1.本发明属于火力发电厂灵活性领域，具体涉及一种可实现机炉解耦的汽轮机回热系统。


背景技术：

2.随着双碳目标的落实推进，火电机组的热电联产需求增大，热电解耦和火电灵活性的呼声越来越高，机炉解耦技术层出不穷，但当锅炉负荷率与汽轮机负荷率差别较大时，汽轮机的回热系统就无法正常运行了：由于水量大，回热加热器所需的抽汽量就大，但是汽轮机负荷相对较低，使得抽汽级的级后压力过低，叶片前后压差过大；同时由于水量大，抽汽不足导致给水加热不足，除氧效率下降，影响受热面金属寿命；抽汽不足也会导致给水泵出路不足；或导致给水温度不足，影响效率。
3.综上所述，当机炉负荷差距较大时汽轮机回热系统无法按照原设计正常运行，目前的回热系统无法满足机炉深度解耦的工况。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可实现深度机炉解耦的汽轮机回热系统，
5.一种可实现机炉解耦的汽轮机回热系统，包括回水系统和抽汽系统两部分，回水系统包括凝结水泵、凝结水主管路、低压加热器、除氧器、给水泵、给水主管路、高压加热器、锅炉主给水母管；抽汽系统包括汽轮机各段抽汽管，连接至低压加热器和高压加热器；其特征在于：在低压加热器的上游至下游间与低压加热器并列设置凝结水旁路；凝结水旁路上安装有调节阀，利用调节阀控制凝结水旁路切投及调节流量；在高压加热器的上游至下游间与高压加热器并列设置主给水旁路；主给水旁路上安装有调节阀，利用调节阀控制主给水旁路切投及调节流量；抽汽系统还包括主蒸汽解耦旁路管道，主蒸汽解耦旁路管道与主蒸汽管道相连接，主蒸汽管道与汽轮机高压缸相连接；来自主蒸汽管道的高温高压主蒸汽，一部分进入汽轮机高压缸，另一部分进入主蒸汽解耦旁路管道，用于机炉解耦；从主蒸汽解耦旁路管道引接主蒸汽抽汽旁路，经过第一减温减压器后连接至#1号高压加热器作为加热汽源。
6.本发明的有益效果是：水侧增设旁路将多余的水量引入，使得进入低加和高加的水量与汽轮机负荷率t％是匹配的。同时增加两路抽汽汽源以补充汽轮机抽汽的不足，汽源分别来自主汽解耦旁路、高压缸排汽管。从而确保锅炉给水处于高参数，汽轮机原有的回热系统仍然保持正常工况，实现深度机炉解耦工况。
7.本发明不受机组的冷却方式限制：无论是空冷还是水冷；
8.本发明不受机组的回热级数限制；
9.本发明不受机组热网疏水的流向限制：无论热网疏水回流至凝汽器还是除氧器。
10.本发明采取“水侧增设旁路、汽侧增设汽源”的思路，使得回热系统能够满足机炉深度解耦的工况。
11.本发明解决了当锅炉和汽轮机负荷差别很大时，回热系统“水多汽少”的矛盾，杜绝了抽汽级压差过大、给水温度不足、给水泵动力不足等问题。从而解决了机炉深度解耦时的回热系统不匹配问题。
附图说明
12.图1：系统构成示意图。
13.图2：锅炉负荷率100％汽轮机50％时回热系统参数示意图。
14.图中：凝结水泵(1)、凝结水主管路(2)、凝结水旁路(3)、凝结水旁路加热器(4)、阀门(5)、管道(6)、除氧器(7)、给水泵(8)、给水主管路(9)、主给水旁路(10)、主给水旁路加热器(11)、阀门(12)、给水主管路(13)、#0高压加热器(14)、锅炉主给水母管(15)、第一减温减压器(16)、第二减温减压器(17)、主蒸汽抽汽旁路(18)、管路(19)、一段抽汽阀(20)、高压缸排气管(21)、第三减温减压器(22)、支管(23)、四段供汽阀(24)、支管(25)、四段供汽阀(26)
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.本发明的技术方案，不受电厂机组容量的限制。
17.本发明的技术方案，不受电厂机组参与深度热电解耦和供热台数的限制。
18.本发明的技术方案，不受电厂机组蒸汽参数的限制。
19.本发明的技术方案，不受电厂机组乏汽冷却方式的限制。
20.本发明的技术方案，不受电厂供热热力系统的限制。
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
22.如图1所示，一种可实现机炉解耦的汽轮机回热系统，机炉解耦系统包括，主蒸汽管道、解耦分流管道、汽轮机高压缸、锅炉再热器、热压机系统；
23.主蒸汽管道与解耦分流管道相连接，主蒸汽管道与汽轮机高压缸相连接。来自主蒸汽管道的高温高压主蒸汽，一部分进入汽轮机高压缸，另一部分进入解耦分流管道。
24.解耦分流管道与热压机系统的动力蒸汽入口相连接，高压缸排汽管道与热压机系统的吸入蒸汽口相连接。解耦分流管道上设置有第一减温减压器(16)，解耦分流管道来的蒸汽经第一减温减压器(16)进行减温减压后作为热压机系统的动力蒸汽；高压缸排汽管道来的高排蒸汽作为热压机系统吸入蒸汽。热压机系统排汽管道与再热器冷端相连接。
25.解耦分流管道上依次设置有调节阀、第一减温减压器(16)。通过第一减温减压器(16)后的解耦分流管道连接到热压机系统动力蒸汽进汽管道。
26.回热系统，包括回水系统和抽汽系统两部分，回水系统包括凝结水泵(1)、凝结水主管路(2)、低压加热器、除氧器(7)、给水泵(8)、给水主管路(9)、高压加热器、锅炉主给水母管(15)；低压加热器和高压加热器的抽汽来源都来自常规的汽轮机抽汽。
27.在低压加热器的上游至下游间与低压加热器并列设置凝结水旁路(3)；凝结水旁
路(3)上安装有凝结水旁路加热器(4)和调节阀。
28.凝结水从凝结水泵(1)出口母管分为主旁两路：主路进入低压加热器逐级加热，凝结水旁路(3)进入凝结水旁路加热器(4)，其出水口与#5低压加热器的出口(除氧器的入口前)管道(6)相连接。将凝结水从凝结水泵出口分为两路，一路走常规的低压加热器，另一路进入凝结水旁路加热器，之后这两路水又重新会合于#5低加出口，一起进入除氧器。
29.中压缸4段抽汽连接至凝结水旁路加热器作为加热热源。
30.凝结水旁路加热器为可选设备，可仅设置凝结水旁路(3)。凝结水旁路(3)设有相应的旁路阀，可以根据系统需求切投及调节流量。
31.在高压加热器的上游至下游间与高压加热器并列设置主给水旁路(10)；主给水旁路(10)上安装有主给水旁路加热器(11)和调节阀。
32.给水从给水泵(8)的出口母管分为两路：一路沿着给水主管道(9)进入高压加热器，另一路进入主给水旁路(10)、主给水旁路加热器(11)，然后在#1高压加热器出水口母管(13)汇入给水主管道(9)。
33.将给水从给水泵出口分为两路，一路走常规的高压加热器，另一路进入给水旁路加热器，之后这两路水重新会合于#1高加出口。
34.给水旁路加热器为可选设备，可仅设置主给水旁路(10)。主给水旁路(10)设有相应的旁路阀，可以根据系统需求切投及调节流量。
35.解耦主蒸汽经减温减压后连接至主给水旁路加热器作为加热热源。
36.#1高压加热器下游设置有#0高压加热器(14)，给水进入#0高压加热器(14)升温后通过锅炉主给水母管(15)进入锅炉省煤器。
37.设置#0高加，布置在#1高加下游，对给水进行补充加热。#0高加与给水旁路加热器的功能互补，两者可以全部设置，若现场布置困难或成本受限可以只设一个或都不设置，如果两者都不设置，则将#1高加的汽源从一段抽汽切换到主汽解耦旁路，以保证锅炉给水温度。
38.抽汽系统包括主蒸汽解耦分流管道、高压缸排汽管道(21)。主蒸汽解耦分流管道连接到热压机作为动力蒸汽，用于机炉解耦。
39.从主蒸汽解耦分流管道引接主蒸汽抽汽旁路(18)，经过第二减温减压器(17)后分成三路：第一路连接至#0高加，第二路连接至#1号高加，第三路连接至给水旁路加热器作为加热汽源；
40.从高压缸排气管(21)引接高排抽汽旁路，经过第三减温减压器(22)后进入辅汽联箱，然后分为两路：第一路通过支管(23)去往除氧器，第二路通过支管(25)去往小汽机。
41.高压缸一段抽汽管也连接至#1高压加热器。#1高加的汽源可切换采用一段抽汽或由解耦主蒸汽经减温减压后，以保证锅炉给水温度。解耦主蒸汽经减温减压后通过管路(19)向#1高加供汽时，需关断原来的一段抽汽阀(20)。
42.高压缸四段抽汽管也分别连接至除氧器、小汽机。高排抽汽经过减温减压后通过管路(23)向除氧器供汽时，需关断原来的四段供汽阀(24)；高排抽汽经过减温减压后通过管路(25)向小汽机供汽时，需关断原来的四段供汽阀(26)。
43.当机炉解耦幅度较小时，可以让本系统退出运行，系统回归常规回热工况。也可以不开启水路旁路，但投运本系统的解耦抽汽和/或高压缸排汽抽汽。系统在解耦幅度较小时
不投运水路旁路，除氧器利用四段抽汽加热，小汽机利用高压缸排汽驱动，或者两者互换。
44.系统的水通路由：凝结水泵、低压加热器、凝结水旁路加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、给水旁路加热器、#0号高加、锅炉省煤器构成。凝结水旁路从凝结水泵的出口母管引出，凝结水旁路加热器的出水口与#5低加的出口(除氧器的入口前)管道相连接；给水旁路加热器的进水口与给水泵的出口管连接，给水旁路加热器的出水口与#1高加的出水管道相连接；#0高加连接在#1高加的下游主给水管路上，#0高加的出水口进入锅炉省煤器。
45.系统的抽汽由：主蒸汽解耦旁路管道、高压缸排汽管道、抽汽管道&阀门、以及原有抽汽管道组成。来自主蒸汽解耦旁路管道经过第二次减温减压后分成三个方向：方向一是去往#0高加作为加热蒸汽、方向二是去往#1号高加作为加热蒸汽、方向三是去往给水旁路加热器作为加热汽源；高排抽汽口经过减温减压后进入辅汽联箱，然后去往小汽机及除氧器。
46.将凝结水分为主旁两支：主路按照汽轮机的负荷率t％所对应的流量mt沿着原有的管路进入低加，多余的凝结水进入凝结水旁路，由于低加水量得到控制使得其抽汽量与汽轮机的负荷率t％是匹配的。之后旁路水量在#5低加出口并入主管路，进入除氧器加热。
47.将给水也分为主旁两支：主路按照汽轮机的负荷率t％所对应的流量mt’沿着原有的管路进入高加，多余的给水进入给水旁路，由于高加水量得到控制使得其抽汽量与汽轮机的负荷率t％是匹配的。最终给水旁路在#1高加出口并入主管路。所有给水会合后进入#0高加，然后进入锅炉省煤器。
48.以某300mw亚临界机组的机炉解耦为例：锅炉运行在100％负荷率时主给水量928t，汽轮机按50％工况运行时主进汽450t，此时热网疏水回到凝汽器热井后，凝结水量为837t/h，回热系统“水多汽少”的矛盾非常突出。
49.本系统投运现将凝泵出口水量分为两路：主管路按照汽轮机50％负荷率时368t/h的回热水量进入低加，#5低加出口水温与汽轮机50％初凝工况相同为120℃；其余469吨水量走旁路，进入凝结水旁路加热器，旁路加热器引接四段抽汽并按锅炉负荷率100％的要求将水加热至141℃，两路水汇合后混温为132℃进入除氧器。
50.除氧器的53t/h抽汽来自主汽解耦旁路，经过二次减温减压后，按照锅炉负荷率100％时的参数将给水加热至163℃进入给水泵，给水泵的～40t汽源也来自主汽解耦旁路，给水泵的流量有一部分需用于减温水增量，其余928t进入主给水母管，分为两路：其中447t进入原有母管经过高温加热器，按照汽轮机50％负荷率将给水加热至229℃，其余481t进入给水旁路加热器按照锅炉负荷率100％将给水加热至269℃，两者汇合混温为250℃，进入锅炉省煤器。
51.综上所述，本发明通过“水侧加旁路，汽侧加汽源”的方式实现了机炉解耦工况下的回热系统的参数整定。使得汽轮机处于低负荷时锅炉给水仍然实现高参数，并解决了汽轮机抽汽级过载、给水温度严重不足、除氧效果差、给水泵出力受阻等问题，为机炉解耦提供了必要的支撑。
52.一种用于深度机炉解耦系统的回热方法如下：
53.1)在凝结水泵出口设置一个旁路，控制进入低加的水量，多余水量进入旁路。这两路在#5低加出口重新汇合进入除氧器。在给水泵出口设置一个旁路，控制进入高加的水量，多余水量进入旁路。这两路在#1高加出口重新汇合。
54.2)在#1高加下游设置#0号高加，对给水进行补充加热，提升给水温度。
55.3)从主汽解耦旁路上引出一路汽源，经过减温减压给#0高加、给水旁路加热器供汽，也可以作为#1高加的备用汽源。从高压缸排汽管道上引出一路汽源，经减温减压后为除氧器、小汽机提供驱动汽源。
56.4)在凝结水、给水的旁路管路上安装流量测控系统，系统投运时，旁路管道的水流量由旁路阀门控制。
57.5)从主汽解耦旁路、高压缸排汽管引出的抽汽管道上装有减温减压器、压力变送器，通过阀门控制进入加热器的蒸汽压力，使得加热器的出口水温满足锅炉负荷率b％所需：比如给水旁路加热器的出口水温需按照纯凝工况时机组负荷率b％时#1高加出水温度设定；凝结水旁路加热器的出口水温需按照纯凝工况时机组负荷率b％时#5低加出水温度设定。
58.6)在解耦幅度较低时，锅炉负荷率b％与汽轮机负荷率t％相差不明显，此时四段抽汽量的缺口不大，除氧器和小汽机的汽源不必全部切换到高压缸排汽，系统可以根据实际情况将给水泵切换至高压缸排汽，除氧器仍采用四段抽汽。
59.7)系统投运时会导致汽轮机四段抽汽量减少，会使高中压缸轴向推力有微小变化，不足以超载，需要监控推力轴承运行工况。当主汽解耦旁路作为#1高加汽源时也有类似问题，不足以超载，需要监控推力轴承运行工况。
60.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。