一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统及调节方法

本发明属于汽轮机负荷调节，具体涉及一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统及调节方法。

背景技术：

1、可再生能源发电的大规模并网影响了电网的稳定性，火电机组通过深度调峰技术可以提高电网的稳定性，但是机组在超低负荷运行时，其汽轮机的进汽压力会显著降低。常规凝汽机组在低负荷下煤耗率较设计工况偏多，严重降低机组的热经济性，不能有效发挥大型机组的设计先进性。开发高效调峰汽轮机相关的成套技术，提升电力工业技术水平，具有显著的经济和社会效益。

2、提高汽轮机系统循环效率有两种途径，一是提高蒸汽初参数，降低终参数；二是采取新型热力循环系统设计。现有汽轮机配汽方式有喷嘴配汽、节流配汽和滑压配汽，只有额定工况时，高压缸的进汽压力才达到额定值；低负荷工况下，进汽压力低于额定值，且存在节流损失和部分进汽损失，影响机组的经济性和安全性。发展一种提升低负荷下进汽压力的汽轮机配汽运行系统，可以进一步降低煤电机组能耗水平，提升灵活性和负荷调节能力。

技术实现思路

1、为了进一步提高部分负荷下煤电机组的热经济性，增加宽负荷调节能力，本发明提出一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统及调节方法。

2、为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统，包括主蒸汽进汽管道1、主汽调节阀2、补汽进汽管道3、补汽进口截止阀4、可调式蒸汽喷射器5、补汽出口截止阀6、补汽室7、抽汽逆止阀8、抽汽管道9、高压缸排汽管道10和高压缸11；所述主蒸汽进汽管道1的出口一路与主汽调节阀2的进口相连，主汽调节阀2的出口与高压缸11的进汽口相连；主蒸汽进汽管道1的出口另一路与补汽进汽管道3的进口相连，补汽进汽管道3的出口与补汽进口截止阀4的进口相连，补汽进口截止阀4的出口与可调式蒸汽喷射器5的进口相连，可调式蒸汽喷射器5出口与补汽出口截止阀6的进口相连，补汽出口截止阀6的出口与高压缸11的补汽室7进口相连；高压缸11的抽汽出口与抽汽逆止阀8的进口相连；抽汽逆止阀8的出口通过抽汽管道9与可调式蒸汽喷射器5的另一个进口相连；高压缸排汽管道10的进口与高压缸11的排汽出口相连。

4、所述主汽调节阀2与补汽出口截止阀6之间的高压缸级组的设计流量小于补汽出口截止阀6与高压缸排汽管道10之间的高压缸级组的设计流量，且补汽出口截止阀6与高压缸排汽管道10之间的高压缸级组的设计流量等于汽轮机系统额定工况的设计流量。

5、所述可调式蒸汽喷射器5的喷嘴喉部有调节装置，通过改变调节装置的位置调节喷嘴喉口面积。

6、所述一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统的调节方法，包含汽轮机低负荷运行模式、汽轮机高负荷运行模式、负汽轮机荷升高调节方法和汽轮机负荷降低调节方法：

7、所述汽轮机低负荷运行模式，汽轮机处于滑压运行阶段，补汽进口截止阀4和补汽出口截止阀6处于关闭状态，主蒸汽通过主蒸汽进汽管道1和主汽调节阀2进入高压缸11做功，排汽通过高压缸排汽管道10排出。

8、所述汽轮机高负荷运行模式，汽轮机处于定压运行阶段，补汽进口截止阀4和补汽出口截止阀6处于开启状态，主蒸汽分为两股，一股从主蒸汽进汽管道1和主汽调节阀2进入高压缸11做功；另一股通过补汽进汽管道3、补汽进口截止阀4、可调式蒸汽喷射器5和补汽出口截止阀6降低参数之后进入补汽室7与来流蒸汽混合后进入高压缸11做功，排汽通过高压缸排汽管道10排出。

9、所述汽轮机负荷升高调节方法，汽轮机负荷由低负荷转向高负荷的过程中，主蒸汽流量小于临界值，汽轮机处于滑压运行阶段，主蒸汽通过主蒸汽进汽管道1和主汽调节阀2进入高压缸11做功；主蒸汽流量逐渐增大至临界值，主蒸汽压力达到额定值，开启补汽进口截止阀4和补汽出口截止阀6；主蒸汽流量继续增加，汽轮机处于定压运行阶段，超出临界值的蒸汽分流通过补汽进汽管道3和可调式蒸汽喷射器5，与来自抽汽管道9的低参数蒸汽充分混合后进入高压缸11做功，进入可调式蒸汽喷射器5的抽汽量和补汽量与汽轮机运行负荷密切相关。

10、所述汽轮机负荷降低调节方法，汽轮机负荷由高负荷转向低负荷的过程中，主蒸汽流量随汽轮机负荷降低逐渐减少，未减少到临界值前，汽轮机处于定压运行阶段，主蒸汽分为两股，一股通过主蒸汽进汽管道1和主汽调节阀2进入高压缸11做功，另一股通过补汽进汽管道3和可调式蒸汽喷射器5，与来自抽汽管道9的低参数抽汽充分混合，降低参数后进入高压缸11做功；主蒸汽流量减少到临界值，主蒸汽压力为额定压力，可调式蒸汽喷射器5停止运行，关闭补汽进口截止阀4和补汽出口截止阀6，防止蒸汽进入可调式蒸汽喷射器5造成损坏；汽轮机负荷继续降低，汽轮机处于滑压运行阶段，主蒸汽通过主蒸汽进汽管道1和主汽调节阀2进入高压缸11做功。

11、和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

12、1.本发明通过合理布置补汽系统，可以调节进入高压缸的蒸汽流量，提高汽轮机系统在低负荷下的主蒸汽压力，提高循环效率。

13、2.本发明集成可调式蒸汽喷射器，移动调节装置的位置改变喷嘴喉口面积，调节通过的蒸汽流量，降低通流过程中的流动损失，提高能量利用率。

14、3.本发明通过调节截止阀控制进入补汽系统的蒸汽流量，不用调节主调门就有调频功能，可调式蒸汽喷射器的快速投入，提升汽轮机功率调节响应速度和响应量。

技术特征：

1.一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统，其特征在于，包括主蒸汽进汽管道(1)、主汽调节阀(2)、补汽进汽管道(3)、补汽进口截止阀(4)、可调式蒸汽喷射器(5)、补汽出口截止阀(6)、补汽室(7)、抽汽逆止阀(8)、抽汽管道(9)、高压缸排汽管道(10)和高压缸(11)；所述主蒸汽进汽管道(1)的出口一路与主汽调节阀(2)的进口相连，主汽调节阀(2)的出口与高压缸(11)的进汽口相连；主蒸汽进汽管道(1)的出口另一路与补汽进汽管道(3)的进口相连，补汽进汽管道(3)的出口与补汽进口截止阀(4)的进口相连，补汽进口截止阀(4)的出口与可调式蒸汽喷射器(5)的进口相连，可调式蒸汽喷射器(5)出口与补汽出口截止阀(6)的进口相连，补汽出口截止阀(6)的出口与高压缸(11)的补汽室(7)进口相连；高压缸(11)的抽汽出口与抽汽逆止阀(8)的进口相连；抽汽逆止阀(8)的出口通过抽汽管道(9)与可调式蒸汽喷射器(5)的另一个进口相连；高压缸排汽管道(10)的进口与高压缸(11)的排汽出口相连。

2.根据权利要求1所述的一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统，其特征在于：所述主汽调节阀(2)与补汽出口截止阀(6)之间的高压缸级组的设计流量小于补汽出口截止阀(6)与高压缸排汽管道(10)之间的高压缸级组的设计流量，且补汽出口截止阀(6)与高压缸排汽管道(10)之间的高压缸级组的设计流量等于汽轮机系统额定工况的设计流量。

3.根据权利要求1所述的一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统，其特征在于：所述可调式蒸汽喷射器(5)的喷嘴喉部有调节装置，通过改变调节装置的位置调节喷嘴喉口面积。

4.权利要求1至3任一项所述的一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统的调节方法，其特征在于，包含汽轮机低负荷运行模式、汽轮机高负荷运行模式、汽轮机负荷升高调节方法和汽轮机负荷降低调节方法：

5.权利要求4所述的一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统的调节方法，其特征在于：汽轮机高负荷运行模式、汽轮机负荷升高调节方法和汽轮机负荷降低调节方法中，从高压缸中的部分抽汽经过抽汽逆止阀(8)和抽汽管道(9)进入可调式蒸汽喷射器(5)，与来自补汽进汽管道(3)的高参数蒸汽混合，可调式蒸汽喷射器(5)出口的蒸汽压力高于补汽室(7)的压力，进入可调式蒸汽喷射器(5)的抽汽量和补汽量与汽轮机运行负荷密切相关，同步增减。

技术总结
本发明公开了一种带可调式蒸汽喷射器的汽轮机进汽系统及调节方法，该系统包括主汽调节阀、补汽进口截止阀、可调式蒸汽喷射器、补汽出口截止阀、抽汽逆止阀、高压缸和相应的管道系统。通过补汽系统和可调式蒸汽喷射器调节进入高压缸的蒸汽流量，使得汽轮机低负荷下的主蒸汽压力大幅提高。汽轮机由低负荷升至高负荷过程中，汽轮机运行方式由滑压运行转为定压运行，额外部分蒸汽通过补汽管道系统进入补汽室与来流蒸汽混合后做功；汽轮机负荷降低的过程，蒸汽流量下降至临界值，关闭补汽管路截止阀，汽轮机运行方式由定压运行转为滑压运行。本发明通过合理布置补汽系统，使进入高压缸的蒸汽在低负荷下保持高参数，通过移动可调式蒸汽喷射器调节装置的位置控制通过的蒸汽流量，适应汽轮机负荷变化，减少流动损失，提高热经济性。

技术研发人员：刘继平,王越,赵永亮,孙渤
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15