一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统的制作方法

本实用新型属于热电联产技术领域，更具体地说，涉及一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统。

背景技术：

近年来，随着经济的发展，中国城市化进程进一步加大，面对日益增长的住房需求，城市房地产事业不断发展，同时也增加了城市供热系统的压力，对于供热系统的源头—热力发电厂而言也面临供热的压力。为了保证冬季供暖需求，热电厂一般配置有锅炉、汽轮机和供热管，且锅炉、汽轮机、供热管道采用母管制配置，用来确保热电厂供热的稳定性。

母管制的配置的热电厂，因为要保证供热用户的稳定性，无法做到机炉全停，所以常规热电厂共用系统(包括主蒸汽母管和分汽缸)年运转率都在98％以上。汽轮机在停机后的启动只能通过主蒸汽母管的新蒸汽进行启动，汽轮机的热态启动(汽轮机金属温度和新蒸汽温度匹配)可以满足，但汽轮机的冷态冲转，过高的新蒸汽温度对汽轮机金属热冲击大，暖机温差大导致冷态冲转开始时间长，影响了汽轮机寿命，同时也影响着热电厂的经济性。

汽轮机在启动过程中，由于进入汽轮机的主蒸汽参数与汽轮机主要部件，如主汽阀、高压缸、转子等金属温度不匹配，导致汽轮机主要部件产生过大热应力，从而影响其使用寿命甚至出现裂纹等严重问题。在启动过程中，尤其是冷态启动时，如何控制进入汽轮机的主蒸汽温度、压力、过热度，从而既保证阀体，缸体，转子在热应力不超标的工况下进行预暖，又尽量缩短预暖时间，提高效率，是汽轮机控制领域的一道难题。

经检索，中国专利申请号为：201521064289.x，申请日为：2015年12月18日，发明名称为：小旁路系统。该申请案中的小旁路系统包括过热器、高压缸和再热器；过热器通过第一管路和第二管路与高压缸连通；高压缸通过第三管路和第四管路与再热器连通；第一管路和第二管路均与小旁路阀的一端连通；小旁路阀的另一端与第四管路连通，且该小旁路系统与高压缸并联设置小旁路阀。虽然该申请案的技术方案能够在一定程度上通过对管道进行暖管，减少对汽轮机叶片的损伤，但是，该申请案的小旁路系统的管路连接较为复杂，且对汽轮机的保护有限，并且难以有效缩短汽轮机冷态冲转时间，效率较低。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有额定参数启动情况下，汽轮机进汽参数远远高于汽轮机本体的金属温度，温差过大易带来暖机不均匀，导致汽轮机本体各金属温差大的问题，本实用新型提供一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统。本实用新型的技术方案能够以较低的蒸汽参数进行汽轮机的冷态冲转开机，减少金属热冲击，同时缩短冲转开机时间。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统，包括主蒸汽母管、汽轮机、供热管道和旁路阀门组，所述汽轮机的进汽端通过管道与主蒸汽母管相连，其排汽端与供热管道相连；所述供热管道上并联设有旁路阀门组，用于控制汽轮机的冷态启动。

更进一步的，所述旁路阀门组由电动阀和手动阀串联而成。

更进一步的，所述供热管道上设有抽汽阀，所述电动阀和手动阀串联后并联在抽汽阀的两端。

更进一步的，所述电动阀一端与手动阀相连，一端与抽汽阀的抽汽端相连。

更进一步的，所述汽轮机与主蒸汽母管相连的管道上设有进汽阀。

更进一步的，所述汽轮机通过管道与发电机相连；所述供热管道与分汽缸相连；所述主蒸汽母管通过管道与锅炉相连，且该管道上还设有阀门。

更进一步的，所述汽轮机的个数至少为2个。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统，包括主蒸汽母管、汽轮机、供热管道和旁路阀门组，通过在供热管道上并联设有旁路阀门组，用于控制汽轮机的冷态启动，当汽轮机进行冷态冲转时，先对汽轮机供热管道进行暖管，并利用相对较低参数的蒸汽对汽轮机进行冲转暖机操作，从而避免了高温高压蒸汽对汽轮机的热冲击，也缩短了一半的开机时间，提高了生产安全性和经济性。

(2)本实用新型的一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统，所述旁路阀门组由电动阀和手动阀串联而成，进行冲转中，首先缓慢开启手动阀，然后用电动阀远程控制其开度来控制汽轮机进汽量和暖机时间，先将管道温度暖到供热温度为200℃，压力控制在供热压力为1.0mpa时，对汽轮机进行冲转暖机操作。由于进汽参数品质低，相对冷态的汽轮机金属部件温差小，冲转过程中产生的热冲击小，同时较低的参数对汽轮机的加热均匀，提高了机组寿命，缩短了汽轮机的冲转启动时间。

(3)本实用新型的一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统，供热管道上设有抽汽阀，且所述电动阀和手动阀串联后并联在抽汽阀的两端。汽轮机冷态冲转时利用热电厂长期运行的分汽缸通过供热管道倒回蒸汽，通过旁路阀门组进入汽轮机，对汽轮机进行冲转启动。当汽轮机顺利通过临界转速，切换冲转方式，开启汽轮机进汽阀，使汽轮机进入新蒸汽持续加热，关闭旁路阀门组，恢复正常启动，操作简单，控制方便。

(4)本实用新型的一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统，所述汽轮机设置有多个，且每个汽轮机均通过管道与主蒸汽母管相连，并通过供热管道与分汽缸相连，且上述管道与供热管道上均设有对应的阀门，从而便于对汽轮机的工作过程进行控制，尤其是对不同汽轮机的工作状态实现分别调控，经济效益较高。

附图说明

图1为本实用新型的一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统的结构示意图。

图中：1、锅炉；2、汽轮机；3、发电机；4、分汽缸；5、主蒸汽母管；6、供热管道；7、进汽阀；8、抽汽阀；9、电动阀；10、手动阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

本实施例的一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统，包括锅炉1、主蒸汽母管5、汽轮机2、发电机3、供热管道6、旁路阀门组和分汽缸4，所述锅炉1通过管道与主蒸汽母管5相连，主蒸汽母管5通过管道与汽轮机2的进汽端相连。汽轮机2的排汽口通过供热管道6与分汽缸4相连，汽轮机2的一端还通过管道与发电机3相连。所述供热管道6上并联设有旁路阀门组，用于控制汽轮机2的冷态启动，且供热管道6与分汽缸4相连。

所述汽轮机2与主蒸汽母管5相连的管道上设有进汽阀7，供热管道6上设有抽汽阀8。具体的，正常运行时，锅炉1产生过热蒸汽输送至主蒸汽母管5，然后通过汽轮机2的进汽阀7到汽轮机2，汽轮机2旋转带动发电机3发电，同时进入汽轮机2的过热蒸汽一部分做功后蒸汽品质下降至热用户合适的蒸汽品质，通过抽汽阀8和供热管道6到分汽缸4汇合稳压，集中供热给热用户。使用过程中发现，由于主蒸汽母管5长期运行，锅炉1产生的蒸汽长期为额定参数，远远高于冷态启动的汽轮机2所需的参数，导致对金属部件的热冲击，严重时金属出现裂纹等恶性事故。同时，过高的参数不能进入汽轮机2，汽轮机金属会随蒸汽进入的方向产生温度梯度，温度越高梯度越大。过高的温差使汽轮机2膨胀不均匀，汽轮机转子出现弹性变形，导致内部间隙圆周方向不均匀，汽轮机轴系无法顺利通过临界转速，需要停机盘车，让内部的温差自行平衡，恢复转子的弹性变形，此时间一般为2-4小时，增加了一倍的启动时间。

鉴于以上情况，本实用新型对汽轮机2的热力系统进行改造，在抽凝汽轮发电机组供热管道6逆止门增加旁路阀门组(如图1所示)，当汽轮机2冷态开机时，先采用旁路阀门组进行冲转，当汽轮机2顺利通过临界转速，切换冲转方式，开启进汽阀7，使汽轮机2进入新蒸汽持续加热，关闭旁路阀门组，汽轮机2恢复正常启动。通过旁路阀门组的设置，能够汽轮机2使用低参数蒸汽进行冷态开机，从而有利于减少金属热冲击，同时缩短冲转开机时间。针对于热电厂供热参数远远低于锅炉1产生的参数的问题，采用接入此旁路汽源对汽轮机2进行冷态的冲转，做到冷态冲转过程中蒸汽参数的匹配，由于进汽参数品质低，相对冷态的汽轮机金属部件温差小，避免了高温高压蒸汽对汽轮机2的热冲击，有利于提高机组寿命，同时较低的参数对汽轮机2的加热均匀，缩短了汽轮机2的冲转启动时间，提高了生产安全性和经济性。

实施例2

本实施例的一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机系统，其主要结构基本同实施例1，其主要区别为：所述旁路阀门组设置为电动阀9和手动阀10各一个，并由电动阀9和手动阀10串联后并联在供热管道6的抽汽阀8两端。如图1所示，所述电动阀9一端与手动阀10相连，一端与汽轮机2排汽端相连，手动阀10的另一端与分汽缸4的进汽口相连。

具体的，本实施中汽轮机2冷态开机前，先对汽轮机的供热管道6进行暖管，将管道温度暖到供热温度为200℃，全开手动阀10，用电动阀9控制供热蒸汽由汽轮机2抽汽端(也即汽轮机2正常运行时的排汽端)进汽进行冲转，按汽轮机冲转要求，将机组冲转到3000r/h暖机，汽轮机金属温度平均在150℃以上时，缓慢关闭旁路电动阀9，降低汽轮机2的转速在2000r/min(临界转速以上)，开启新蒸汽进汽对汽轮机2进行继续升速至3000r/min，全关供热管道逆止门旁路电动阀9、旁路手动阀10，完成冲转蒸汽的切换，恢复正常的新蒸汽开机程序。通过将相邻机组的供热管道6的蒸汽参数压力设定为1.0mpa，温度200℃，并用此参数对冷态的汽轮机2冲转，温度更加匹配，金属热冲击小，金属加热更加均匀，取消了停机盘车闷缸的时间，从而大大缩短了汽轮机冷态开机的时间。

此外，所示锅炉1的个数包括多个，汽轮机2的个数至少为2个。具体的，如图1所示，本实施为四炉三机(即四个锅炉和3个汽轮机，具体的个数根据实际需求进行配置即可，本申请不作具体限定)的配置，正常运行时，多个锅炉1产生过热蒸汽到主蒸汽母管5，然后通过各汽轮机的进汽阀7到达各台汽轮机2，汽轮机2旋转带动发电机3发电，另一部蒸汽再由供热管道6上的抽汽阀8抽出，输送至分汽缸4去往热用户。同时，管道上均设有对应的阀门，从而便于对汽轮机2的工作过程进行控制调整，尤其是对不同汽轮机2的工作状态实现分别调控，经济效益较高。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。