CN114110736B - 一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于供热与发电及其控制分析技术领域，具体涉及一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，本发明采用高温蒸汽进汽管抽取中压缸中的高温蒸汽与采用低温蒸汽抽汽管抽取中低压缸联通管中的低温蒸汽混合，并在汽汽热交换器的低温侧加装有低温蒸汽旁路管、低温蒸汽旁路调节阀，低温蒸汽旁路调节阀开度的大小可控制低温蒸汽旁路管内蒸汽流量，从而可灵活调节供热蒸汽母管内的蒸汽温度。本发明针对汽轮机发电机组的运行功率不同设置不同的控制策略，实现有效地灵活调节供热蒸汽母管内的蒸汽温度。

Description

一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法
技术领域
本发明属于供热与发电及其控制分析技术领域，具体涉及一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法。
背景技术
优化产业和能源结构，减少散烧煤和燃油消费；强化主要污染物减排，加快发展热电联产和集中供热，利用城市和工业园区周边现有热电联产机组、纯凝发电机组及低品位余热实施供热改造，淘汰供热供气范围内的燃煤锅炉(窑炉)等一系列要求。
为响应国家节能环保政策要求，工业小锅炉逐渐被淘汰，取而代之的是将周边纯凝汽式发电机组进行供热改造，通过从发电机组蒸汽***抽汽实现对用热企业的集中供热。抽汽供热就是将做了一部分功的蒸汽余热进行充分利用，减少汽轮机的排汽损失，提高能源综合利用效率。采用抽汽供汽的汽轮机发电机组，各抽汽口的蒸汽品质是不同的，其蒸汽压力和温度等参数沿着蒸汽流的方向是逐渐降低的。由于供热蒸汽温度会影响到生产工艺产品质量，稳定、合适的蒸汽温度成为了供热公司重点关注的问题。对于纯凝汽轮发电机组进行供热改造，出于工期和成本考虑一般不对汽轮机汽缸通流部分进行改造，采用现有抽汽口进行供汽。改造后的供热发电机组其电功率受电网实时调度变化的，运行工况的实时变化各抽汽口的蒸汽参数也在不断变化，所抽蒸汽温度不可能与热用户所需的蒸汽温度一致。为解决这一问题，目前供热机组只能抽温度高的蒸汽，然后采用喷水减温的调节方法使蒸汽温度达到要求。对温度高的蒸汽喷水调节减温就是将低温的凝结水(35℃左右)与300℃以上的蒸汽进行混合，汽液混合产生易对设备造成损坏，且温差相差过大造成过多能源损耗；同时机组的电功率调节能力受供汽流量的影响，参与电网功率调节容量大幅降低。对温度高的蒸汽喷水调节减温的供汽方法，不仅高温蒸汽做功出力减少，同时低温蒸汽也不能利用，机组供供汽严重依赖汽轮机蒸汽通流量，导致供汽与电功率高度相关，机组无法参与电网调节。为了解决纯凝发电机组进行供热改造遇到的这些技术问题，本发明提供了一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，具体技术方案如下：
一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，包括以下步骤：
S1：采用中低压缸联通管连接汽轮机发电机组的中压缸和低压缸；
将汽汽热交换器的高温侧通过高温蒸汽进汽管连接汽轮机发电机组的中压缸；在高温蒸汽进汽管上设置高温蒸汽进汽调节阀；
将汽汽热交换器的低温侧依次通过进汽管、低温蒸汽抽汽管连接至中低压缸联通管；在低温蒸汽抽汽管与中低压缸联通管的连接处和低压缸之间设置联通管蝶阀；在进汽管上设置低温蒸汽进汽调节阀；
将汽汽热交换器的出汽侧通过出汽管、供热蒸汽母管连接至供热蒸汽联箱；在供热蒸汽母管上设置供热蒸汽调节阀；
通过低温蒸汽旁路管将低温蒸汽抽汽管与供热蒸汽母管连通；在低温蒸汽旁路管设置低温蒸汽旁路调节阀；
供热蒸汽母管通过供热蒸汽启动管与除氧器连接，在供热蒸汽启动管上设置供热蒸汽启动调节阀；
S2：设置供热蒸汽的温度TS和压力PS，确定汽轮机发电机组的临界运行功率Po；
S3：当汽轮机发电机组的运行功率不大于临界运行功率Po时，中低压缸联通管中的蒸汽温度达不到供热蒸汽的温度TS，则全开高温蒸汽进汽调节阀，通过高温蒸汽进汽管从中压缸抽出高温蒸汽至汽汽热交换器的高温侧，汽汽热交换器高温汽侧投入运行；
开启供热蒸汽启动调节阀至固定开度，开启低温蒸汽进汽调节阀至固定开度，通过进汽管、低温蒸汽抽汽管从中低压缸联通管抽出低温蒸汽至汽汽热交换器的低温侧，供热蒸汽母管中的蒸汽温度逐渐提升，当供热蒸汽母管中的蒸汽温度达到供热蒸汽的温度TS时，开启低温蒸汽旁路调节阀并投自动，控制目标是使得供热蒸汽母管中的蒸汽温度稳定在TS，汽汽热交换器低温汽侧投入运行；
S4：当汽轮机发电机组的运行功率大于临界运行功率Po时，中低压缸联通管中的蒸汽温度大于供热蒸汽的温度TS，则开启高温蒸汽进汽调节阀至30-60％开度，通过高温蒸汽进汽管从中压缸抽出高温蒸汽至汽汽热交换器的高温侧，汽汽热交换器高温汽侧投入运行；
开启供热蒸汽启动调节阀至固定开度，开启低温蒸汽旁路调节阀至固定开度，逐步开大低温蒸汽旁路调节阀，随着低温蒸汽抽汽管流向除氧器蒸汽流量的增加，中低压缸联通管中的蒸汽温度逐渐降低，当中低压缸联通管中的蒸汽温度低于供热蒸汽的温度TS时，开启低温蒸汽进汽调节阀并投自动，控制目标是使得供热蒸汽母管中的蒸汽温度稳定在TS，汽汽热交换器低温汽侧投入运行；
S5：汽汽热交换器高温汽侧与低温汽侧均投入运行后，开启供热蒸汽调节阀向热用户供汽，同时逐渐关闭供热蒸汽启动调节阀直至全关。
优选地，所述步骤S1中汽轮机发电机组供汽前的运行状态具体为：
汽轮机发电机组处于并网运行状态，蒸汽在汽轮机通流部分正常流通，低压缸排汽温度测量装置显示值低于TB；除氧器加热由汽轮机发电机组供汽；高温蒸汽进汽调节阀、低温蒸汽进汽调节阀、低温蒸汽旁路调节阀、供热蒸汽调节阀处于关闭状态，中低压缸联通管蝶阀处于全开状态。
优选地，所述步骤S2中确定汽轮机发电机组的临界运行功率Po具体为：根据汽轮机发电机组的纯凝工况参数和供热蒸汽的温度TS得到汽轮机发电机组的临界运行功率Po；临界运行功率Po为汽轮机发电机组中中低压缸联通管的温度达到供热蒸汽的温度TS时对应的运行功率。
优选地，当低温蒸汽进汽调节阀全开增大出汽管的蒸汽量仍无法提升供热蒸汽母管内蒸汽的温度时，将高温蒸汽进汽调节阀的开度增大直到低温蒸汽进汽调节阀自动稳定在固定开度时，高温蒸汽进汽调节阀的开度保持其开度不变，此时调节低温蒸汽进汽调节阀的开度进而调节供热蒸汽母管内蒸汽的温度，使其稳定在TS。
优选地，当低温蒸汽进汽调节阀关至开度下限值时，减少出汽管的蒸汽量仍无法降低供热蒸汽母管内蒸汽的温度时，将高温蒸汽进汽调节阀的开度关小直到低温蒸汽进汽调节阀自动稳定在固定开度时，高温蒸汽进汽调节阀的开度保持其开度不变，此时调节低温蒸汽进汽调节阀的开度进而调节供热蒸汽母管内蒸汽的温度，使其稳定在TS。
优选地，所述步骤S5中低温蒸汽旁路调节阀根据热用户供汽量需求进行实时自动调节；所述低温蒸汽进汽调节阀投自动，控制目标是使得供热蒸汽母管中的蒸汽温度稳定在TS。
优选地，停止向热用户供汽时，逐渐开启供热蒸汽启动调节阀，逐渐关闭供热蒸汽调节阀全关，逐渐关闭低温蒸汽进汽调节阀、低温蒸汽旁路调节阀直到全关，再关闭供热蒸汽启动调节阀，即完成停止向热用户外供蒸汽操作。
优选地，需要汽汽热交换器处于热备用状态，则逐渐关闭供热蒸汽调节阀全关，逐渐开启供热蒸汽启动调节阀，低温蒸汽进汽调节阀和低温蒸汽旁路调节阀维持一定开度，使得供热蒸汽母管中的蒸汽温度稳定在TS即可。
优选地，还包括控制汽轮机发电机组供汽压力，具体为：
设置中低压缸联通管蝶阀自动，目标为保持中低压缸联通管内的蒸汽压力为PS，当低温蒸汽抽汽管抽汽增大时，中低压缸联通管内的蒸汽压力逐渐降低，中低压缸联通管蝶阀的开度自动关小，提高机组供汽压力，减少流入低压缸的蒸汽；在调节中低压缸联通管蝶阀的开度的过程中，保持低压缸排汽的温度不大于预设值。
优选地，所述汽汽热交换器包括从上往下分隔开的进汽仓、换热仓、出汽仓；所述进汽仓、出汽仓通过若干根换热管连通；所述换热管的进口设置在进汽仓，所述换热管的出口设置在出汽仓；所述换热仓两侧的内壁上阶梯状设置有导汽板；所述高温蒸汽进汽管与进汽仓连通，所述进汽管与换热仓的底部连通；所述高温蒸汽出汽管与出汽仓连通；所述出汽管与换热仓的顶部连通；所述高温蒸汽进汽管从中压缸抽出的高温蒸汽进入进汽仓，并通过若干根换热管导入至出汽仓，并通过高温蒸汽出汽管导入至3号高加；所述低温蒸汽抽汽管从中低压缸联通管抽出的低温蒸汽通过进汽管导入换热仓底部，并沿着导汽板以S型路线往上流动，并通过设置在换热仓顶部的出汽管导出至供热蒸汽母管。
本发明的有益效果为：本发明采用高温抽汽汽源加热低温抽汽汽源，并在汽汽热交换器的低温汽源侧加装有低温蒸汽旁路管、低温蒸汽旁路调节阀，低温蒸汽旁路调节阀开度的大小可控制低温蒸汽旁路管内蒸汽流量，从而可灵活调节供热蒸汽母管内的蒸汽温度。本发明针对汽轮机发电机组的运行功率不同设置不同的控制策略，实现有效地灵活调节供热蒸汽母管内的蒸汽温度。
通过调节高温蒸汽进汽调节阀开度大小来实现汽轮机发电机组运行功率不大于临界功率和大于临界功率这两种工况切换，解决了汽轮机发电机组运行工况切换中低温蒸汽进汽调节阀调节能力受限的技术问题。
本发明在中低压缸联通管上安装有联通管蝶阀，联通管蝶阀开度可以控制中低压缸联通管内蒸汽流量，中低压缸联通管内蒸汽流量会影响到联通管蝶阀蒸汽温度，因而其可以控制低温蒸汽抽汽管内蒸汽温度，抽汽温度可调；
汽汽热交换器的高温汽源侧安装有高温蒸汽进汽调节阀，通过调节高温蒸汽进汽调节阀开度的大小，可控制来自中压缸的抽汽量，抽汽量的大小会影响汽轮机出力(即发电机电功率)，也会影响汽汽热交换器高温蒸汽向低温蒸汽的换热量，从而影响低温蒸汽出汽管内的蒸汽温度；因而本发明可灵活调节机组电功率与供热能力，不受“以热定电”的约束，对机组运行工况无特殊要求。
本发明的汽汽热交换器内安装有导汽板和换热管，换热管内流通的是高温蒸汽，换热管外流通的是低温蒸汽；导汽板引导低温蒸汽的流向，以S型路线流动，增强低温蒸汽在汽汽热交换器内的吸热量。
本发明可实现高温蒸汽充分做功发电，低温蒸汽充分抽汽利用，降低机组供汽与电功率高度相关性，拓宽改造后的供热发电机组电功率的调节范围，及时响应电网功率的实时调度。
本发明采用汽汽非接触式换热的方式，克服了对温度高的蒸汽喷水调节减温存在的低温的凝结水与高温蒸汽进行直接混合产生的易对设备造成损坏、大温差汽液混合造成的有效能源损失等问题，具备减少设备损坏频率、提高能源综合利用水平的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的管道连接示意图；
其中，其中，汽汽热交换器1、出汽管2、换热管3、高温蒸汽出汽管4、3 号高加5、给水泵出口给水管6、给水泵出口逆止阀7、给水泵8、除氧器9、3 号高加疏水管10、供热蒸汽启动管11、供热蒸汽启动调节阀12、发电机13、低压缸排汽温度测量装置14、低压缸15、联通管蝶阀16、中低压缸联通管17、联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18、联通管蝶阀前蒸汽压力测量装置19、中压缸进汽阀20、中压缸21、中压缸抽汽温度测量装置22、低温蒸汽抽汽管23、低温蒸汽抽汽逆止阀24、低温蒸汽抽汽截止阀25、进汽管26、低温蒸汽进汽调节阀27、导汽板28、高温蒸汽抽汽逆止阀29、高温蒸汽进汽截止阀30、高温蒸汽进汽调节阀31、高温蒸汽进汽管32、低温蒸汽旁路调节阀33、低温蒸汽旁路管34、低温蒸汽出汽管截止阀35、供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36、供热蒸汽母管蒸汽压力测量装置37、供热蒸汽母管38、供热蒸汽调节阀39、供热蒸汽联箱40、数据采集与控制装置41。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，本发明的具体实施方式提供了一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，包括以下步骤：
S1：如图2所示，汽轮机发电机组包括高压缸、中压缸21、低压缸15；采用中低压缸联通管17连接汽轮机发电机组的中压缸21和低压缸15；
将汽汽热交换器1的高温侧通过高温蒸汽进汽管32连接汽轮机发电机组的中压缸21；在高温蒸汽进汽管32上设置高温蒸汽进汽调节阀31；
将汽汽热交换器1的低温侧依次通过进汽管26、低温蒸汽抽汽管23连接至中低压缸联通管17；在低温蒸汽抽汽管23与中低压缸联通管17的连接处和低压缸 15之间设置联通管蝶阀16；在进汽管26上设置低温蒸汽进汽调节阀27；
将汽汽热交换器1的出汽侧通过出汽管2、供热蒸汽母管38连接至供热蒸汽联箱40；在供热蒸汽母管38上设置供热蒸汽调节阀39；
通过低温蒸汽旁路管34将低温蒸汽抽汽管23与供热蒸汽母管38连通；在低温蒸汽旁路管34设置低温蒸汽旁路调节阀33。
低温蒸汽抽汽管23上设置有低温蒸汽抽汽逆止阀24、低温蒸汽抽汽截止阀 25，低温蒸汽抽汽逆止阀24靠近中低压缸联通管17，低温蒸汽抽汽截止阀25 靠近进汽管26。
高温蒸汽进汽管32上从中压缸21向汽汽换热器方向依次设置高温蒸汽抽汽逆止阀29、高温蒸汽进汽截止阀30、高温蒸汽进汽调节阀31。
在低温蒸汽抽汽管23与中低压缸联通管17连通处前面设置联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18、联通管蝶阀前蒸汽压力测量装置19，在低压缸15处设置低压缸排汽温度测量装置14，在高温蒸汽进汽管32上设置中压缸抽汽温度测量装置22，在供热蒸汽母管38上设置供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36、供热蒸汽母管蒸汽压力测量装置37；联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18、联通管蝶阀前蒸汽压力测量装置19、低压缸排汽温度测量装置14、中压缸抽汽温度测量装置22、供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36、供热蒸汽母管蒸汽压力测量装置37分别与数据采集与控制装置41电连接。
本实施例中的低压缸排汽温度测量装置14、联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18、中压缸抽汽温度测量装置22、供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36采用E 型热电偶，联通管蝶阀前蒸汽压力测量装置19、供热蒸汽母管蒸汽压力测量装置37采用EJA或Rosemoun系列压力变送器，分别实现温度、压力信号向电信号的转换。数据采集与控制模块41将接入的温度、压力以及调节阀开度等电信号转换为数字量，实现计算与控制功能。低温蒸汽抽汽截止阀25、高温蒸汽进汽截止阀30、低温蒸汽出汽管截止阀35采用波纹管截止阀。给水泵出口逆止阀 7、低温蒸汽抽汽逆止阀24、高温蒸汽抽汽逆止阀29采用气动蝶阀。数据采集与控制模块41采用OVATION分散控制***。中低压缸联通管蝶阀16采用液动调节阀。供热蒸汽启动调节阀12、低温蒸汽进汽调节阀27、高温蒸汽进汽调节阀31、低温蒸汽旁路调节阀33、供热蒸汽调节阀39采用气动调节阀或电动调节阀。中低压缸联通管蝶阀16采用液力驱动调节阀。
数据采集与控制装置41实时采集联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18、联通管蝶阀前蒸汽压力测量装置19的测量数据获得中低压缸联通管17内蒸汽的温度和压力；数据采集与控制装置41实时采集低压缸排汽温度测量装置14的测量数据获得低压缸排汽的温度；数据采集与控制装置41实时采集中压缸抽汽温度测量装置22的测量数据获得高温蒸汽进汽管32内从中压缸21抽出的蒸汽的温度；数据采集与控制装置41实时采集供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36、供热蒸汽母管蒸汽压力测量装置37的测量数据获得供热蒸汽母管38中蒸汽的温度和压力。数据采集与控制装置41根据实时获得的测量数据控制中低压缸联通管蝶阀16、供热蒸汽启动调节阀12、低温蒸汽进汽调节阀27、高温蒸汽进汽调节阀31、低温蒸汽旁路调节阀33、供热蒸汽调节阀39的开度。
供热蒸汽母管38通过供热蒸汽启动管11与除氧器9连接，在供热蒸汽启动管11上设置供热蒸汽启动调节阀12。供热蒸汽启动管11和供热蒸汽启动调节阀12相互配合，可实现汽汽热交换器1在启动初时提升供热蒸汽温度、运行时供热蒸汽实时热备用等功能。
其中，汽汽热交换器1包括从上往下分隔开的进汽仓、换热仓、出汽仓；进汽仓、出汽仓通过若干根换热管3连通；换热管3的进口设置在进汽仓，换热管3的出口设置在出汽仓；换热仓两侧的内壁上阶梯状设置有导汽板28；高温蒸汽进汽管32与进汽仓连通，进汽管26与换热仓的底部连通；高温蒸汽出汽管4与出汽仓连通；出汽管2与换热仓的顶部连通；高温蒸汽进汽管32从中压缸21抽出的高温蒸汽进入进汽仓，并通过若干根换热管3导入至出汽仓，并通过高温蒸汽出汽管4导入至3号高加5；低温蒸汽抽汽管23从中低压缸联通管17抽出的低温蒸汽通过进汽管26导入换热仓底部，并沿着导汽板28以S型路线往上流动，并通过设置在换热仓顶部的出汽管2导出至供热蒸汽母管38。
汽汽热交换器1的底部通过高温蒸汽出汽管4与3号高加5连通，用于将汽汽热交换器1内经过换热的高温蒸汽导入3号高加5；3号高加5通过管道与除氧器9连通；高温蒸汽出汽管4内的蒸汽进入3号高加5后冷凝成水后自流排入除氧器9。
汽轮机发电机组供汽前的运行状态具体为：
汽轮机发电机组处于并网运行状态，蒸汽在汽轮机通流部分正常流通，低压缸排汽温度测量装置14显示值低于TB；除氧器9加热由汽轮机发电机组供汽；高温蒸汽进汽调节阀31、低温蒸汽进汽调节阀27、低温蒸汽旁路调节阀33、供热蒸汽调节阀39处于关闭状态，中低压缸联通管蝶阀16处于全开状态。
S2：设置供热蒸汽的温度TS和压力PS，确定汽轮机发电机组的临界运行功率Po；确定汽轮机发电机组的临界运行功率Po具体为：
根据汽轮机发电机组的纯凝工况参数和供热蒸汽的温度TS得到汽轮机发电机组的临界运行功率Po；临界运行功率Po为汽轮机发电机组中中低压缸联通管17 的温度达到供热蒸汽的温度TS时对应的运行功率。
S3：当汽轮机发电机组的运行功率不大于临界运行功率Po时，中低压缸联通管 17中的蒸汽温度达不到供热蒸汽的温度TS，则全开高温蒸汽进汽调节阀31，通过高温蒸汽进汽管32从中压缸21抽出高温蒸汽至汽汽热交换器1的高温侧，汽汽热交换器1高温汽侧投入运行；
开启供热蒸汽启动调节阀12至固定开度，开启低温蒸汽进汽调节阀27至固定开度，通过进汽管26、低温蒸汽抽汽管23从中低压缸联通管17抽出低温蒸汽至汽汽热交换器1的低温侧，供热蒸汽母管38中的蒸汽温度逐渐提升，当供热蒸汽母管38中的蒸汽温度达到供热蒸汽的温度TS时，开启低温蒸汽旁路调节阀 33并投自动，控制目标是使得供热蒸汽母管38中的蒸汽温度稳定在TS，汽汽热交换器1低温汽侧投入运行。
S4：当汽轮机发电机组的运行功率大于临界运行功率Po时，中低压缸联通管17 中的蒸汽温度大于供热蒸汽的温度TS，则开启高温蒸汽进汽调节阀31至30-60％开度，通过高温蒸汽进汽管32从中压缸21抽出高温蒸汽至汽汽热交换器1的高温侧，汽汽热交换器1高温汽侧投入运行；
开启供热蒸汽启动调节阀12至固定开度，开启低温蒸汽旁路调节阀33至固定开度，逐步开大低温蒸汽旁路调节阀33，随着低温蒸汽抽汽管23流向除氧器9 蒸汽流量的增加，中低压缸联通管17中的蒸汽温度逐渐降低，当中低压缸联通管17中的蒸汽温度低于供热蒸汽的温度TS时，开启低温蒸汽进汽调节阀27并投自动，控制目标是使得供热蒸汽母管38中的蒸汽温度稳定在TS，汽汽热交换器1低温汽侧投入运行。
S5：汽汽热交换器1高温汽侧与低温汽侧均投入运行后，开启供热蒸汽调节阀39向热用户供汽，同时逐渐关闭供热蒸汽启动调节阀12直至全关。低温蒸汽旁路调节阀33根据热用户供汽量需求进行实时自动调节；低温蒸汽进汽调节阀27投自动，控制目标是使得供热蒸汽母管38中的蒸汽温度稳定在TS。
当低温蒸汽进汽调节阀27全开增大出汽管2的蒸汽量仍无法提升供热蒸汽母管38内蒸汽的温度时，将高温蒸汽进汽调节阀31的开度增大直到低温蒸汽进汽调节阀27自动稳定在固定开度时，高温蒸汽进汽调节阀31的开度保持其开度不变，此时调节低温蒸汽进汽调节阀27的开度进而调节供热蒸汽母管38 内蒸汽的温度，使其稳定在TS。
当低温蒸汽进汽调节阀27关至开度下限值时，减少出汽管2的蒸汽量仍无法降低供热蒸汽母管38内蒸汽的温度时，将高温蒸汽进汽调节阀31的开度关小直到低温蒸汽进汽调节阀27自动稳定在固定开度时，高温蒸汽进汽调节阀31 的开度保持其开度不变，此时调节低温蒸汽进汽调节阀27的开度进而调节供热蒸汽母管38内蒸汽的温度，使其稳定在TS。
停止向热用户供汽时，逐渐开启供热蒸汽启动调节阀12，逐渐关闭供热蒸汽调节阀39全关，逐渐关闭低温蒸汽进汽调节阀27、低温蒸汽旁路调节阀33 直到全关，再关闭供热蒸汽启动调节阀12，即完成停止向热用户外供蒸汽操作。
需要汽汽热交换器1处于热备用状态，则逐渐关闭供热蒸汽调节阀39全关，逐渐开启供热蒸汽启动调节阀12，低温蒸汽进汽调节阀27和低温蒸汽旁路调节阀33维持一定开度，使得供热蒸汽母管38中的蒸汽温度稳定在TS即可。
还包括控制汽轮机发电机组供汽压力，具体为：
设置中低压缸联通管蝶阀16自动，目标为保持中低压缸联通管17内的蒸汽压力为PS，当低温蒸汽抽汽管23抽汽增大时，中低压缸联通管17内的蒸汽压力逐渐降低，中低压缸联通管蝶阀16的开度自动关小，提高机组供汽压力，减少流入低压缸15的蒸汽；在调节中低压缸联通管蝶阀16的开度的过程中，保持低压缸排汽的温度不大于预设值。
本实施例以300MW纯凝改抽汽供热机组为案例进一步说明，改造方式采用打孔中低压缸联通管17抽汽作为低温供汽汽源，中压缸21抽汽进入3号高加5 的蒸汽作为高温加热汽源。所采用的汽汽热交换器1主要设计参数如表1所示。汽轮机为亚临界、一次中间再热、两缸两排汽、凝汽式汽轮机，型号为： N300-16.7/538/538；采用中压缸启动方式，汽轮机主要设计参数如表2所示。锅炉型号为SG-1025/17.5-M8的亚临界、∏型、控制循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、摆动火嘴调温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置的燃煤锅炉，主要设计参数如表3所示。供热蒸汽参数要求为值 PS＝0.4MPa，TS＝320℃。根据表4纯凝工况参数可知发电机组功率为129MW(约 43％PN)时中低压缸联通管蝶阀前蒸汽温度18才达到了供热蒸汽温度参数要求TS (320℃)。通过对300MW(约100％PN)工况现场抽汽试验发现，当抽汽量增加时中低压缸联通管蝶阀前蒸汽温度18明显降低，抽汽量60t/h、70t/h时分别为 310.3℃、308.1℃，达不到供热蒸汽温度参数要求TS(320℃)，具体数据如表 5所示。
表1主要设计参数
项目 单位 汽汽热交换器
型式 / 立式、固定管板换热器
低温蒸汽侧允许压力 MPa 3.2
高温蒸汽侧允许压力 MPa 3.2
低温蒸汽侧设计温度 ℃ 380
高温蒸汽侧设计温度 ℃ 480
热交换面积 m<sup>2</sup> 113
管束型式 多束直管
管子直径 mm φ18×2
管子数 根 233
管子流程 1
表2机组主要设计参数
Figure GDA0003906427040000141
Figure GDA0003906427040000151
表3锅炉设计主要参数
项目 数值
锅炉最大连续蒸发量(B-MCR) 1025t/h
再热蒸汽流量 829t/h
过热器出口蒸汽压力(B-MCR) 17.5MPa.g
过热蒸汽温度 541℃
再热蒸汽进/出口蒸汽压力(B-MCR) 3.88/3.68
再热蒸汽进/出口蒸汽温度(B-MCR) 330/541℃
再热蒸汽流量 815.2t/h
给水温度 288℃
汽包工作压力 18.87MPa.g
表4纯凝工况参数
工况 45MW 90MW 120MW 129MW 150MW 225MW 300MW
联通管蝶阀前蒸汽温度(℃) 298.0 306.8 317.4 320.0 326.9 324.5 323.7
中压缸抽汽温度(℃ 392.6 408.7 419.9 422.9 431.1 430.3 430.0
表5抽汽后蒸汽参数
Figure GDA0003906427040000152
以汽轮机发电机组运行方式及汽汽热交换器1调控步骤如下：
联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18的测试显示值低于TS＝320℃，汽轮机发电机组电功率不大于临界功率43％PN时，在本实施例中，43％PN＝129MW时，供热蒸汽温度达不到要求值，当汽轮机发电机组电功率刚好等于临界功率时，联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18的测试显示值为TS＝320℃，随着抽汽量增加供热蒸汽温度会更低。汽轮机发电机组电功率大于43％PN＝129MW时，联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18的测试显示值高于TS＝320℃，供热蒸汽温度达到要求值，但随着抽汽量增加中低压缸联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18的测试显示值又会低于TS＝320℃。
为了说明汽轮机发电机组在不同发电机电功率工况下的调节运行方式，选择未供汽时中低压缸联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18的测试显示值不大于和大于TS＝320℃等两种工况进行介绍，通过两种工况调节控制过程介绍本发明对抽汽供汽温度稳定性的调节性能。
1.供汽前汽轮机发电机组运行状态：
汽轮机发电机组处于并网运行状态，蒸汽在汽轮机通流部分正常流通，低压缸排汽温度测量装置14显示值低于TB＝60℃；除氧器9加热由本汽轮机发电机组供汽；供热***各阀门处于关闭状态，中低压缸联通管蝶阀16处于全开状态。
2.汽汽热交换器预热备用与向外供汽
2.1未供汽发电机功率不大于129MW工况
未供汽发电机功率不大于129M时，中低压缸联通管蝶阀前蒸汽温度不大于 TS＝320℃。
1汽汽热交换器预热备用
联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18的测试显示值低于TS＝320℃，汽轮机发电机组电功率低于129MW时，供热蒸汽温度达不到要求值，随着抽汽量增加供热蒸汽温度会更低。
全开高温蒸汽进汽截止阀30，开启高温蒸汽进汽调节阀31至全开，汽汽热交换器1高温汽侧投入运行。
全开低温蒸汽抽汽截止阀25，全开低温蒸汽出汽管截止阀35，开启供热蒸汽启动调节阀12至C120＝50％开度，开启低温蒸汽进汽调节阀27至C270＝10％开度，供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36的显示值逐渐提升，当供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36的显示值达TS＝320℃时，开启低温蒸汽旁路调节阀33并投自动，目标是使供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36的显示值稳定在TS＝320℃；此时汽汽热交换器1低温汽侧投入运行；
汽汽热交换器1高温汽侧与低温汽侧均投入运行后，汽汽热交换器1预热完毕并具备向外供汽条件。
2向热用户外供蒸汽
汽轮机发电机组向外供蒸汽，开启供热蒸汽调节阀39，汽轮机发电机组即可通过供热蒸汽联箱40向热用户供汽，低温蒸汽旁路调节阀33根据热用户供汽量需求进行实时调节；低温蒸汽进汽调节阀27投自动，目标为使供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36的显示值稳定在TS＝320℃；随着供热蒸汽流量增加，逐渐关闭供热蒸汽启动调节阀12直至全关。
2.2未供汽发电机功率大于129MW工况
未供汽发电机功率大于129M时，中低压缸联通管蝶阀前蒸汽温度大于 TS＝320℃。
1汽汽热交换器预热备用
联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18的测试显示值高于320℃，汽轮机发电机组电功率大于129MW时，供热蒸汽温度达到要求值，但随着抽汽量增加联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18的测试显示值又会低于TS＝320℃。
全开高温蒸汽进汽截止阀30，开启高温蒸汽进汽调节阀31至50％，即半开，汽汽热交换器1高温汽侧投入运行；
全开低温蒸汽抽汽截止阀25，开启供热蒸汽启动调节阀12至C120＝50％开度，开启低温蒸汽旁路调节阀33至C330＝10％，逐步开大低温蒸汽旁路调节阀33，随着低温蒸汽抽汽管23流向除氧器9蒸汽流量的增加，联通管蝶阀前蒸汽温度测量装置18的测试显示值逐渐降低，使其低于TS＝320℃之后，全开低温蒸汽出汽管截止阀35，开启低温蒸汽进汽调节阀27并投自动，目标使供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36的显示值达TS＝320℃；
汽汽热交换器1高温汽侧与低温汽侧均投入运行后，汽汽热交换器1预热完毕并具备向外供汽条件。
2向热用户外供蒸汽
汽轮机发电机组向外供蒸汽，开启供热蒸汽调节阀39，汽轮机发电机组即可通过供热蒸汽联箱40向热用户供汽，低温蒸汽旁路调节阀33根据热用户供汽量需求进行实时调节；低温蒸汽进汽调节阀27投自动，目标为使供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36的显示值稳定在TS＝320℃；随着供热蒸汽流量增加，逐渐关闭供热蒸汽启动调节阀12直至全关。
2.3工况切换
机组运行过程中，发电机组会出现未供汽发电机功率不大于129MW工况和大于129MW工况两种状态相切换状态，此时会体现出低温蒸汽进汽调节阀27调节能力受限，此时可通过调节高温蒸汽进汽调节阀31开度大小来实现工况切换，具体为：
当低温蒸汽进汽调节阀27全开仍无法提升供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置 36的显示值时，可将高温蒸汽进汽调节阀31的开度增大直到低温蒸汽进汽调节阀27自动稳定在30％时，高温蒸汽进汽调节阀31的开度保持其开度不变，此时低温蒸汽进汽调节阀27可开大开小调节供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36的显示值，使其稳定在TS＝320℃；当低温蒸汽进汽调节阀27关至C270＝10％仍无法调温时，可将高温蒸汽进汽调节阀31的开度关小直到低温蒸汽进汽调节阀27 自动稳定在30％时，高温蒸汽进汽调节阀31的开度保持其开度不变，此时低温蒸汽进汽调节阀27可开大开小调节供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36的显示值，使其稳定在TS＝320℃。通过调节高温蒸汽进汽调节阀31开度大小以提高低温蒸汽进汽调节阀27调节供汽蒸汽温度的能力，从而实现正常向外供汽。
3.汽轮机发电机组供汽压力的控制
汽轮机发电机组供汽压力主要通过中低压缸联通管蝶阀16进行调节，设置中低压缸联通管蝶阀16自动，目标为联通管蝶阀前蒸汽压力测量装置19显示值为PS＝0.4MPa；当供汽量增加时，联通管蝶阀前蒸汽压力测量装置19显示值逐渐降低，中低压缸联通管蝶阀16的开度自动关小，提高机组供汽压力，减少流入低压缸15的蒸汽。调节中低压缸联通管蝶阀16的开度的过程中，注意观察低压缸排汽温度测量装置14的显示值，防止其超过TB＝60℃；当低压缸排汽温度测量装置14的显示值达到TB＝60℃时即表明汽轮机发电机组当前工况最大的对外抽汽供热能力。
4.停止向热用户外供蒸汽或备用
逐渐开启供热蒸汽启动调节阀12，逐渐关闭供热蒸汽调节阀39全关，逐渐关闭低温蒸汽进汽调节阀27、低温蒸汽旁路调节阀33直到全关，再关闭供热蒸汽启动调节阀12，即完成停止向热用户外供蒸汽操作。
如需对供热***处于热备用状态，仅需在逐渐关闭供热蒸汽调节阀39全关，逐渐开启供热蒸汽启动调节阀12，低温蒸汽进汽调节阀27和低温蒸汽旁路调节阀33维持一定开度，使供热蒸汽母管蒸汽温度测量装置36的显示值稳定在 TS320℃即可。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：采用中低压缸联通管（17）连接汽轮机发电机组的中压缸（21）和低压缸（15）；
将汽汽热交换器（1）的高温侧通过高温蒸汽进汽管（32）连接汽轮机发电机组的中压缸（21）；在高温蒸汽进汽管（32）上设置高温蒸汽进汽调节阀（31）；
将汽汽热交换器（1）的低温侧依次通过进汽管（26）、低温蒸汽抽汽管（23）连接至中低压缸联通管（17）；在低温蒸汽抽汽管（23）与中低压缸联通管（17）的连接处和低压缸（15）之间设置联通管蝶阀（16）；在进汽管（26）上设置低温蒸汽进汽调节阀（27）；
将汽汽热交换器（1）的出汽侧通过出汽管（2）、供热蒸汽母管（38）连接至供热蒸汽联箱（40）；在供热蒸汽母管（38）上设置供热蒸汽调节阀（39）；
通过低温蒸汽旁路管（34）将低温蒸汽抽汽管（23）与供热蒸汽母管（38）连通；在低温蒸汽旁路管（34）设置低温蒸汽旁路调节阀（33）；
供热蒸汽母管（38）通过供热蒸汽启动管（11）与除氧器（9）连接，在供热蒸汽启动管（11）上设置供热蒸汽启动调节阀（12）；
S2：设置供热蒸汽的温度TS和压力PS，确定汽轮机发电机组的临界运行功率Po；
S3：当汽轮机发电机组的运行功率不大于临界运行功率Po时，中低压缸联通管（17）中的蒸汽温度达不到供热蒸汽的温度TS，则全开高温蒸汽进汽调节阀（31），通过高温蒸汽进汽管（32）从中压缸（21）抽出高温蒸汽至汽汽热交换器（1）的高温侧，汽汽热交换器（1）高温汽侧投入运行；
开启供热蒸汽启动调节阀（12）至固定开度，开启低温蒸汽进汽调节阀（27）至固定开度，通过进汽管（26）、低温蒸汽抽汽管（23）从中低压缸联通管（17）抽出低温蒸汽至汽汽热交换器（1）的低温侧，供热蒸汽母管（38）中的蒸汽温度逐渐提升，当供热蒸汽母管（38）中的蒸汽温度达到供热蒸汽的温度TS时，开启低温蒸汽旁路调节阀（33）并投自动，控制目标是使得供热蒸汽母管（38）中的蒸汽温度稳定在TS，汽汽热交换器（1）低温汽侧投入运行；
S4：当汽轮机发电机组的运行功率大于临界运行功率Po时，中低压缸联通管（17）中的蒸汽温度大于供热蒸汽的温度TS，则开启高温蒸汽进汽调节阀（31）至30-60%开度，通过高温蒸汽进汽管（32）从中压缸（21）抽出高温蒸汽至汽汽热交换器（1）的高温侧，汽汽热交换器（1）高温汽侧投入运行；
开启供热蒸汽启动调节阀（12）至固定开度，开启低温蒸汽旁路调节阀（33）至固定开度，逐步开大低温蒸汽旁路调节阀（33），随着低温蒸汽抽汽管（23）流向除氧器（9）蒸汽流量的增加，中低压缸联通管（17）中的蒸汽温度逐渐降低，当中低压缸联通管（17）中的蒸汽温度低于供热蒸汽的温度TS时，开启低温蒸汽进汽调节阀（27）并投自动，控制目标是使得供热蒸汽母管（38）中的蒸汽温度稳定在TS，汽汽热交换器（1）低温汽侧投入运行；
S5：汽汽热交换器（1）高温汽侧与低温汽侧均投入运行后，开启供热蒸汽调节阀（39）向热用户供汽，同时逐渐关闭供热蒸汽启动调节阀（12）直至全关；
所述汽汽热交换器（1）包括从上往下分隔开的进汽仓、换热仓、出汽仓；所述进汽仓、出汽仓通过若干根换热管（3）连通；所述换热管（3）的进口设置在进汽仓，所述换热管（3）的出口设置在出汽仓；所述换热仓两侧的内壁上阶梯状设置有导汽板（28）；所述高温蒸汽进汽管（32）与进汽仓连通，所述进汽管（26）与换热仓的底部连通；高温蒸汽出汽管（4）与出汽仓连通；所述出汽管（2）与换热仓的顶部连通；所述高温蒸汽进汽管（32）从中压缸（21）抽出的高温蒸汽进入进汽仓，并通过若干根换热管（3）导入至出汽仓，并通过高温蒸汽出汽管（4）导入至3号高加（5）；所述低温蒸汽抽汽管（23）从中低压缸联通管（17）抽出的低温蒸汽通过进汽管（26）导入换热仓底部，并沿着导汽板（28）以S型路线往上流动，并通过设置在换热仓顶部的出汽管（2）导出至供热蒸汽母管（38）。
2.根据权利要求1所述的一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，其特征在于：所述步骤S1中汽轮机发电机组供汽前的运行状态具体为：
汽轮机发电机组处于并网运行状态，蒸汽在汽轮机通流部分正常流通，低压缸排汽温度测量装置（14）显示值低于TB；除氧器（9）加热由汽轮机发电机组供汽；高温蒸汽进汽调节阀（31）、低温蒸汽进汽调节阀（27）、低温蒸汽旁路调节阀（33）、供热蒸汽调节阀（39）处于关闭状态，中低压缸联通管蝶阀（16）处于全开状态。
3.根据权利要求1所述的一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，其特征在于：所述步骤S2中确定汽轮机发电机组的临界运行功率Po具体为：
根据汽轮机发电机组的纯凝工况参数和供热蒸汽的温度TS得到汽轮机发电机组的临界运行功率Po；临界运行功率Po为汽轮机发电机组中中低压缸联通管（17）的温度达到供热蒸汽的温度TS时对应的运行功率。
4.根据权利要求1所述的一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，其特征在于：当低温蒸汽进汽调节阀（27）全开增大出汽管（2）的蒸汽量仍无法提升供热蒸汽母管（38）内蒸汽的温度时，将高温蒸汽进汽调节阀（31）的开度增大直到低温蒸汽进汽调节阀（27）自动稳定在固定开度时，高温蒸汽进汽调节阀（31）的开度保持其开度不变，此时调节低温蒸汽进汽调节阀（27）的开度进而调节供热蒸汽母管（38）内蒸汽的温度，使其稳定在TS。
5.根据权利要求1所述的一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，其特征在于：当低温蒸汽进汽调节阀（27）关至开度下限值时，减少出汽管（2）的蒸汽量仍无法降低供热蒸汽母管（38）内蒸汽的温度时，将高温蒸汽进汽调节阀（31）的开度关小直到低温蒸汽进汽调节阀（27）自动稳定在固定开度时，高温蒸汽进汽调节阀（31）的开度保持其开度不变，此时调节低温蒸汽进汽调节阀（27）的开度进而调节供热蒸汽母管（38）内蒸汽的温度，使其稳定在TS。
6.根据权利要求1所述的一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，其特征在于：所述步骤S5中低温蒸汽旁路调节阀（33）根据热用户供汽量需求进行实时自动调节；所述低温蒸汽进汽调节阀（27）投自动，控制目标是使得供热蒸汽母管（38）中的蒸汽温度稳定在TS。
7.根据权利要求1所述的一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，其特征在于：停止向热用户供汽时，逐渐开启供热蒸汽启动调节阀（12），逐渐关闭供热蒸汽调节阀（39）全关，逐渐关闭低温蒸汽进汽调节阀（27）、低温蒸汽旁路调节阀（33）直到全关，再关闭供热蒸汽启动调节阀（12），即完成停止向热用户外供蒸汽操作。
8.根据权利要求1所述的一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，其特征在于：需要汽汽热交换器（1）处于热备用状态，则逐渐关闭供热蒸汽调节阀（39）全关，逐渐开启供热蒸汽启动调节阀（12），低温蒸汽进汽调节阀（27）和低温蒸汽旁路调节阀（33）维持一定开度，使得供热蒸汽母管（38）中的蒸汽温度稳定在TS即可。
9.根据权利要求1所述的一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽方法，其特征在于：还包括控制汽轮机发电机组供汽压力，具体为：
设置中低压缸联通管蝶阀（16）自动，目标为保持中低压缸联通管（17）内的蒸汽压力为PS，当低温蒸汽抽汽管（23）抽汽增大时，中低压缸联通管（17）内的蒸汽压力逐渐降低，中低压缸联通管蝶阀（16）的开度自动关小，提高机组供汽压力，减少流入低压缸（15）的蒸汽；在调节中低压缸联通管蝶阀（16）的开度的过程中，保持低压缸排汽的温度不大于预设值。
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