基于低压缸切除运行的汽轮机排汽回收供热系统的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及一种基于低压缸切除运行的汽轮机排汽回收供热系统。

背景技术：
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随着供热机组供热负荷的需求增大，以及为解决新能源消纳难题，要求供热机组参与深度调峰，为了有效缓解供热机组的热电解耦矛盾，提升原供热机组运行灵活性，部分技术条件适应的供热机组开展了汽轮机低压缸切缸运行供热改造。改造后，极大提高了机组热电解耦能力和运行灵活性，也改善的供热经济性和供热能力，但也带来了新问题：供热机组切缸运行后机组排汽热负荷急剧减小，相应冷端系统的防冻安全运行以及经济运行问题成为机组安全运行的难点。当前常采取冷端系统退出部分系统运行、热负荷再循环或新配套冷端系统等被动技术改造或运行措施，相应的改造技术投资和运行成本较大，安全可靠也不高。为此，充分利用新型高效离心式蒸汽压缩设备特性、汽轮机乏汽参数和供热系统参数相互耦合，构成新型完全乏汽热力回收利用系统，提升原供热机组供热系统安全经济性。

技术实现要素：
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本实用新型提供一种基于低压缸切除运行的汽轮机排汽回收供热系统，本实用新型可解决目前已灵活性切除低压缸供热改造的机组，汽轮机排汽流量急剧减小（一般为20-100t/h）时，相应的机组冷端系统热负荷仅为设计负荷的10%以下时，此时，机组冷端系统相应存在着安全经济运行问题，客观上制约着机组的安全经济运行，为达到简化冷端运行系统，综合提高机组供热运行安全经济性，提出了新型基于低压缸切除运行的汽轮机排汽回收供热系统。

本实用新型所采用的技术方案有：一种基于低压缸切除运行的汽轮机排汽回收供热系统，包括中压缸、主路供热蝶阀、低压缸、旁路供热蝶阀、离心式压缩机、加热器和热网加热器，所述中压缸通过一个管路与热网加热器相连，通过两个管路与低压缸相连，主路供热蝶阀和旁路供热蝶阀分别连接在中压缸与低压缸之间的两个管路上，主路供热蝶阀所在的管路形成中低压联通主管路，旁路供热蝶阀所在的管路形成中低压联通旁管路，低压缸、离心式压缩机和加热器依次串联后并并联至热网加热器所在的管路。

进一步地，所述热网加热器所在的管路依次串联有调整阀、逆止阀和电动阀。

进一步地，所述调整阀靠近中压缸，电动阀靠近热网加热器。

进一步地，所述低压缸的排汽管道上设有排汽管道大蝶阀。

进一步地，所述低压缸与离心式压缩机之间设有第一排汽管道阀门。

进一步地，所述离心式压缩机和加热器之间设有第二排汽管道阀门。

进一步地，所述加热器上连接有进水阀门。

进一步地，所述主路供热蝶阀采用可关断型严密蝶阀。

进一步地，所述旁路供热蝶阀采用预留过流间隙的非关断型严密蝶阀，预留过流间隙的过流流量为15-25t/h。

进一步地，所述离心式压缩机上连接压缩机变频驱动电机。

本实用新型将供热机组切缸运行后的剩余低压缸冷却排汽吸至新型离心式高效蒸汽压缩机，压缩提参数升温，达到可用于匹配加热热网系统回水的能级，可在供热期间使供热机组排汽减少排入原冷端系统，避免以机组深度调峰供热运行方式下的机组，因小量汽轮机乏汽冷却而不合理投入冷端系统运行，带来冷端系统的防冻等安全经济性运行问题；同时，可以高效回收汽轮机排汽显热和潜热的热量，提高系统整体供热能力和运行经济性的目的。由此产生的有益效果为：

1）本实用新型将汽轮机低压缸排汽管道设置三通连接，在供热期切换至与增设的离心式压缩机相连，压缩机由配套电机高速驱动压缩提质增压，进而达到热网回水可利用能级回收，与原机组供热系统的梯级串联供热，实现汽轮机排汽完全回收利用，零冷源损失。

2）本实用新型供热系统实现了机组增强了机组深度调峰灵活性和可靠性，也有效扩大了供热面积。

3）本实用新型用离心式高效蒸汽压缩机提质利用给水泵汽轮机排汽低品质能，达到能级梯级合理深度回收利用，克服了原供热系统小排汽热负荷下，冷端系统运行防冻压力大，系统运行不安全、不经济，制约供热系统安全经济运行的弊端。

附图说明：

图1为本实用新型系统图。

图2为本实用新型系统图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1和图2，本实用新型一种基于低压缸切除运行的汽轮机排汽回收供热系统，包括中压缸1、主路供热蝶阀2、低压缸3、旁路供热蝶阀5、离心式压缩机8、加热器9和热网加热器10，中压缸1通过一个管路与热网加热器10相连，通过两个管路与低压缸3相连，主路供热蝶阀2和旁路供热蝶阀5分别连接在中压缸1与低压缸3之间的两个管路上，主路供热蝶阀2所在的管路形成中低压联通主管路4，旁路供热蝶阀5所在的管路形成中低压联通旁管路6，低压缸3、离心式压缩机8和加热器9依次串联后并并联至热网加热器10所在的管路，离心式压缩机8上连接压缩机变频驱动电机7。

为便于控制管路，在对应地汽管路上设置功能阀，具体为：热网加热器10所在的管路依次串联有调整阀17、逆止阀18和电动阀19，其中调整阀17靠近中压缸1，电动阀19靠近热网加热器10。在低压缸3的排汽管道上设有排汽管道大蝶阀13。在低压缸3与离心式压缩机8之间设有第一排汽管道阀门14。离心式压缩机8和加热器9之间设有第二排汽管道阀门15。加热器9上连接有进水阀门16。

本实用新型中的主路供热蝶阀2采用可关断型严密蝶阀。旁路供热蝶阀采用预留过流间隙的非关断型严密蝶阀，预留过流间隙的过流流量为15-25t/h（一般为20t/h）。

供热机组在切除低压缸深度调峰运行期间，此时低压缸进汽维持最小冷却流量运行，这部分中压缸小量排汽一路进入低压缸3做功后，被离心式压缩机提质升参数，进入加热器9加热热网初级回水，另一路中压缸排汽至热网加热器10加热初级加热后热网循环水，在机组深度调峰运行时，结合热网回水温度，机组运行背压、旁路循环水流量，适时调整离心式压缩机运行特性，为此形成相互耦合，梯级加热，实现机组排汽的完成回收利用供热，此时机组汽轮机已无排汽热负荷排入原冷端系统11，可部分切除出原冷端系统运行，简化系统运行。

本实用新型中的离心式压缩机8和旁路抽吸汽轮机低压缸的排汽，由变频驱动电机7驱动，可在70%-120%范围内正常流量调节，单级蒸汽压缩提参数比可达2倍以上，该离心压缩机依据排汽流量和参数可并联、可串联设置；使得其提质后排汽达到配套加热器9时可被热网循环水冷却吸收的能级，蒸汽冷却后疏水汇集至排汽装置。

本实用新型的供热方法具体如下：

机组在参与深度调峰期间，中压缸过流流量维持低压缸安全冷却流量，为便于运行调节控制，此时将低压联通主管路4中主路供热蝶阀2关断，迫使中压缸大部分排汽被热网加热器10抽吸利用尖峰加热循环水供热，小量中排蒸汽经低压联通旁管路6流入低压缸3做功。

低压联通旁管路6的管径在dn400-dn700之间，具备一定的调节能力，做功后的乏汽流经第一排汽管道阀门14、离心式压缩机8、加热器9，将给汽轮机做功后的低品质乏汽，经离心式压缩机8提质升温，以达到被热网系统回水可冷却回收，实现系统热电解耦，乏汽完全回收，完成热网初级加热系统之一。即蒸汽依次高中压缸1、主路供热蝶阀2、低压缸3、第一排汽管道阀门14、离心式压缩机8、第二排汽管道阀门15、加热器9，将原排汽冷端系统11的乏汽，完全提质回收，被热网系统回热冷却，完成初级加热系统。

机组在参与深度调峰期间，中压缸排汽流量的绝大部分被抽给至热网加热器10，加热来至上述初级加热的热网回水，形成梯级加热，最终供给给热网系统输送管网。

上述两路供热子系统，充分结合汽轮机组的各段蒸汽能级和系统特性，最终形成梯级安全高效热网系统。

工作时，热网系统回水通过两路输入，一路热网回水流经进水阀门16，进入低压缸乏汽经离心压缩机8提质升参后的加热器9，实现加热热网系统回水t1；另一路回水流经主循环水管网，与上述初级加热的热网水t2汇集汇合为t3，并继续进入热网加热器10加热升温，以达到热网需求温度t4。

机组深度调峰运行时，依据热网循环流量和回水温度t1和热网供水温度t4，投入低压联通旁管路6运行，来调整旁路供热蝶阀5的开度，调整分别进入低压缸3的进汽量和热网加热器10抽汽量，同时合理调整机组运行背压，合理背压可调节范围一般为2kpa-5kpa，从而控制机组电负荷和热负荷。

但是对于机组深度调峰低压缸切缸运行时，小量汽轮机的排汽量和排汽参数p5、t5，其一般运行排汽压力在2-5kpa范围，对应排汽温度在17.5℃-32.9℃，此能级的排汽温度一般难以满足热网循环水冷却回收的能级，为此将此排汽通过离心式压缩机8由压缩机驱动电机7变频驱动压缩提参数至p6、t6，离心式压缩机的单级压比可达2-3倍，压缩机可根据排汽流量和压比需求，单级或多级布置，也可单级串联或多台并联布置系统中；压缩机的正常可调节流量范围在70%-120%，亦可满足机组的正常运行调整要求。

根据切缸运行低压缸3排汽热负荷和热网回水温度t1，压缩机驱动电机7驱动离心式压缩机8控制排汽参数p6、t6，进而调节加热器9的进水阀门16的开度，控制循环进水流量，以完全回收该系统的热量，实现汽轮机排汽余热的深度完全回收。

如：一般300mw等级机组供热期运行时，机组深度调峰低压缸切缸运行时，排汽压力为3kpa左右，流量为35t/h左右，若两级压缩升参至p6压力12kpa后，对应排汽温度为49.5℃，可被热网回水温度45℃回收的潜热及显热热量约达23mw，能满足约60万平米的居民供热热量需求，效益和民生均非常可观。

本实用新型为提升机组在参与深度调峰期间的热电解耦能力，采用新增可调整型低压联通旁管路6，实现供热机组低压缸切除运行；并在此基础上，利用离心式压缩机提质利用低压缸冷却蒸汽乏汽，加热热网循环水供热，供热机组乏汽完全回收利用，实现了机组原冷端系统退出运行。不仅能可将汽轮机的排汽回热利用供热，进而实现切除原机组冷端系统运行，避免供热机组深度调峰运行下，冷端系统小热负荷时防冻压力和非经济状态运行，简化了供热机组运行系统，提高了系统可靠性，而且有效扩大了机组供热能力和供热经济性，为一种新型供热机组完全回收乏汽的供热技术。

现有供热机组深度调峰运行时，一般采取低压缸零出力或者低压缸微出力改造技术，以维持机组低压缸合理冷却流量，满足居民供热和区域电网调度要求。从当前已实施的低压缸切除运行工程实施及运行情况来看，对于供热机组剩余的小量乏汽，一般要么对原冷端系统进行相应防冻技术，以适应其冷端系统小负荷状态下的安全运行；要么对配套的冷端系统进行配套技术改造，以保证机组冷端系统小热负荷下的安全可靠运行。如此改造，均不同程度上存在冷端系统防冻改造技改费用复杂且运行可靠性、经济性差问题。因此，采取有效措施合理利用汽轮机的排汽余热，变废为宝，既对原供热机组的运行有益，亦对供热系统有益。

特别，对于参与深度调峰的供热机组，机组在中低负荷率下，机组热电解耦矛盾加剧，供热能力相对下降，采取该技术后不仅可扩大机组供热能力5%以上，由于压缩机采取厂用电驱动，对机组深度调峰也有益。

本实用新型系统运行节能效果显著，同时极大增强了供热系统运行可靠性和供热经济性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。