CN113898423A - 一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电*** - Google Patents

一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电*** Download PDF

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Abstract

本发明属于热能发电技术领域，涉及一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，包括锅炉，与锅炉连接并运行的汽轮机组，所述汽轮机组包括汽轮机高压缸，与汽轮机高压缸同轴布置的第一通道、第二通道和发电机，所述锅炉蒸汽送入汽轮机高压缸，汽轮机高压缸排气进入锅炉再热后分别送入第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道排气均与凝汽器连接，且锅炉与第二通道之间设有纯凝调节机阀门。本发明适用于一次再热或二次再热机组，通过设置一套高压缸，两套中压缸和低压缸，并分为主副通道，避免了复杂的主蒸汽和再热蒸汽流量分配和参数匹配问题；在低负荷工况下可以方便调节和切除，提高了低负荷工况下的热效率和供热参数的稳定性。

Description

一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***
技术领域
本发明属于热能发电技术领域，具体涉及一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***。
背景技术
火力发电厂简称火电厂，是利用可燃物(例如煤)作为燃料生产电能的工厂。它的基本生产过程是：燃料在燃烧时加热水生成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。
目前常用的燃煤发电机组大多采用一炉一机的设计，为满足深度调峰要求，一种可以想到的构想是一炉配二机的设计，其中，一炉一机单元制设计技术方案成熟，存在的最大问题是燃煤机组利用小时数降低，经常采用低负荷调峰运行时效率低，煤耗高。另外，根据主机运行特性，需要保持汽轮机的通流而采用滑压运行，在低负荷工况下，抽汽以及高压缸、中压缸排汽参数大幅下降，当有对外供热时，需要从参数较高的抽汽口引出，在高负荷工况需要进行减温减压处理，造成了节流损失。
当采用一炉配两台汽轮发电机组时，理论上在低负荷工况可以切除一台机组运行。实际上存在以下两大问题难以解决：(1)如果两台汽轮发电机组采用不同参数运行，由于高压缸排汽需要作为冷段送入锅炉再热加热，而压力不匹配是无法运行的，技术上难以解决；(2)如果两台汽轮发电机组采用同参数运行，则在低负荷工况下，两台机组同时进行调节，同预设的低负荷工况下一台机组运行、一台机组停运相矛盾，当至某一负荷而突然关闭一台汽轮发电机组会造成压力的大幅波动；同时，如果将一台机组关闭，另外一台机组需要进行升压的过程。而当关闭的那台汽轮发电机组启动时，由于蒸汽流量的不同，两台机组排汽参数也不同，同锅炉参数是难以匹配的。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，设计的一种稳定可靠，减少节流损失，提高运行效率的单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，包括锅炉，与锅炉连接并运行的汽轮机组，所述汽轮机组包括汽轮机高压缸，与汽轮机高压缸同轴布置的第一通道、第二通道和发电机，所述锅炉蒸汽送入汽轮机高压缸，汽轮机高压缸排气进入锅炉再热后分别送入第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道排气均与凝汽器连接，且锅炉与第二通道之间设有纯凝调节机阀门。
优选的，所述汽轮机高压缸包括高压缸和/或超高压缸。
优选的，所述第一通道包括第一中压缸和第一低压缸，所述第一中压缸接收锅炉再热蒸汽并排气进入第一低压缸，所述第一低压缸排气进入凝汽器。
优选的，所述第二通道包括第二中压缸和第二低压缸，所述第二中压缸接收锅炉再热蒸汽并排气进入第二低压缸，所述第二低压缸排气进入凝汽器。
优选的，所述纯凝调节机阀门设置在锅炉与第二中压缸之间。
优选的，所述汽轮机高压缸和第一通道均设有抽汽口。
优选的，所述凝汽器通过凝结水泵和给水回热***与锅炉连接。
优选的，所述锅炉与汽轮机高压缸之间设有主汽门。
采用上述技术方案后，本发明提供的一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***具有以下有益效果：
本发明通过设置一套超高压缸(如有)和高压缸，其排汽送入锅炉再热，避免了针对再热机组主蒸汽和再热蒸汽流量的分配问题；设置第一通道和第二通道，通过两套中压缸和低压缸分别形成主、副通道，在低负荷工况下，保证第一通道(主通道)的中压缸和低压缸在高通流、高参数、高效率状态下运行；第二通道(副通道)作为调节功能，在负荷进一步降低至约60％时可以切除(保持最小通流冷却蒸汽量)运行；通过主副通道中压缸和低压缸运行配合调节，实现效率的最大化，保持抽汽口压力的稳定性。
当机组运行在60％～100％负荷条件下，保持主通道的中压缸和低压缸在满负荷工况下运行，提高了其效率；副通道根据负荷调整其进口管道上的调节阀，通流量在其0％～100％负荷范围内调整；在机组经常低负荷运行工况下，两者效率加权平均要高于常规机组效率。
当机组在20％～60％负荷以下运行时，将副通道中压缸和低压缸通流蒸汽减少至最小冷却蒸汽流量，大部分蒸汽通过主通道运行，此时主通道中压缸和低压缸通流能力比常规机组提高了近一倍，效率将大幅上升。
当机组有对外供热时，全部外供蒸汽从高压缸、主通道中压缸和低压缸抽汽或者排汽引接，同常规机组相比，由于主通道中压缸和低压缸通流量的增加，其抽汽或者排汽压力参数变化随负荷更加平缓，为满足各工况下供热稳定性提供了便利条件，减少了供热节流损失。
本发明中超高压缸(如有)和高压缸、主副通道的中压缸和低压缸、发电机组同轴布置，保持发电机出线仍为一套，对于电网调度影响不大。
附图说明
图1为本发明一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***的一种流程示意图；
图2为本发明一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***的另一种流程示意图。
其中：锅炉1、发电机2、凝汽器3、纯凝调节机阀门4、高压缸5、第一中压缸6、第一低压缸7、第二中压缸8、第二低压缸9、凝结水泵10、给水回热***11、主汽门12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，如图1或图2所示，包括锅炉1，与锅炉1连接并运行的汽轮机组，所述汽轮机组包括汽轮机高压缸(一次再热超/超超临界机组高压缸，二次再热机组超高压缸和高压缸)，与汽轮机高压缸同轴布置的第一通道、第二通道和发电机2，所述锅炉1蒸汽送入汽轮机高压缸，汽轮机高压缸排气进入锅炉1再热后分别送入第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道排气均与凝汽器3连接，所述第一通道包括第一中压缸6和第一低压缸7，所述第一中压缸6接收锅炉1再热蒸汽并排气进入第一低压缸7，所述第一低压缸7排气进入凝汽器3，所述第二通道包括第二中压缸8和第二低压缸9，所述第二中压缸8接收锅炉1再热蒸汽并排气进入第二低压缸9，所述第二低压缸9排气进入凝汽器3。
所述汽轮机高压缸包括高压缸5和/或超高压缸(如有)，设置一套，按100％容量设置，所述第一通道的第一中压缸6、第一低压缸7，以及第二通道的第二中压缸8、第二低压缸9，即分别设置两套中压缸和低压缸，按2*50％容量设置，且其中一套(第一通道)作为主通道，另外一套(第二通道)作为副通道，所述高压缸5、第一中压缸6和第一低压缸7设置抽汽口，所有的抽汽和对外供热蒸汽从高压缸和主通道中压缸和低压缸上引接，并按满足最大流量进行运行调整，保持其在高负荷、高效率运行；所述锅炉1与第二通道之间设有纯凝调节机阀门4，即锅炉1与第二中压缸8之间设有纯凝调节机阀门4，不设置抽汽口，使得第二通道仅纯凝工况运行，用作调节负荷，能够随负荷降低进行调节，在降负荷运行时，通过调节副通道中、低压缸流量而保证主通道在额定通流工况下运行；当机组负荷进一步下降时(大约60％负荷以下)，可以切除副通道中、低压缸运行，从而保证主通道中、低压缸的通流蒸汽量而提高机组低负荷工况下的效率。另外，所有的抽汽包括对外供热全部从高压缸和主通道中、低压缸抽取，也保证了对外蒸汽参数的稳定性，减少了节流损失从而提高了效率。
进一步的，所述凝汽器3通过凝结水泵10和给水回热***11与锅炉1连接，所述锅炉1与汽轮机高压缸之间设有主汽门12，汽轮机高压缸通过主汽门12调节，可以定压运行，也可以滑压运行。
另外，本发明一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***中第一通道和第二通道的布置，如图1和图2所示，可以采用第一中压缸6和第二中压缸8、第一低压缸7和第二低压缸9布置在一起；也可以采用第一中压缸6和第一低压缸7、第二中压缸8和第二低压缸9布置在一起；其中，第一中压缸6和第一低压缸7可以靠近高压缸5布置，也可以靠近发电机2布置。
综上所述，本发明提供的一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，适用于300MW～1000MW机组，可以适用于一次再热或二次再热机组，通过设置一套超高压缸(如有)和高压缸，两套中压缸和低压缸，并分为主副通道，避免了复杂的主蒸汽和再热蒸汽流量分配和参数匹配问题；在低负荷工况下可以方便调节和切除，提高了低负荷工况下的热效率和供热参数的稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，包括锅炉(1)，与锅炉(1)连接并运行的汽轮机组，其特征在于：所述汽轮机组包括汽轮机高压缸，与汽轮机高压缸同轴布置的第一通道、第二通道和发电机(2)，所述锅炉(1)蒸汽送入汽轮机高压缸，汽轮机高压缸排气进入锅炉(1)再热后分别送入第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道排气均与凝汽器(3)连接，且锅炉(1)与第二通道之间设有纯凝调节机阀门(4)。
2.根据权利要求1所述的一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，其特征在于：所述汽轮机高压缸包括高压缸(5)和/或超高压缸。
3.根据权利要求1所述的一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，其特征在于：所述第一通道包括第一中压缸(6)和第一低压缸(7)，所述第一中压缸(6)接收锅炉(1)再热蒸汽并排气进入第一低压缸(7)，所述第一低压缸(7)排气进入凝汽器(3)。
4.根据权利要求1所述的一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，其特征在于：所述第二通道包括第二中压缸(8)和第二低压缸(9)，所述第二中压缸(8)接收锅炉(1)再热蒸汽并排气进入第二低压缸(9)，所述第二低压缸(9)排气进入凝汽器(3)。
5.根据权利要求4所述的一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，其特征在于：所述纯凝调节机阀门(4)设置在锅炉(1)与第二中压缸(8)之间。
6.根据权利要求1所述的一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，其特征在于：所述汽轮机高压缸和第一通道均设有抽汽口。
7.根据权利要求1所述的一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，其特征在于：所述凝汽器(3)通过凝结水泵(10)和给水回热***(11)与锅炉(1)连接。
8.根据权利要求1所述的一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电***，其特征在于：所述锅炉(1)与汽轮机高压缸之间设有主汽门(12)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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