CN113175362B - 一种实现低压缸零出力的母管制连接***及运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种实现低压缸零出力的母管制连接***及运行方法，包括汽轮机组汽水***及增设***。增设***将主蒸汽、再热冷段及热段蒸汽、中压缸排汽、低压缸抽汽及最终给水分别连通至对应母管。部分机组锅炉停运、热备用或二班制运行时，可通过控制各母管与机组间连接阀组使停炉机组汽轮机获得主、再热蒸汽，回收停炉机组冷再热蒸汽，实现停炉不停机，此外，停炉机组凝结水泵与给水泵不工作，停炉机组低压缸进汽量全部倒送至其他机组低压缸，提高多台机组平均低压缸运行效率。采用本发明方法，机组在“少炉多机”运行工况下，可实现进一步“机、炉解耦”，在投运锅炉正常运行条件下进一步降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电动率。

Description

一种实现低压缸零出力的母管制连接***及运行方法
技术领域
本发明属于热力发电领域，具体涉及一种实现低压缸零出力的母管制连接***及运行方法。
背景技术
现代科学技术暂时还不能解决大容量电能的经济性存储问题，电网中发供电设备的出力必须时刻与变动着的用电负荷保持动态平衡。随着国民经济的不断发展和用电结构的变化，电力***面临电网峰谷差偏大，调峰能力不足的矛盾。另一方面，光电、风电等新型清洁能源的大量投用，大规模间歇性能源的并网发电，加剧了电网的波动性，因此电网对火电机组参与调峰甚至是深度调峰提出了更高的要求。
目前常见的提升火电机组灵活性、提高机组深度调峰能力的技术手段主要包括锅炉低负荷稳燃技术和机组热电解耦技术，但均存在一定的局限性。锅炉低负荷稳燃运行时，锅炉效率偏低，机组能耗显著增加；热电解耦的前提是火电机组周边需要具备相当的热用户，同时该技术实质上仅调节了热负荷和电负荷的分配，锅炉出力并没有减小，机组总的碳排放也没有降低，因此具有很大的局限性。
如上所述，新能源发电技术在未来将蓬勃发展，火电机组具备深度调峰能力将成为历史必然选择。因此，发展一种能够降低机组碳排放、提高机组各种运行工况下深度调峰能力的改造技术，对火电机组的生存及发展至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现低压缸零出力的母管制连接***及运行方法，从而实现提升机组深度调峰运行工况下的灵活性以及锅炉设备事故状态下的机组发电量。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种实现低压缸零出力的母管制连接***，包括汽轮机组汽水***及增设***；其中，增设***包括：主蒸汽连通母管、再热冷段蒸汽连通母管、再热热段蒸汽连通母管、凝汽器热井倒水泵、凝汽器热井水连通母管和中压缸排汽连通母管；
主蒸汽连通母管分别连接至每台机组锅炉的过热器出口主蒸汽管道，连接点介于锅炉过热器出口阀组与汽轮机进汽阀组之间的管道上，连接点至主蒸汽连通母管间设置单机至主蒸汽连通母管控制、隔离阀组；
再热冷段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热冷段蒸汽管道，连接点介于汽轮机高压缸出口与锅炉再热器蒸汽入口阀组之间的管道上，连接点至再热冷段蒸汽连通母管间设置单机至再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；
再热热段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组与汽轮机中压缸入口之间的管道上，连接点至再热热段蒸汽连通母管间设置单机至再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；
凝汽器热井倒水泵入口由旁路从凝汽器热井引出，出口管道设置倒水泵隔离、控制阀组，阀后设置三通管，与热井凝结水连通母管相连接；
热井凝结水连通母管连接各机组凝汽器热井凝结水管道，连接点介于热井出口与凝结水泵之间的凝结水管道上，管道上设置单机至热井凝结水连通母管隔离、控制阀组，阀组位置在三通管与连接点之间；
中压缸排汽连通母管连接汽轮机中压缸排汽至低压缸进汽管道，连接点介于汽轮机中压缸出口与汽轮机低压缸入口阀组之间的管道上，连接点至中压缸排汽连通母管间设置单机至中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组。
本发明进一步的改进在于，汽轮机组汽水***包括锅炉1、2、……、n，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热***的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热***的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热***、除氧器、给水泵与高压加热***的进出水口依次相连通，高压加热***的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。
本发明进一步的改进在于，当只有两台机组时，两台机组管道设备间使用配备隔离、控制阀组的连通管连接。
一种实现低压缸零出力的母管制连接***的运行方法，该方法基于所述的一种实现低压缸零出力的母管制连接***，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括如下操作内容：
当1号机锅炉停运时，关闭1号机锅炉主蒸汽隔离阀组、再热冷段与热段蒸汽隔离阀组，防止蒸汽倒流至停运锅炉中；打开锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其它机组的锅炉同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应主蒸汽；打开再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，1号机组冷再热蒸汽进入再热冷段蒸汽连通母管，其他机组的锅炉对1号机再热冷段蒸汽进行加热；打开再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其他机组的锅炉对1号汽轮机和本机组中压缸供应再热热段蒸汽；1号机高压缸不抽汽，高压加热器***不工作；1号机中压缸不抽汽，除氧器不工作；1号机低压缸不抽汽，低压加热器***不工作；打开1号机中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组，1号汽轮机中压缸排汽进入其他机组汽轮机低压缸做功，1号汽轮机低压缸处于最低进汽流量状态，进汽流量满足低压缸最低冷却蒸汽要求，对于做了“低压缸零出力”改造的机组来说，在“低压缸零出力”方式下运行；打开凝汽器热井倒水泵与对应控制、隔离阀组，关闭低压加热器***进水控制、隔离阀组，关闭热井水连通母管控制、隔离阀组，将1号机的凝结水全部倒至热井水连通母管，至其他机组热井，1号机的凝结水进入其他机组回热***进行加热，1号机凝结水泵与给水泵均不运行。
本发明进一步的改进在于，锅炉停运指的是在锅炉检修、故障、机组两班制运行、机组热备用状态，以及其它所有对于锅炉设备有计划或者意外停运的情况。
本发明进一步的改进在于，阀组指的是用到的调节阀、隔离阀。
本发明进一步的改进在于，阀的种类为电动阀、气动阀、液动阀和手动阀。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
(1)汽轮机热耗率与各缸体效率密切相关，高压缸效率与高压调门开度相关，随着进汽流量及主蒸汽压力变化而自动变化；中压缸效率与进汽流量关系基本无关，随负荷无明显变化；低压缸效率与排汽容积流量密切相关，在低负荷及深度调峰运行工况下，汽轮机低压缸效率随着负荷的降低显著下降。当一炉两机运行时，单个低压缸进汽流量偏小，此时低压缸效率显著下降，而低压缸做功份额在汽轮机中占比最大，约占整个汽轮机功率输出的30％～45％，极大影响了机组深度调峰下的经济性。利用本发明，在深度调峰运行工况下，可实现停炉机组的整个回热***不工作，汽轮机不抽汽，低压缸处于最低进汽流量状态或“零出力”状态，停炉机组汽轮机低压缸进汽量全部倒送至其他机组低压缸，提高多台机组平均的低压缸实际运行效率。此外，停炉机组凝结水泵与给水泵不工作，运行更为节能。
(2)采用本发明方法，机组在“少炉多机”运行工况下，可实现进一步的“机、炉解耦”，在投运锅炉正常运行条件下，进一步降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电动率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记说明(Pn指第n台机组的泵，Vn指第n台机组的阀门)：
Pn-1、给水泵，
Pn-2、凝结水泵，
Pn-3、凝汽器热井倒水泵
Vn-1、主蒸汽连通母管控制、隔离阀组，
Vn-2、锅炉主蒸汽控制、隔离阀组，
Vn-3、再热冷段段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，
Vn-4、再热冷段蒸汽控制、隔离阀组，
Vn-5、再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，
Vn-6、再热热段蒸汽控制、隔离阀组，
Vn-7、高压缸进汽控制、隔离阀组，
Vn-8、中压缸进汽控制、隔离阀组，
Vn-9、低压缸进汽控制、隔离阀组，
Vn-10、凝汽器热井倒水泵隔离、控制阀组，
Vn-11、凝汽器热井水连通母管隔离、控制阀组，
Vn-12、中压缸排汽连通母管隔离、控制阀组，
Vn-13、低压加热器***进水控制、隔离阀组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明提供的一种实现低压缸零出力的母管制连接***，包括常规锅炉、汽轮机组汽水***及增设***。其中，增设***包括：主蒸汽连通母管、再热冷段蒸汽连通母管、再热热段蒸汽连通母管、凝汽器热井倒水泵、凝汽器热井水连通母管、中压缸排汽连通母管及相应控制、关断阀组。
其中，所述的汽轮机组汽水***包括锅炉1、2、……、n，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热***的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热***的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热***、除氧器、给水泵与高压加热***的进出水口依次相连通，高压加热***的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。
所述的增设***中主蒸汽连通母管连接方式为：主蒸汽连通母管分别连接至每台机组锅炉的过热器出口主蒸汽管道，连接点介于锅炉过热器出口阀组Vn-2与汽轮机进汽阀组Vn-7之间的管道上，连接点至主蒸汽连通母管间设置单机至主蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vn-1。
所述的增设***中再热冷段蒸汽连通母管连接方式为：再热冷段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热冷段蒸汽管道，连接点介于汽轮机高压缸出口与锅炉再热器蒸汽入口阀组Vn-4之间的管道上，连接点至再热冷段蒸汽连通母管间设置单机至再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vn-3。
所述的增设***中再热热段蒸汽连通母管连接方式为：再热热段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组Vn-6与汽轮机中压缸进汽阀组Vn-8之间的管道上，连接点至再热热段蒸汽连通母管间设置单机至再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vn-5。
所述的增设***中凝汽器热井倒水泵连接方式为：凝汽器热井倒水泵Pn-3入口由旁路从凝汽器热井引出，出口管道设置倒水泵隔离、控制阀组Vn-10，阀后设置三通管，与热井凝结水连通母管相连接。
所述的增设***中热井凝结水连通母管连接方式为：热井凝结水连通母管连接各机组凝汽器热井凝结水管道，连接点介于热井出口与凝结水泵之间的凝结水管道上，管道上设置单机至热井凝结水连通母管隔离、控制阀组Vn-11，阀组位置在上述三通管与连接点之间。
所述的增设***中中压缸排汽连通母管连接方式为：中压缸排汽连通母管连接汽轮机中压缸排汽至低压缸进汽管道，连接点介于汽轮机中压缸排汽口与汽轮机低压缸进汽阀组Vn-9之间的管道上，连接点至中压缸排汽连通母管间设置单机至中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组Vn-12。
本发明提供一种实现低压缸零出力的母管制连接***及运行方法，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括如下操作内容：
当1号机锅炉停运时，关闭1号机锅炉主蒸汽隔离阀组V1-2、再热冷段蒸汽隔离阀组V1-4与再热热段蒸汽隔离阀组V1-6，防止蒸汽倒流至停运锅炉中。打开1号机组锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组V1-1，并打开其它运行机组锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vm-1(m＝2,3,4,…,n，为其它运行机组编号，可以是多台机组)，其它机组的锅炉可以同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应主蒸汽；打开再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组V1-3，1号机组冷再热蒸汽进入再热冷段蒸汽连通母管，并打开其它运行机组再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vm-3，其他机组的锅炉对1号机再热冷段蒸汽进行加热；打开再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组V1-5，并打开其它运行机组再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vm-5，其他机组的锅炉对1号汽轮机和本机组中压缸供应再热热段蒸汽；1号机高压缸不抽汽，高压加热器***不工作；1号机中压缸不抽汽，除氧器不工作；1号机低压缸不抽汽，低压加热器***不工作；打开1号机中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组V1-12，1号汽轮机中压缸排汽进入其他机组汽轮机低压缸做功，1号汽轮机低压缸处于最低进汽流量状态，进汽流量满足低压缸最低冷却蒸汽要求，对于做了“低压缸零出力”改造的机组来说，可在“低压缸零出力”方式下运行；打开凝汽器热井倒水泵P1-3与对应控制、隔离阀组V1-10，关闭低压加热器***进水控制、隔离阀组V1-13，关闭热井水连通母管控制、隔离阀组V1-11，将1号机的凝结水全部倒至热井水连通母管，至其他机组热井，1号机的凝结水进入其他机组回热***进行加热，1号机凝结水泵P1-2与给水泵P1-1均不运行
表1是机组在常规单元制运行工况下***主要阀门、设备的运行状态和利用本发明方法在少炉多机运行工况下***主要阀门、设备的运行状态的对比。
下表以两台机组为例，单元制运行为两台机组均正常运行，少炉多机制运行为1号机组锅炉停运，2号机组锅炉同时给1号机组汽轮机和2号机组汽轮机供应主蒸汽。
Figure BDA0003037670310000081
本发明提供的一种实现低压缸零出力的母管制连接***，采用本发明方法，机组在“少炉多机”运行工况下，可实现进一步的“机、炉解耦”，在投运锅炉正常运行条件下，进一步降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电动率。利用本发明，在深度调峰运行工况下，可实现停炉机组的整个回热***不工作，汽轮机不抽汽，低压缸处于最低进汽流量状态或“零出力”状态，停炉机组汽轮机低压缸进汽量全部倒送至其他机组低压缸，提高多台机组平均的低压缸实际运行效率。此外，停炉机组凝结水泵与给水泵不工作，运行更为节能。

Claims (1)

1.一种实现低压缸零出力的母管制连接***的运行方法，其特征在于，该方法基于一种实现低压缸零出力的母管制连接***，该***包括汽轮机组汽水***及增设***；其中，增设***包括：主蒸汽连通母管、再热冷段蒸汽连通母管、再热热段蒸汽连通母管、凝汽器热井倒水泵、凝汽器热井水连通母管和中压缸排汽连通母管；主蒸汽连通母管分别连接至每台机组锅炉的过热器出口主蒸汽管道，连接点介于锅炉过热器出口阀组与汽轮机进汽阀组之间的管道上，连接点至主蒸汽连通母管间设置单机至主蒸汽连通母管控制、隔离阀组；再热冷段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热冷段蒸汽管道，连接点介于汽轮机高压缸出口与锅炉再热器蒸汽入口阀组之间的管道上，连接点至再热冷段蒸汽连通母管间设置单机至再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；再热热段蒸汽连通母管连接各机组锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组与汽轮机中压缸入口之间的管道上，连接点至再热热段蒸汽连通母管间设置单机至再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；凝汽器热井倒水泵入口由旁路从凝汽器热井引出，出口管道设置倒水泵隔离、控制阀组，阀后设置三通管，与热井凝结水连通母管相连接；热井凝结水连通母管连接各机组凝汽器热井凝结水管道，连接点介于热井出口与凝结水泵之间的凝结水管道上，管道上设置单机至热井凝结水连通母管隔离、控制阀组，阀组位置在三通管与连接点之间；中压缸排汽连通母管连接汽轮机中压缸排汽至低压缸进汽管道，连接点介于汽轮机中压缸出口与汽轮机低压缸入口阀组之间的管道上，连接点至中压缸排汽连通母管间设置单机至中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组；汽轮机组汽水***包括多个锅炉，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热***的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热***的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热***、除氧器、给水泵与高压加热***的进出水口依次相连通，高压加热***的出水口与锅炉的给水管道入口相连通；
在多台机组中，当1号机组锅炉停运时，关闭1号机组锅炉主蒸汽隔离阀组、再热冷段与热段蒸汽隔离阀组，防止蒸汽倒流至停运锅炉中；打开锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其它机组的锅炉同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应主蒸汽；打开再热冷段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，1号机组冷再热蒸汽进入再热冷段蒸汽连通母管，其他机组的锅炉对1号机组再热冷段蒸汽进行加热；打开再热热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其他机组的锅炉对1号汽轮机和本机组中压缸供应再热热段蒸汽；1号机组高压缸不抽汽，高压加热器***不工作；1号机组中压缸不抽汽，除氧器不工作；1号机组低压缸不抽汽，低压加热器***不工作；打开1号机组中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组，1号汽轮机中压缸排汽进入其他机组汽轮机低压缸做功，1号汽轮机低压缸处于最低进汽流量状态，进汽流量满足低压缸最低冷却蒸汽要求，对于做了“低压缸零出力”改造的机组来说，在“低压缸零出力”方式下运行；打开凝汽器热井倒水泵与对应控制、隔离阀组，关闭低压加热器***进水控制、隔离阀组，关闭热井水连通母管控制、隔离阀组，将1号机组的凝结水全部倒至热井水连通母管，至其他机组热井，1号机组的凝结水进入其他机组回热***进行加热，1号机组凝结水泵与给水泵均不运行。
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