一种用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统及运行方法与流程

本发明属于热电联产技术领域，具体涉及一种用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统及运行方法。

背景技术：

目前，我国政策逐渐重视新能源的推广，降低火电机组的比例。对于火力发电厂，汽轮机的乏汽通常是通过空冷或者水冷方式直接排放掉的，这就造成了巨大的冷端损失。例如300mw亚临界纯凝机组的能量利用率约为38%，其中冷端损失约占45%，采用抽汽供热后机组的能量利用率提升至60%，但是仍有20%的冷凝低温余热被排放掉，这部分热量由于品位低而难以直接利用。同时，由于电网为消纳新能源电力，对煤电机组火电灵活性的要求不断加强，煤电机组需实现超低负荷运行，才能满足电网的调峰需求，这给燃煤热电机组带来了极大的挑战。

目前，专利“汽轮机抽凝背系统及其调节方法（专利号201710193938.3）”，无需更换转子，即可实现低压缸不投入运行，该技术既可以最大程度的增加对外供热量，又可以高效益的实现机组低负荷发电。专利“切除低压缸供热的冷却系统及工作方法（专利号201711165679.x）”，实现了低压缸不进汽时对低压缸进行有效冷却，而直接用中压缸排汽作为冷却蒸汽，由于温度和压力参数过高，需要先减温减压，一定程度上造成了不可逆损失，另一方面当采用喷水减温时容易引起冷却蒸汽中含有水滴而降低冷却蒸汽的品质。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，结合多低压缸汽轮机组的特性，而提供一种设计合理，性能可靠，用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统及运行方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统，其特征在于，它包括：电站锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、第一汽轮机低压缸、第二汽轮机低压缸、第三汽轮机低压缸、凝汽器、冷却塔、汽汽换热器、水水换热器和热网换热器；所述电站锅炉的进水口连接有锅炉给水管，所述电站锅炉的主蒸汽出口通过主蒸汽管与汽轮机高压缸的进汽口连接，所述汽轮机高压缸的出汽口通过再热冷端蒸汽管与电站锅炉的再热进口连接，所述电站锅炉的再热出口通过再热热端蒸汽管与汽轮机中压缸的进汽口连接，所述汽轮机中压缸的出汽口通过中低压连通管与第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸的进汽口连接，且在中低压连通管上安装有液压蝶阀，所述第一汽轮机低压缸、第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸的排汽口均与凝汽器的汽侧连接，所述凝汽器的水侧通过循环回水管和循环供水管与冷却塔连接，且在循环回水管和循环供水管上分别安装有第十三阀门和第十二阀门，所述热网换热器的蒸汽进口通过采暖抽汽管与汽轮机中压缸的出汽口连接，且在采暖抽汽管上安装有第二阀门，所述热网换热器的疏水出口通过热网疏水管与水水换热器的疏水进口连接，且在热网疏水管上安装有第一阀门，所述汽汽换热器的高温蒸汽侧通过第一抽汽支管和第一疏水支管分别与汽轮机中压缸的出汽口和水水换热器的疏水进口连接，且在第一抽汽支管和第一疏水支管上分别安装有第四阀门和第三阀门，所述水水换热器的疏水出口与疏水总管连接，所述水水换热器的低温水侧通过循环供水支管和循环回水支管分别与第十二阀门的出口和第十三阀门的进口连接，且在循环供水支管和循环回水支管上分别安装有第十阀门和第十一阀门，所述汽汽换热器的低温蒸汽侧通过低压抽汽管与第一汽轮机低压缸的回热抽汽口连接，且在回热抽汽管（50）上安装有第一温度表、第一压力表和第一流量仪，所述汽汽换热器的低温蒸汽侧还与过热冷却蒸汽管连接，且在过热冷却蒸汽管上安装有第二温度表和第二压力表，所述过热冷却蒸汽管的出汽口通过第一冷却蒸汽支管与第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸的进汽口连接，且在第一冷却蒸汽支管上安装有第七阀门和第二流量仪，所述过热冷却蒸汽管的出汽口还通过第二冷却蒸汽支管与第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸的回热抽汽口连接，且在第二冷却蒸汽支管上安装有第八阀门和第三流量仪。

作为优选，所述汽轮机中压缸和第一汽轮机低压缸为同缸相连接，所述汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、第一汽轮机低压缸、第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸为同轴连接。

作为优选，所述汽汽换热器的低温蒸汽侧设置有冷却蒸汽旁路，且在汽汽换热器的进汽口、汽汽换热器的出汽口和冷却蒸汽旁路上分别安装有第五阀门、第六阀门和第十六阀门。

作为优选，所述水水换热器的疏水侧设置有疏水旁路，且在水水换热器的疏水进口、水水换热器的疏水出口和疏水旁路上分别安装有第十四阀门、第十五阀门和第九阀门。

作为优选，在第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸的蒸汽进口设置有冷却蒸汽系统，所述冷却蒸汽系统利用第一汽轮机低压缸的回热抽汽作为冷却蒸汽来源，同时利用汽汽换热器提升冷却蒸汽的过热度，防止冷却蒸汽夹着湿度而造成水蚀问题。

作为优选，在冷却塔的入口设置有循环水再热系统，全关闭液压蝶阀时，所述循环水再热系统利用水水换热器提升进入冷却塔的循环水温度，防止冷却塔出现冻结现象。

所有阀门均具有调节管道流量的功能；所有温度表、第二压力表和流量仪分别可测量蒸汽的压力参数、温度参数和流量参数，并可读取测量数值进行远程传输。

一种如上所述的用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统的运行方法，其特征在于，运行方法如下：

在机组为抽汽供热工况运行时：

关闭第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第十六阀门、第七阀门和第八阀门，冷却蒸汽系统为关闭状态；

打开第九阀门，关闭第十阀门、第十一阀门、第十四阀门和第十五阀门，循环水再热系统为关闭状态；

此时，打开第一阀门和第二阀门，打开并调节液压蝶阀的开度，汽轮机中压缸经中低压连通管输出的蒸汽一部分进入第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸继续做功，另一部分由采暖抽汽管输送至热网换热器，对外进行供热；

在机组为背压供热工况运行时：

打开第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门，关闭第十六阀门，冷却蒸汽系统为开启状态；

关闭第九阀门，打开第十阀门、第十一阀门、第十四阀门和第十五阀门，循环水再热系统为开启状态；

此时，打开第一阀门和第二阀门，关闭液压蝶阀，汽轮机中压缸经中低压连通管输出的蒸汽全部由采暖抽汽管输送至热网换热器，对外进行供热，同时利用冷却蒸汽系统经由第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸的蒸汽入口和回热抽汽口为第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸输送冷却蒸汽，对第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸实施冷却；

此时，一部分循环回水进入循环水再热系统，利用水水换热器进一步加热循环回水后，再输送至冷却塔。

上述用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统的运行方法中，在机组为背压供热工况运行时：

当电站锅炉为高负荷运行时，关闭第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门，打开第十六阀门，冷却蒸汽无需进一步加热，直接输送至第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸，对第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸实施冷却；

当电站锅炉为低负荷运行时，打开第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门，关闭第十六阀门，冷却蒸汽进一步加热，提升冷却蒸汽的过热度后，再输送至第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸，对第二汽轮机低压缸和第三汽轮机低压缸实施冷却。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本发明设计合理，结构简单，性能可靠，创造了一种用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统；（2）本发明通过利用低压缸的回热抽汽作为冷却蒸汽的来源，减少了高温蒸汽作为冷却蒸汽时减温减压所造成的不可逆损失；（3）在冷却蒸汽过热度很低或为湿蒸汽时，本发明通过间接换热的方式提升冷却蒸汽的过热度，从而保证了冷却蒸汽的品质，提高了汽轮机低压缸不进汽运行的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，一种用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统，它包括：电站锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、第一汽轮机低压缸4、第二汽轮机低压缸5、第三汽轮机低压缸6、凝汽器7、冷却塔8、汽汽换热器9、水水换热器10和热网换热器11；电站锅炉1的进水口连接有锅炉给水管41，电站锅炉1的主蒸汽出口通过主蒸汽管43与汽轮机高压缸2的进汽口连接，汽轮机高压缸2的出汽口通过再热冷端蒸汽管42与电站锅炉1的再热进口连接，电站锅炉1的再热出口通过再热热端蒸汽管44与汽轮机中压缸3的进汽口连接，汽轮机中压缸3的出汽口通过中低压连通管45与第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6的进汽口连接，且在中低压连通管45上安装有液压蝶阀12，第一汽轮机低压缸4、第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6的排汽口均与凝汽器7的汽侧连接，凝汽器7的水侧通过循环回水管58和循环供水管57与冷却塔8连接，且在循环回水管58和循环供水管57上分别安装有第十三阀门25和第十二阀门24，热网换热器11的蒸汽进口通过采暖抽汽管46与汽轮机中压缸3的出汽口连接，且在采暖抽汽管46上安装有第二阀门14，热网换热器11的疏水出口通过热网疏水管47与水水换热器10的疏水进口连接，且在热网疏水管47上安装有第一阀门13，汽汽换热器9的高温蒸汽侧通过第一抽汽支管48和第一疏水支管49分别与汽轮机中压缸3的出汽口和水水换热器10的疏水进口连接，且在第一抽汽支管48和第一疏水支管49上分别安装有第四阀门16和第三阀门15，水水换热器10的疏水出口与疏水总管54连接，水水换热器10的疏水侧设置有疏水旁路59，且在水水换热器10的疏水进口、水水换热器10的疏水出口和疏水旁路59上分别安装有第十四阀门26、第十五阀门27和第九阀门21，水水换热器10的低温水侧通过循环供水支管55和循环回水支管56分别与第十二阀门24的出口和第十三阀门25的进口连接，且在循环供水支管55和循环回水支管56上分别安装有第十阀门22和第十一阀门23，汽汽换热器9的低温蒸汽侧通过低压抽汽管50与第一汽轮机低压缸4的回热抽汽口连接，且在回热抽汽管50上安装有第一温度表31、第一压力表32和第一流量仪33，汽汽换热器9的低温蒸汽侧还与过热冷却蒸汽管51连接，且在过热冷却蒸汽管51上安装有第二温度表34和第二压力表35，过热冷却蒸汽管51的出汽口通过第一冷却蒸汽支管52与第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6的进汽口连接，且在第一冷却蒸汽支管52上安装有第七阀门19和第二流量仪36，过热冷却蒸汽管51的出汽口还通过第二冷却蒸汽支管53与第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6的回热抽汽口连接，且在第二冷却蒸汽支管53上安装有第八阀门20和第三流量仪37；汽汽换热器9的低温蒸汽侧设置有冷却蒸汽旁路60，且在汽汽换热器9的进汽口、汽汽换热器9的出汽口和冷却蒸汽旁路60上分别安装有第五阀门17、第六阀门18和第十六阀门28。

在本实施例中，汽轮机中压缸3和第一汽轮机低压缸4为同缸相连接，汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、第一汽轮机低压缸4、第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6为同轴连接。

在本实施例中，在第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6的蒸汽进口设置有冷却蒸汽系统，冷却蒸汽系统利用第一汽轮机低压缸4的回热抽汽作为冷却蒸汽来源，同时利用汽汽换热器9提升冷却蒸汽的过热度，防止冷却蒸汽夹着湿度而造成水蚀问题。

在本实施例中，在冷却塔8的入口设置有循环水再热系统，全关闭液压蝶阀12时，循环水再热系统利用水水换热器10提升进入冷却塔8的循环水温度，防止冷却塔出现冻结现象。

在本实施例中，所有阀门均具有调节管道流量的功能；所有温度表、第二压力表和流量仪分别可测量蒸汽的压力参数、温度参数和流量参数，并可读取测量数值进行远程传输。

本实施例中用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统的运行方法如下：

（1）在机组为抽汽供热工况运行时：

关闭第三阀门15、第四阀门16、第五阀门17、第六阀门18、第十六阀门28、第七阀门19和第八阀门20，冷却蒸汽系统为关闭状态；

打开第九阀门21，关闭第十阀门22、第十一阀门23、第十四阀门26和第十五阀门27，循环水再热系统为关闭状态；

此时，打开第一阀门13和第二阀门14，打开并调节液压蝶阀12的开度，汽轮机中压缸3经中低压连通管45输出的蒸汽一部分进入第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6继续做功，另一部分由采暖抽汽管46输送至热网换热器11，对外进行供热；

（2）在机组为背压供热工况运行时：

打开第三阀门15、第四阀门16、第五阀门17、第六阀门18、第七阀门19和第八阀门20，关闭第十六阀门28，冷却蒸汽系统为开启状态；

关闭第九阀门21，打开第十阀门22、第十一阀门23、第十四阀门26和第十五阀门27，循环水再热系统为开启状态；

此时，打开第一阀门13和第二阀门14，关闭液压蝶阀12，汽轮机中压缸3经中低压连通管45输出的蒸汽全部由采暖抽汽管46输送至热网换热器11，对外进行供热，同时利用冷却蒸汽系统经由第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6的蒸汽入口和回热抽汽口为第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6输送冷却蒸汽，对第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6实施冷却；

此时，一部分循环回水进入循环水再热系统，利用水水换热器10进一步加热循环回水后，再输送至冷却塔8。

在本实施例的上述运行方法中，在机组为背压供热工况运行时：

当电站锅炉1为高负荷运行时，关闭第三阀门15、第四阀门16、第五阀门17和第六阀门18，打开第十六阀门28，冷却蒸汽无需进一步加热，直接输送至第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6，对第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6实施冷却；

当电站锅炉1为低负荷运行时，打开第三阀门15、第四阀门16、第五阀门17和第六阀门18，关闭第十六阀门28，冷却蒸汽进一步加热，提升冷却蒸汽的过热度后，再输送至第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6，对第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6实施冷却。

在本实施例的用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统的运行方法中，冷却蒸汽系统输送至第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6的冷却蒸汽流量是根据第二汽轮机低压缸5和第三汽轮机低压缸6的温度监测系统的温度信号来进行调节的。

在本实施例的用于多低压缸汽轮机的新型凝抽背供热系统的运行方法中，主要是通过dcs系统远程传输阀门的开度信号，来对各个阀门的开度进行调节，以实现对流量的调节。

虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。