一种超临界燃煤机组供热供气装置及方法与流程

本公开涉及一种基于多级抽气气源的超临界燃煤机组供热供气装置及方法，尤其适合机组有多元供热供气用户。

背景技术：

近年来国家和各地方政府相关政策相继发布，各地区清洁供热供气的要求越来越高，随着我国工业化和城市化的同步加快，对供热供气量需求急速上升，同时为提高火电厂的企业效益达到节能要求，因此对超临界燃煤机组进行供热供气方式优化改造，实现节能高效管理是顺应电厂生存发展需要、实现可持续发展的最佳选择。

目前，大部分燃煤电厂的供热供气用户并不唯一，供热供气稳定性要求较高，同时机组负荷及环境温度等因素的变化，导致对机组抽气蒸气的质量要求不同，但只是采取单一的高质量抽气也会造成较大的热损失，降低了机组的效率。

综上所述，目前超临界燃煤机组进行供热供气方式对于机组有多元供热供气用户，无法满足不同用户的需求，会造成较大的热损失，降低了机组的效率的问题，尚缺乏有效的解决方案。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种基于多级抽气气源的超临界燃煤机组供热供气装置及方法，采取多级抽气气源的供热供气方式，可以在充分确保其用户需求的前提下，降低热损失，提高机组的效率。

本公开所采用的技术方案是：

一种超临界燃煤机组供热供气装置，该装置包括多台机组气轮机，每台机组气轮机连接有用于给多元用户供热的第一供热系统、第二供热系统和用于给多元用户供气的供气系统，在机组气轮机与第一供热系统之间还连接有驱动排气装置。

进一步的，每台机组气轮机的中压缸与该机组气轮机的两个低压缸连接的连通管道上分别设置有调节阀，每台机组气轮机的中压缸的排气口连接有用于给第一供热系统和第二供热系统供气的供热抽气管道；在供热抽气管道上还设置有调节阀。

通过连通管道上调节阀与供热抽气管道上调节阀相互调节，来提高机组气轮机的中压缸排出蒸气压力，来提高中排的供气焓值，从而达到供热需求。

进一步的，所述第一供热系统包括三台并联的加热器，所述三台并联的加热器的两路热源输入口通过大供热蒸气连通管道连接至机组气轮机的中压缸连接的供热抽气管道，接收机组气轮机的中压缸供气；另一路热源输入口与驱动排气装置连接，接收驱动排气装置供气。

给大供热系统中加热器设三路气源，其中两路来自供热蒸气连通管道，另一路来至驱动气轮机排气；在加热器的两路热源输入口设置有两个调节阀，当加热蒸气不足时，通过调节两路气源的调节阀进行自动调节。

进一步的，所述驱动排气装置包括五台并联的气泵，所述五台并联的气泵的一端通过大供热蒸气连通管道连接至机组气轮机的中压缸连接的供热抽气管道，用于驱动机组气轮机排气，所述五台并联的气泵的另一端与三台并联的加热器的一路热源输入口连接，用于给三台并联的加热器供气；在气泵的输入口和输出口分别设置有用于控制给加热器供气的截止阀。

通过驱动排气装置，保证加热器和驱动用气轮机的正常运行，避免加热器超负荷运行。

进一步的，所述第二供热系统包括与机组气轮机的一低压气缸连接的五抽和加热器，所述加热器通过供热蒸气母管与五抽连接，接收机组气轮机的低压缸供气，所述加热器通过供热蒸气母管和大供热蒸气连通管道连接至机组气轮机的中压缸连接的供热抽气管道，接收机组气轮机的中压缸供气。

当机组满负荷运行时，或者供热要求不高时，由与机组气轮机的低压气缸连接的五抽给小供热系统中加热器供气；当单一机组运行，或者双机运行负荷较低时，五抽的热量无法满足第二供热系统的要求，故将小供热系统中加热器的供热蒸气母管添加一路气源，即由机组气轮机的中压缸排气供气，将运行机组小供热系统中加热器气侧加热蒸气至机组气轮机的中压缸排气供气，即可满足小供热的要求。

进一步的，所述供气系统包括与机组气轮机的高压缸连接的二抽、与机组气轮机的中压缸连接的四抽和辅气联箱，所述二抽和四抽的另一端分别与辅气联箱的进气口连接，用于给辅气联箱供气；所述辅气联箱的出气口通过辅气联络母管连接至对外供气管道，用于对外设备进行供气。

为每台机组配备辅气联箱，由所有机组的辅气联络母管提供工业园供气。

一种超临界燃煤机组供热供气方法，基于如上所述的超临界燃煤机组供热供气装置实现，该方法包括以下步骤：

每台机组气轮机的中压缸通过大供热蒸气连通管道给第一供热系统中加热器提供两路热蒸气，通过驱动排气装置驱动每台机组气轮机的中压缸排气，并接收机组气轮机的中压缸排出的热蒸气输出至第一供热系统中加热器，第一供热系统中加热器利用热蒸气加热其内部水；

每台机组气轮机的低压气缸通过五抽给第二供热系统中加热器提供一路热蒸气，每台机组气轮机的中压缸通过大供热蒸气连通管道给第二供热系统中加热器提供一路热蒸气，第二供热系统中加热器利用热蒸气加热其内部水；

每台机组气轮机的高压气缸通过二抽给辅气联箱供气，机组气轮机的中压缸通过四抽给辅气联箱供气，辅气联箱通过辅气联络母管给其他用户供气。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

(1)本公开通过机组气轮机的中压缸至低压缸连通管道上调节阀与机组气轮机的中压缸引出的供热抽气管道上调节阀相互调节，来提高机组气轮机的中压缸排出蒸气压力，来提高机组气轮机的中压缸的供气焓值，从而达到供热需求；

(2)本公开给大供热系统中加热器设三路气源，其中两路来自供热蒸气连通管道，另一路来至驱动气轮机排气；在加热器的两路热源输入口设置有两个调节阀，当加热蒸气不足时，通过调节两路气源的调节阀进行自动调节；

(3)本公开通过设置驱动排气装置，保证加热器和驱动用气轮机的正常运行，避免加热器超负荷运行；

(4)本公开采用机组的五抽和机组气轮机的中压缸给小供热系统中加热器的供热蒸气母管供气，能够满足小供热的要求；

(5)本公开为每台机组配备辅气联箱，通过机组的二抽和四抽给辅气联箱供气，由所有机组的辅气联络母管提供工业园供气，满足对外供气的蒸气要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是超临界燃煤机组供热供气装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，目前，大部分燃煤电厂的供热供气用户并不唯一，供热供气稳定性要求较高，同时机组负荷及环境温度等因素的变化，导致对机组抽气蒸气的质量要求不同，但只是采取单一的高质量抽气也会造成较大的热损失，降低了机组的效率。

为了解决如上的技术问题，本公开提出了一种基于多级抽气气源的超临界燃煤机组供热供气装置及方法，采取多级抽气气源的供热供气方式，可以在充分确保其用户需求的前提下，降低热损失，提高机组的效率。

本实施例提出一种超临界燃煤机组供热供气装置，该基于多级抽气气源的超临界燃煤机组供热供气装置包括多台机组气轮机，每台机组气轮机连接有大供热系统、小供热系统和供气系统，所述大供热系统、小供热系统和供气系统的数量与机组气轮机的数量相同，在机组气轮机与大供热系统之间还连接有驱动排气装置。

如图1所示，该超临界燃煤机组供热供气装置包括两台机组气轮机、驱动排气装置4、第一大供热系统5、第二大供热系统6、第一小供热系统、第一小供热系统、第一供气系统和第二供气系统，每台机组气轮机包括高压缸、中压缸、第一低压缸和第二低压缸。

具体地，在第一机组气轮机的中压气缸与第一低压缸、第二低压缸连接的连通管道上分别设置有电动调节阀，在第一机组气轮机的中压气缸引出的供热抽气管道1上还设置有电动调节阀，连通管上电动调节阀与供热抽气管道上电动调节阀相互调节；在第二机组气轮机的中压气缸与第一低压缸、第二低压缸连接的连通管道上分别设置有电动调节阀，在第二机组气轮机的中压气缸引出的供热抽气管道2上还设置有电动调节阀，连通管上电动调节阀与供热抽气管道上电动调节阀相互调节；第一机组气轮机的中压气缸引出的供热抽气管道1与第二机组气轮机的中压气缸引出的供热抽气管道2之间连接有大供热蒸气连通管道3，在大供热蒸气连通管道3上设置有两个电动调节阀。

当两台机组在供热抽气工况运行时，则投入抽气压力控制，调整供热抽气管道1和供热抽气管道2上调节阀的开度使抽气压力为设定值。如果通过调节供热抽气管道1和供热抽气管道2上调节阀无法满足抽气压力的要求，则自动关小连通管上调节阀，从而将抽气压力调整到设定值。在连通管上调节阀全关时，就地仍有一定的流量流过连通管调节阀，以保证低压缸的冷却流量。

当机组的中压缸排气压力降至0.7mpa或中压缸排气温度升至383℃，联锁关闭供热抽气管道1和供热抽气管道2上调节阀，切除大供热系统；当机组的中压缸排气压力升至1.05mpa，机组辅机动作；当中排温度升至388℃，机组跳闸。

所述第一大供热系统5包括三台并联的第一大供热加热器，每台第一大供热加热器设有三路热源输入口，其中，每台第一大供热加热器的两路热源输入口与大供热蒸气连通管道3连接，另一路热源输入口与驱动排气装置4连接。

所述第二大供热系统6包括三台并联的第二大供热加热器，每台第二大供热加热器设有三路热源输入口，其中，每台第二大供热加热器的两路热源输入口与大供热蒸气连通管道3连接，另二路热源输入口与驱动气轮机排气装置4连接。

所述驱动排气装置4包括五台并联的大供热气泵，在每台大供热气泵的两端分别设置有电动截止阀，在中间两台大供热气泵的两端连接的管道上还设置有电动截止阀，驱动排气装置4通过六个电动截止阀直接向六台大供热加热器供气。

本实施例提出的大供热系统的工作过程为：

机组气轮机的中压缸通过大供热蒸气连通管道3向大供热加热器提供两路热蒸气，通过驱动排气装置向大供热加热器提供一路热蒸气；当大供热加热器的加热蒸气不足时，通过两路气源的调节阀进行自动调节大供热蒸气连通管道3向大供热加热器提供蒸气量，保证大供热加热器的出水温度。

当大供热加热器的进出水温升达到70℃，开大两路气源的调节阀；当大供热加热器的进出水温升达到75℃，两路气源的调节阀自动关小50％；当大供热加热器的进出水温升达到80℃，关闭两路气源的调节阀和驱动排气装置的截止阀，避免加热器超负荷运行。

当两台660mw超临界机组满负荷由机组的中压缸提供供热气源能够满足大供热系统的最大供热量，所以大供热系统的加热蒸气需要机组的中压缸排气供气。当机组满负荷运行时，或者大供热要求不高时，由机组的中压缸排气供气，大供热系统中各加热器根据出水温度控制进气调节阀的开度，控制合理的进气量。

大供热系统和驱动排气装置均可设为扩大单元制系统。当单机运行期间，可手动开启供气管道的联络门和排气管道的联络门保证加热器和驱动用气泵的正常运行。

所述第一小供热系统包括与第一机组气轮机的第一低压气缸连接的五抽和第一小供热加热器7，所述第一小供热加热器7的供热蒸气母管与五抽连接，接收五抽输出的热量；所述第一小供热加热器7的供热蒸气母管还与大供热蒸气连通管道3连接，接收第一机组气轮机的中压缸排出的热量，即可满足第一小供热系统的要求，在所述第一小供热加热器的供热蒸气母管上设置有进气调节阀，通过供气压力控制进气调节阀的开度，控制合理的进气量，保证第一小供热系统的正常运行。

所述第二小供热系统包括与第一机组气轮机的第二低压气缸连接的五抽和第二小供热加热器7，所述第二小供热加热器7的供热蒸气母管与五抽连接，接收五抽输出的热量；所述第二小供热加热器7的供热蒸气母管还与大供热蒸气连通管道3连接，接收第二机组气轮机的中压缸排出的热量，即可满足第二小供热系统的要求，在所述第二小供热加热器的供热蒸气母管上设置有进气调节阀，通过供气压力控制进气调节阀的开度，控制合理的进气量，保证第二小供热系统的正常运行。

所述第一供气系统9包括与第一机组气轮机的高压缸连接的二抽、与第一机组气轮机的中压缸连接的四抽和第一辅气联箱，所述二抽和四抽的另一端分别与第一辅气联箱的进气口连接，所述第一辅气联箱的出气口通过辅气联络母管给工业园供气，在辅气联络母管上还设置有电动调节阀。

所述第二供气系统包括与第二机组气轮机的高压缸连接的二抽、与第一机组气轮机的中压缸连接的四抽和第二辅气联箱，所述二抽和四抽的另一端分别与第二辅气联箱的进气口连接，所述第二辅气联箱的出气口通过辅气联络母管给工业园供气，在辅气联络母管上还设置有电动调节阀。

本公开的供气系统中为每台机组配备辅气联箱，由两台机组的辅气联络母管提供工业园供气。为满足工业园供气的需求，辅气联箱的蒸气应满足对外供气的蒸气要求，即：压力0.8～1.0mpa，蒸气温度240～300℃，流量为120～140t/h。

当机组75％tha以上运行时，四抽的蒸气参数0.928mpa，370℃，131.2t/h以上，即可满足要求；当机组30％～75％tha之间运行时，以30％tha为例，四抽的蒸气参数0.33mpa，330℃，104.1t/h无法满足要求；二抽的蒸气参数1.485mpa，237.9℃，34.685t/h。此时辅气联箱配备引射汇流装置，由二抽和四抽同时供气。二抽供气配置2个截止阀供气，由于四抽蒸气质量较低，故四抽供气配置1个截止阀直接供气；同理，二抽蒸气通过辅气联箱的压力控制调节门的开度，从而保证辅气的压力。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本公开通过机组气轮机的中压缸至低压缸连通管道上调节阀与机组气轮机的中压缸引出的供热抽气管道上调节阀相互调节，来提高机组气轮机的中压缸排出蒸气压力，来提高机组气轮机的中压缸的供气焓值，从而达到供热需求；

(2)本公开给大供热系统中加热器设三路气源，其中两路来自供热蒸气连通管道，另一路来至驱动气轮机排气；在加热器的两路热源输入口设置有两个调节阀，当加热蒸气不足时，通过调节两路气源的调节阀进行自动调节；

(3)本公开通过设置驱动排气装置，保证加热器和驱动用气轮机的正常运行，避免加热器超负荷运行；

(4)本公开采用机组的五抽和机组气轮机的中压缸给小供热系统中加热器的供热蒸气母管供气，能够满足小供热的要求；

(5)本公开为每台机组配备辅气联箱，通过机组的二抽和四抽给辅气联箱供气，由所有机组的辅气联络母管提供工业园供气，满足对外供气的蒸气要求。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。