基于低压缸零出力机组的供汽供热系统的制作方法

1.本实用新型涉及热电联产领域，具体为基于低压缸零出力机组的供汽供热系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.大型热电联产机组同时承担电负荷，采暖热负荷与工业热负荷，以提供综合能源服务的方式逐步代替小型机组与生产企业自备机组。当这类大型机组以低压缸零出力工况运行时，中压缸排汽会直接进入供热管网的中心热力站(换热首站)加热循环水用于满足采暖热负荷，而这会造成供暖季工业蒸汽供应量不足，难以应对供暖季的工业热负荷。
4.现有技术利用热电机组低压缸零出力工况降低机组出力，以获得更大的调峰空间，但机组应对供汽与供热两类负荷时所需的调节能力不理想。


技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本实用新型提供基于低压缸零出力机组的供汽供热系统，热电联产机组低压缸零出力改造后，通过水雾喷淋冷却器冷却低压转子转动产生的鼓风热量，中压缸排汽在控制阀的作用下，一部分蒸汽进入换热首站，承担采暖热负荷；另一部分蒸汽进入压力匹配器，与来自再热热段高温高压的蒸汽混合调节压力以提供工业蒸汽；若温度高于工业热用户需求，则用减温水进行温度调节，从而实现低压缸零出力改造机组的工业供汽能力提升与热负荷供应灵活性调整。在再热热段，中压缸排汽，压力匹配器出口均设置温度、压力与流量测点。实际运行中，机组根据测点测得的再热热段与中压缸排汽参数，工业热负荷与采暖热负荷，获取中压缸排汽进入换热首站与压力匹配器的蒸汽流量，从而实现经济性最优的供汽与供热调整。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本实用新型的第一个方面提供基于低压缸零出力机组的供汽供热系统，包括锅炉，锅炉的出口与高压缸入口连接，锅炉具有再热器，高压缸出口与再热器连接，再热器出口通过管道分别连接压力匹配器的第一入口与中压缸入口，中压缸出口通过中压缸排汽管路分别连接压力匹配器的第二入口与水雾喷淋冷却器，水雾喷淋冷却器与低压缸连接。
8.中压缸出口还通过中压缸排汽管路与供热站连接，供热站回水通过管道与除氧器连接，除氧器出口通过管道依次经给水泵和高压加热器与锅炉入口连接，给水泵的出口管道还与压力匹配器连接。
9.低压缸连接发电机，低压缸的出口通过管道连接凝汽器，凝汽器通过管道经低压加热器与除氧器连接，凝汽器还与补水管道连接。
10.高压缸、中压缸、低压缸及发电机同轴布置。
11.压力匹配器具有喷嘴，喷嘴入口分别与压力匹配器的第一入口和第二出口连接。
12.喷嘴以来自第一入口的再热热段蒸汽为动力源，喷嘴喉部产生低压区，吸入来自
第二入口的中压缸排汽，混合后经喷嘴出口喷出，用于工业供汽，喷嘴出口设有工业供汽测点获取喷嘴出口的温度。
13.压力匹配器与给水泵的出口管道连接，利用给水泵输送的减温水调节工业供汽的温度。
14.供热站用于采暖热用户的供暖，产生的回水经管道进入除氧器。
15.压力匹配器的两个入口处，以及中压缸排汽管路上位于水雾喷淋冷却器入口和供热站入口分别设有控制阀。
16.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
17.1、系统采用压力匹配器提高中压缸排汽压力与再热热段抽汽共同作为工业供汽的汽源，增加了供暖季热电联产机组工业供汽能力，同时可根据工业蒸汽需求调整供汽参数，实现热电汽联供，增强了机组综合能源服务能力。
18.2、利用压力匹配器可实现对工业抽汽压力的调整，减温器可实现对工业抽汽温度的调整，使系统具有供应多品位蒸汽的能力。
19.3、通过控制阀实现供暖量与工业蒸汽供应量的灵活性调整，使得低压缸零出力改造机组在热电解耦的基础上具有了一定的工业热负荷与采暖热负荷的调整空间。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.图1是本实用新型一个或多个实施例提供的系统结构示意图；
22.图2是本实用新型一个或多个实施例提供的压力匹配器结构示意图；
23.图1中：1、锅炉；2、高压缸；3、中压缸；4、低压缸；5、发电机；6、凝汽器；7、低压加热器；8、除氧器；9、给水泵；10、高压加热器；11、凝汽器补水管；12、水雾喷淋冷却器；13、换热首站；14、采暖热用户；15、再热热段蒸汽；16、减温水；17、中压缸排汽管路；18、压力匹配器；19、工业供汽；20、再热热段测点；21、中压缸排汽测点；22、工业供汽测点。
24.图2中：23、压力匹配器第一入口；24、压力匹配器第二入口；25、减温水入口；26、压力匹配器出口。
具体实施方式
25.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
26.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.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实用新型的示例性实施方式。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。
28.名词解释：
29.换热首站：把热电厂产生的热传递给居民供热热网使用的换热器系统，来自中压缸排汽的高温蒸汽在换热首站内加热热网循环水，随后热网循环水通过管道将热量传递给采暖热用户。
30.低压缸零出力工况和低压缸零出力机组：
31.低压缸零出力机组：经低压缸零出力改造的机组，低压缸进汽被完全切断，少部分蒸汽由新增的旁路进入低压缸用于冷却低压转子转动产生的鼓风热量，其它的中压缸排汽全部用于供热。在运行时可选择低压缸零出力工况与正常工况。
32.低压缸零出力工况：低压缸产生功率为零的工况，中压缸排汽全部进入换热首站，用于供热。
33.实施例一：
34.如图1-2所示，本实施例的目的是提供基于低压缸零出力机组的供汽供热系统，包括锅炉1，锅炉1的出口与高压缸2入口连接，锅炉1具有再热器，高压缸2出口与再热器连接，再热器出口通过管道分别连接压力匹配器18的第一入口与中压缸3入口，中压缸3出口通过中压缸排汽管路17分别连接压力匹配器18的第二入口与水雾喷淋冷却器12，水雾喷淋冷却器12与低压缸4连接；
35.中压缸3出口还通过中压缸排汽管路17与换热首站13连接，换热首站回水通过管道与除氧器8连接，除氧器8出口通过管道依次经给水泵9和高压加热器10与锅炉1入口连接，给水泵9的出口管道还与压力匹配器18连接。
36.低压缸4连接发电机5，低压缸4的出口通过管道连接凝汽器6，凝汽器6通过管道经低压加热器7与除氧器8连接，凝汽器6还与补水管道11连接。
37.高压缸、中压缸、低压缸及发电机同轴布置。
38.压力匹配器具有喷嘴，喷嘴以来自第一入口23的再热器排汽为动力源，喷嘴喉部产生低压区，吸入来自第二入口24的中压缸排汽，混合后经出口26喷出，用于工业供汽19，喷嘴出口26设有工业供汽测点22获取喷嘴出口的温度(工业供汽19的温度)。
39.压力匹配器18通过减温水入口25与给水泵9的出口管道连接，利用给水泵9泵送的减温水调节工业供汽19的温度。
40.换热首站13用于采暖热用户14的供暖，产生的回水经管道进入除氧器8。
41.再热热段为热电联产机组锅炉再热器出口与高压缸入口之间的管路，提供压力匹配器的高压蒸汽，即再热热段蒸汽15，管路上设有再热热段测点20获取再热热段蒸汽15的温度和压力。
42.压力匹配器以再热热段蒸汽作为动力源，通过喷嘴形成高速喷射流，在其喉部产生低压区与低压蒸汽形成压力差，将中压缸排汽低压蒸汽抽入。
43.压力匹配器的基本原理为文丘里管，是直径先收缩而后逐渐扩大的管道，利用高流速的流体作为动力流体，流经直径收缩后的喷嘴喷出，在直径扩大的区域形成低压区，将另一流体吸入，混合后输出。在本实施例中，有利于再热热段蒸汽和中压缸排汽的流量控制。
44.压力匹配器通过高、低压蒸汽的混合与扩压调节工业供汽压力。
45.中压缸排汽一部分进入换热首站，另一部分作为低压蒸汽进入压力匹配器。中压缸排汽测点21设在中压缸排汽管路17上，获取中压缸排汽的压力和温度。
46.减温水由机组给水泵提供，进入可调喷嘴减温器以调节工业供汽的温度。
47.测点的压力测量采用精度为0.1级的压力变送器，温度采用工业i级e型热电偶，流量测量采用超声波流量计。
48.热电联产机组通过水雾喷淋冷却器12避免用于冷却低压缸4中低压转子转动产生的鼓风热量。
49.主蒸汽进入高压缸做功后，高压缸排汽进入锅炉再热器再热，再热热段抽汽后的蒸汽进入中压缸，中压缸排汽被分成两部分，分别满足采暖热用户与工业热用户需求。
50.上述系统的结构图如图1所示，热电联产机组低压缸零出力改造后，通过水雾喷淋冷却器冷却低压转子转动产生的鼓风热量，中压缸排汽在控制阀的作用下，一部分蒸汽进入换热首站，承担采暖热负荷；另一部分蒸汽进入压力匹配器，与来自再热热段高温高压的蒸汽混合调节压力以提供工业蒸汽，若温度高于工业热用户需求，则用减温水进行温度调节，从而实现低压缸零出力改造机组的工业供汽能力提升与热负荷供应灵活性调整。在再热热段，中压缸排汽，压力匹配器出口均设置温度、压力与流量测点，实际运行中，机组根据测点测得的再热热段与中压缸排汽参数，工业热负荷与采暖热负荷，获得中压缸排汽进入换热首站与压力匹配器的蒸汽流量，从而实现经济性最优供汽与供热。
51.具体如下：
52.给水在锅炉1中加热成过热蒸汽，进入高压缸2膨胀做功。
53.高压缸排汽进入锅炉再热器以提高蒸汽循环热效率。锅炉再热器出口与高压缸入口之间管路中的蒸汽为再热热段蒸汽15为进入压力匹配器18的高压蒸汽。
54.剩余蒸汽进入中压缸3膨胀做功。
55.机组低压缸零出力改造后，中压缸排汽不再进入低压缸，而是通过水雾喷淋冷却器12向低压缸喷淋少量水雾以保持低压缸处于安全温度范围，其余蒸汽进入中压缸排汽管路17。
56.在控制阀的作用下，一部分中压缸排汽进入换热首站13，加热热网循环水，向采暖热用户14供热。换热首站回水进入除氧器8。
57.另一部分中压缸排汽作为低压蒸汽进入压力匹配器18提压，参与工业供汽19。工业供汽后，向凝汽器6中补水以弥补系统工质损失。
58.压力匹配器中的再热热段蒸汽为动力源，通过喷嘴形成高速喷射流，在其喉部产生低压区与低压蒸汽形成压力差，将中压缸排汽低压蒸汽抽入。高、低压蒸汽的混合与升压调节工业供汽19压力，并通过来自给水泵9中间抽头的减温水调节工业供汽温度。
59.再热热段测点20、中压缸排汽测点21、工业供汽测点22的压力测量采用精度为0.1级的压力变送器，温度采用工业i级e型热电偶，流量测量采用超声波流量计。所选用的测试仪表仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
60.关于控制阀，本实施例中的控制阀共四组，设置在压力匹配器18的两个入口处的控制阀分别控制进入压力匹配器18的再热段蒸汽和中压缸排汽的流量；设置在中压缸排汽管路17上位于水雾喷淋冷却器12之前的控制阀用于控制中压缸排汽进入水雾喷淋冷却器12的流量；设置在中压缸排汽管路17上位于换热首站13之前的控制阀用于控制控制中压缸排汽进入换热首站13的流量。
61.控制阀的位置不受限制，取决于具体的需求，本实施例中的控制阀位置仅做解释。
62.上述系统采用压力匹配器提高中压缸排汽压力，与再热热段抽汽共同作为工业供汽的汽源，增加了供暖季热电联产机组工业供汽能力，同时可根据工业蒸汽需求调整供汽参数，实现热电汽联供，增强了机组综合能源服务能力。
63.利用压力匹配器可实现对工业抽汽压力的调整，减温器可实现对工业抽汽温度的调整，使系统具有供应多品位蒸汽的能力。
64.通过控制阀实现供暖量与工业蒸汽供应量的灵活性调整，使得低压缸零出力改造机组在热电解耦的基础上具有了一定的工业热负荷与采暖热负荷的调整空间。
65.举例如下：
66.某330mw一次再热、抽汽凝汽式、低压缸零出力改造机组承担压力为1.5mpa，温度为285℃的供汽负荷与热负荷，其设计参数如表1所示。该机组再热热段最大抽汽流量为150t/h，与减温水混合后，最大供汽量约为180t/h。此时机组供汽量调整范围为0t/h～180t/h；供热蒸汽量调整范围为594.7t/h～744.7t/h。
67.表1实例机组设计参数
[0068][0069]
本实施例中，机组以tha(指汽轮机在额定进气参数下、额定背压、回热系统正常投运，补水率为0，能连续运行发出的功率)工况运行时，再热热段压力为3.2mpa，温度为537℃；中压缸排汽压力为0.825mpa，温度为274.6℃。采用引射系数为0.6的压力匹配器，利用150t/h再热热段蒸汽最大可将90t/h中压缸排汽提压至1.5mpa参与工业供汽，此时机组工业供汽流量与供热蒸汽流量的调整能力如表2所示。
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表2机组工业供汽流量与供热蒸汽流量的调整能力
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[0072]
本实用新型系统可使机组供最大汽能力提升约60t/h，最小供热蒸汽流量下降90t/h，提升了机组的供汽与供热灵活的调整能力。
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以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。