一种汽轮机多级背压供热系统及方法与流程

1.本发明涉及蒸汽轮机供热技术领域，特别涉及一种汽轮机多级背压供热系统及方法。


背景技术：

2.火力发电一般是通过燃烧油类或煤炭，使锅炉中的水发生物态的变化，成为具有一定温度和压力的蒸汽，蒸汽经主蒸汽管道进入汽轮机，蒸汽使汽轮机旋转带动发电机发电。火力发电机组是以煤炭、油类或可燃气体等为燃料，加热锅炉内的水，使之增温，再通过用有一定压力的蒸气推动气轮方式发电的机组。
3.提高火电机组的发电效率最有效的方法之一就是提升机组的进汽参数，因此，随着火电技术的发展，火电机组的进汽参数越来越高，当前火力发电机组的运行参数业绩最高为620℃，而国内各大电力集团也将630℃、650℃作为下一个火电机组进汽参数的研发目标。
4.在实际中，高效燃煤火电机组作为重要热源点，同时也承担着为周围工业用户提供工业用汽，为周围区域居民提供采暖供热的社会责任，这能够大幅提高能源综合利用率，实现“热电双赢”，从而改善火电企业的盈利能力。而目前高参数机组汽轮机一般只能通过低压缸切缸实现0.4mpa左右背压采暖供热运行功能，无法实现多级背压供热，同样，也就不能实现深度的工业抽汽热电解耦。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提供了一种汽轮机多级背压供热系统及方法，通过设置两个中压缸，分别与高压缸和低压缸构成两个轴系结构，可根据当地供热需求，灵活地实现多级背压供热，进而能够实现深度热电解耦。
6.本发明提供了一种汽轮机多级背压供热系统，采用双轴进行供热，具体技术方案如下：
7.系统包括高压缸、中压缸、低压缸、发电机以及若干阀门构成；
8.所述中压缸设有两个，分别为第一中压缸和第二中压缸；
9.所述第一中压缸与所述高压缸的转子与第一发电机连接，构成第一轴系结构；所述第二中压缸与所述低压缸的转子与第二发电机连接，构成第二轴系结构；
10.所述高压缸与所述第一中压缸连通，所述第一中压缸通过蒸汽管道分两路分别连通第一热用户供热端和所述第二中压缸，所述第二中压缸通过蒸汽管道分两路分别连通第二热用户供热端和所述低压缸；
11.所述第一中压缸与所述第二中压缸连通的蒸汽管道上设有调节阀，连通所述第一热用户供热端和所述第二热用户供热端的蒸汽管道上设有调节阀；所述第二中压缸与所述低压缸连通的蒸汽管道上设有供热阀。
12.进一步的，所述第二中压缸与所述低压缸通过两段蒸汽管道连通，在该两段蒸汽
管道上均设有供热阀。
13.进一步的，在所述第二中压缸与所述低压缸连通的两段蒸汽管道上设置的供热阀分别为第一供热阀和第二供热阀。
14.进一步的，所述第一供热阀和所述第二供热阀均采用蝶阀，所述第一供热阀的尺寸大于所述第二供热阀的尺寸。
15.进一步的，所述第一中压缸和所述第一热用户供热端连通的蒸汽管道，与所述第二中压缸和所述第二热用户供热端连通的蒸汽管道之间连通，且连通处设有调节阀。
16.进一步的，所述第二中压缸与所述第二热用户供热端连通的蒸汽管道上还设有逆止阀。
17.进一步的，所述高压缸通过蒸汽锅炉与所述第一中压缸的进汽端连通，所述高压缸与所述蒸汽锅炉构成回流管路结构。
18.本发明还提供了一种汽轮机多级背压供热方法，基于上述汽轮机多级背压供热系统，具体控制过程如下：
19.控制第四调节阀和第一供热阀全开，第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第二供热阀全关，调整机组处于纯凝状态下；
20.通过逐渐开启第二调节阀和第三调节阀，并调节第四调节阀和第一供热阀，对应控制对第一热用户端和第二热用户端进行供热；
21.通过逐渐开启第二调节阀，并逐渐关闭第四调节阀，使第二中压缸和低压缸不进汽，将第二发电机的转速逐渐降至0r/min，实现对第一热用户端进行背压供热；
22.通过逐渐开启第三调节阀，逐渐关闭第一供热阀，同时逐渐开启第二供热阀，控制进低压缸的流量，实现对第二热用户端进行背压供热。
23.本发明的有益效果如下：
24.系统根据工业抽汽压力(2～4mpa)，分设两个中压缸，将汽轮机高压缸、第一中压缸构成一个轴系，将第二中压缸和低压缸构成另一个轴系，通过设计系统蒸汽管道及阀门的连通，实现多级背压供热，灵活满足2～4mpa工业抽汽需求。
附图说明
25.图1是多级背压供热系统结构示意图。
26.附图标记说明：第四调节阀1、第一供热阀2、第一调节阀3、逆止阀4、第二调节阀5、第三调节阀6、第二供热阀7、第一发电机8、第二发电机9、高压缸10、低压缸11、第一中压缸12、第二中压缸13、第一热用户供热端14、第二热用户供热端15。
具体实施方式
27.在下面的描述中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以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，而不是说明书全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.实施例1
33.本发明的实施例1公开了一种汽轮机多级背压供热系统，如图1所示，系统采用双轴进行供热，系统包括高压缸10、中压缸、低压缸11、发电机以及若干阀门构成；
34.所述发电机设有两个，分别为第一发电机8和第二发电机9；
35.本实施例中，所述中压缸设有两个，以工业抽汽压力(2～4mpa)，分设两个中压缸，分别为第一中压缸12和第二中压缸13，所述第一中压缸12和所述高压缸10通过蒸汽管道连通，且所述第一中压缸12和所述高压缸10的转子均与所述第一发电机8连接，基于所述第一中压缸12和所述高压缸10以及连通的蒸汽管道、阀门构成第一轴系结构；
36.所述第二中压缸13和所述低压缸11通过蒸汽管道连通，且所述第二中压缸13和所述低压缸11的转子均与所述第二发电机9连接，基于所述第二中压缸13和所述低压缸11以及连通的蒸汽管道、阀门构成第二轴系结构。
37.本实施例中，系统通过蒸汽锅炉将蒸汽输入到所述高压缸10中，所述高压缸10的蒸汽输出端与蒸汽锅炉连通，构成回流管路，蒸汽锅炉的另一输出端再与所述第一中压缸12连通，输入蒸汽。
38.所述第一中压缸12与所述第二中压缸13之间通过设有第四调节阀1的蒸汽管道连通；
39.所述第一中压缸12与第一热用户供热端14通过蒸汽管道连通，且该段蒸汽管道上，设有第二调节阀5。
40.所述第二中压缸13通过蒸汽管道与所述低压缸11和第二热用户供热端15连通；
41.所述第二中压缸13与所述第二热用户供热端15连通的蒸汽管道上设有第三调节阀6；
42.其中，所述第四调节阀1，用于调整所述第一热用户供热端14的供热压力(2～4mpa)；所述第一供热阀2，用于调整所述第二热用户供热端15的供热压力(0.3～0.6mpa)。
43.本实施例中，所述第二中压缸13与所述第二热用户供热端15连通的蒸汽管道上还
设有逆止阀4，所逆止阀4设在所述第二中压缸13、所述第二热用户供热端15以及所述低压缸11的蒸汽管道连通处之后；
44.所述第二中压缸13与所述低压缸11连通的蒸汽管道上设有供热阀，本实施例中，所述供热阀包括第一供热阀2和第二供热阀7，所述第一供热阀2和所述第二供热阀7分别设在两段并排的蒸汽管道上，即所述第二中压缸13与所述低压缸11通过两段独立的蒸汽管道连通，所述第一供热阀2和所述第二供热阀7分别设在两段独立的蒸汽管道上。
45.所述第二中压缸13与所述第二热用户供热端15连通的蒸汽管道，以及所述第一中压缸12与所述第一热用户供热端14连通的蒸汽管道之间通过设有第一调节阀3的蒸汽管道连通；
46.所述第一调节阀3一端连接在所述第二调节阀5前段的蒸汽管道上，另一端连接在所述第三调节阀6和逆止阀4之间的蒸汽管道上。
47.实施例2
48.本发明的实施例2基于上述实施例1公开了一种汽轮机多级背压供热方法，具体控制过程如下：
49.机组在纯凝状态下，第四调节阀1、第一供热阀2全开，第一调节阀3、第二调节阀5、第三调节阀6、第二供热阀7全关。
50.当汽轮机需要同时向所述第一热用户供热端14和第二热用户供热端15供热时，则逐渐开启第二调节阀5、第三调节阀6，通过调节第四调节阀1、第一供热阀2，对应调整对所述第一热用户供热端14和第二热用户供热端15的供热压力。
51.当汽轮机只需要向所述第一热用户供热端14供热时，则逐渐开启所述第二调节阀5，通过调整所述第四调节阀1的开度来调整供热压力，满足热用户1的供热需求；
52.当所述第一热用户供热端14供热需求量大，需要通过背压供热，来满足所述第一热用户供热端14的供热需求时，逐渐开启所述第二调节阀5，并逐渐关闭所述第四调节阀1，使所述第二中压缸13和所述低压缸11不进汽，将所述第二发电机9的转速逐渐降至0r/min，记为背压模式一。
53.当汽轮机只需要向所述第二热用户供热端15供热时，则逐渐开启所述第三调节阀6，通过调整所述第一供热阀2调整供热压力，满足所述第二热用户供热端15的供热需求；
54.需要通过背压供热，来满足所述第二热用户供热端15的供热需求时，逐渐关闭所述第一供热阀2直至完全关闭，同时逐渐开启所述第二供热阀7，用相对所述第一供热阀2尺寸更小的所述第二供热阀7，来控制进低压缸11的流量，使低压缸11只流过很少的冷却流量，保证低压末级不超温，从而满足所述第二热用户供热端15的供热需求，记为背压模式二。
55.具体的，若同时向所述第一热用户供热端14和所述第二热用户供热端15供热时，需要切换至背压模式主要对所述第二热用户供热端15进行供热，减少所述第一热用户供热端14的供出流量，则进行上述背压模式二的切换过程。
56.若同时向所述第一热用户供热端14和所述第二热用户供热端15供热时，需要切换至背压模式主要对所述第一热用户供热端14进行供热，减少所述第二热用户供热端15的供出流量，则逐渐关闭所述第四调节阀1，适当开启所述第一调节阀3，并配合调整所述第三调节阀6的开度，来满足所述第二热用户供热端15少量供热需求。
57.基于上述控制方式，在实际中，既可实现所述第二中压缸13和所述低压缸11不进汽，将所述第一中压缸12的排汽大部分用于满足所述第一热用户供热端14(2～4mpa)的供热需求，其余部分用于满足所述第二热用户供热端15(0.3～0.6mpa)的供热需求；
58.也可实现所述低压缸11只流过很少的冷却流量，将所述第二中压缸13的排汽大部分用于满足所述第二热用户供热端15(0.3～0.6mpa)的供热需求；
59.具体的，在实际中，所述第一热用户供热端14主要面对工业热用户，所述第二热用户供热端15主要面对采暖热用户。
60.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

技术特征：
1.一种汽轮机多级背压供热系统，其特征在于，系统采用双轴进行供热，系统由高压缸、中压缸、低压缸、发电机以及若干阀门构成；所述中压缸设有两个，分别为第一中压缸和第二中压缸；所述第一中压缸与所述高压缸的转子与第一发电机连接，构成第一轴系结构；所述第二中压缸与所述低压缸的转子与第二发电机连接，构成第二轴系结构；所述高压缸与所述第一中压缸连通，所述第一中压缸通过蒸汽管道分两路分别连通第一热用户供热端和所述第二中压缸，所述第二中压缸通过蒸汽管道分两路分别连通第二热用户供热端和所述低压缸；所述第一中压缸与所述第二中压缸连通的蒸汽管道上设有调节阀，连通所述第一热用户供热端和所述第二热用户供热端的蒸汽管道上设有调节阀；所述第二中压缸与所述低压缸连通的蒸汽管道上设有供热阀。2.根据权利要求1所述的汽轮机多级背压供热系统，其特征在于，所述第二中压缸与所述低压缸通过两段蒸汽管道连通，在该两段蒸汽管道上均设有供热阀。3.根据权利要求2所述的汽轮机多级背压供热系统，其特征在于，在所述第二中压缸与所述低压缸连通的两段蒸汽管道上设置的供热阀分别为第一供热阀和第二供热阀。4.根据权利要求3所述的汽轮机多级背压供热系统，其特征在于，所述第一供热阀和所述第二供热阀均采用蝶阀，所述第一供热阀的尺寸大于所述第二供热阀的尺寸。5.根据权利要求1所述的汽轮机多级背压供热系统，其特征在于，所述第一中压缸和所述第一热用户供热端连通的蒸汽管道，与所述第二中压缸和所述第二热用户供热端连通的蒸汽管道之间连通，且连通处设有调节阀。6.根据权利要求1所述的汽轮机多级背压供热系统，其特征在于，所述第二中压缸与所述第二热用户供热端连通的蒸汽管道上还设有逆止阀。7.根据权利要求1所述的汽轮机多级背压供热系统，其特征在于，所述高压缸通过蒸汽锅炉与所述第一中压缸的进汽端连通，所述高压缸与所述蒸汽锅炉构成回流管路结构。8.一种汽轮机多级背压供热方法，基于权利要求1-7任一所述的汽轮机多级背压供热系统，其特征在于，控制过程如下：控制第四调节阀和第一供热阀全开，第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第二供热阀全关，调整机组处于纯凝状态下；通过逐渐开启第二调节阀和第三调节阀，并调节第四调节阀和第一供热阀，对应控制对第一热用户端和第二热用户端进行供热；通过逐渐开启第二调节阀，并逐渐关闭第四调节阀，使第二中压缸和低压缸不进汽，将第二发电机的转速逐渐降至0r/min，实现对第一热用户端进行背压供热；通过逐渐开启第三调节阀，逐渐关闭第一供热阀，同时逐渐开启第二供热阀，控制进低压缸的流量，实现对第二热用户端进行背压供热；同时向所述第一热用户供热端14和所述第二热用户供热端15供热时，通过逐渐关闭所述第四调节阀，适当开启所述第一调节阀，并配合调整所述第三调节阀的开度，切换至背压模式对所述第一热用户供热端进行供热，减少所述第二热用户供热端的供出流量。

技术总结
本发明公开了一种汽轮机多级背压供热系统及方法，系统采用双轴汽轮机进行供热，系统由高压缸、中压缸、低压缸、发电机以及若干阀门构成；中压缸设有两个，分别为第一中压缸和第二中压缸；第一中压缸与高压缸的转子与第一发电机连接，构成第一轴系结构；第二中压缸与低压缸的转子与第二发电机连接，构成第二轴系结构。本发明实现了多级背压供热，灵活满足2～4MPa工业抽汽需求。4MPa工业抽汽需求。4MPa工业抽汽需求。


技术研发人员：谢林贵 许朋江 侯明军 宋放放 陈峰 高展羽 张文祥 陈胜军 薛朝囡 刘兴超 郑卫东 何高祥 曹志华
受保护的技术使用者：华能（浙江）能源开发有限公司玉环分公司 西安热工研究院有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/6/12