汽轮机旁路供热系统的制作方法

1.本发明涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种汽轮机旁路供热系统。


背景技术：

2.传统热电联产机组受到
‘
以热定电’运行方式的制约，电调峰能力较差，往往无法参与深度调峰；在热电联产机组较多的区域，弃风弃光比较严重。为了提高机组电调峰能力，增大电网对新能源发电的消纳能力，许多热电联产机组进行了灵活性技术改造，目前效果较为明显并有成功应用的案例主要有汽轮机光轴改造、汽轮机低压缸切缸改造、电锅炉改造、汽轮机旁路供热灵活性改造。
3.因汽轮机低压缸切缸技术改造费用小，运行维护费用低、经济性好，在华北地区较多热电联产机组上得到了应用。该技术打破原有汽轮机低压缸最小冷却流量限值，在供热期间可以切除低压缸进汽，仅保持少量冷却蒸汽，使低压缸在高真空条件下保持
‘
零出力运行’，从而提高机组供热能力和调峰能力。但是该技术并没有最大程度实现热电解耦，不能实现一些供热需求大、电负荷需求又特别小的工况，即电调峰能力一定程度上还是受供热限制，某些机组为追求最大程度的热电解耦和调峰能力，在汽轮机低压缸切缸改造的基础上又进行了汽轮机旁路供热灵活性改造。
4.汽轮机旁路供热灵活性改造技术是利用机组原有的高低压旁路管道，将高温高压的高品质蒸汽通过减温减压后用于供热，从而使锅炉产生的高温高压的蒸汽不经过汽轮机直接参与供热，实现热电解耦。在实际应用中，旁路供热来的蒸汽，直接与热网供热母管相连，在供热母管中，旁路来蒸汽与中压缸排汽来蒸汽混合，然后进入热网加热器加热热网循环水，这种方式对于具有低压缸切缸技术的机组来说，会出现一些问题。当旁路来的蒸汽压力高于中排压力时，会“挤占”中压缸排汽过来的供热蒸汽，减少中排供热量。当机组低压缸切缸后，中低压连通管蝶阀关闭，少部分中压缸排汽作为冷却蒸汽通过中低压连通管旁路管道进入低压缸，中低压连通管旁路管道内径较小，该部分冷却蒸汽流量很少，对于350mw的机组来说，一般在20t/h左右就满足冷却要求。因此当机组低压缸切缸后，由于中低压连通管旁路管道内径小，大部分中压缸排汽只能进入热网母管进行供热，导致中排压力对旁路来供热蒸汽压力的波动会更为敏感，会随着旁路供热蒸汽压力的升高而升高，若旁路供热系统压力控制出现故障，可能会导致中排压力过高，影响机组安全稳定运行。
5.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种汽轮机旁路供热系统，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种汽轮机旁路供热系统，本发明中主蒸汽管道的出口分为两路，一路蒸汽可顺序进入高压缸、中压缸做功，且中压缸的出口能通过并联的中低压连通管道或中低压连通旁路管道连通低压缸，通过关闭中低压连通管道、开启中低压连通旁路管道，实现低压缸切除运行，降低低压缸进汽量、提高机组供热量；一路蒸汽经高压旁路、
低压旁路去供热网供热，不进入汽轮机做功，即旁路供热，最终实现热电解耦，提高机组电调峰能力。
7.本发明的目的是这样实现的，一种汽轮机旁路供热系统，包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸和凝汽器，所述锅炉内设置过热器和再热器，所述过热器的出口连通主蒸汽管道，所述主蒸汽管道的出口能通过高压旁路、低压旁路连通供热网或凝汽器；所述主蒸汽管道的出口还能顺序连通所述高压缸和所述中压缸，所述中压缸的出口能通过中排供热管道连通供热网，所述中压缸的出口还能通过并联的中低压连通管道或中低压连通旁路管道连通所述低压缸，所述低压缸的出口连通所述凝汽器；所述低压旁路能通过旁路供热管道连通供热网，所述中排供热管道和所述旁路供热管道之间能连通地设置供热蒸汽联络管道。
8.在本发明的一较佳实施方式中，所述中排供热管道的出口连通设置中排热网加热器，所述中排热网加热器的水侧出口连通供热网；所述旁路供热管道的出口连通设置旁路热网加热器，所述旁路热网加热器的水侧出口连通供热网；所述中排热网加热器和所述旁路热网加热器均与热网疏水冷却器连通设置，所述热网疏水冷却器的出口与所述凝汽器连通。
9.在本发明的一较佳实施方式中，所述主蒸汽管道的出口设置第一三通管，设定第一三通管的端口分别为第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口连通所述主蒸汽管道的出口，所述第二端口连通所述高压缸，所述第三端口连通所述高压旁路；所述高压缸的出口连通冷再管道，所述高压旁路经减温减压后连通所述冷再管道，所述冷再管道连通所述再热器。
10.在本发明的一较佳实施方式中，所述高压旁路上设置高旁调阀和高旁减温减压器。
11.在本发明的一较佳实施方式中，所述再热器的出口连通热再管道，所述热再管道的出口设置第二三通管，设定第二三通管的端口分别为第四端口、第五端口和第六端口，所述第四端口连通所述热再管道的出口，所述第五端口连通所述中压缸，所述第六端口连通所述低压旁路。
12.在本发明的一较佳实施方式中，所述中低压连通管道上设置中低压连通管蝶阀，所述中低压连通旁路管道上设置中低压旁路阀。
13.在本发明的一较佳实施方式中，所述中排供热管道上设置中排供热逆止阀和中排供热调阀。
14.在本发明的一较佳实施方式中，所述低压旁路的出口设置第三三通管，设定第三三通管的端口分别为第七端口、第八端口和第九端口，所述第七端口连通所述低压旁路的出口，所述第八端口连通所述旁路供热管道，所述第九端口通过第一凝汽连通管道连通所述凝汽器。
15.在本发明的一较佳实施方式中，所述旁路供热管道上设置旁路供热截止阀、旁路供热调阀和旁路供热减温减压器。
16.在本发明的一较佳实施方式中，所述第一凝汽连通管道上设置低旁调阀和低旁减温减压器。
17.在本发明的一较佳实施方式中，所述中排供热管道的出口设置第四三通管，设定第四三通管的端口分别为第十端口、第十一端口和第十二端口，所述第十端口连通所述中
排供热管道的出口，所述第十一端口连通中排热网加热器的汽侧进口，所述第十二端口连通所述供热蒸汽联络管道的第一端；所述旁路供热管道的出口设置第五三通管，设定第五三通管的端口分别为第十三端口、第十四端口和第十五端口，所述第十三端口连通所述旁路供热管道的出口，所述第十四端口连通旁路热网加热器的汽侧进口，所述第十五端口连通所述供热蒸汽联络管道的第二端。
18.在本发明的一较佳实施方式中，所述供热蒸汽联络管道上设置供热蒸汽联络调阀，所述供热蒸汽联络调阀的两侧分别设置第一供热蒸汽联络截止阀和第二供热蒸汽联络截止阀。
19.在本发明的一较佳实施方式中，所述中排热网加热器通过第一疏水阀、第一疏水管道连通所述热网疏水冷却器，所述中排热网加热器通过第一紧急排水阀连通紧急排水管道；所述旁路热网加热器通过第二疏水阀、第二疏水管道连通所述热网疏水冷却器，所述旁路热网加热器通过第二紧急排水阀连通紧急排水管道。
20.在本发明的一较佳实施方式中，所述中排热网加热器的汽侧进口设置第一汽侧进口调阀，所述旁路热网加热器的汽侧进口设置第二汽侧进口调阀；所述中排热网加热器的水侧出口设置第一水侧出口调阀，所述旁路热网加热器的水侧出口设置第二水侧出口调阀；所述中排热网加热器的水侧进口通过第一水侧进口调阀接入热网循环水，所述旁路热网加热器的水侧进口通过第二水侧进口调阀接入热网循环水。
21.在本发明的一较佳实施方式中，所述热网疏水冷却器的出口通过第二凝汽连通管道连通所述凝汽器，所述第二凝汽连通管道上设置疏水至凝汽器截止阀和疏水至凝汽器调阀。
22.由上所述，本发明的汽轮机旁路供热系统具有如下有益效果：
23.本发明的汽轮机旁路供热系统能实现热电解耦，提高机组电调峰能力：锅炉的过热器产生的高温高压的蒸汽进入主蒸汽管道，主蒸汽管道的出口分为两路，一路蒸汽可顺序进入高压缸、中压缸做功，且中压缸的出口能通过并联的中低压连通管道或中低压连通旁路管道连通低压缸，通过关闭中低压连通管道、开启中低压连通旁路管道，实现低压缸切除运行，降低低压缸进汽量、提高机组供热量；一路蒸汽经高压旁路、低压旁路去供热网供热，不进入汽轮机做功，即旁路供热，最终实现热电解耦，提高机组电调峰能力。
24.本发明的汽轮机旁路供热系统与现有技术相比，中排供热管道和旁路供热管道之间连通设置了供热蒸汽联络管道，可根据机组运行状态关闭或开启供热蒸汽联络管道。通过关闭供热蒸汽联络管道，可将旁路来供热蒸汽与中压缸排汽来供热蒸汽隔离，使旁路来供热蒸汽直接进入独立的旁路热网加热器，避免旁路供热蒸汽“挤占”中排供热蒸汽，防止旁路供热蒸汽压力波动对中排压力产生影响，提高机组运行的稳定性和安全性；当系统只有中排供热或者只有旁路供热时，可开启连通上述供热蒸汽联络管道。
附图说明
25.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
26.图1：为本发明的汽轮机旁路供热系统的示意图。
27.图中：
28.1、锅炉；
29.11、过热器；12、再热器；13、冷再管道；14、热再管道；15、第二三通管；
30.2、高压缸；21、高压旁路；211、高旁调阀；212、高旁减温减压器；
31.3、中压缸；
32.31、中低压连通管道；311、中低压连通管蝶阀；
33.32、中低压连通旁路管道；321、中低压旁路阀；
34.4、低压缸；41、低压旁路；42、第三三通管；
35.5、凝汽器；
36.51、第一凝汽连通管道；511、低旁调阀；512、低旁减温减压器；
37.52、第二凝汽连通管道；521、疏水至凝汽器截止阀；522、疏水至凝汽器调阀；
38.6、主蒸汽管道；61、第一三通管；
39.7、供热网；
40.81、中排供热管道；811、中排供热逆止阀；812、中排供热调阀；813、第四三通管；
41.82、旁路供热管道；821、旁路供热截止阀；822、旁路供热调阀；823、旁路供热减温减压器；824、第五三通管；
42.83、供热蒸汽联络管道；831、第一供热蒸汽联络截止阀；832、第二供热蒸汽联络截止阀；833、供热蒸汽联络调阀；
43.91、中排热网加热器；911、第一疏水阀；912、第一疏水管道；913、第一紧急排水阀；914、第一汽侧进口调阀；915、第一水侧出口调阀；916、第一水侧进口调阀；
44.92、旁路热网加热器；921、第二疏水阀；922、第二疏水管道；923、第二紧急排水阀；924、第二汽侧进口调阀；925、第二水侧出口调阀；926、第二水侧进口调阀；
45.93、热网疏水冷却器；
46.94、紧急排水管道；
47.101、给水系统；1011、高旁减温水调阀；1012、高旁减温水截止阀；
48.102、水泵中间抽头；1021、旁路供热减温水截止阀；1022、旁路供热减温水调阀；
49.103、凝结水系统；1031、低旁减温水调阀；1032、低旁减温水截止阀。
具体实施方式
50.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
51.在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
52.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
53.如图1所示，本发明提供一种汽轮机旁路供热系统，包括锅炉1、高压缸2、中压缸3、低压缸4和凝汽器5，锅炉1内设置过热器11和再热器12，过热器11的出口连通主蒸汽管道6，主蒸汽管道6的出口能通过高压旁路21、低压旁路41连通供热网7或凝汽器5；主蒸汽管道6的出口还能顺序连通高压缸2和中压缸3，中压缸3的出口能通过中排供热管道81连通供热网7(蒸汽通过中排供热管道81去往供热网7加热热网循环水)，中压缸3的出口还能通过并联的中低压连通管道31或中低压连通旁路管道32连通低压缸4，低压缸4的出口连通凝汽器5；低压旁路41能通过旁路供热管道82连通供热网7，中排供热管道81和旁路供热管道82之间能连通地设置供热蒸汽联络管道83。
54.锅炉的过热器11产生的高温高压的蒸汽进入主蒸汽管道6，主蒸汽管道6的出口分为两路，一路蒸汽可顺序进入高压缸2、中压缸3做功，且中压缸3的出口能通过并联的中低压连通管道31或中低压连通旁路管道32连通低压缸4，通过关闭中低压连通管道31、开启中低压连通旁路管道32，实现低压缸切除运行，降低低压缸进汽量、提高机组供热量；一路蒸汽经高压旁路21、低压旁路41去供热网7供热，不进入汽轮机做功，即旁路供热。最终实现热电解耦，提高机组电调峰能力。热电解耦是对热电机组进行适应性的深度调峰，压低负荷运行，通过技术改造，将供热产生的电负荷就近消纳，或者通过电能替代、电制热锅炉将所发的电能直接转化为热能储存，在需要供热时通过热电厂的管网送出。通过这种方式，将热电厂的热电产出解耦，在供暖季将发电的空间腾挪出来，给新能源机组创造电能消纳的条件。
55.与现有技术相比，中排供热管道81和旁路供热管道82之间连通设置了供热蒸汽联络管道83，可根据机组运行状态关闭或开启供热蒸汽联络管道83。通过关闭上述供热蒸汽联络管道83，可将旁路来供热蒸汽与中压缸排汽来供热蒸汽隔离，使旁路来供热蒸汽直接进入独立的旁路热网加热器，避免旁路供热蒸汽“挤占”中排供热蒸汽，防止旁路供热蒸汽压力波动对中排压力产生影响，提高机组运行的稳定性和安全性；当系统只有中排供热或者只有旁路供热时，可开启连通上述供热蒸汽联络管道83。
56.进一步，如图1所示，中排供热管道81的出口连通设置中排热网加热器91，中排热网加热器91的水侧出口连通供热网7；旁路供热管道82的出口连通设置旁路热网加热器92，旁路热网加热器92的水侧出口连通供热网7；中排热网加热器91和旁路热网加热器92均与热网疏水冷却器93连通设置，热网疏水冷却器93的出口与凝汽器5连通。
57.进一步，如图1所示，主蒸汽管道6的出口设置第一三通管61，设定第一三通管的端口分别为第一端口、第二端口和第三端口，第一端口连通主蒸汽管道的出口，第二端口连通高压缸2，第三端口连通高压旁路21；高压缸的出口连通冷再管道13，高压旁路21经减温减压后连通冷再管道13，冷再管道13连通再热器12。
58.进一步，如图1所示，高压旁路21上设置高旁调阀211和高旁减温减压器212，高旁减温减压器212连通给水系统101，给水系统101的出口设置高旁减温水调阀1011、高旁减温水截止阀1012。
59.锅炉的过热器11产生的高温高压的蒸汽进入主蒸汽管道6，主蒸汽管道6通过第一三通管61分为两路，一路蒸汽进入高压缸2做功后排入冷再管道13，一路经过高压旁路21，
减温减压(高旁减温减压器212作用)后进入冷再管道13，两路蒸汽在冷再管道13内混合，进入锅炉的再热器12进行加热。
60.进一步，如图1所示，再热器12的出口连通热再管道14，热再管道14的出口设置第二三通管15，设定第二三通管的端口分别为第四端口、第五端口和第六端口，第四端口连通热再管道的出口，第五端口连通中压缸3，第六端口连通低压旁路41。
61.经锅炉的再热器12加热后的蒸汽，经热再管道14后通过第二三通管15分为两路，一路进入中压缸3做功，一路进入低压旁路41。
62.进一步，如图1所示，中低压连通管道31上设置中低压连通管蝶阀311，中低压连通旁路管道32上设置中低压旁路阀321。根据低压缸切除运行需要，通过中低压连通管蝶阀311、中低压旁路阀321分别控制中低压连通管道31、中低压连通旁路管道32的通断。
63.进一步，如图1所示，中排供热管道81上设置中排供热逆止阀811和中排供热调阀812。
64.进一步，如图1所示，低压旁路41的出口设置第三三通管42，设定第三三通管42的端口分别为第七端口、第八端口和第九端口，第七端口连通低压旁路的出口，第八端口连通旁路供热管道82，第九端口通过第一凝汽连通管道51连通凝汽器5。
65.进入低压旁路41的蒸汽通过第三三通管42分为两路，一路蒸汽作为供热蒸汽去加热热网循环水，一路排入凝汽器5。
66.进一步，如图1所示，旁路供热管道82上设置旁路供热截止阀821、旁路供热调阀822和旁路供热减温减压器823；旁路供热减温减压器823连通给水泵中间抽头102，水泵中间抽头102的出口设置旁路供热减温水截止阀1021、旁路供热减温水调阀1022。
67.进一步，如图1所示，第一凝汽连通管道51上设置低旁调阀511和低旁减温减压器512，低旁减温减压器512连通凝结水系统103，凝结水系统103的出口设置低旁减温水调阀1031和低旁减温水截止阀1032。
68.进一步，如图1所示，中排供热管道81的出口设置第四三通管813，设定第四三通管的端口分别为第十端口、第十一端口和第十二端口，第十端口连通中排供热管道的出口，第十一端口连通中排热网加热器91的汽侧进口，第十二端口连通供热蒸汽联络管道83的第一端；旁路供热管道82的出口设置第五三通管824，设定第五三通管的端口分别为第十三端口、第十四端口和第十五端口，第十三端口连通旁路供热管道的出口，第十四端口连通旁路热网加热器92的汽侧进口，第十五端口连通供热蒸汽联络管道83的第二端。
69.进一步，如图1所示，供热蒸汽联络管道83上设置供热蒸汽联络调阀833，供热蒸汽联络调阀833的两侧分别设置第一供热蒸汽联络截止阀831和第二供热蒸汽联络截止阀832。根据第一供热蒸汽联络截止阀831、第二供热蒸汽联络截止阀832和供热蒸汽联络调阀833，关闭或开启供热蒸汽联络管道83。
70.进一步，如图1所示，中排热网加热器91通过第一疏水阀911、第一疏水管道912连通热网疏水冷却器93，中排热网加热器91通过第一紧急排水阀913连通紧急排水管道94；旁路热网加热器92通过第二疏水阀921、第二疏水管道922连通热网疏水冷却器93，旁路热网加热器92通过第二紧急排水阀923连通紧急排水管道94。
71.进一步，如图1所示，中排热网加热器91的汽侧进口设置第一汽侧进口调阀914，旁路热网加热器92的汽侧进口设置第二汽侧进口调阀924；中排热网加热器91的水侧出口设
置第一水侧出口调阀915，旁路热网加热器92的水侧出口设置第二水侧出口调阀925；中排热网加热器91的水侧进口通过第一水侧进口调阀916接入热网循环水，旁路热网加热器92的水侧进口通过第二水侧进口调阀926接入热网循环水。
72.进一步，如图1所示，热网疏水冷却器93的出口通过第二凝汽连通管道52连通凝汽器5，第二凝汽连通管道52上设置疏水至凝汽器截止阀521和疏水至凝汽器调阀522。
73.锅炉的过热器11产生的高温高压的蒸汽进入主蒸汽管道6，主蒸汽管道6内的蒸汽通过第一三通管61分为两路，一路蒸汽进入高压缸2做功后排入冷再管道13，一路经过高压旁路21，减温减压(高旁减温减压器212作用)后进入冷再管道13，两路蒸汽在冷再管道13内混合，进入锅炉的再热器12进行加热。
74.经锅炉的再热器12加热后的蒸汽，经热再管道14后通过第二三通管15分为两路，一路进入中压缸3做功，一路进入低压旁路41。
75.进入中压缸3做功的蒸汽在中压缸尾部分为两路，一路经过并联的中低压连通管道31或中低压连通旁路管道32进入低压缸4做功，在低压缸做功后排入凝汽器5；一路作为供热蒸汽通过中排供热管道81去供热网7加热热网循环水。
76.进入低压旁路41的蒸汽通过第三三通管42分为两路，一路蒸汽作为供热蒸汽去供热网7加热热网循环水，一路排入凝汽器5。
77.热网循环水经第一水侧进口调阀916进入中排热网加热器91，中排供热管道81提供的供热蒸汽经第一汽侧进口调阀914进入中排热网加热器91并加热进入的热网循环水，热网循环水升温后经第一水侧出口调阀915去外网加热；供热蒸汽降温后通过第一疏水阀911、第一疏水管道912连通热网疏水冷却器93。紧急情况下，中排热网加热器91通过第一紧急排水阀913连通紧急排水管道94，避免积水损伤。
78.热网循环水经第二水侧进口调阀926进入旁路热网加热器92，旁路供热管道82提供的供热蒸汽经第二汽侧进口调阀924进入旁路热网加热器92并加热进入的热网循环水，热网循环水升温后经第二水侧出口调阀925去外网加热；供热蒸汽降温后通过第二疏水阀921、第二疏水管道922连通热网疏水冷却器93。紧急情况下，旁路热网加热器92通过第二紧急排水阀923连通紧急排水管道94，避免积水损伤。
79.由上所述，本发明的汽轮机旁路供热系统具有如下有益效果：
80.本发明的汽轮机旁路供热系统能实现热电解耦，提高机组电调峰能力：锅炉的过热器产生的高温高压的蒸汽进入主蒸汽管道，主蒸汽管道的出口分为两路，一路蒸汽可顺序进入高压缸、中压缸做功，且中压缸的出口能通过并联的中低压连通管道或中低压连通旁路管道连通低压缸，通过关闭中低压连通管道、开启中低压连通旁路管道，实现低压缸切除运行，降低低压缸进汽量、提高机组供热量；一路蒸汽经高压旁路、低压旁路去供热网供热，不进入汽轮机做功，即旁路供热，最终实现热电解耦，提高机组电调峰能力。
81.本发明的汽轮机旁路供热系统与现有技术相比，中排供热管道和旁路供热管道之间连通设置了供热蒸汽联络管道，可根据机组运行状态关闭或开启供热蒸汽联络管道。通过关闭供热蒸汽联络管道，可将旁路来供热蒸汽与中压缸排汽来供热蒸汽隔离，使旁路来供热蒸汽直接进入独立的旁路热网加热器，避免旁路供热蒸汽“挤占”中排供热蒸汽，防止旁路供热蒸汽压力波动对中排压力产生影响，提高机组运行的稳定性和安全性；当系统只有中排供热或者只有旁路供热时，可开启连通上述供热蒸汽联络管道。
82.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。