-16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-17。

本发明提供一种将单元制机组改造为母管制机组的运行方法，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；关闭1号机高压缸抽汽阀组v1-10，打开高压缸抽汽连通母管控制、隔离阀组v1-18，1号汽轮机高压缸抽汽均由其他机组提供，1号汽轮机高压缸处不抽汽；关闭1号机除氧器抽汽阀组v1-11，打开除氧器抽汽连通母管控制、隔离阀组v1-19，1号汽轮机除氧器抽汽均由其他机组提供，1号汽轮机不提供本机除氧器供汽；关闭1号机三段抽汽阀组v1-12，打开三段抽汽连通母管控制、隔离阀组v1-20，1号汽轮机三段抽汽由其他机组提供，1号汽轮机中压缸处不抽汽；关闭1号机锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组v1-16，防止给水倒灌至停运锅炉中，打开最终给水连通母管控制、隔离阀组v1-17，并打开其他机组的最终给水连通母管控制、隔离阀组vm-17，1号机组最终给水进入其它机组锅炉给水管道中重新被加热至过热蒸汽。

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。

本发明提供的一种将单元制机组改造为母管制机组的系统，采用本发明方法，机组在“少炉多机”运行工况下，可实现进一步的“机、炉解耦”，在投运锅炉正常运行条件下，进一步降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电动率。利用本发明，在深度调峰运行工况下，可实现停炉机组高中压汽轮机不进行抽汽，高中压抽汽均来源于相邻机组，这样停炉机组的低压缸进汽会相应增多，从而提升汽轮机整体效率。