一种面向工业供汽的中低压联合切缸调峰系统及运行方法与流程

本发明涉及一种系统及其运行方法，尤其是涉及一种面向工业供汽的中低压联合切缸调峰系统及运行方法，属于发电。

背景技术：

1、随着“双碳”目标的深入推进，风电、光伏等间歇性新能源迎来规模化并网浪潮，其出力的随机性、波动性特征导致电网峰谷差持续扩大，对电力系统的灵活调节能力提出了前所未有的严苛要求。为保障电网安全稳定运行、最大化消纳新能源电量，火电机组已转型为调峰主力，需具备快速响应负荷波动、维持极低负荷稳定运行的核心能力，深度调峰成为火电机组适应能源转型的关键技术方向。

2、目前，低压缸零出力技术作为主流深度调峰手段，已大规模实施于火电机组。该技术是热电联产机组实现热电解耦的核心灵活性改造技术，通过切断低压缸大部分进汽、保留少量冷却蒸汽维持真空，将中压缸排汽最大化引出供热，在大幅提升供热能力的同时，降低机组最小稳定运行负荷（可降至15%-20%额定负荷），解决传统“以热定电”模式下的调峰瓶颈。此外，授权公告号为cn113586176的中国专利公开了一种中压缸切缸技术方案，该方案中汽轮机高压缸的排汽通过冷再热蒸汽至低压缸进汽减压阀减压后大部分直接进入汽轮机低压缸，只有极少部分蒸汽通过冷再热蒸汽至低温再热器流量控制阀进入汽轮机中压缸维持最低的汽轮机中压缸冷却用量。

3、然而，低压缸零出力技术虽能有效增加调峰深度且具备改造成本低的优势，但在新能源高比例并网的场景下，其调峰深度仍然不足，受中压缸最小做功流量约束，机组负荷下限难以突破，无法满足电网对极致深度调峰的需求，制约了新能源消纳空间。而cn113586176专利仅切除中压缸，调峰深度同样不足；此外，大量冷再蒸汽直接经减温减压后通入低压缸，能量利用效率低；且专利内容叙述不具体。。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明公开一种面向工业供汽的中低压联合切缸调峰系统，其技术方案如下：

2、一种面向工业供汽的中低压联合切缸调峰系统，包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、凝汽器、凝结水泵、除氧器、给水泵、给水泵小机、一号加热器、二号加热器、三号加热器、五号加热器、六号加热器、七号加热器和八号加热器，其特征在于，还包括：

3、中压缸进汽阀，设置于所述汽轮机中压缸的进气管路，用于调节进入所述汽轮机中压缸的蒸汽流量；

4、热再蒸汽减温减压阀组，所述热再蒸汽减温减压阀组的入口与热再蒸汽母管连通，所述热再蒸汽减温减压阀组的出口分别与工业供汽管道和辅汽减温减压阀组的入口连通；

5、所述辅汽减温减压阀组的出口分别与所述除氧器的进汽口和所述汽轮机低压缸的进汽口连通；

6、中低压连通管进汽阀，设置于所述汽轮机中压缸的排汽口与所述汽轮机低压缸的进汽口之间的连通管路上；

7、中排减温减压阀组和真空截止阀，依次设置于所述汽轮机中压缸的排汽口与所述凝汽器的入口之间的管路上；

8、辅汽至低压缸进汽阀，设置于所述辅汽减温减压阀组的出口至所述汽轮机低压缸的进汽口的管路上；

9、中压缸一段抽汽管路阀门，设置于所述汽轮机中压缸的一段抽汽口与所述三号加热器的壳侧入口之间的管路上；

10、中压缸二段抽汽管路阀门，设置于所述汽轮机中压缸的二段抽汽口与辅汽管路之间的管路上。

11、本发明还公开一种面向工业供汽的中低压联合切缸调峰方法，采用上述的系统，包括以下步骤：

12、步骤1：将热再蒸汽母管中的再热蒸汽总流量分为第一支路流量和第二支路流量，所述第一支路流量经中压缸进汽阀进入汽轮机中压缸，所述第二支路流量经热再蒸汽减温减压阀组进行减温减压处理；

13、步骤2：将经所述热再蒸汽减温减压阀组减温减压处理后的蒸汽分为工业供汽流量和辅汽支路流量，所述工业供汽流量经工业供汽管道对外供应工业蒸汽，所述辅汽支路流量经辅汽减温减压阀组再次进行减温减压处理；

14、步骤3：将经所述辅汽减温减压阀组再次减温减压处理后的蒸汽分为除氧器供汽流量和低压缸冷却流量，所述除氧器供汽流量输送至除氧器，所述低压缸冷却流量经辅汽至低压缸进汽阀输送至汽轮机低压缸；

15、步骤4：获取机组实时运行参数，所述运行参数包括中压缸排汽压力值、低压缸进汽压力值、机组实时热效率和机组设计热效率；

16、步骤5：根据所述运行参数计算动态临界流量比，所述动态临界流量比的计算公式为：

17、

18、其中，为压力项加权系数，代表压力项在动态临界流量比中的权重；为热效率权重系数，代表热效率项在动态临界流量比中的权重；

19、步骤6：计算流量比，将所述流量比与所述动态临界流量比进行比较；

20、步骤7：当且时，判定机组处于低负荷状态，控制所述中压缸进汽阀的开度以维持所述第一支路流量为主蒸汽流量的百分之五至百分之十，控制所述中低压连通管进汽阀全开，控制所述辅汽至低压缸进汽阀全关，控制所述中排减温减压阀组和所述真空截止阀全关，控制所述中压缸一段抽汽管路阀门和所述中压缸二段抽汽管路阀门全关，使所述汽轮机中压缸的排汽全部经所述中低压连通管进汽阀进入所述汽轮机低压缸；

21、步骤8：当且时，判定机组处于中负荷状态，控制所述中压缸进汽阀的开度以维持所述第一支路流量为主蒸汽流量的百分之五至百分之十，控制所述中低压连通管进汽阀全开，控制所述辅汽至低压缸进汽阀开启，控制所述中排减温减压阀组和所述真空截止阀全关，控制所述中压缸一段抽汽管路阀门和所述中压缸二段抽汽管路阀门全关，将所述低压缸冷却流量经所述辅汽至低压缸进汽阀输送至所述汽轮机低压缸，使所述汽轮机低压缸的进汽流量为；

22、步骤9：当中负荷状态下因增加导致所述低压缸进汽压力值升高时，所述动态临界流量比按照下式减小：

23、

24、其中，为的减小量，为的升高量；

25、步骤10：当所述流量比增大至时，判定机组切换至高负荷状态；

26、步骤11：当时，判定机组处于高负荷状态，控制所述中压缸进汽阀的开度以维持所述第一支路流量为主蒸汽流量的百分之五至百分之十，控制所述中低压连通管进汽阀全关，控制所述辅汽至低压缸进汽阀开启，控制所述中排减温减压阀组和所述真空截止阀全开，控制所述中压缸一段抽汽管路阀门和所述中压缸二段抽汽管路阀门全关，使所述汽轮机中压缸的排汽经所述中排减温减压阀组和所述真空截止阀排入所述凝汽器，使所述汽轮机低压缸的进汽流量为。

27、有益效果

28、（1）本发明提出的面向工业供汽的中低压联合切缸调峰系统及运行方法，通过设置中压缸进汽阀、热再蒸汽减温减压阀组、辅汽减温减压阀组、中低压连通管进汽阀、中排减温减压阀组、真空截止阀、辅汽至低压缸进汽阀、中压缸一段抽汽管路阀门和中压缸二段抽汽管路阀门，构建了热再蒸汽向工业供汽、除氧器、给水泵小机和低压缸的多路径分配架构，并在切除低压缸的同时，进一步将原本利用效率低的热再蒸汽通过多路径梯级利用，既对外供应工业蒸汽，又为除氧器、给水泵小机提供稳定供汽，最大化挖掘蒸汽能源价值，避免能源浪费。

29、（2）本发明通过将热再蒸汽总流量分配为进入中压缸的冷却流量、工业供汽流量、除氧器供汽流量和低压缸冷却流量，并构建、、、、五个流量参数的动态分配逻辑，使系统根据负荷变化自适应调整蒸汽分配方案，相比于低压缸零出力技术，通过中低压联合切缸设计，能进一步将机组负荷降至更低水平，满足电网深度调峰需求。

30、（3）本发明通过定义动态临界流量比，并采用流量比与的比较结果作为运行方式切换的判定依据，其中由中压缸排汽压力值与低压缸进汽压力值的比值项以及机组实时热效率与设计热效率的比值项加权构成，实现了中负荷与高负荷运行方式之间的切换。

31、（4）本发明在中负荷运行方式下，通过开启辅汽至低压缸进汽阀将低压缸冷却流量通入低压缸，使低压缸进汽流量为，并设置的流量比约束条件，避免低压缸入口压力过高，无需开启中排减温减压阀组及真空截止阀，在满足中负荷调峰与工业供汽需求的同时，保障系统无返汽风险。

32、（5）本发明在高负荷运行方式下，通过关闭中低压连通管进汽阀、开启中排减温减压阀组和真空截止阀，使中压缸排汽排入凝汽器，同时由辅汽至低压缸进汽阀通入的低压缸冷却流量通入低压缸，有效解决高负荷下低压缸入口压力过高的返汽问题，提升系统运行安全性，避免设备因压力异常受损。

33、（6）本发明构建的动态临界流量比包含安全约束项，当低压缸进汽压力值因增加而升高时，返汽风险增加，相应减小，使系统在更小的比值下提前切换至高负荷运行方式，实现了返汽风险的动态规避。

34、（7）本发明构建的动态临界流量比包含运行经济性修正项，以机组实时热效率修正临界阈值，适当延长中负荷工况范围，在保证安全的前提下提高机组效率。

35、（8）本发明通过减温减压阀组的梯级布置，即热再蒸汽减温减压阀组将高温热再蒸汽减温减压至符合工业抽汽要求的参数，辅汽减温减压阀组将蒸汽再次减温减压至符合除氧器、给水泵小机和低压缸进汽要求的参数，对于本实例所述工况，蒸汽压力为0.5至1.2兆帕，蒸汽温度为300至400摄氏度。

36、（9）本发明基于现有燃煤发电基础循环系统进行升级改造，充分利用原有加热器、凝汽器等核心设备，新增阀门与管路布局合理，中压缸进汽阀仅维持主蒸汽流量百分之五至百分之十进入中压缸用于冷却通流部件，改造成本低、实施难度小。