一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统及操作方法与流程

1.本发明涉及汽轮机供热技术领域，尤其涉及一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统及工作方法。


背景技术：

2.居民供热作为民生工程，为满足热用户的采暖需求，热电联产企业需要按照热网最大热负荷运行。近10年，随着国家节能减排形势的发展，以及城市居民供热量的快速增长，北方城市出现了许多大容量高温循环水供热机组，即高背压供热机组。
3.火电机组进行高背压供热改造后将原来从冷却塔排入自然界的热量回收利用，节约供热用蒸汽，提升了供热能力，提高了汽轮机组的经济效益。抽凝机组、纯凝机组高背压供热改造后，供热能力达到较高的水平，但实行“以热定电”的运行方式，运行方式和调节方式单一，机组深度调峰能力差，调峰收益有限。
4.同时，机组在进行高背压供热改造后，进一步可挖潜的供热能力有限，随着城市发展，供热面积逐年增长，电厂供热负荷亦趋于饱和。如何更进一步的深挖高背压机组的供热潜力，同时适应新环境下电网调峰的需求，成为了需要解决的问题。因此申请人提出一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统及工作方法。该系统应用稳定性高，改造范围小、投资成本低，经济性高，运行可靠性高，值得进一步推广。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.为达到上述目的，本发明提出了一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，包括蒸汽轮机的高压缸、中压缸以及低压缸，所述高压缸连通有主蒸汽管道，所述中压缸连通有再热蒸汽管，所述中压缸与所述低压缸之间通过中低压联通管连通设置，所述主蒸汽管道上连通设置有高压旁路，所述高压旁路上设置有高旁调整组件，所述再热蒸汽管上连通设置有低压旁路，所述低压旁路上设置有低旁调整组件，所述高压旁路与所述低压旁路汇总连通有供热母管，所述供热母管连通至凝汽器，所述低压缸与排汽管道与所述凝汽器连通设置，所述凝汽器连通有热网供热系统，以使所述供热母管内蒸汽以及低压缸排汽混合加热所述热网供热系统。
7.本发明通过设置高压旁路以及低压旁路，能够在提升火电机组的供热能力的前提下，进一步提升火电机组深度调峰的能力，并且本发明对火电机组的改造范围小、投资成本低，且可以实现两台及两台以上的火力发电机组并联使用，大大减小了改造范围，节省了成本。
8.可选地，所述高压调整组件包括沿介质流向依次设置的高旁调整阀、高旁减温减压装置、高旁逆止阀以及高旁出口隔离阀，所述高旁减温减压装置连通有高旁减温水管道。
9.进一步地，所述低旁调整组件包括沿介质流向依次设置的低旁调整阀、低旁减温减压装置、低旁逆止阀以及低旁出口隔离阀，所述低旁减温减压装置连通有低旁减温水管
道。
10.进一步地，所述供热母管上连通设置有二级减温装置，所述二级减温装置沿介质流向位于供热母管对应所述高压旁路、低压旁路汇总位置与凝汽器之间的位置，所述二级减温装置连通有二级减温水管道。
11.进一步地，所述凝汽器连通有凝结水管道，所述凝结水管道连通有凝结水系统，所述凝结水管道上设置有凝结水泵，所述高旁减温水管道、所述低旁减温水管道以及所述二级减温水管道均与所述凝结水系统连通设置，以使所述高旁减温水管道、所述低旁减温水管道以及所述二级减温水管道均有减温水供给。
12.进一步地，所述热网供热系统包括热用户，所述热用户与所述凝汽器之间设置有供热输出管道以及供热回流管道，所述供热输出管道上设置有热网循环水泵。
13.本发明还提供一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统操作方法，包括以下步骤：
14.s1、高背压机组正常运行，汽轮机低压缸排汽计入凝汽器对热网供热系统中的低温循环水进行加热，加热后的循环水在热网循环水泵的作用下供给至热用户，此时高背压供热机组的发电量主要受热用户热负荷需求影响，随着热用户需求变化通过调整热负荷来调整发电量，即“以热定电”；
15.s2、当热网负荷稳定，电网负荷指令降低时，选取高压旁路或低压旁路任意一条旁路打开，使得打开的旁路与供热母管形成通路，为凝汽器供给更多热量，从而增大机组加热热网循环水的供热能力；
16.s3、当电网要求机组参与深度调峰时，电网负荷指令进一步降低，此时同时开启高压旁路以及低压旁路，高压旁路内的蒸汽以及低压旁路内的蒸汽进入供热母管后经过二级减温器减温后进入凝汽器，为凝汽器供给更多热量，从而增大机组加热热网循环水的供热能力。
17.进一步地，所述s2中，高压旁路耦合运行方式，包括：若热网负荷稳定，当电网负荷指令降低，打开高旁调整阀，打开高旁逆止阀、打开高旁出口隔离阀，投入高旁减温水管道，减温后的蒸汽经过二级减温器的二级减温后进入凝汽器，进一步增大了机组的供热能力，同时能够降低机组的负荷通过调整旁路调整阀的开度实现机组负荷的升降。
18.进一步地，所述s2中，低压旁路耦合运行方式，包括：若热网负荷稳定，当电网负荷指令降低，打开低旁调整阀，打开低旁逆止阀、打开低旁出口隔离阀，投入低旁减温水管道，减温后的蒸汽经过二级减温器的二级减温后进入凝汽器加热热网循环水，进一步增大了机组的供热能力，同时能够降低机组的负荷，通过调整旁路调整阀的开度实现机组负荷的升降。
19.进一步地，所述s3中，高、低旁路同时投运的运行方式，包括：当电网要求机组参与深度调峰时，此时机组负荷需要降至更低，单独投入高低压旁路已将无法满足电网调峰需求，此时需要同时投入高低压旁路系统；
20.打开高旁调整阀，打开高旁逆止阀、打开高旁出口隔离阀，投入高旁减温水系统；
21.打开低旁调整阀，打开低旁逆止阀、打开低旁出口隔离阀，投入低旁减温水管道；
22.在各自旁路管道内经过一次减温减压后高压旁路蒸汽参数和低压旁路蒸汽参数等级趋于一致，一起进入旁路供热母管，在旁路供热母管经过二级减温器的二级减温后进入凝汽器加热热网循环水。
23.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
24.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1为根据本发明一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统的整体结构示意图；
26.图2是根据本发明一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统操作方法的方法步骤示意图。
27.附图标记说明：
28.1、再热蒸汽管；2、主蒸汽管；3、高压缸；4、中压缸；5、低压缸；6、凝汽器；7、热用户；8、热网循环水泵；9、低压缸排汽；10、二级减温装置；11、凝结水泵；12、中低压联通管；101、低旁调整阀；102、低旁减温减压装置；103、低旁减温水管道；104、低旁逆止阀；105、低旁出口隔离阀；201、高旁调整阀；202、高旁减温减压装置；203、高旁减温水管道；204、高旁逆止阀；205、高旁出口隔离阀；301、二级减温水管道。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.本技术提出一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，以下参照图1进行详细阐述。
31.一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，包括蒸汽轮机的高压缸3、中压缸4以及低压缸5，高压缸3连通有主蒸汽管2道，中压缸4连通有再热蒸汽管1，中压缸4与低压缸5之间通过中低压联通管12连通设置，主蒸汽管2道上连通设置有高压旁路，高压旁路上设置有高旁调整组件，再热蒸汽管1上连通设置有低压旁路，低压旁路上设置有低旁调整组件，高压旁路与低压旁路汇总连通有供热母管，供热母管连通至凝汽器6，低压缸5与排汽管道与凝汽器6连通设置，凝汽器6连通有热网供热系统，以使供热母管内蒸汽以及低压缸5排汽混合加热热网供热系统。
32.本发明通过设置高压旁路以及低压旁路，能够在提升火电机组的供热能力的前提下，进一步提升火电机组深度调峰的能力，并且本发明对火电机组的改造范围小、投资成本低，且可以实现两台及两台以上的火力发电机组并联使用，大大减小了改造范围，节省了成本。
33.为了对高压旁路以及低压旁路内的蒸汽进行调压调温，避免高压旁路以及低压旁路中的蒸汽不经过调整沿供气母管进入凝汽器6，致使在凝汽器6中加热热网供热系统过程不可控的情况发生，在高压旁路上设置有用于调整高压旁路内蒸汽参数的高压调整组件，在低压旁路上设置有用于调整低压旁路内蒸汽参数的低压调整组件：
34.高压调整组件包括沿高压旁路内介质流向依次设置的高旁调整阀201、高旁减温减压装置202、高旁逆止阀204以及高旁出口隔离阀205，高旁减温减压装置202连通有高旁减温水管道203。通过设置高旁调整阀201、高旁减温减压装置202可以实现对高压旁路内的
蒸汽参数进行可控调整，使得主蒸汽管2道内的蒸汽经过调制后达到预定的温度和压力值之后才能进入供气母管内，并且通过高旁隔离阀以及高旁逆止阀204来实现对高压旁路以及供气母管之间的系统隔离，同时也避免出现蒸汽逆流进入高压旁路的情况发生。
35.低旁调整组件包括沿低压旁路内介质流向依次设置的低旁调整阀101、低旁减温减压装置102、低旁逆止阀104以及低旁出口隔离阀105，低旁减温减压装置102连通有低旁减温水管道103。通过设置低旁调整阀101、低旁减温减压装置102可以实现对低压旁路内的蒸汽参数进行可控调整，使得主蒸汽管2道内的蒸汽经过调制后达到预定的温度和压力值之后才能进入供气母管内，并且通过低旁隔离阀以及低旁逆止阀104来实现对低压旁路以及供气母管之间的系统隔离，同时也避免出现蒸汽逆流进入低压旁路的情况发生。
36.进一步的，为了对进入供气母管内的蒸汽再次进行减温作业，在供热母管上连通设置有二级减温装置10，二级减温装置10沿介质流向位于供热母管对应高压旁路、低压旁路汇总位置与凝汽器6之间的位置，二级减温装置10连通有二级减温水管道301。
37.考虑到减温水的通入如果使用整个机组系统外的水，则会加大投入成本，因此使用汽轮机发电系统内的水作为降温水可以大幅减小投入成本，并且缩小对传统汽轮机发电系统的改造规模，因此使用凝汽器6中排出的凝结水作为减温水。凝汽器6连通有凝结水管道，凝结水管道连通有凝结水系统，凝结水管道上设置有凝结水泵11，高旁减温水管道203、低旁减温水管道103以及二级减温水管道301均与凝结水系统连通设置，以使高旁减温水管道203、低旁减温水管道103以及二级减温水管道301均有减温水供给。
38.其中，热网供热系统包括热用户7，热用户7与凝汽器6之间设置有供热输出管道以及供热回流管道，供热输出管道上设置有热网循环水泵8。热网供热系统中的循环水沿供热回流管道进入凝汽器6中，循环水进入凝汽器6中仍处于供热回流管道与供热输出管道所组成的整体供热管道内，在管道内被凝汽器6中的热蒸汽加热后，循环水在热网循环水泵8的作用下，沿供热输出管道再次输送至热用户7。
39.本技术还提供一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统操作方法，参照图2，包括以下步骤：
40.s1、高背压机组正常运行，汽轮机低压缸5排汽计入凝汽器6对热网供热系统中的低温循环水进行加热，加热后的循环水在热网循环水泵8的作用下供给至热用户7，此时高背压供热机组的发电量主要受热用户7热负荷需求影响，随着热用户7需求变化通过调整热负荷来调整发电量，即“以热定电”；
41.s2、当热网负荷稳定，电网负荷指令降低时，选取高压旁路或低压旁路任意一条旁路打开，使得打开的旁路与供热母管形成通路，为凝汽器6供给更多热量，从而增大机组加热热网循环水的供热能力；
42.s3、当电网要求机组参与深度调峰时，电网负荷指令进一步降低，此时同时开启高压旁路以及低压旁路，高压旁路内的蒸汽以及低压旁路内的蒸汽进入供热母管后经过二级减温器减温后进入凝汽器6，为凝汽器6供给更多热量，从而增大机组加热热网循环水的供热能力。
43.在一种实施例中，在进行s2时，选用高压旁路耦合运行方式，包括：若热网负荷稳定，当电网负荷指令降低，打开高旁调整阀201，打开高旁逆止阀204、打开高旁出口隔离阀205，投入高旁减温水管道203，减温后的蒸汽经过二级减温器的二级减温后进入凝汽器6，
进一步增大了机组的供热能力，同时能够降低机组的负荷通过调整旁路调整阀的开度实现机组负荷的升降。
44.在另一种实施例中，在进行s2时，选用低压旁路耦合运行方式，包括：若热网负荷稳定，当电网负荷指令降低，打开低旁调整阀101，打开低旁逆止阀104、打开低旁出口隔离阀105，投入低旁减温水管道103，减温后的蒸汽经过二级减温器的二级减温后进入凝汽器6加热热网循环水，进一步增大了机组的供热能力，同时能够降低机组的负荷，通过调整旁路调整阀的开度实现机组负荷的升降。
45.进一步地，s3中，高、低旁路同时投运的运行方式，包括：当电网要求机组参与深度调峰时，此时机组负荷需要降至更低，单独投入高低压旁路已将无法满足电网调峰需求，此时需要同时投入高低压旁路系统；
46.打开高旁调整阀201，打开高旁逆止阀204、打开高旁出口隔离阀205，投入高旁减温水系统；
47.打开低旁调整阀101，打开低旁逆止阀104、打开低旁出口隔离阀105，投入低旁减温水管道103；
48.在各自旁路管道内经过一次减温减压后高压旁路蒸汽参数和低压旁路蒸汽参数等级趋于一致，一起进入旁路供热母管，在旁路供热母管经过二级减温器的二级减温后进入凝汽器6加热热网循环水。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
50.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，包括蒸汽轮机的高压缸、中压缸以及低压缸，所述高压缸连通有主蒸汽管道，所述中压缸连通有再热蒸汽管，所述中压缸与所述低压缸之间通过中低压联通管连通设置，其特征在于，所述主蒸汽管道上连通设置有高压旁路，所述高压旁路上设置有高旁调整组件，所述再热蒸汽管上连通设置有低压旁路，所述低压旁路上设置有低旁调整组件，所述高压旁路与所述低压旁路汇总连通有供热母管，所述供热母管连通至凝汽器，所述低压缸与排汽管道与所述凝汽器连通设置，所述凝汽器连通有热网供热系统，以使所述供热母管内蒸汽以及低压缸排汽混合加热所述热网供热系统。2.如权利要求1所述的一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，其特征在于，所述高压调整组件包括沿介质流向依次设置的高旁调整阀、高旁减温减压装置、高旁逆止阀以及高旁出口隔离阀，所述高旁减温减压装置连通有高旁减温水管道。3.如去权利要求2所述的一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，其特征在于，所述低旁调整组件包括沿介质流向依次设置的低旁调整阀、低旁减温减压装置、低旁逆止阀以及低旁出口隔离阀，所述低旁减温减压装置连通有低旁减温水管道。4.如权利要求3任意一项所述的一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，其特征在于，所述供热母管上连通设置有二级减温装置，所述二级减温装置沿介质流向位于供热母管对应所述高压旁路、低压旁路汇总位置与凝汽器之间的位置，所述二级减温装置连通有二级减温水管道。5.如权利要求4所述的一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，其特征在于，所述凝汽器连通有凝结水管道，所述凝结水管道连通有凝结水系统，所述凝结水管道上设置有凝结水泵，所述高旁减温水管道、所述低旁减温水管道以及所述二级减温水管道均与所述凝结水系统连通设置，以使所述高旁减温水管道、所述低旁减温水管道以及所述二级减温水管道均有减温水供给。6.如权利要求1所述的一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，其特征在于，所述热网供热系统包括热用户，所述热用户与所述凝汽器之间设置有供热输出管道以及供热回流管道，所述供热输出管道上设置有热网循环水泵。7.一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统操作方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、高背压机组正常运行，汽轮机低压缸排汽计入凝汽器对热网供热系统中的低温循环水进行加热，加热后的循环水在热网循环水泵的作用下供给至热用户，此时高背压供热机组的发电量主要受热用户热负荷需求影响，随着热用户需求变化通过调整热负荷来调整发电量，即“以热定电”；s2、当热网负荷稳定，电网负荷指令降低时，选取高压旁路或低压旁路任意一条旁路打开，使得打开的旁路与供热母管形成通路，为凝汽器供给更多热量，从而增大机组加热热网循环水的供热能力；s3、当电网要求机组参与深度调峰时，电网负荷指令进一步降低，此时同时开启高压旁路以及低压旁路，高压旁路内的蒸汽以及低压旁路内的蒸汽进入供热母管后经过二级减温器减温后进入凝汽器，为凝汽器供给更多热量，从而增大机组加热热网循环水的供热能力。8.如权利要求7所述的一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统操作方法，其特征在于，所述s2中，高压旁路耦合运行方式，包括：若热网负荷稳定，当电网负荷指令降低，打开高旁调整阀，打开高旁逆止阀、打开高旁出口隔离阀，投入高旁减温水管道，减温后的蒸汽经过
二级减温器的二级减温后进入凝汽器，进一步增大了机组的供热能力，同时能够降低机组的负荷通过调整旁路调整阀的开度实现机组负荷的升降。9.如权利要求7所述的一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统操作方法，其特征在于，所述s2中，低压旁路耦合运行方式，包括：若热网负荷稳定，当电网负荷指令降低，打开低旁调整阀，打开低旁逆止阀、打开低旁出口隔离阀，投入低旁减温水管道，减温后的蒸汽经过二级减温器的二级减温后进入凝汽器加热热网循环水，进一步增大了机组的供热能力，同时能够降低机组的负荷，通过调整旁路调整阀的开度实现机组负荷的升降。10.如权利要求7所述的一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统操作方法，其特征在于，所述s3中，高、低旁路同时投运的运行方式，包括：当电网要求机组参与深度调峰时，此时机组负荷需要降至更低，单独投入高低压旁路已将无法满足电网调峰需求，此时需要同时投入高低压旁路系统；打开高旁调整阀，打开高旁逆止阀、打开高旁出口隔离阀，投入高旁减温水系统；打开低旁调整阀，打开低旁逆止阀、打开低旁出口隔离阀，投入低旁减温水管道；在各自旁路管道内经过一次减温减压后高压旁路蒸汽参数和低压旁路蒸汽参数等级趋于一致，一起进入旁路供热母管，在旁路供热母管经过二级减温器的二级减温后进入凝汽器加热热网循环水。

技术总结
本发明公开了一种高背压机组耦合旁路供热峰调系统，包括蒸汽轮机的高压缸、中压缸以及低压缸，高压缸连通有主蒸汽管道，中压缸连通有再热蒸汽管，中压缸与低压缸之间通过中低压联通管连通设置，其特征在于，主蒸汽管道上连通设置有高压旁路，高压旁路上设置有高旁调整组件，再热蒸汽管上连通设置有低压旁路，低压旁路上设置有低旁调整组件，高压旁路与低压旁路汇总连通有供热母管，供热母管连通至凝汽器，低压缸与排汽管道与凝汽器连通设置，凝汽器连通有热网供热系统，以使供热母管内蒸汽以及低压缸排汽混合加热热网供热系统。本发明能够在提升火电机组的供热能力的前提下，进一步提升火电机组深度调峰的能力，减小了改造范围，节省了成本。节省了成本。节省了成本。


技术研发人员：李杰 孙鹏 房伟 王春艳 鲁圆 刘佳 赵若昱 余小兵 杨利 刘学亮 郑天帅 杨庆川 顾雨恒 薛晨晰 李保垒
受保护的技术使用者：华能山东发电有限公司 华能山东发电有限公司烟台发电厂 西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/13