CN103883364A - 解决热电联产的方法、分轴供热汽轮发电机组及运行方法 - Google Patents

Abstract

一种解决热电联产的方法、分轴供热汽轮发电机组及运行方法，包括至少两个汽轮机，汽轮机分为前置汽轮机和后置汽轮机，前置汽轮机为背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机，后置汽轮机为纯凝汽式低压汽轮机，前置汽轮机与后置汽轮机通过管道相连，前置汽轮机与后置汽轮机的连接管道上设置去用户管道，管道由管道控制件控制；每台前置汽轮机均各配置1台汽轮发电机，后置汽轮机在配置1台汽轮发电机同时配置凝汽器。本发明利用背压汽轮机和低压参数纯凝式汽轮机技术，通过对两种机型进行分轴组合，实现可背压、可抽汽凝汽、可纯凝运行特性，背压运行模式时将大大提高机组的发电热效率，抽汽凝汽式或纯凝式运行模式时，将大大提高机组的运行灵活性。

Description

解决热电联产的方法、分轴供热汽轮发电机组及运行方法

技术领域

本发明属于发电领域，尤其涉及汽轮发电机组。

背景技术

在火力发电行业中用于热电联产的常规汽轮发电机组一般分为背压式、抽背式、抽汽凝汽式机组，背压式和抽背式机组受热负荷限制较严，当热负荷低于一定范围时就不能发电，背压机组的运行灵活性较差；抽汽凝汽式机组虽然可以抽汽供热，也可以纯凝运行，运行灵活性较强，但低压转子鼓风损失引起温度上升将直接影响机组运行的安全性，必须保证低压缸有一股冷却流量，此部分冷却流量推动低压转子做功后排入凝汽器，在凝汽器中放热变成凝结水，在热交换过程中存在大量的冷源损失，此部分蒸汽量降低了机组的供热能力，所发电量为纯凝发电电量，大大降低了发电热效率。

为增强汽轮发电机组适应热负荷变化能力、提高发电热效率、提高运行灵活性，世界各汽轮机制造商纷纷加大研发力度，开发新的汽轮机型式，以满足各种工况、各种条件的要求。总体上目标为运行方式实现可抽汽、可背压、可纯凝运行，在采暖期可以背压运行，扩大机组采暖热负荷供热能力，提高发电热效率，在非采暖期可以抽汽凝汽式运行，提供工业热负荷，在没有热负荷时可以纯凝运行。但存在的问题均局限于单轴系机组增加离合器实现上述目标，而离合器的可靠性直接决定机组运行的可靠性，且汽轮机由于为单轴系，发电机需要布置于高压缸端，造成汽轮机本体结构改动非常大，离合器和新型结构的汽轮机价格均非常昂贵，对于大容量机组具有一定的可行性，而对于小容量机组，基本不具备开发的经济性。

发明内容

为了解决单轴系汽轮机实现热电联产时，结构复杂、格均非常昂贵的问题，本发明提供一种利用常规汽轮发电机组解决热电联产的方法，并提供一种分轴式热电联产汽轮发电机组。

一种利用常规汽轮发电机组解决热电联产的方法，包括以下步骤：

A.选用至少1个背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机，和至少1个纯凝汽式低压汽轮机，进行热电联产，在凝汽式低压汽轮机之前取热外供，所述背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机为前置汽轮机，纯凝汽式低压汽轮机为后置汽轮机；

B. 确定参数

确定热用户需求参数，

根据热用户需求参数确定对外供热参数，

根据电用户需求参数确定对外供电参数，

根据对外供热参数和对外供电参数确定后置汽轮机和前置汽轮机分界参数，后置汽轮机进汽流量需要通过前置汽轮机排汽流量、热负荷需求量匹配计算后选取；

C.确定汽轮机

根据分界参数，确定后置汽轮机容量和前置汽轮机容量；

根据前置汽轮机、后置汽轮机及热负荷供应平衡，确定前置汽轮机数量、后置汽轮机数量。

D.实现热电联产

将前置汽轮机和后置汽轮机按照可抽汽、可背压、可纯凝运行，在采暖期可以背压运行，扩大机组采暖热负荷供热能力，提高发电热效率，在非采暖期可以抽汽凝汽式运行，提供工业热负荷，在没有热负荷时可以纯凝运行的要求进行管路的控制连接，实现热电联产。

一种分轴式供热汽轮发电机组，包括至少两个汽轮机，所述汽轮机分为前置汽轮机和后置汽轮机，前置汽轮机为背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机，后置汽轮机为纯凝汽式低压汽轮机，前置汽轮机与后置汽轮机通过管道相连，前置汽轮机与后置汽轮机的连接管道上设置去用户管道，管道由管道控制件控制；每台前置汽轮机均各配置1台汽轮发电机，后置汽轮机在配置1台汽轮发电机同时配置凝汽器。

所述的分轴式供热汽轮发电机组，所述前置汽轮机和后置汽轮机各为1台串联连接，前置汽轮机与后置汽轮机连接管道上设置的管道控制件为排汽逆止阀、动力控制关断阀，后置汽轮机本体配带配汽机构或调节阀，排汽逆止阀与之间的管道上设置去用户管道，去用户管道上设对外供热调节阀。

所述的分轴式供热汽轮发电机组，所述前置汽轮机为2-4台并联设置后，与后置汽轮机串联连接。

所述的分轴式供热汽轮发电机组，所述前置汽轮机为2台，后置汽轮机为1台，所述管道控制件为，在第一个前置汽轮机的并联管道上，依次设置第一排汽逆止阀、第一动力控制关断阀；第二个前置汽轮机的并联管道上，依次设置第二排汽逆止阀、第二动力控制关断阀；串联管道上依次设置第三动力控制关断阀、调节阀，第一动力控制关断阀或者第二动力控制关断阀与第三动力控制关断阀之间的管道上，设置去用户管道，去用户管道上依次设置对外供热关断阀、对外供热调节阀。

分轴式供热汽轮发电机组使用方法，其运行方式如下：在采暖期供热需求量较大时，关闭动力控制关断阀、调节阀，后置汽轮机停运，前置汽轮机、背压运行，外供热调节阀、对外供热关断阀开启，直接对外供热，靠供热调节阀调节热电负荷，此时为纯背压汽轮机运行模式。

在非采暖期随热负荷减小，可以停运1台前置汽轮机，一般在单台背压机组排汽量超过热负荷需求20%时，启动后置汽轮机。此时开起动力控制关断阀、调节阀，后置汽轮机投运，前置汽轮机或背压运行，对外供热调节阀、对外供热关断阀开启， 靠供热调节阀和调节阀联合调节分配纯凝机组进汽量和对外供热量，机组进入抽汽凝汽式运行模式。

如果为多台前置背压式汽轮机，可以逐台停运前置汽轮机；同理为满足发电量增加要求，也可以启动后置汽轮机，1台后置汽轮机配置多台前置汽轮机运行。 

当热负荷减小至零时，关闭对外供热调节阀、对外供热关断阀，机组转入纯凝汽式汽轮机运行模式。

采用上述技术方案的本发明，利用已成熟的背压汽轮机和低压参数纯凝式汽轮机技术，通过对两种机型进行分轴组合，组合后的机组实现可背压、可抽汽凝汽、可纯凝运行特性，背压运行模式时将大大提高机组的发电热效率，抽汽凝汽式或纯凝式运行模式时，将大大提高机组的运行灵活性。由于整套汽轮发电机组为不同类型的汽轮机进行的分轴式组合，对汽轮机的本体结构设计和制造不用进行大的改动，通过对***连接方式、参数配置、控制***的创新发明，实现可背压、可抽汽凝汽、可纯凝运行功能，与采用离合器单轴汽轮发电机组实现同样功能相比，大大提高了机组的可靠性，降低了工程的造价。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

一种利用常规汽轮发电机组解决热电联产的方法，包括以下步骤：

A.选用至少1个背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机，和至少1个纯凝汽式低压汽轮机，进行热电联产，在凝汽式低压汽轮机之前取热外供，所述背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机为前置汽轮机，纯凝汽式低压汽轮机为后置汽轮机；典型案例说明见后。

B. 确定参数：

确定热用户需求参数，例热用户需求参数为0.4MPa,180℃,最大80.32t/h，平均 60t/h  最小12.5t/h;

根据热用户需求参数确定对外供热参数，0.6MPa,200℃,最大80.32t/h，平均 60t/h  最小12.5t/h;

根据电用户需求参数确定对外供电参数，按“以热定电”原则确定，最大供电功率按8MW。

根据对外供热参数和对外供电参数确定后置汽轮机和前置汽轮机分界参数，按0.6MPa,200℃参数分界，后置汽轮机进汽流量需要通过前置汽轮机排汽流量、热负荷需求量匹配计算后选取，最大为26t/h，最小为0t/h；

C.确定汽轮机：

根据分界参数，确定后置汽轮机容量和前置汽轮机容量；后置汽轮机容量为4 MW, 9.4MW。

根据前置汽轮机、后置汽轮机及热负荷供应平衡，确定前置汽轮机数量为2台，后置汽轮机数量为1台。

D.实现热电联产：将前置汽轮机和后置汽轮机按照可抽汽、可背压、可纯凝运行，在采暖期可以背压运行，扩大机组采暖热负荷供热能力，提高发电热效率，在非采暖期可以抽汽凝汽式运行，提供工业热负荷，在没有热负荷时可以纯凝运行的要求进行管路的控制连接，实现热点联产。

一种分轴式供热汽轮发电机组，包括至少两个汽轮机，所述汽轮机分为前置汽轮机1和后置汽轮机3，前置汽轮机1为背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机，后置汽轮机3为纯凝汽式低压汽轮机，前置汽轮机1与后置汽轮机3通过管道相连，前置汽轮机1与后置汽轮机3的连接管道上设置去用户管道，管道由管道控制件控制；每台前置汽轮机均各配置1台汽轮发电机12,22，后置汽轮机在配置1台汽轮发电机4同时配置凝汽器5。

所述的分轴式供热汽轮发电机组，所述前置汽轮机和后置汽轮机各为1台串联连接，前置汽轮机与后置汽轮机连接管道上设置的管道控制件为排汽逆止阀13、动力控制关断阀6，后置汽轮机本体配带配汽机构或调节阀7，排汽逆止阀13与之间的管道上设置去用户管道，去用户管道上设对外供热调节阀8。

所述的分轴式供热汽轮发电机组，所述前置汽轮机可为2-4台并联设置后，与后置汽轮机串联连接。 

所述的分轴式供热汽轮发电机组，所述前置汽轮机为2台，后置汽轮机为1台，所述管道控制件为，在第一个前置汽轮机11的并联管道上，依次设置第一排汽逆止阀13、第一动力控制关断阀14；第二个前置汽轮机21的并联管道上，依次设置第二排汽逆止阀23、第二动力控制关断阀24；串联管道上依次设置第三动力控制关断阀6、调节阀7，第一动力控制关断阀14或者第二动力控制关断阀24与第三动力控制关断阀6之间的管道上，设置去用户管道，去用户管道上依次设置对外供热关断阀9、对外供热调节阀8。

所述的分轴式供热汽轮发电机组使用方法，其运行方式如下：

在采暖期供热需求量较大时，关闭动力控制关断阀6、调节阀7，后置汽轮机3停运，前置汽轮机11、12背压运行，外供热调节阀8、对外供热关断阀9开启，直接对外供热，靠供热调节阀8调节热电负荷，此时为纯背压汽轮机运行模式。

在非采暖期随热负荷减小，可以停运1台前置汽轮机，一般在单台背压机组排汽量超过热负荷需求20%时，启动后置汽轮机。此时开起动力控制关断阀6、调节阀7，后置汽轮机3投运，前置汽轮机11或12背压运行，对外供热调节阀8、对外供热关断阀9开启， 靠对外供热调节阀8和调节阀7联合调节分配纯凝机组进汽量和对外供热量，机组进入抽汽凝汽式运行模式。

如果为多台前置背压式汽轮机，可以逐台停运前置汽轮机；同理为满足发电量增加要求，也可以启动后置汽轮机，1台后置汽轮机配置多台前置汽轮机运行。 

当热负荷减小至零时，关闭对外供热调节阀8、对外供热关断阀9，机组转入纯凝汽式汽轮机运行模式。

Claims (6)

1.一种利用常规汽轮发电机组解决热电联产的方法，包括以下步骤： 

A.选用至少1个背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机，和至少1个纯凝汽式低压汽轮机，进行热电联产，在凝汽式低压汽轮机之前取热外供，所述背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机为前置汽轮机，纯凝汽式低压汽轮机为后置汽轮机； 

B.确定参数： 

确定热用户需求参数， 

根据热用户需求参数确定对外供热参数， 

根据电用户需求参数确定对外供电参数， 

根据对外供热参数和对外供电参数确定后置汽轮机和前置汽轮机分界参数，后置汽轮机进汽流量需要通过前置汽轮机排汽流量、热负荷需求量匹配计算后选取； 

C.确定汽轮机： 

根据分界参数，确定后置汽轮机容量和前置汽轮机容量； 

根据前置汽轮机容量，确定前置汽轮机数量； 

D.实现热电联产：将前置汽轮机和后置汽轮机按照可抽汽、可背压、可纯凝运行，在采暖期可以背压运行，扩大机组采暖热负荷供热能力，提高发电热效率，在非采暖期可以抽汽凝汽式运行，提供工业热负荷，在没有热负荷时可以纯凝运行的要求进行管路的控制连接，实现热电联产。 

2.一种分轴式供热汽轮发电机组，包括至少两个汽轮机，其特征在于：所述汽轮机分为前置汽轮机和后置汽轮机，前置汽轮机为背压式汽轮机或者抽汽背压式汽轮机，后置汽轮机为纯凝汽式低压汽轮机，前置汽轮机与后置汽轮机通过管道相连，前置汽轮机与后置汽轮机的连接管道上设置去用户管道，管道由管道控制件控制；每台前置汽轮机均各配置1台汽轮发电机，后置汽轮机在配置1台汽轮发电机同时配置凝汽器。 

3.根据权利要求2所述的新型分轴式供热汽轮发电机组，其特征在于：所述前置汽轮机和后置汽轮机各为1台串联连接，前置汽轮机与后置汽轮机连接管道上设置的管道控制件为排汽逆止阀(13)、动力控制关断阀(6)，后置汽轮机本体配带配汽机构或调节阀(7)，排汽逆止阀(13)与之间的管道上设置去用户管道，去用户管道上设对外供热调节阀(8)。 

4.根据权利要求2所述的新型分轴式供热汽轮发电机组，其特征在于：所述前置汽轮机为2-4台并联设置后，与后置汽轮机串联连接。 

5.根据权利要求3所述的新型分轴式供热汽轮发电机组，其特征在于：所述前置汽轮机为2台，后置汽轮机为1台，所述管道控制件为，在第一个前置汽轮机(11)的并联管道上，依次设置第一排汽逆止阀(13)、第一动力控制关断阀(14)；第二个前置汽轮机(21)的并联管道上，依次设置第二排汽逆止阀(23)、第二动力控制关断阀(24)；串联管道上依次设置第三动力控制关断阀(6)、调节阀(7)，第一动力控制关断阀(14)或者第二动力控制关断阀(24)与第三动力控制关断阀(6)之间的管道上，设置去用户管道，去用户管道上依次设置对外供热关断阀(9)、对外供热调节阀(8)。 

6.一种新型分轴式供热汽轮发电机组使用方法，其运行方式如下： 

在采暖期供热需求量较大时，关闭动力控制关断阀(6)、调节阀(7)，后置汽轮机(3)停运，前置汽轮机(11)、(12)背压运行，外供热调节阀(8)、对外供热关断阀(9)开启，直接对外供热，靠供热调节阀(8)调节热电负荷，此时为纯背压汽轮机运行模式； 

在非采暖期随热负荷减小，可以停运1台前置汽轮机，一般在单台背压机组排汽量超过热负荷需求20％时，启动后置汽轮机； 

此时开起动力控制关断阀(6)、调节阀(7)，后置汽轮机(3)投运，前置汽轮机(11)或(12)背压运行，对外供热调节阀(8)、对外供热关断阀(9)开启，靠供热调节阀(8)和调节阀(7)联合调节分配纯凝机组进汽量和对外供热量，机组进入抽汽凝汽式运行模式； 

如果为多台前置背压式汽轮机，可以逐台停运前置汽轮机；同理为满足发电量增加要求，也可以启动后置汽轮机，1台后置汽轮机配置多台前置汽轮机运行； 

当热负荷减小至零时，关闭对外供热调节阀(8)、对外供热关断阀(9)，机组转入纯凝汽式汽轮机运行模式。 

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