一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统及运行方法

本发明涉及电厂深度调峰，特别是涉及一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统及运行方法。

背景技术：

1、随着可再生能源的不断发展，通过可再生能源进行发电的比例也在不断增大，但是由于可再生能源具有间歇性和不稳定性的缺点，并网后将给电网的稳定性带来了不利的影响，因此需要通过电厂进行调峰以提高电网的稳定性。但是在电厂深度调峰的过程中，由于电厂的运行工况明显偏离设计工况，导致机组的效率显著下降，增加了机组的热耗率，降低了机组的经济性。目前的机组在降低负荷时，一般采用降低主蒸汽压力同时配合主汽阀节流的方式降低负荷，这些都会导致汽轮机的效率明显降低，增加了机组的热耗率。因此低负荷时，如何解决机组效率明显降低的问题，是提高机组热经济性的重要途经。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统及运行方法，通过在原有中压缸前添加多个汽轮机级组，并配置多级汽轮机中压缸补汽调节阀，实现中压缸通流面积可变的效果，提高了锅炉出口的再热蒸汽压力，使再热蒸汽压力达到不同负荷下的最佳值，实现汽轮机组在低负荷时高效运行和灵活性提升的效果，解决了机组效率显著降低的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统，锅炉1的再热蒸汽出口分别通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ14、汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ15、汽轮机中压缸进汽调节阀16，与中压缸3的进汽口ⅰ、进汽口ⅱ、进汽口连接，中压缸3的蒸汽出口与低压缸4的进汽口连接；在中压缸3的进汽口ⅰ至中压缸3的进汽口ⅱ之间设置多级汽轮机级组，在中压缸3的进汽口ⅱ至中压缸3的进汽口之间设置多级汽轮机级组。

4、所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统，对于中压缸3的进汽口ⅰ至中压缸3的进汽口ⅱ之间的多级汽轮机级组，进口设计蒸汽温度为锅炉1在额定工况的再热蒸汽温度，设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的再热蒸汽流量的40％～60％，设计蒸汽压力为汽轮机级组达到设计工况时的最佳再热蒸汽压力，范围为主蒸汽压力的20％～30％，即prh＝(0.2～0.3)p0；对于中压缸3的进汽口ⅱ至中压缸3的进汽口之间的多级汽轮机级组，进口设计蒸汽温度为锅炉1在额定工况的再热蒸汽温度，设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的再热蒸汽流量的60％～80％，设计蒸汽压力为汽轮机级组达到设计工况时的最佳再热蒸汽压力，范围为主蒸汽压力的20％～30％，即prh＝(0.2～0.3)p0；对于中压缸3的进汽口至中压缸3的蒸汽出口之间的汽轮机级组，进口设计蒸汽压力为锅炉1在额定工况的再热蒸汽压力，设计蒸汽温度为锅炉1在额定工况的再热蒸汽温度，设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的再热蒸汽流量。

5、优选的，中压缸3的进汽口ⅰ至中压缸3的进汽口ⅱ之间的多级汽轮机级组的数量为2～4级；中压缸3的进汽口ⅱ至中压缸3的进汽口之间的多级汽轮机级组的数量为2～4级。采用多级汽轮机可大大提高汽轮机的循环热效率和相对内效率，但汽轮机级数过多会使零部件数目增加，全机成本相应提高，因此2～4级最为适宜。

6、所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统的运行方法，在机组负荷高于90％时，开启汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ14和汽轮机中压缸进汽调节阀16，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ14控制中压缸3进汽口的再热蒸汽温度，通过汽轮机高压缸进汽调节阀13控制机组负荷，定压运行；在机组负荷为70％～90％时，开启汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ15，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ14控制中压缸3的进汽口ⅰ和进汽口ⅱ之间汽轮机级组的蒸汽温度，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ15控制中压缸3进汽口的再热蒸汽温度，通过汽轮机高压缸进汽调节阀13控制机组负荷，机组定压运行；在机组负荷为50％～70％时，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ15控制中压缸3进汽口的再热蒸汽压力，通过汽轮机中压缸进汽调节阀16控制中压缸3进汽口的再热蒸汽温度，通过汽轮机高压缸进汽调节阀13控制机组负荷，机组定压运行；在机组负荷低于50％时，关闭汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ15和汽轮机中压缸进汽调节阀16，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ14控制机组负荷，机组滑压运行。

7、优选的，汽轮机级组的进口蒸汽压力为不同负荷下的最佳再热蒸汽压力，再热蒸汽温度控制在540℃～566℃之间。

8、优选的，中压缸3的进汽口蒸汽压力最低为2mpa。

9、优选的，汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ14的补汽压力与再热蒸汽的压力的差值，应保证中压缸3的进汽口ⅰ至中压缸3的进汽口ⅱ之间汽轮机级组的流量不小于设计流量的80％～90％。

10、优选的，汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ15的补汽压力与汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ14的补汽压力的差值，应保证中压缸3的进汽口ⅱ至中压缸3的进汽口之间汽轮机级组的流量不小于设计流量的80％～90％。

11、优选的，当机组高于90％负荷且再热蒸汽温度大于566℃时，将汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ14完全打开。

12、和现有技术相比，本发明具备如下优点：

13、(1)本发明可在深度调峰时，通过在原有中压缸前添加多个汽轮机级组，并配置多级汽轮机中压缸补汽调节阀，提高再热蒸汽压力，使再热蒸汽压力维持在不同负荷下的最佳值，提高中低压缸运行效率，显著减少热耗率提高的问题，与调节烟气的手段比其调节性能更优；

14、(2)本发明可在深度调峰时，提高再热蒸汽压力，增加锅炉内部再热器的蓄热量，当机组升负荷时可以快速将再热蒸汽的压力和温度提升到设定值，使机组灵活性进一步提高；

15、(3)本发明可在高负荷运行时，完全打开汽轮机中压缸补汽调节阀，可以快速降低再热蒸汽压力，从而降低再热蒸汽温度，防止超温，提高机组的安全性。

技术特征：

1.一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统，其特征在于，锅炉(1)的再热蒸汽出口分别通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ(14)、汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ(15)、汽轮机中压缸进汽调节阀(16)，与中压缸(3)的进汽口ⅰ、进汽口ⅱ、进汽口连接，中压缸(3)的蒸汽出口与低压缸(4)的进汽口连接；在中压缸(3)的进汽口ⅰ至中压缸(3)的进汽口ⅱ之间设置多级汽轮机级组，在中压缸(3)的进汽口ⅱ至中压缸(3)的进汽口之间设置多级汽轮机级组。

2.根据权利要求1所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统，其特征在于，对于中压缸(3)的进汽口ⅰ至中压缸(3)的进汽口ⅱ之间的多级汽轮机级组，进口设计蒸汽温度为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽温度，设计蒸汽流量为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽流量的40％～60％，设计蒸汽压力为汽轮机级组达到设计工况时的最佳再热蒸汽压力，范围为主蒸汽压力p0的20％～30％，即prh＝(0.2～0.3)p0；对于中压缸(3)的进汽口ⅱ至中压缸(3)的进汽口之间的多级汽轮机级组，进口设计蒸汽温度为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽温度，设计蒸汽流量为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽流量的60％～80％，设计蒸汽压力为汽轮机级组达到设计工况时的最佳再热蒸汽压力，范围为主蒸汽压力p0的20％～30％，即prh＝(0.2～0.3)p0；对于中压缸(3)的进汽口至中压缸(3)的蒸汽出口之间的汽轮机级组，进口设计蒸汽压力为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽压力，设计蒸汽温度为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽温度，设计蒸汽流量为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽流量。

3.根据权利要求1所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统，其特征在于，中压缸(3)的进汽口ⅰ至中压缸(3)的进汽口ⅱ之间的多级汽轮机级组的数量为2～4级；中压缸(3)的进汽口ⅱ至中压缸(3)的进汽口之间的多级汽轮机级组的数量为2～4级。

4.权利要求1至3任一项所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统的运行方法，其特征在于，在机组负荷高于90％时，开启汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ(14)和汽轮机中压缸进汽调节阀(16)，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ(14)控制中压缸(3)进汽口的再热蒸汽温度，通过汽轮机高压缸进汽调节阀(13)控制机组负荷，定压运行；在机组负荷为70％～90％时，开启汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ(15)，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ(14)控制中压缸(3)的进汽口ⅰ和进汽口ⅱ之间汽轮机级组的蒸汽温度，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ(15)控制中压缸(3)进汽口的再热蒸汽温度，通过汽轮机高压缸进汽调节阀(13)控制机组负荷，机组定压运行；在机组负荷为50％～70％时，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ(15)控制中压缸(3)进汽口的再热蒸汽压力，通过汽轮机中压缸进汽调节阀(16)控制中压缸(3)进汽口的再热蒸汽温度，通过汽轮机高压缸进汽调节阀(13)控制机组负荷，机组定压运行；在机组负荷低于50％时，关闭汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ(15)和汽轮机中压缸进汽调节阀(16)，通过汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ(14)控制机组负荷，机组滑压运行。

5.根据权利要求4所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统的运行方法，其特征在于，开启汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ(14)、汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ(15)和汽轮机中压缸进汽调节阀(16)控制其中间汽轮机级组的进口蒸汽压力为不同负荷下的最佳再热蒸汽压力，再热蒸汽温度控制在540℃～566℃之间。

6.根据权利要求4所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统的运行方法，其特征在于，中压缸(3)的进汽口蒸汽压力最低为2mpa。

7.根据权利要求4所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统的运行方法，其特征在于，汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ(14)的补汽压力与再热蒸汽的压力的差值，应保证中压缸(3)的进汽口ⅰ至中压缸(3)的进汽口ⅱ之间汽轮机级组的流量不小于设计流量的80％～90％。

8.根据权利要求4所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统的运行方法，其特征在于，汽轮机中压缸补汽调节阀ⅱ(15)的补汽压力与汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ(14)的补汽压力的差值，应保证中压缸(3)的进汽口ⅱ至中压缸(3)的进汽口之间汽轮机级组的流量不小于设计流量的80％～90％。

9.根据权利要求4所述的一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统的运行方法，其特征在于，当机组负荷高于90％且再热蒸汽温度大于566℃时，将汽轮机中压缸补汽调节阀ⅰ(14)完全打开。

技术总结本发明公开一种深度调峰汽轮机中压缸补汽调节系统及运行方法，涉及电厂领域，主要用于解决电厂在深度调峰过程中热耗率明显增加的问题；该系统主要包括中压缸、汽轮机中压缸进汽调节阀和多级汽轮机中压缸补汽调节阀等设备；通过在原有中压缸前添加多个汽轮机级组，并配置多级汽轮机中压缸补汽调节阀，实现中压缸通流面积可变的效果，提高了锅炉出口的再热蒸汽压力，使再热蒸汽压力达到不同负荷下的最佳值，实现汽轮机组在低负荷时高效运行和灵活性提升的效果；在高负荷运行时，通过开启补汽调节阀可以快速降低再热蒸汽温度，防止再热蒸汽超温，实现汽轮机组在高负荷时的安全运行。本发明可以减少机组在低负荷时，由于再热蒸汽压力的降低导致的机组热耗率增加的问题，提升了机组的调峰性能。技术研发人员：刘继平,邹青荣,孙渤,赵永亮,张顺奇,张鹏威,梁秀进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：2024/6/18