一种深度调峰下汽轮机供热的系统及其工作方法与流程

本发明属于火电厂的汽轮机供热，具体一种深度调峰下汽轮机供热的系统及其工作方法。

背景技术：

1、随着“双碳”目标的推进，风电、光电等新能源相继大规模并网发电，为了最大限度消纳清洁能源，电网要求煤电机组提升调峰能力。对于抽凝供热机组而言，供暖期按照“以热定电”方式运行，供暖期最小出力一般在 60%~70% 左右，由于热负荷与电负荷呈相关性，为保证供热，无法有效降低电负荷，调峰能力仅有 10% 左右，电网低谷电力平衡异常困难，电热耦合矛盾十分突出。为缓解电网调峰与机组供热之间矛盾，采用不同方案对抽凝供热机组进行技术改造，常见的技术方案有：低压缸切缸供热、低压转子光轴供热、高背压循环水供热、蓄热式电锅炉供热、吸收式热泵供热、汽轮机热再蒸汽供热（即汽轮机旁路供热）等。

2、目前热再蒸汽供热技术为：在原有机组主蒸汽管道与再热冷段蒸汽管道之间设置减压减温器，减温水来自锅炉给水泵出口的高压给水管道，将主蒸汽经过减压减温后送至再热冷段蒸汽管道并回到锅炉再热器，保证再热器流量从而确保再热器不超温。在原有机组再热热段蒸汽管道上设置一组减压减温器，减温水来自凝结水系统，部分再热热段蒸汽经过减压减温后送到热网加热蒸汽母管中，为热网加热器提供汽源。高低压两级减压减温器布置在汽机厂房中间层。

3、热再蒸汽供热，蒸汽不进入高、中压汽缸内做功，降低了机组出力，增加了供热能力，通过调整高、低压旁路流量，实现了高、中压缸轴向推力的平衡，可满足最大热负荷的需求，也可以参与电网深度调峰。改造后提升了机组运行灵活性，每天可以实现一定时间段的深度调峰，负荷水平达到有偿补偿范围，增加电厂收益。

4、热网加热器为表面式。供热回水回到热网加热器入口，汽轮机中的高温高压蒸汽对热网加热器中的供热回水进行加热，升温后的热水对外供热，原热网加热器的供热汽源（通常为中压缸排汽）与热网水的热力参数相匹配。为满足深度调峰需求，进行灵活性改造，增加了热网加热器汽源，供热汽源选择再热器热段蒸汽，该蒸汽压力、温度状态参数与热网加热器所需的热力参数不匹配，需要对热再蒸汽进行减压、减温，然后引入热网加热器。对蒸汽进行减压、减温，从热力学第一定律角度来看，其能量守恒；从热力学第二定律来看，为不可逆的熵增过程，导致做功能力损失。采用热再蒸汽通过减压减温供热方式，虽然满足了供热需求，实现了热电解耦，但将高品能蒸汽通过减压、减温变为低品能蒸汽，使机组经济性大大降低。深度调峰时，锅炉给水温度低，影响锅炉脱硝效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、运行可靠、有利于深度调峰下汽轮机供热的系统及其工作方法。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种深度调峰下汽轮机供热的系统，其特征在于：包括锅炉、汽轮机、减压减温器、副高压加热器、热网加热器、低压加热器、三号高压加热器、二号高压加热器和一号高压加热器，所述锅炉的热再蒸汽出口一路通过热再蒸汽管一与汽轮机连接，所述锅炉的再热蒸汽出口另一路通过热再蒸汽管二分别与减压减温器和副高压加热器连接，所述副高压加热器通过副高压加热器排汽管与热网加热器连接，所述减压减温器通过减压减温器排汽管与热网加热器连接，所述热网加热器连接汽轮机中压缸排汽管，所述热网加热器通过热网加热器疏水管与低压加热器连接，所述热网加热器分别通过供热出水管和供热回水管连接至热用户，所述三号高压加热器、二号高压加热器、一号高压加热器的水侧通过高压加热器给水管依次连接，所述三号高压加热器、二号高压加热器、一号高压加热器的汽侧分别连接三号高压加热器进汽管、二号高压加热器进汽管、一号高压加热器进汽管（从汽轮机抽出蒸汽），所述一号高压加热器的疏水口通过一号高压加热器疏水管与二号高压加热器连接，所述二号高压加热器的疏水口通过二号高压加热器疏水管与三号高压加热器连接，所述三号高压加热器的疏水口连接三号高压加热器疏水管，所述一号高压加热器的给水出口一路通过副高压加热器入口给水管与副高压加热器连接，所述一号高压加热器的给水出口另一路通过锅炉入口给水管与锅炉连接，所述副高压加热器的给水出口通过副高压加热器出口给水管与锅炉连接。

3、进一步的，所述减压减温器的热再蒸汽进口安装有阀门一，所述副高压加热器的热再蒸汽进口安装有阀门二，所述副高压加热器入口给水管上安装有阀门三，所述锅炉入口给水管上安装有阀门四，所述汽轮机中压缸排汽管上安装有阀门五。

4、系统的工作方法，步骤如下：

5、1）深度调峰时，根据电负荷、热负荷需求，全关或部分关闭阀门一，全开或部分开启阀门二，全开或部分开启阀门五，热再蒸汽优选通过副高压加热器，实现热再蒸汽能量梯级利用；

6、2）深度调峰时，根据电负荷、热负荷需求，全开或部分开启阀门三，全关或部分关闭阀门四，锅炉给水优选通过副高压加热器，提高锅炉给水温度，改善锅炉的脱硝效果；

7、3）正常调峰时，供热汽源优选汽轮机中压缸排汽，全关阀门一和阀门二，全开或部分开启阀门五；

8、4）正常调峰时，全开阀门三，全关阀门四，锅炉给水优选通过副高压加热器；

9、5）机组运行时，其他设备和系统按照常规方法运行。

10、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明制作成本低、性能可靠、使用简单，具有可行性、可操作性和创新性。实施本发明后，摒弃了热再蒸汽通过减压减温器的供热方式，深度调峰工况下，蒸汽能量得到了梯级利用，提高了锅炉给水温度，改善了锅炉脱硝效果，实现了机组热电解耦，具有较高的经济性和实用价值。

技术特征：

1.一种深度调峰下汽轮机供热的系统，其特征在于：包括锅炉（1）、汽轮机（2）、减压减温器（3）、副高压加热器（4）、热网加热器（5）、低压加热器（7）、三号高压加热器（8）、二号高压加热器（9）和一号高压加热器（10），所述锅炉（1）的热再蒸汽出口一路通过热再蒸汽管一（15）与汽轮机（2）连接，所述锅炉（1）的再热蒸汽出口另一路通过热再蒸汽管二（16）分别与减压减温器（3）和副高压加热器（4）连接，所述副高压加热器（4）通过副高压加热器排汽管（18）与热网加热器（5）连接，所述减压减温器（3）通过减压减温器排汽管（17）与热网加热器（5）连接，所述热网加热器（5）连接汽轮机中压缸排汽管（28），所述热网加热器（5）通过热网加热器疏水管（21）与低压加热器（7）连接，所述热网加热器（5）分别通过供热出水管（19）和供热回水管（20）连接至热用户（6），所述三号高压加热器（8）、二号高压加热器（9）、一号高压加热器（10）的水侧通过高压加热器给水管（11）依次连接，所述三号高压加热器（8）、二号高压加热器（9）、一号高压加热器（10）的汽侧分别连接三号高压加热器进汽管（22）、二号高压加热器进汽管（23）、一号高压加热器进汽管（24），所述一号高压加热器（10）的疏水口通过一号高压加热器疏水管（25）与二号高压加热器（9）连接，所述二号高压加热器（9）的疏水口通过二号高压加热器疏水管（26）与三号高压加热器（8）连接，所述三号高压加热器（8）的疏水口连接三号高压加热器疏水管（27），所述一号高压加热器（10）的给水出口一路通过副高压加热器入口给水管（12）与副高压加热器（4）连接，所述一号高压加热器（10）的给水出口另一路通过锅炉入口给水管（14）与锅炉（1）连接，所述副高压加热器（4）的给水出口通过副高压加热器出口给水管（13）与锅炉（1）连接。

2.根据权利要求1所述的深度调峰下汽轮机供热的系统，其特征在于：所述减压减温器（3）的热再蒸汽进口安装有阀门一（29），所述副高压加热器（4）的热再蒸汽进口安装有阀门二（30），所述副高压加热器入口给水管（12）上安装有阀门三（31），所述锅炉入口给水管（14）上安装有阀门四（32），所述汽轮机中压缸排汽管（28）上安装有阀门五（33）。

3.一种如权利要求2所述的深度调峰下汽轮机供热的系统的工作方法，其特征在于：步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种深度调峰下汽轮机供热的系统及其工作方法，属于火电厂的汽轮机供热技术领域，针对机组灵活性改造技术中的热再蒸汽供热（即蒸汽旁路供热），存在热再蒸汽与热网加热器两者间的热力参数不匹配，将高品能热再蒸汽通过减压、减温变为低品能蒸汽供给热网加热器，其不可逆的熵增过程，导致做功能力损失，使机组经济性大大降低的问题。系统包括锅炉、汽轮机、热网加热器、副高压加热器、高压加热器、减压减温器、低压加热器、蒸汽（水）管道、调整阀门等，深度调峰工况下，优选副高压加热器投入运行，使蒸汽能量得到了梯级利用，提高了锅炉给水温度，改善了锅炉脱硝效果，实现了机组热电解耦，具有较高的经济性和实用价值。

技术研发人员：郭容赫,张瑶,张宏涛,王荣鹤,李状,骆仁达
受保护的技术使用者：华电电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12