CN220267794U - 一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***。包括过热器，过热器的输出端经过第一管道与高压缸的第一输入端连接；第一管道与第三管道的一端连接，连接点位于过热器的输出端和第一开关门之间，第三管道的另一端与第二管道连接；再热器的输出端经过第四管道与中压缸的输入端连接；第四管道与第十管道的一端连接，连接点位于再热器的输出端和第三开关门之间，第十管道的另一端与凝汽器的第二输入端连接；第十管道与第十一管道的一端连接，第十一管道的另一端与工业用汽设备连接。本申请能够直接从再热蒸汽管道抽汽作为供热抽汽的补充汽源，再通过第十一管道提供给工业蒸汽用户，在提高经济收益的同时，达到热电解耦的目的。

Description

一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***

技术领域

本申请涉及火力发电技术领域，具体涉及一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***。

背景技术

随着我国经济、能源和环保行业的发展，火电行业面临越来越多的挑战。如今，新能源的大规模投入进一步压缩了火电机组在发电市场中的份额，电能过剩现象日益严峻。与此同时，风、光发电的自然属性决定了其波动性和间歇性，并网消纳问题严重影响电网稳定运行。为实现弃风、弃光率“双降”，需要火电机组进行灵活性改造以降低机组的最低出力极限，随时承担深度调峰任务，为可再生能源腾出发电空间。因此，进行火电厂灵活性改造、实现深度调峰，已成为决定火电企业生存的必要条件。

为此，现有技术中已有对电厂***改造的方案，例如中国专利文献CN112610293A中公开了一种纯凝机组宽负荷调峰***，其包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、发电机、低压加热器、高压加热器和除氧器以及蓄热装置，汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸和发电机依次连接，汽轮机高压缸分别通过主蒸汽管和高压排汽管与锅炉连接，汽轮机中压缸通过再热蒸汽管与锅炉连接，汽轮机中压缸还通过中压排汽管与汽轮机低压缸连接，中压排汽管连接有中压排汽管分支管，中压排汽管分支管与蓄热装置连接，汽轮机低压缸、低压加热器、高压加热器和除氧器和锅炉通过低压加热器入水管、凝结水管和锅炉给水管依次连接，低压加热器还通过蓄热装置出汽/水管与蓄热装置连接，同时低压加热器还通过低压加热器抽汽管与汽轮机低压缸连接。

然而，发明人认识到，在上述解决方案中，在调峰时段多余的蒸汽只能送到蓄热装置内换热并进行储存，多余的蒸汽不能作为工业供汽使用、没有被更好地利用，经济效益较低。

实用新型内容

为此，本申请提供一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，以解决现有调峰***中多余的蒸汽不能作为工业供汽使用，经济效益较低的技术问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，包括过热器，所述过热器的输出端经过第一管道与高压缸的第一输入端连接，所述第一管道上设置有第一开关门和第一调门；所述高压缸的输出端经过第二管道与再热器的输入端连接；所述第一管道与第三管道的一端连接，连接点位于所述过热器的输出端和所述第一开关门之间，所述第三管道的另一端与第二管道连接，所述第三管道上设置有第二开关门和第二调门；所述再热器的输出端经过第四管道与中压缸的输入端连接，所述第四管道上设置有第三开关门和第三调门；所述中压缸的输出端经过第五管道与低压缸的输入端连接，所述第五管道上设置有第四调门；所述低压缸的输出端与凝汽器的第一输入端连接；所述凝汽器的输出端经过第六管道与除氧器的输入端连接，所述第六管道上设置有凝结泵；所述除氧器的两路输出端分别经过第七管道和第八管道与第九管道的两路输入端连接，所述第七管道上设置有第一汽泵，所述第八管道上设置有第二汽泵；所述第九管道的输出端与所述过热器的输入端连接；所述第四管道与第十管道的一端连接，连接点位于所述再热器的输出端和第三开关门之间，所述第十管道的另一端与所述凝汽器的第二输入端连接；所述第十管道上设置有第四开关门、第五调门和第五开关门；所述第十管道与第十一管道的一端连接，连接点位于所述第五调门和第五开关门之间，所述第十一管道的另一端与工业用汽设备连接；所述第十一管道上设置有第六开关门。

可选地，所述汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十二管道，所述第十二管道的一端与所述第一管道连接，连接点位于所述第一开关门和第一调门之间；所述第十二管道的另一端与所述高压缸的第二输入端连接，所述第十二管道上设置有第六调门。

可选地，所述汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十三管道，所述第十三管道的一端与所述第二管道连接，所述第十三管道的另一端与凝结水箱连接；所述第十三管道上设置有第一减温器和第七调门。

进一步可选地，所述第二管道上设置有第一温度传感器。

可选地，所述汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十四管道，所述第十四管道的一端与所述第三管道连接，所述第十四管道的另一端与凝结水箱连接；所述第十四管道上设置有第二减温器和第八调门。

进一步可选地，所述第三管道上设置有第二温度传感器。

可选地，所述汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十五管道，所述第十五管道的一端与所述第十管道连接，所述第十五管道的另一端与凝结水箱连接；所述第十五管道上设置有第三减温器和第九调门。

进一步可选地，所述第十管道上设置有第三温度传感器。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

本申请实施例提供了一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***的新的硬件架构，是在现有调峰***的基础上，在过热器与再热器之间加入了一路高压旁路，同时在再热器与凝汽器间加入了一路低压旁路；其中，第三管道和其上面设置的第二开关门和第二调门构成了高压旁路；第十管道和其上面设置的第四开关门、第五调门和第五开关门，以及第十一管道和其上面设置的第六开关门构成了低压旁路；基于该硬件架构，能够直接从锅炉主蒸汽抽汽，经减温减压后接入高压缸排汽，然后直接进入再热器，同时能够直接从再热蒸汽管道抽汽作为供热抽汽的补充汽源，使得多余的蒸汽能够直接通过第十一管道提供给工业蒸汽用户，通过为工业蒸汽用户供汽来赚取收益；部分主蒸汽经高压旁路绕过高压缸，以降低高压缸做功；部分再热蒸汽经低压旁路绕过中压缸，以降低中压缸做功，从而在提高机组抽汽供热能力的情况下降低了发电机组出力，使得在提高经济收益的同时，达到热电解耦的目的；实现提高机组供汽能力的同时，降低机组发电功率，从而提高机组电调峰能力。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请实施例提供的一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***的结构示意图。

附图标记说明：

1、过热器；2、第一管道；3、高压缸；4、第一开关门；5、第一调门；6、第二管道；7、再热器；8、第三管道；9、第二开关门；10、第二调门；11、第四管道；12、中压缸；13、第三开关门；14、第三调门；15、第五管道；16、低压缸；17、第四调门；18、凝汽器；19、第六管道；20、除氧器；21、凝结泵；22、第七管道；23、第八管道；24、第九管道；25、第一汽泵；26、第二汽泵；27、第十管道；28、第四开关门；29、第五调门；30、第五开关门；31、第十一管道；32、第六开关门；33、第十二管道；34、第六调门；35、第十三管道；36、第一减温器；37、第七调门；38、第十四管道；39、第二减温器；40、第八调门；41、第十五管道；42、第三减温器；43、第九调门；44、发电机。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

在本实施例中，提供了一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，如图1所示，包括过热器1，过热器1的输出端经过第一管道2与高压缸3的第一输入端连接，第一管道2上依次设置有第一开关门4和第一调门5(即高压调门)；高压缸3的输出端经过第二管道6与再热器7的输入端连接；第一管道2与第三管道8的一端连接，连接点位于过热器1的输出端和第一开关门4之间，第三管道8的另一端与第二管道6连接，第三管道8上依次设置有第二开关门9和第二调门10；再热器7的输出端经过第四管道11与中压缸12的输入端连接，第四管道11上依次设置有第三开关门13和第三调门14；中压缸12的输出端经过第五管道15与低压缸16的输入端连接，第五管道15上设置有第四调门17(高、中压缸与低压缸16的联络门)；低压缸16的输出端与凝汽器18的第一输入端连接；凝汽器18的输出端经过第六管道19与除氧器20的输入端连接，第六管道19上设置有凝结泵21；除氧器20的两路输出端分别经过第七管道22和第八管道23与第九管道24的两路输入端连接，第七管道22上设置有第一汽泵25，第八管道23上设置有第二汽泵26；第九管道24的输出端与过热器1的输入端连接；第四管道11与第十管道27的一端连接，连接点位于再热器7的输出端和第三开关门13之间，第十管道27的另一端与凝汽器18的第二输入端连接；第十管道27上依次设置有第四开关门28、第五调门29和第五开关门30；第十管道27还与第十一管道31的一端连接，连接点位于第五调门29和第五开关门30之间，第十一管道31的另一端与工业用汽设备(相当于工业蒸汽用户)连接；第十一管道31上设置有第六开关门32。

进一步地，该汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十二管道33，第十二管道33的一端与第一管道2连接，连接点位于第一开关门4和第一调门5之间；第十二管道33的另一端与高压缸3的第二输入端连接，第十二管道33上设置有第六调门34。

进一步地，该汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十三管道35，第十三管道35的一端与第二管道6连接，第十三管道35的另一端与凝结水箱连接；第十三管道35上设置有第一减温器36和第七调门37。

优选地，第二管道6上可以设置有第一温度传感器，用于监测第二管道6的温度。

进一步地，该汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十四管道38，第十四管道38的一端与第三管道8连接，第十四管道38的另一端与凝结水箱连接；第十四管道38上设置有第二减温器39和第八调门40。

优选地，第三管道8上可以设置有第二温度传感器，用于监测第三管道8的温度。

进一步地，该汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十五管道41，第十五管道41的一端与第十管道27连接，第十五管道41的另一端与凝结水箱连接；第十五管道41上设置有第三减温器42和第九调门43。

优选地，第十管道27上可以设置有第三温度传感器，用于监测第十管道27的温度。

在上述一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***中，第三管道8和其上面设置的第二开关门9和第二调门10构成了高压抽汽管道(高压旁路)；第十管道27和其上面设置的第四开关门28、第五调门29和第五开关门30，以及第十一管道31和其上面设置的第六开关门32构成了低压抽汽管道(低压旁路)。

其中，第二开关门9一般是常开，通过调整、打开第二调门10，能够直接从锅炉主蒸汽抽汽，经减温减压后接入高压缸排汽，然后直接进入再热器7。同时，第四开关门28一般是常开，第五开关门30一般是常关，通过调整、打开第五调门29和第六开关门32，能够直接从再热蒸汽管道抽汽作为供热抽汽的补充汽源。当第四开关门28、第五调门29和第六开关门32打开时，多余的蒸汽可以直接通过第十一管道31提供给工业蒸汽用户，通过为工业蒸汽用户供汽来赚取收益

在这个过程中，部分主蒸汽经高压旁路绕过高压缸3，以降低高压缸3做功；部分再热蒸汽经低压旁路绕过中压缸12，以降低中压缸12做功，从而在提高机组抽汽供热能力的情况下降低了发电机组出力，在提高经济收益的同时，达到热电解耦的目的。

换句话说，本申请所提供的汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***的硬件架构，是一种汽轮机旁路供热的改进方案，在发电的同时，将一部分高品质蒸汽用于工业供汽，实现提高机组供汽能力的同时，降低机组发电功率，从而提高机组电调峰能力。

本申请采用高低旁路联合供热技术实施汽轮机组深度调峰耦合优化改造。即经高旁将部分主蒸汽旁路至高压缸排汽；之后从低压旁路(再热蒸汽管道)抽汽作为供热抽汽的补充汽源。该方案可以采用适当匹配高低旁路蒸汽的流量的方式避免机组锅炉超温、汽机推力平衡存在的风险和问题，能够满足机组灵活性改造的目标要求。对于高、低旁路联合供汽方案，高旁蒸汽流量与低旁蒸汽流量的匹配方式是影响汽轮机轴向推力平衡和汽轮机安全运行的的关键因素。

汽轮机旁路的设计目的在于协调锅炉产汽量与汽轮机耗汽量之间的不平衡，提高机组对负荷的适应性和运行的灵活性，在机组启停和甩负荷期间提升机组的安全性。

旁路供热降低了高、中压缸的做功，在提高机组供热能力的情况下降低发电机组出力，达到热电解耦的目的。旁路供热的调峰能力不受锅炉制约，调峰能力强、运行灵活，在极端情况下可实现完全热电解耦，是一种补充供热方式和实现机组深调的手段；并且在需要工业供汽的地区，可以作为保障工业供汽的重要方式。

高压旁路主要是针对旁路供热量较大时，需要高压旁路平衡轴向推力和提升高排压力，从高压导汽管上的三通引出至高压排汽管道。高压旁路部分，主要包括减温减压装置、高压蒸汽隔离阀、减温水隔离阀、混温段、安全阀和必要的测量装置(高旁前、后的压力和温度测量装置，高旁减温水流量、压力、温度测量装置)。

低压旁路是实现蒸汽由高参数减温、减压至供热参数的重要设备，从热再管道上添加三通的方式引出至供热用户。低压旁路部分，主要包括减温减压装置、蒸汽隔离阀、减温水隔离阀、混温段、安全阀和必要的测量装置(低旁前、后的压力和温度测量装置，低旁减温水流量、压力、温度测量装置)。

另外，基于本申请所提供的硬件架构，还能够通过调整部分结构的运行工况，以满足不同时段负荷要求，实现机组的调峰。该汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***可选的一种运行方法如下：

1、在负荷高峰时段：

将第一开关门4全开，增大第一调门5和第六调门34的开度，以增大进入高压缸3的主蒸汽流量；另外，将第三开关门13全开，增大第三调门14的开度，并将第四调门17全开，使得同时增加了进入中压缸12和低压缸16的蒸汽流量，达到增加蒸汽在汽轮机的高压缸3、中压缸12和低压缸16内做功的份额的目的；进一步能够使得发电机44尽可能多做功，满足外界高负荷要求。

同时，使第一汽泵25和第二汽泵26同时运行，并且提高第一汽泵25和第二汽泵26的转速，保证能为过热器1提供充足的水量。通过此运行方法，能够将该汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***的负荷控制在80％-100％，满足负荷高峰时段要求。

2、在基础(常规)调峰时段：

将第一开关门4全开，减小第一调门5和第六调门34的开度，以一定程度减少进入高压缸3的主蒸汽流量；另外，将第三开关门13全开，减小第三调门14的开度，并将第四调门17全开，使得同时一定程度减少了进入中压缸12和低压缸16的蒸汽流量，达到一定程度降低蒸汽在汽轮机的高压缸3、中压缸12和低压缸16内做功的份额的目的；使得与负荷高峰时段相比，发电机44的做功在一定程度上减少，满足外界常规负荷要求。

同时，使第一汽泵25和第二汽泵26同时运行，可以根据情况降低第一汽泵25和第二汽泵26的转速。通过此运行方法，能够将该汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***的负荷控制在40％-80％，满足基础调峰时段要求。

3、在深度调峰时段：

将第一开关门4打开，并相比基础调峰时段，进一步减小第一调门5和第六调门34的开度，以进一步减少进入高压缸3的主蒸汽流量；另外，将第三开关门13减小，相比基础调峰，进一步减小第三调门14的开度，并将第四调门17关闭，使得进一步减少了进入中压缸12的蒸汽流量，并使得低压缸16无进气，也就是使低压缸16切除不做功；达到尽可能降低汽轮机的高压缸3和中压缸12内做功的份额，并使低压缸16不做功的目的；使得与基础调峰时段相比，使发电机44的做功进一步减少，使发电机44的转速控制在一定，但功率很小，满足外界低负荷要求。

同时，在第一汽泵25和第二汽泵26中选择一个运行，减少为过热器1提供的水量。另外，还会将第五调门29和第五开关门30打开，使再热器7输出的蒸汽部分能够输送到凝汽器18来参与水汽循环过程。通过此运行方法，能够将该汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***的负荷控制在20％-40％，满足深度调峰时段要求。

4、减温：

可分别通过第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器实时监测第二管道6、第三管道8和第十管道27的温度；当根据某个传感器检测到的温度判定某个管道的温度超过相应预设温度阈值时，可以启动与该管道相应的减温器进行降温降压，保证***运行安全，防止组件损坏。

5、在任何时段，当锅炉产生的蒸汽量多于发电机44所需要的蒸汽量时，均可以通过调整、打开第二调门10，直接从锅炉主蒸汽抽汽，经减温减压后接入高压缸排汽，然后直接进入再热器7；同时，通过调整、打开第五调门29和第六开关门32，直接从再热蒸汽管道抽汽作为供热抽汽的补充汽源，多余的蒸汽可以直接通过第十一管道31提供给工业蒸汽用户，通过为工业蒸汽用户供汽来赚取收益，并且可以辅助实现调峰。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，其特征在于，包括过热器，所述过热器的输出端经过第一管道与高压缸的第一输入端连接，所述第一管道上设置有第一开关门和第一调门；所述高压缸的输出端经过第二管道与再热器的输入端连接；所述第一管道与第三管道的一端连接，连接点位于所述过热器的输出端和所述第一开关门之间，所述第三管道的另一端与第二管道连接，所述第三管道上设置有第二开关门和第二调门；所述再热器的输出端经过第四管道与中压缸的输入端连接，所述第四管道上设置有第三开关门和第三调门；所述中压缸的输出端经过第五管道与低压缸的输入端连接，所述第五管道上设置有第四调门；所述低压缸的输出端与凝汽器的第一输入端连接；所述凝汽器的输出端经过第六管道与除氧器的输入端连接，所述第六管道上设置有凝结泵；所述除氧器的两路输出端分别经过第七管道和第八管道与第九管道的两路输入端连接，所述第七管道上设置有第一汽泵，所述第八管道上设置有第二汽泵；所述第九管道的输出端与所述过热器的输入端连接；所述第四管道与第十管道的一端连接，连接点位于所述再热器的输出端和第三开关门之间，所述第十管道的另一端与所述凝汽器的第二输入端连接；所述第十管道上设置有第四开关门、第五调门和第五开关门；所述第十管道与第十一管道的一端连接，连接点位于所述第五调门和第五开关门之间，所述第十一管道的另一端与工业用汽设备连接；所述第十一管道上设置有第六开关门。

2.根据权利要求1所述的汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，其特征在于，所述汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十二管道，所述第十二管道的一端与所述第一管道连接，连接点位于所述第一开关门和第一调门之间；所述第十二管道的另一端与所述高压缸的第二输入端连接，所述第十二管道上设置有第六调门。

3.根据权利要求1所述的汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，其特征在于，所述汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十三管道，所述第十三管道的一端与所述第二管道连接，所述第十三管道的另一端与凝结水箱连接；所述第十三管道上设置有第一减温器和第七调门。

4.根据权利要求3所述的汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，其特征在于，所述第二管道上设置有第一温度传感器。

5.根据权利要求1所述的汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，其特征在于，所述汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十四管道，所述第十四管道的一端与所述第三管道连接，所述第十四管道的另一端与凝结水箱连接；所述第十四管道上设置有第二减温器和第八调门。

6.根据权利要求5所述的汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，其特征在于，所述第三管道上设置有第二温度传感器。

7.根据权利要求1所述的汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，其特征在于，所述汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***还包括第十五管道，所述第十五管道的一端与所述第十管道连接，所述第十五管道的另一端与凝结水箱连接；所述第十五管道上设置有第三减温器和第九调门。

8.根据权利要求7所述的汽轮机旁路供汽的灵活性改造宽负荷调峰***，其特征在于，所述第十管道上设置有第三温度传感器。