一种热电机组给水旁路及变主再热汽温宽域调整系统
阅读说明：本技术 一种热电机组给水旁路及变主再热汽温宽域调整系统 (Thermoelectric generator set feed water bypass and variable main reheat steam temperature wide-range adjusting system ) 是由 许朋江 王东晔 高庆 范庆伟 居文平 黄嘉驷 马汀山 于 2020-12-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种热电机组给水旁路及变主再热汽温宽域调整系统,该系统通过增设高压加热器旁路调整阀(3),以减小汽轮机各级抽汽量,降低锅炉入口水温,同时通过增设主蒸汽温度调整阀(1)和再热蒸汽温度调整阀(2)对主蒸汽温度和再热蒸汽温度进行宽域调整,大幅提升汽轮机供热抽汽流量,从而使供热能力增加的同时,达到电负荷调节能力大幅提升的目的。这一技术具有降低机组能耗水平且可以和现有供热相关技术兼容的特性。(The invention discloses a thermoelectric unit feed water bypass and main reheating steam temperature wide-range adjusting system, which reduces the steam extraction amount of each stage of a steam turbine and reduces the water temperature of a boiler inlet by additionally arranging a high-pressure heater bypass adjusting valve (3), and meanwhile, the main steam temperature and the reheating steam temperature are adjusted in a wide range by additionally arranging a main steam temperature adjusting valve (1) and a reheating steam temperature adjusting valve (2), so that the heat supply steam extraction flow of the steam turbine is greatly improved, and the purpose of greatly improving the electric load adjusting capacity is achieved while the heat supply capacity is increased. This technique has the characteristic of reducing the energy consumption level of the unit and of being compatible with existing heating-related techniques.)
技术领域
本发明属于电站锅炉及汽轮机系统领域，具体涉及一种热电机组给水旁路及变主再热汽温宽域调整系统。
背景技术
为解决新能源消纳问题，提升火电机组电负荷调节能力，是火电机组灵活性改造的关键目标。受热电负荷耦合特性限制，以热定电的运行模式下，热、电负荷同涨同降，调节性能差。采暖供热机组在冬季运行时，电负荷处于相对较高的状态，难以下调，给新能源的消纳造成困难。热电供给矛盾和供热不足是热电联产机组的共性问题。实现热电解耦并提升供热机组的电负荷调节能力，是当前热电联产机组亟待解决的问题。
现有热电解耦技术均不同程度存在一定局限性，旁路供热技术和主、再热蒸汽直接供热技术具有较强的电负荷调节能力，但会导致机组能耗水平大幅度升高，且减温减压幅度较大(以亚临界机组为例主汽压由16.7MPa减压至0.1-0.5MPa，温度由535℃减至≤200℃)系统可靠性较低；低压缸光轴供热技术可以大幅降低机组电负荷，但会进一步增加热电耦合性，电负荷调节能力进一步降低；低压缸零出力技术具有较强的电负荷调节能力，但存在电负荷调节不连续等问题。且以上各项改造技术改造范围较大，部分技术不可共用，相互兼容性不强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热电机组给水旁路及变主再热汽温宽域调整系统，具有保障和增加供热能力、提升电负荷调节能力、降低机组能耗水平且可以和现有供热相关技术兼容的新型技术，以解决现有热电解耦技术所存在的一系列问题。
为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种热电机组给水旁路及变主再热汽温宽域调整系统，包括高压加热器，在高压加热器的旁路系统增设有高压加热器旁路调整阀，从高压加热器的入口引出有独立的调温水，并增设有主蒸汽温度调整阀接至锅炉的主蒸汽系统构成主蒸汽正常调温系统，增设再热蒸汽温度调整阀接至锅炉的再热蒸汽系统，构成再热蒸汽正常调温系统。
本发明进一步的改进在于，主蒸汽正常调温系统由高加压加热器的入口引出接至锅炉的主蒸汽系统，并设置主蒸汽温度调整阀，以进一步减小进入高压加热器的给水流量，从而减小高压加热器的进汽流量。
本发明进一步的改进在于，再热蒸汽正常调温系统独立由高加压加热器的入口引出接至锅炉的再热蒸汽系统，并设置再热蒸汽温度调整阀，或者利用机组自带的再热蒸汽危急减温水进行调节。
本发明进一步的改进在于，高压加热器旁路上增设的高压加热器旁路调整阀入口与高压加热器给水入口相连，出口与高压加热器给水出口相连，两者处于并联状态。
本发明进一步的改进在于，通过调整高压加热器旁路调整阀来调整通过高压加热器的给水流量，继而起到调整进入高压加热器蒸汽流量，降低给水温度的作用。
本发明进一步的改进在于，通过主蒸汽温度调整阀与再热蒸汽温度调整阀来调整主蒸汽温度和再热蒸汽温度，起到调整主汽流量和再热蒸汽流量的作用，实现高压加热器的抽汽流量可调整和主蒸汽、再热蒸汽参数以及流量可调整的目的，实现热电解耦并保障供热能力提升。
本发明进一步的改进在于，该系统包括多个串联设置的高压加热器。
本发明进一步的改进在于，该系统能够实现主蒸汽温度在0～130℃内调整。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
1、通过高压加热器的给水流量可调，从而使得各加热器的抽汽流量可调，间接的使得通过汽轮机缸体的蒸汽流量可调，最终达到供热抽汽流量可调的目的。一般可使得供热蒸汽流量最大增加20～30％。从而可实现供热增容的目的。
2、通过主蒸汽正常调温系统和再热蒸汽正常调温系统，使得主、再热蒸汽温度在较宽的范围内可调(后文案例调整范围为0～130℃)，既规避了第1条中汽轮机通流蒸汽流量变化导致的发电功率变化，同时通过主再热参数的大幅调整起到对汽轮机发电机组的发出功率的调整，实现热电负荷解耦。
3、通过高压加热器的给水流量可调使得进入锅炉的给水温度降低，从而使得烟温降低，炉效提升，进一步深挖了机组热能利用潜力。
4、值得说明的是，本发明用于非供热机组时，使得机组回热深度变浅，却没有抽汽利用设施，会使得汽轮机排汽热损失大幅增加，从而使得机组整体能耗水平大幅增加。但用于供热机组时，因为汽轮机通流抽汽大量被抽出，排汽流量基本固定，在主、再热蒸汽参数降低的同时，排汽参数降低，反而会直接导致汽轮机热损失减小，能量利用效率提升。本条加上第3条，是该技术起到节能作用的主要原理。
5、对于抽汽供热机组或是低压缸零出力机组，进入低压缸的通流蒸汽流量基本固定(一般在0～200t/h)，使用本技术后，进入低压缸的蒸汽流量虽然不变，但蒸汽温度降低，可对低压缸的局部鼓风摩擦等产生的高温点起到冷却作用，继而提升机组运行的安全性。
附图说明
图1是本发明一种热电机组给水旁路及变主再热汽温宽域调整系统的示意图；
附图标记说明：
1为再热蒸汽温度调整阀，2为主蒸汽温度调整阀，3为高压加热器旁路调整阀，4为高压加热器，5为锅炉。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施方式，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
遵从上述技术方案，如图1所示，本发明提供的一种热电机组给水旁路及变主再热汽温宽域调整系统，实现热电解耦，电负荷调节能力提升。
多个高压加热器4串联在一起；高压加热器旁路调整阀3入口接入高压加热器4入口，出口接至高压加热器4的出口。增设主蒸汽温度调整阀2，其入口与高压加热器4的入口相连，出口与锅炉5的主蒸汽系统相连。增设再热蒸汽温度调整阀1，其入口与高压加热器4的入口相连，出口与锅炉5的再热蒸汽相连(也可根据情况不设再热蒸汽调温系统)。
一种热电机组给水旁路及变主再热汽温宽域调整系统，包括以下实施方式：
1、高压加热器旁路调整阀3与高压加热器4并联，其入口接至高压加热器4的入口，出口接至高压加热器4的出口。通过高压加热器的给水流量在0～100％范围内连续可调整，从而起到对供热抽汽流量的调整。当通过高压加热器的给水流量较少时，汽轮机抽汽较少，供热抽汽可大幅增加，最终增量可达到20％～30％。
2、增设主蒸汽温度调整阀2，其入口与高压加热器4的入口相连，出口与锅炉5的主蒸汽系统相连，构成主蒸汽正常减温系统。这一系统在供热期常用，可实现主蒸汽温度在较宽范围内(100℃左右)可调整(后文案例调整范围0～130℃)。通过主蒸汽和再热蒸汽的温度的宽域调整，在保障供热的同时，实现机组发电负荷可调，既而起到热电解耦的作用。
3、增设再热蒸汽温度调整阀1，其入口与高压加热器4的入口相连，出口与锅炉5的再热蒸汽相连(也可根据情况不设再热蒸汽调温系统)，构成再热蒸汽正常减温系统。再热蒸汽温度可调整范围与主蒸汽相同，调整策略与第2条相同。
具体见下以应用案例：
1、案例应用背景：以某300MW亚临界热电联产机组为例，设有三级高压加热器，串联布置，入口与锅炉给水泵相连，出口与锅炉相连，供热工况下给水流量977.2t/h，给水温升由171.2℃升至278.4℃，温升107.2℃。额定主蒸汽参数16.7MPa、538℃、977.2t/h，额定再热蒸汽温度538℃。供热蒸汽由中压缸排汽(五段抽汽)抽出，抽汽参数0.43MPa、256℃、550t/h，供热后蒸汽冷却为水，温度104℃，供热负荷388.07MW。机组发电负荷219MW。
2、本发明改动：增设高压加热器旁路调整阀，最大运行工况下，旁路阀全开，高压加热器进口水温171.2℃，进入锅炉的给水由旁路调整阀直接进入锅炉，温度仍然为171.2℃。通过主蒸汽温度调整阀对主蒸汽流量进行调节，调节范围100℃，本案例计算中采用调整90℃后的稳定工况。通过再热蒸汽温度调整阀对再热蒸汽温度进行调节，调节范围130℃，本案例计算中采用调整120℃后的稳定工况。
3、采用本发明后的运行参数变化：主蒸汽参数16.7MPa、448℃(下降90℃)、904t/h(保证燃煤量不变，蒸发量下降约73.2t/h)，额定再热蒸汽温度418℃(下降120℃)。供热蒸汽由中压缸排汽(五段抽汽)抽出，抽汽参数0.43MPa、168.2℃(下降87.8℃)、696.9t/h(汽量增加146.9t/h)，供热后蒸汽冷却为水，温度104℃，供热负荷455.63MW。机组发电负荷190MW。
4、采用本发明后的改进作用：
(1)给水温度大幅降低，锅炉排烟温度降低，排烟损失减小，锅炉热效率提升0.83个百分点(92％到92.83％)。
(2)低压缸进汽流量不变(102t/h)，进汽参数降低(由253.3℃降至158.6℃)，因而低压缸排汽流量基本不变(98t/h)，排汽参数大幅降低(排汽焓由2606.9kJ/kg降至2512.4kJ/kg)，排汽热损失减小。综合炉效影响，机组发电煤耗降低15.46g/kWh。
(3)机组供热能力提升67.56MW(供热面积可增加168.9万平方米)，提升17.41％，机电电负荷调节能力提升9.07％。
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