用于汽轮机停机时供热的系统安全防护装置及其运行方法与流程

本发明属于热电联产技术领域，具体涉及一种用于汽轮机停机时供热的系统安全防护装置及其运行方法。

背景技术：

目前，现有相似的专利技术包括：“一种热电联产机组深度调峰系统及其运行方法（专利号201610738334.8）”、“一种提高热电机组火电灵活性的梯级调峰系统及其运行方法（专利号201610738356.4）”和“利用机组旁路供热提高热电联产机组深度调峰系统及方法（专利号201611166629.9）”，现有专利技术的主要技术特点是新增主蒸汽、热再蒸汽和冷再蒸汽三种供热的蒸汽来源，增加了热电联产系统的供热安全裕量；但是现有专利技术存在的弊端是无法实现汽轮机停机时既满足外界供热需求又保证热电联产系统的安全运行。本申请则是针对汽轮机停机而电站锅炉仍运行时，如何同时实现电站锅炉安全运行和对外供热安全运行，而进行的发明创造。

技术实现要素：

基于上述情况，本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提出了一种设计合理，性能可靠，用于汽轮机停机时供热的系统安全防护装置及其运行方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于汽轮机停机时供热的系统安全防护装置，其特征在于，它包括：电站锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中低压缸、凝汽器、热网加热器、喷水减温装置、第一减温减压装置、第二减温减压装置和第三减温减压装置，所述电站锅炉的主蒸汽出口通过主蒸汽管与汽轮机高压缸的进汽口连接，且在主蒸汽管上安装有第一阀门，所述汽轮机高压缸的排汽口通过冷再蒸汽管与电站锅炉的再热器进汽口连接，且在冷再蒸汽管上安装有第二阀门，所述电站锅炉的再热器出汽口通过热再蒸汽管与汽轮机中低压缸的进汽口连接，且在热再蒸汽管上安装有第三阀门，所述汽轮机中低压缸的排汽口与凝汽器连接，所述汽轮机中低压缸的抽汽口通过采暖抽汽管与热网加热器连接，且在采暖抽汽管上安装有第四阀门，所述电站锅炉的主蒸汽出口还通过第一主蒸汽支管与第一减温减压装置的进汽口连接，且在第一主蒸汽支管上安装有第五阀门，所述第一减温减压装置的出汽口通过第二主蒸汽支管与第二减温减压装置的进汽口连接，且在第二主蒸汽支管上安装有第六阀门，所述第一减温减压装置的出汽口还通过第一蒸汽旁路与电站锅炉的再热器进汽口连接，且在第一蒸汽旁路上安装有第七阀门，所述电站锅炉的再热器出汽口还通过第一热再蒸汽支管与喷水减温装置的进汽口连接，且在第一热再蒸汽支管上安装有第八阀门，所述喷水减温装置的出汽口通过第二热再蒸汽支管与电站锅炉的再热器进汽口连接，且在第二热再蒸汽支管上安装有第九阀门，所述喷水减温装置的出汽口还通过第二蒸汽旁路与第二减温减压装置的进汽口连接，且第二蒸汽旁路上安装有第十阀门，所述第二减温减压装置的出汽口通过第二低压蒸汽管与热网加热器连接，且在第二低压蒸汽管上安装有第十二阀门，所述第二减温减压装置的出汽口还通过第一低压蒸汽管与第三减温减压装置的进汽口连接，且在第一低压蒸汽管上安装有第十一阀门，所述第三减温减压装置的出汽口通过第三低压蒸汽管与凝汽器连接，且在第三低压蒸汽管上安装有第十三阀门。

进一步的，所述电站锅炉的再热器设置有循环冷却保护系统，具体系统为：利用第一热再蒸汽支管和第二热再蒸汽支管将喷水减温装置的进汽口和出汽口分别与电站锅炉的再热器出汽口和再热器进汽口连接，且在第一热再蒸汽支管和第二热再蒸汽支管上分别安装有第八阀门和第九阀门。

进一步的，所述循环冷却保护系统设置有第一蒸汽旁路和第二蒸汽旁路，且在第一蒸汽旁路和第二蒸汽旁路分别安装有第七阀门和第十阀门，用于保证循环冷却保护系统的循环蒸汽流量满足电站锅炉的再热器的冷却需求。

所述的用于汽轮机停机时供热的系统安全防护装置的运行方法，其特征在于，过程如下：

在采暖季汽轮机停机而电站锅炉仍运行时，汽轮机高压缸和汽轮机中低压缸不再进汽做功，此时的第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门处于关闭状态，打开第五阀门、第六阀门、第八阀门、第九阀门和第十二阀门，电站锅炉输出的主蒸汽首先进入第一减温减压装置进行第一次减温减压，然后进入第二减温减压装置进行第二次减温减压，最后输送至热网加热器对外供热，电站锅炉的再热器输出的热再蒸汽直接进入喷水减温装置进行减温后，再输送回至电站锅炉的再热器，由此形成一个冷却循环来对电站锅炉的再热器进行冷却；

在非采暖季汽轮机停机而电站锅炉仍运行时，汽轮机高压缸和汽轮机中低压缸不再进汽做功，热网加热器不再进汽对外供热，此时的第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门处于关闭状态，打开第五阀门、第六阀门、第八阀门、第九阀门、第十一阀门和第十三阀门，电站锅炉输出的主蒸汽首先进入第一减温减压装置进行第一次减温减压，然后进入第二减温减压装置进行第二次减温减压，再次进入第三减温减压装置进行第三次减温减压，最后输送至凝汽器对外排放，电站锅炉的再热器输出的热再蒸汽直接进入喷水减温装置进行减温后，再输送回至电站锅炉的再热器，由此形成一个冷却循环来对电站锅炉的再热器进行冷却。

进一步的，在汽轮机停机而电站锅炉仍运行时，电站锅炉的再热器输出的热再蒸汽进入喷水减温装置进行减温后再输送回至电站锅炉的再热器，形成一个冷却循环来对电站锅炉的再热器进行冷却；

当电站锅炉的再热器输出的热再蒸汽温度过高时，通过增加喷水减温装置的喷水流量，降低喷水减温装置输出的蒸汽温度，实现对电站锅炉的再热器进行充分冷却；

当电站锅炉的再热器输出的热再蒸汽温度过高且喷水减温装置输出的减温蒸汽温度满足循环冷却保护系统的设计需求时，通过打开并调节第七阀门，利用第一减温减压装置输出的部分蒸汽作为电站锅炉的再热器的冷却蒸汽来源，增加进入电站锅炉的再热器的蒸汽流量，从而对电站锅炉的再热器进行充分冷却；

当电站锅炉的再热器输出的热再蒸汽温度过低时，通过减少喷水减温装置的喷水流量，增加喷水减温装置输出的蒸汽温度，从而控制电站锅炉的再热器输出的热再蒸汽温度在设计范围内；

当电站锅炉的再热器输出的热再蒸汽温度过低且热再蒸汽流量超过电站锅炉的再热器的设计需求时，打开并调节第十阀门，喷水减温装置输出的部分蒸汽输送至第二减温减压装置，从而控制循环冷却保护系统的冷却蒸汽流量在设计范围内。

进一步的，在采暖季汽轮机停机而电站锅炉仍运行时，当第二减温减压装置输出的蒸汽流量超过热网加热器的对外供热需求时，打开并调节第十一阀门和第十三阀门，在满足对外供热需求的前提下，第二减温减压装置输出的部分蒸汽通过第一低压蒸汽管输送至第三减温减压装置进行第三次减温减压后，再通过第三低压蒸汽管输送至凝汽器对外排放。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本发明设计合理，结构简单，性能可靠，创造了用于汽轮机停机时供热的系统安全防护装置及其运行方法；（2）本发明创造了循环冷却保护系统，并设置了两路蒸汽旁路，通过一定技术措施对循环冷却保护系统的冷却蒸汽参数进行有效调节，在汽轮机停机而电站锅炉仍运行时有效地实现了对电站锅炉的再热器的充分冷却；（3）本发明根据“温度对口”原则创造了多级减温减压系统，并通过与凝汽器和热网加热器的科学连接，在满足外界供热需求的同时，利用凝汽器可直接对外排放的功能，避免了整个系统中因高温蒸汽参数超过安全值而造成安全事故的发生，具有较高的实际运用价值。

附图说明

图1是本发明实施例中用于汽轮机停机时供热的系统安全防护装置的结构示意图。

图中：电站锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中低压缸3、凝汽器4、热网加热器5、喷水减温装置6、第一减温减压装置7、第二减温减压装置8、第三减温减压装置9、

第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14、第五阀门15、第六阀门16、第七阀门17、第八阀门18、第九阀门19、第十阀门20、第十一阀门21、第十二阀门22、第十三阀门23、

主蒸汽管31、冷再蒸汽管32、热再蒸汽管33、采暖抽汽管34、第一主蒸汽支管35、第二主蒸汽支管36、第一蒸汽旁路37、第一热再蒸汽支管38、第二热再蒸汽支管39、第二蒸汽旁路40、第一低压蒸汽管41、第二低压蒸汽管42、第三低压蒸汽管43。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1，本实施例涉及的用于汽轮机停机时供热的系统安全防护装置，它包括：电站锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中低压缸3、凝汽器4、热网加热器5、喷水减温装置6、第一减温减压装置7、第二减温减压装置8和第三减温减压装置9，电站锅炉1的主蒸汽出口通过主蒸汽管31与汽轮机高压缸2的进汽口连接，且在主蒸汽管31上安装有第一阀门11，汽轮机高压缸2的排汽口通过冷再蒸汽管32与电站锅炉1的再热器进汽口连接，且在冷再蒸汽管32上安装有第二阀门12，电站锅炉1的再热器出汽口通过热再蒸汽管33与汽轮机中低压缸3的进汽口连接，且在热再蒸汽管33上安装有第三阀门13，汽轮机中低压缸3的排汽口与凝汽器4连接，汽轮机中低压缸3的抽汽口通过采暖抽汽管34与热网加热器5连接，且在采暖抽汽管34上安装有第四阀门14，电站锅炉1的主蒸汽出口还通过第一主蒸汽支管35与第一减温减压装置7的进汽口连接，且在第一主蒸汽支管35上安装有第五阀门15，第一减温减压装置7的出汽口通过第二主蒸汽支管36与第二减温减压装置8的进汽口连接，且在第二主蒸汽支管36上安装有第六阀门16，第一减温减压装置7的出汽口还通过第一蒸汽旁路37与电站锅炉1的再热器进汽口连接，且在第一蒸汽旁路37上安装有第七阀门17，电站锅炉1的再热器出汽口还通过第一热再蒸汽支管38与喷水减温装置6的进汽口连接，且在第一热再蒸汽支管38上安装有第八阀门18，喷水减温装置6的出汽口通过第二热再蒸汽支管39与电站锅炉1的再热器进汽口连接，且在第二热再蒸汽支管39上安装有第九阀门19，喷水减温装置6的出汽口还通过第二蒸汽旁路40与第二减温减压装置8的进汽口连接，且第二蒸汽旁路40上安装有第十阀门20，第二减温减压装置8的出汽口通过第二低压蒸汽管42与热网加热器5连接，且在第二低压蒸汽管42上安装有第十二阀门22，第二减温减压装置8的出汽口还通过第一低压蒸汽管41与第三减温减压装置9的进汽口连接，且在第一低压蒸汽管41上安装有第十一阀门21，第三减温减压装置9的出汽口通过第三低压蒸汽管43与凝汽器4连接，且在第三低压蒸汽管43上安装有第十三阀门23。

在本实施例中，电站锅炉1的再热器设置有循环冷却保护系统，具体系统为：利用第一热再蒸汽支管38和第二热再蒸汽支管39将喷水减温装置6的进汽口和出汽口分别与电站锅炉1的再热器出汽口和再热器进汽口连接，且在第一热再蒸汽支管38和第二热再蒸汽支管39上分别安装有第八阀门18和第九阀门19。

在本实施例中，循环冷却保护系统设置有第一蒸汽旁路37和第二蒸汽旁路40，且在第一蒸汽旁路37和第二蒸汽旁路40分别安装有第七阀门17和第十阀门20，用于保证循环冷却保护系统的循环蒸汽流量满足电站锅炉1的再热器的冷却需求。

在本实施例中，所有阀门均具有调节功能，且第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14、第五阀门15、第七阀门17、第八阀门18、第九阀门19和第十三阀门23具有截断功能。

在本实施例中，用于汽轮机停机时供热的系统安全防护装置的运行方法，过程如下：

在采暖季汽轮机停机而电站锅炉仍运行时，汽轮机高压缸2和汽轮机中低压缸3不再进汽做功，此时的第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13和第四阀门14处于关闭状态，打开第五阀门15、第六阀门16、第八阀门18、第九阀门19和第十二阀门22，电站锅炉1输出的主蒸汽首先进入第一减温减压装置7进行第一次减温减压，然后进入第二减温减压装置8进行第二次减温减压，最后输送至热网加热器5对外供热，电站锅炉1的再热器输出的热再蒸汽直接进入喷水减温装置6进行减温后，再输送回至电站锅炉1的再热器，由此形成一个冷却循环来对电站锅炉1的再热器进行冷却；

在非采暖季汽轮机停机而电站锅炉仍运行时，汽轮机高压缸2和汽轮机中低压缸3不再进汽做功，热网加热器5不再进汽对外供热，此时的第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13和第四阀门14处于关闭状态，打开第五阀门15、第六阀门16、第八阀门18、第九阀门19、第十一阀门21和第十三阀门23，电站锅炉1输出的主蒸汽首先进入第一减温减压装置7进行第一次减温减压，然后进入第二减温减压装置8进行第二次减温减压，再次进入第三减温减压装置9进行第三次减温减压，最后输送至凝汽器4对外排放，电站锅炉1的再热器输出的热再蒸汽直接进入喷水减温装置6进行减温后，再输送回至电站锅炉1的再热器，由此形成一个冷却循环来对电站锅炉1的再热器进行冷却。

在本实施例的具体运行方法中，在汽轮机停机而电站锅炉仍运行时，电站锅炉1的再热器输出的热再蒸汽进入喷水减温装置6进行减温后再输送回至电站锅炉1的再热器，形成一个冷却循环来对电站锅炉1的再热器进行冷却；当电站锅炉1的再热器输出的热再蒸汽温度过高时，通过增加喷水减温装置6的喷水流量，降低喷水减温装置6输出的蒸汽温度，实现对电站锅炉1的再热器进行充分冷却；当电站锅炉1的再热器输出的热再蒸汽温度过高且喷水减温装置6输出的减温蒸汽温度满足循环冷却保护系统的设计需求时，还可以通过打开并调节第七阀门17，利用第一减温减压装置7输出的部分蒸汽作为电站锅炉1的再热器的冷却蒸汽来源，增加进入电站锅炉1的再热器的蒸汽流量，从而对电站锅炉1的再热器进行充分冷却；当电站锅炉1的再热器输出的热再蒸汽温度过低时，通过减少喷水减温装置6的喷水流量，增加喷水减温装置6输出的蒸汽温度，从而控制电站锅炉1的再热器输出的热再蒸汽温度在设计范围内；当电站锅炉1的再热器输出的热再蒸汽温度过低且热再蒸汽流量超过电站锅炉1的再热器的设计需求时，打开并调节第十阀门20，喷水减温装置6输出的部分蒸汽输送至第二减温减压装置8，从而控制循环冷却保护系统的冷却蒸汽流量在设计范围内。

在本实施例的具体运行方法中，在采暖季汽轮机停机而电站锅炉仍运行时，当第二减温减压装置8输出的蒸汽流量超过热网加热器5的对外供热需求时，打开并调节第十一阀门21和第十三阀门23，在满足对外供热需求的前提下，第二减温减压装置8输出的部分蒸汽通过第一低压蒸汽管41输送至第三减温减压装置9进行第三次减温减压后，再通过第三低压蒸汽管43输送至凝汽器4对外排放。

在本实施例的具体运行方法中，通过热电机组的dcs控制系统设置有循环冷却保护系统的循环蒸汽参数实时计算模型，通过采集电站锅炉1的再热器的进、出口蒸汽参数值和喷水减温装置6的进、出口蒸汽参数值，计算得出喷水减温装置6所需的喷水流量和循环冷却保护系统所需的冷却蒸汽流量，从而指导调节控制第七阀门17的开度和第十阀门20的开度。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。