一种双切缸汽轮机组灵活性供热系统的制作方法

1.本实用新型涉及灵活性供热技术领域，具体涉及一种双切缸汽轮机组灵活性供热系统。


背景技术：

2.低压缸零出力供热技术(又称“切除低压缸进汽供热技术”)是在低压缸高真空运行条件下，切除低压缸全部进汽，仅通入少量的冷却蒸汽，实现低压缸“零出力”运行，从而提高机组供热能力、供热经济性和电调峰能力。
3.在针对汽轮机本体部分汇总冷却蒸汽系统的改造中，尤其涉及到双低压缸的30万、60万机组，由于双低压缸的设置，中压缸与低压缸的连通管结构复杂，改造时的设计方案也各有不同。常规热电厂冬季通常采用以热定电的方式运行，调峰能力受到热负荷的制约，难以实现机组在抽凝供热工况和低压缸零出力工况间灵活切换。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决现有对双低压缸零出力汽轮机组改造时难以实现机组在抽凝供热工况和低压缸零出力工况间灵活切换的问题，进而提出一种双切缸汽轮机组灵活性供热系统。
5.本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：
6.一种双切缸汽轮机组灵活性供热系统包括汽轮机组、低压缸a采暖抽汽管道、低压缸b采暖抽汽管道、低压缸a冷却蒸汽管道和低压缸b冷却蒸汽管道，汽轮机组包括依次连接的高压缸、中压缸、低压缸a和低压缸b，中压缸的排汽端通过中低压缸连通管低压缸a侧连通管与低压缸a的进汽端连接，中压缸的排汽端通过中低压缸连通管低压缸b侧连通管与低压缸b的进汽端连接，中低压缸连通管低压缸a侧连通管的中压缸侧排汽立管与低压缸a冷却蒸汽管道的进汽端连接，低压缸a冷却蒸汽管道的排汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管的低压缸a侧进汽立管连接，中低压缸连通管低压缸b侧连通管的中压缸侧排气立管与低压缸b冷却蒸汽管道的进汽端连接，低压缸b冷却蒸汽管道的排汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管的低压缸b侧进汽立管连接，低压缸a采暖抽汽管道的进汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管的横管段连接，低压缸b采暖抽汽管道的进汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管的横管段连接，低压缸a采暖抽汽管道和低压缸b采暖抽汽管道的排汽端与热网用户组连接。
7.进一步地，所述低压缸a采暖抽汽管道包括低压缸a采暖抽汽连接管和低压缸a供热管，低压缸a采暖抽汽连接管的进汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管的横管段连接，低压缸a采暖抽汽连接管的排汽端与低压缸a供热管的进汽端连接，低压缸a供热管的排汽端与热网用户组的进汽端连接；
8.所述低压缸b采暖抽汽管道包括低压缸b采暖抽汽连接管和低压缸b供热管，低压缸b采暖抽汽连接管的进汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管的横管段连接，低压缸b
采暖抽汽连接管的排汽端与低压缸b供热管的进汽端连接，低压缸b供热管的排汽端与热网用户组的进汽端连接。
9.进一步地，所述低压缸a采暖抽汽连接管和低压缸b采暖抽汽连接管上均连接有安全阀，低压缸a供热管和低压缸b供热管上分别由先至后依次连接有逆止阀、调节阀和截止阀。
10.进一步地，所述低压缸a采暖抽汽管道包括低压缸a采暖抽汽连接管和低压缸a供热管，低压缸a采暖抽汽连接管的进汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管的横管段连接，低压缸a采暖抽汽连接管的排汽端与低压缸a供热管的进汽端连接，低压缸a供热管的排汽端与热网用户组的进汽端连接；
11.所述低压缸b采暖抽汽管道包括低压缸b采暖抽汽连接管,低压缸b采暖抽汽连接管的进汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管的横管段连接，低压缸b采暖抽汽连接管的排汽端与低压缸a供热管的进汽端连接。
12.进一步地，所述低压缸a采暖抽汽连接管和低压缸b采暖抽汽连接管上均连接有安全阀，低压缸a供热管上由先至后依次连接有逆止阀、调节阀和截止阀。
13.进一步地，所述中低压缸连通管低压缸a侧连通管的低压缸a侧进汽立管上连接有低压缸a侧供热蝶阀，低压缸a冷却蒸汽管道的排汽端连接在低压缸a侧供热蝶阀的后侧；所述中低压缸连通管低压缸b侧连通管的低压缸b侧进汽立管上连接有低压缸b侧供热蝶阀，低压缸b冷却蒸汽管道的排汽端连接在低压缸b侧供热蝶阀的后侧。
14.进一步地，所述低压缸a冷却蒸汽管道和低压缸b冷却蒸汽管道上分别由先至后依次连接有电动蝶阀、压力调节阀和温度调节站。
15.进一步地，所述中压缸的排汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管之间、中压缸的排汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管之间、中低压缸连通管低压缸a侧连通管与低压缸a的进汽端之间和中低压缸连通管低压缸b侧连通管与低压缸b的进汽端之间分别通过波纹膨胀节连接。
16.进一步地，所述低压缸a和低压缸b的内部均设有双路喷水系统，双路喷水系统包括第一路喷水系统和第二路喷水系统，第一路喷水系统的喷头设置在缸体后侧的上下两侧，第二路喷水系统的喷头设置在缸体后侧的上下两侧。
17.进一步地，所述低压缸a和低压缸b的末级导叶均为中空结构，末级导叶型线的内弧和背弧均开有径向除湿槽，低压缸a和低压缸b的末级隔板均为中空结构。
18.本实用新型与现有技术相比包含的有益效果是：
19.本实用新型提供了一种双切缸汽轮机组灵活性供热系统，进行低压缸零出力改造后，机组可在抽凝供热工况和低压缸零出力工况间灵活切换。本次低压缸零出力改造后，机组最大抽汽流量达1239.28t/h，实际可向首站供出采暖蒸汽流量为750t/h。
附图说明
20.图1是本实用新型中采暖抽汽管道采用双支路供热时的整体结构示意图；
21.图2是本实用新型中采暖抽汽管道采用母管供热时的整体结构示意图；
22.图3是本实用新型中冷却蒸汽管道的整体结构示意图；
23.图4是本实用新型中中压缸2的排汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管9之间、
中压缸2的排汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管10之间、中低压缸连通管低压缸a侧连通管9与低压缸a3的进汽端之间和中低压缸连通管低压缸b侧连通管10与低压缸b4的进汽端之间的结构示意图。
具体实施方式
24.具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种双切缸汽轮机组灵活性供热系统包括汽轮机组、低压缸a采暖抽汽管道5、低压缸b采暖抽汽管道6、低压缸a冷却蒸汽管道7和低压缸b冷却蒸汽管道8，汽轮机组包括依次连接的高压缸1、中压缸2、低压缸a3和低压缸b4，中压缸2的排汽端通过中低压缸连通管低压缸a侧连通管9与低压缸a3的进汽端连接，中压缸2的排汽端通过中低压缸连通管低压缸b侧连通管10与低压缸b4的进汽端连接，中低压缸连通管低压缸a侧连通管9的中压缸侧排汽立管与低压缸a冷却蒸汽管道7的进汽端连接，低压缸a冷却蒸汽管道7的排汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管9的低压缸a侧进汽立管连接，中低压缸连通管低压缸b侧连通管10的中压缸侧排气立管与低压缸b冷却蒸汽管道8的进汽端连接，低压缸b冷却蒸汽管道8的排汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管10的低压缸b侧进汽立管连接，低压缸a采暖抽汽管道5的进汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管9的横管段连接，低压缸b采暖抽汽管道6的进汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管10的横管段连接，低压缸a采暖抽汽管道5和低压缸b采暖抽汽管道6的排汽端与热网用户组连接。
25.具体实施方式二：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述低压缸a采暖抽汽管道5包括低压缸a采暖抽汽连接管和低压缸a供热管，低压缸a采暖抽汽连接管的进汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管9的横管段连接，低压缸a采暖抽汽连接管的排汽端与低压缸a供热管的进汽端连接，低压缸a供热管的排汽端与热网用户组的进汽端连接；
26.所述低压缸b采暖抽汽管道6包括低压缸b采暖抽汽连接管和低压缸b供热管，低压缸b采暖抽汽连接管的进汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管10的横管段连接，低压缸b采暖抽汽连接管的排汽端与低压缸b供热管的进汽端连接，低压缸b供热管的排汽端与热网用户组的进汽端连接。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
27.如此设计采暖抽汽管道采用双支路供热。
28.具体实施方式三：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述低压缸a采暖抽汽连接管和低压缸b采暖抽汽连接管上均连接有安全阀21，低压缸a供热管和低压缸b供热管上分别由先至后依次连接有逆止阀18、调节阀19和截止阀20。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
29.具体实施方式四：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述低压缸a采暖抽汽管道5包括低压缸a采暖抽汽连接管和低压缸a供热管，低压缸a采暖抽汽连接管的进汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管9的横管段连接，低压缸a采暖抽汽连接管的排汽端与低压缸a供热管的进汽端连接，低压缸a供热管的排汽端与热网用户组的进汽端连接；
30.所述低压缸b采暖抽汽管道6包括低压缸b采暖抽汽连接管,低压缸b采暖抽汽连接管的进汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管10的横管段连接，低压缸b采暖抽汽连接管的排汽端与低压缸a供热管的进汽端连接。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
31.如此设计采暖抽汽管道采用母管供热。
32.具体实施方式五：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述低压缸a采暖抽汽连接管和低压缸b采暖抽汽连接管上均连接有安全阀21，低压缸a供热管上由先至后依次连接有逆止阀18、调节阀19和截止阀20。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。
33.安全阀安装于电厂汽轮机抽汽管道上。系统处于正常压力下运行时，安全阀处于关闭状态；当抽汽蝶阀与逆止阀之间的区域出现超压时，安全阀自动打开向外排汽，保护抽汽管道及汽轮机本体设备，以防止其损坏。
34.甩热负荷工况时，连通管蝶阀应快速打开。在蝶阀卡涩的情况下，系统中的安全阀起到安全保护的作用，防止中排压力过高。
35.为了防止机组在突然甩负荷时汽轮机内的压力突然降低，抽汽管和各加热器内蒸汽倒流入汽轮机内并阻止加热器管系泄漏使水从抽汽管路进入汽轮机内发生水击事故，机组各段抽汽管道上均装有能够快速强制关闭的逆止阀。
36.快关调节阀安装于供热抽汽管路中，用于抽汽管路异常情况下能够快速关闭，起到保护汽轮机的作用；截止阀(或闸阀)安装于供热抽汽管路中，用于抽汽管路关断。
37.具体实施方式六：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述中低压缸连通管低压缸a侧连通管9的低压缸a侧进汽立管上连接有低压缸a侧供热蝶阀16，低压缸a冷却蒸汽管道7的排汽端连接在低压缸a侧供热蝶阀16的后侧；所述中低压缸连通管低压缸b侧连通管10的低压缸b侧进汽立管上连接有低压缸b侧供热蝶阀17，低压缸b冷却蒸汽管道8的排汽端连接在低压缸b侧供热蝶阀17的后侧。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
38.供热系统非抽汽工况时处于非截流状态，蒸汽正常进入2个低压缸做功；切缸改造后，如果切2个低压缸，两侧供热蝶阀均关闭，蒸汽从两侧连通管抽汽管道全部引出进入热网供热，仅引部分蒸汽进入低压缸冷却低压转子，带走由于鼓风产生的热量。如果只切1个低压缸，则另一侧连通管和低压缸处于非截流状态，除了打孔抽汽外，其余蒸汽正常进入低压缸做功。
39.低压冷却蒸汽管道及附件的布置，充分考虑其自重对连通管的影响，将冷却蒸汽管道的排汽端设置在供热蝶阀之后，以免在抽汽工况下发生振动，影响机组的安全运行。
40.机组能够在低压缸单切和双切两种模式下运行。
41.具体实施方式七：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述低压缸a冷却蒸汽管道7和低压缸b冷却蒸汽管道8上分别由先至后依次连接有电动蝶阀11、压力调节阀12和温度调节站13。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
42.所述温度调节站13的进水端连接有凝结水进水管道14，凝结水进水管道14上连接有温度调节阀组15。
43.具体实施方式八：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述中压缸2的排汽端与中低压缸连通管低压缸a侧连通管9之间、中压缸2的排汽端与中低压缸连通管低压缸b侧连通管10之间、中低压缸连通管低压缸a侧连通管9与低压缸a3的进汽端之间和中低压缸连通管低压缸b侧连通管10与低压缸b4的进汽端之间分别通过波纹膨胀节22连接。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
44.连通管与汽缸之间的胀差完全通过波纹膨胀节的柔性来吸收。连通管与汽缸相联管段所受弯矩的大小，除连通管自重引起的固定量外，完全取决于膨胀节柔性的大小。膨胀节柔性大，管段所受弯矩小；膨胀节柔性小，弯管所受弯矩大。为了不让波纹膨胀节承受由
内压而引起的巨大轴向力，在连通管上增加一组相同波数的膨胀节。这样，由内压引起的轴向力，就可由管道及拉杆来承受，波形就只需承受由内压及差胀引起的负荷。同时，相较原连通管，过波纹膨胀节22连接有如下优点：90度直管采用热压弯头结构代替，去除导流叶栅，解决原来导流叶栅脱落的问题；新型连通管解决了由于抽汽引起的振动问题，使机组能够长期安全稳定运行。
45.具体实施方式九：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述低压缸a3和低压缸b4的内部均设有双路喷水系统，双路喷水系统包括第一路喷水系统和第二路喷水系统，第一路喷水系统的喷头设置在缸体后侧的上下两侧，第二路喷水系统的喷头设置在缸体后侧的上下两侧。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
46.采用双路喷水系统，分阶段投入，既保证减温效果，又避免喷水过量；优化喷水角度，减少减温水回流导致叶片水蚀。
47.同时在低压缸内增加测量低压正、反向次末级和末级级后的蒸汽温度测点。根据现场实际情况，对低压外缸进行补充加工，即现场钻孔，焊接热电偶用引线接头，安装保护锥套、锥套垫片、热电偶，并将信号引出。
48.具体实施方式十：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述低压缸a3和低压缸b4的末级导叶均为中空结构，末级导叶型线的内弧和背弧均开有径向除湿槽，低压缸a3和低压缸b4的末级隔板均为中空结构。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
49.如此设计形成环形腔室并直接通向凝汽器，利用适当的压差对静叶片表面的水膜进行抽吸，以减少静叶出气边，由于水膜被气流撕裂而形成的大水滴数量，进而减少大水滴对叶片的冲蚀。这种导叶设计将更有利于低压末级叶片低负荷工况的安全运行。
50.根据叶片的切缸运行风险与解决措施分析，为提高低压叶片切缸运行安全性，提出以下叶片换改方法：
51.(1)为提高机组切缸运行安全性，次次末级288mm叶片中裂纹损伤叶片更换为全新288mm叶片，其余无损伤叶片可以继续使用。
52.(2)为提高机组切缸运行安全性，次末级515a叶片换为加强型515叶片，出汽边进行喷涂处理；
53.(3)为提高机组切缸运行安全性，末级1000mm叶片更换为切缸型900b叶片，出汽边进行喷涂处理，加装叶片振动在线监测系统，进行长周期叶片状态实时监测及诊断。相应更换末级隔板和排汽导流环，以实现动静部件气动匹配，安全提效。
54.(4)经初步评估，机组两个低压缸末三级叶片和排汽导流环全部更换，机组夏季纯凝工况运行，与原机相比，各个工况热耗均有所降低，部分负荷工况(75％～50％)热耗降低更为明显，机组部分负荷下运行收益将提升。
55.(5)本次改造需要更换4圈末两级动叶片、4圈末级隔板、以及4套排汽导流环。需要将转子、低压内ⅱ缸返厂，进行转子中心孔探伤、修复、叶片拆卸和安装，并完成动平衡。隔板和导流环换新设计，低压内缸需要返厂处理。
[0056]“以热定电”方案是由电负荷的多少决定进汽量，进汽量决定供热的汽量。如果增加热负荷，直接增加电负荷便可实现；反之，减少热负荷，控制减少进汽量，降低热负荷。
[0057]
抽汽控制方式分为“抽汽控制模式”和“零出力控制模式”。
[0058]
抽汽控制模式时，通过通管蝶阀调整低压缸进汽量(进汽压力)，实现对抽汽压力
的调节。零出力控制模式时，关闭连通管蝶阀，完全切断联通管去低压缸的蒸汽，仅通入少量的冷却蒸汽，除去给低压缸减温减压的通流外，全部背压抽汽，实现低压缸“零出力”运行，从而提高机组供热能力、供热经济性和电调峰能力。
[0059]
本实用新型的中低压缸连通管，在中、低压缸连通管上采用打孔方式引出一根抽汽管道，作为采暖供热汽源，抽汽口位置在抽汽蝶阀之前。抽汽管道自连通管引出后依次加装安全阀、逆止阀、快关阀、电动截止阀。
[0060]
本实用新型包括如下三种运行模式：
[0061]
1、纯凝模式：
[0062]
保持连通管蝶阀全开，不截流；低压缸减温管路上所有阀门关闭，抽汽管路上所有阀门关闭。
[0063]
2、抽汽控制模式：
[0064]
在抽汽工况下，通过调节联通管抽汽蝶阀开度调节中压缸排汽压力；另外为了保证低压缸的最小冷却蒸汽流量，抽汽蝶阀需设置限位，保证最小通流和低压缸进汽。
[0065]
3、零出力控制模式：
[0066]
完全关闭连通管蝶阀，切断联通管去低压缸的蒸汽，仅通入少量的冷却蒸汽，除去给低压缸减温减压的通流外，全部背压抽汽。
[0067]
机组必须纯凝启动，启动时连通管蝶阀保持开启状态。
[0068]
投入切缸工况时，冷却蒸汽系统先投入，电动流量调节阀全开后，再关闭连通管蝶阀；冷却蒸汽通过低压缸冷却蒸汽旁路管道经减温减压阀组后进入低压缸，进入低压缸的蒸汽流量通过电动流量调节阀控制。
[0069]
从切缸工况恢复到抽汽工况时，先缓慢开启连通管蝶阀，再逐渐关闭冷却蒸汽系统阀门。
[0070]
停机时，电动闸阀和电动流量调节阀都处于关闭状态。
[0071]
低压冷却蒸汽系统设有疏水阀，由于冷却蒸汽温度参数较低，在低压冷却蒸汽系统投入时疏水阀一直处于开启状态。
[0072]
用户可根据运行需求选择纯凝运行、抽凝运行、切双缸、单切低压缸a或低压缸b运行。
[0073]
进行低压缸零出力改造后，机组可在抽凝供热工况和低压缸零出力工况间灵活切换。
[0074]
本次低压缸零出力改造后，机组最大抽汽流量达1239.28t/h。具体参数如下表一所示。由于现有采暖抽汽管道暂不修改，故实际可向首站供出采暖蒸汽流量为750t/h。
[0075]
表一采暖抽汽参数表
[0076][0077]
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技术的示例性实施方式。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、工作、器件、组件和/或它们的组合。
[0078]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0079]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。