一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组及其运行方法技术方案

本发明专利技术提供一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组及其运行方法，汽轮机组包括高压补偿压力级和/或中压补偿压力级，先划分汽轮机组的运行负荷工况，在高负荷工况下，让常规的高压缸、中压缸投入运行，高压补偿压力级和/或中压补偿压力级空转或停机；在低负荷工况下，将高压补偿压力级与高压缸串联运行，和/或将中压补偿压力级与中压缸串联运行。高压补偿压力级设有可选择投运的第一蒸汽通道或第一调节压力级组，中压补偿压力级设有可选择投运的第二蒸汽通道或第二调节压力级组，根据不同负荷工况投运对应蒸汽通流能力的蒸汽通道或调节压力级组，实现汽轮机组的结构适应性重建，解决在主再热蒸汽运行压力下降时而引起的能效急剧下降问题。效急剧下降问题。效急剧下降问题。

An efficient steam turbine unit with external multi-channel regulation system and its operation method

【技术实现步骤摘要】
一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组及其运行方法


[0001]本专利技术属于汽轮机发电
，尤其涉及一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组及其运行方法。

技术介绍

[0002]随着大规模具有随机波动性的光伏、风电等新能源电力并网，迫使以燃煤火电为主体的基础电力全面参与深度调峰。燃煤火电机组设计主要考虑额定负荷工况下的运行效率，在深度调峰过程中的中低负荷工况下的机组发电能效急剧恶化，相比于额定负荷工况，常规燃煤火电机组30％额定负荷工况煤耗增加30
‑
40g/kW
·
h，其直接原因是在主蒸汽压力“定
‑
滑
‑
定”运行方式下，中低负荷下主蒸汽压力大幅降低，直接导致热力系统循环效率下降，同时还增大汽轮机本体通流损失。
[0003]现有技术中，汽轮机组一旦制造安装完成，其结构连接状态就定型了，各个压力缸只能按既定状态运行，由于各个压力缸都是按全负荷工况来设计的，当汽轮机组在中低负荷工况下运行时，由于主蒸汽运行压力下降，汽轮机组的结构无法重构，最终导致在深度调峰过程中能效急剧恶化。
[0004]另外地，在中低负荷工况下，锅炉可以提供的额定主蒸汽压力与调节级后压力之间形成的很大的理想焓降，现有技术无法有效利用，直接导致热力系统在中低负荷工况下循环效率大幅下降，系统能耗大幅升高。
[0005]系统解决汽轮机组深度调峰过程中低负荷工况下的运行效率下降问题，是关乎民用企业节能降耗、全局节能减排的关键问题，因此，亟需一种能够在中低负荷工况下仍能保持较高循环效率的汽轮机组和热力系统，来解决目前的问题。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组及运行方法，主要用于解决现有技术中汽轮机组在中低负荷工况下运行时，由于其结构连接状态无法根据负荷工况变化而适应性重构，所带来的能效急剧恶化，且无法调节等问题。
[0007]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，包括锅炉、第一转轴、高压缸和中压缸，所述锅炉的主蒸汽出口端通过主蒸汽管道与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接，所述主蒸汽管道上设有主汽门，所述高压缸的排汽出口端通过冷再热蒸汽管道与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述锅炉的再热蒸汽出口端通过再热蒸汽管道与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接，所述再热蒸汽管道上设有第四阀门，所述高压缸和中压缸沿所述第一转轴的中心轴线方向依次布置；
[0009]还包括第二转轴、高压补偿压力级和能量转换设备，所述高压补偿压力级和能量转换设备沿所述第二转轴的中心轴线方向依次布置，所述主汽门与所述高压缸之间设有第
一阀门，所述主汽门与所述高压补偿压力级之间设有第二阀门，所述高压补偿压力级的排汽出口端通过第三阀门与所述第一阀门蒸汽出口端管路连接后，再与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接；
[0010]所述高压补偿压力级沿径向设置至少两个第一蒸汽通道，所述第一蒸汽通道前端连接有用于控制蒸汽流量通断的至少一个第一调节阀门，在至少一个所述第一蒸汽通道内设有至少一个压力级，每个所述压力级由位于前端的静叶栅和位于后端的动叶栅组成。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，包括锅炉、第一转轴、高压缸和中压缸，所述锅炉的主蒸汽出口端通过主蒸汽管道与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接，所述主蒸汽管道上设有主汽门，所述高压缸的排汽出口端通过冷再热蒸汽管道与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述锅炉的再热蒸汽出口端通过再热蒸汽管道与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接，所述再热蒸汽管道上设有第四阀门，所述高压缸和中压缸沿所述第一转轴的中心轴线方向依次布置；
[0012]还包括第二转轴、中压补偿压力级和能量转换设备，所述中压补偿压力级和能量转换设备沿所述第二转轴的中心轴线方向依次布置，所述中压补偿压力级的蒸汽进口端通过第五阀门与所述第四阀门的蒸汽进口端管路连接，所述中压补偿压力级的排汽出口端通过第六阀门与所述第四阀门的蒸汽出口端管路连接后，再与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接；
[0013]所述中压补偿压力级沿径向设置至少两个第二蒸汽通道，所述第二蒸汽通道前端连接有用于控制蒸汽流量通断的至少一个第二调节阀门，在至少一个所述第二蒸汽通道内设有至少一个压力级，每个所述压力级由位于前端的静叶栅和位于后端的动叶栅组成。
[0014]第三方面，本专利技术提供一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，包括锅炉、第一转轴、高压缸和中压缸，所述锅炉的主蒸汽出口端通过主蒸汽管道与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接，所述主蒸汽管道上设有主汽门，所述高压缸的排汽出口端通过冷再热蒸汽管道与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述锅炉的再热蒸汽出口端通过再热蒸汽管道与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接，所述再热蒸汽管道上设有第四阀门，所述高压缸和中压缸沿所述第一转轴的中心轴线方向依次布置；
[0015]还包括第二转轴、高压补偿压力级、中压补偿压力级和能量转换设备，所述高压补偿压力级、中压补偿压力级和能量转换设备沿所述第二转轴的中心轴线方向依次布置，所述主汽门与所述高压缸之间设有第一阀门，所述主汽门与所述高压补偿压力级之间设有第二阀门，所述高压补偿压力级的排汽出口端通过第三阀门与所述第一阀门蒸汽出口端管路连接后，再与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接；所述中压补偿压力级的蒸汽进口端通过第五阀门与所述第四阀门的蒸汽进口端管路连接，所述中压补偿压力级的排汽出口端通过第六阀门与所述第四阀门的蒸汽出口端管路连接后，再与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接；
[0016]所述高压补偿压力级沿径向设置至少两个第一蒸汽通道，所述第一蒸汽通道前端连接有用于控制蒸汽流量通断的至少一个第一调节阀门，在至少一个所述第一蒸汽通道内设有至少一个压力级，每个所述压力级由位于前端的静叶栅和位于后端的动叶栅组成；
[0017]所述中压补偿压力级沿径向设置至少两个第二蒸汽通道，所述第二蒸汽通道前端连接有用于控制蒸汽流量通断的至少一个第二调节阀门，在至少一个所述第二蒸汽通道内
设有至少一个压力级，每个所述压力级由位于前端的静叶栅和位于后端的动叶栅组成。
[0018]结合第一、二、三方面，在第一种可能的实现方式中，存在至少一个所述第一蒸汽通道和/或第二蒸汽通道内不设置静叶栅或设置轴向通流面积不变的静叶栅，同时也不设置动叶栅或设置无反动度的动叶栅。
[0019]结合第一、二、三方面，在第二种可能的实现方式中，相邻所述第一蒸汽通道或第二蒸汽通道中的静叶栅至少存在一对在径向上相连接，定义径向连接的所述静叶栅为一个静叶栅对，静叶栅对在连接处形成一个沿周向延伸的环形静叶栅隔离带，所述环形静叶栅隔离带连接于相邻所述第一蒸汽通道或第二蒸汽通道之间隔断壁的末端。
[0020]结合第一、二、三方面，在第三种可能的实现方式中，所述静叶栅直接延伸至最内侧蒸汽通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，包括锅炉、第一转轴、高压缸和中压缸，所述锅炉的主蒸汽出口端通过主蒸汽管道与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接，所述主蒸汽管道上设有主汽门，所述高压缸的排汽出口端通过冷再热蒸汽管道与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述锅炉的再热蒸汽出口端通过再热蒸汽管道与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接，所述再热蒸汽管道上设有第四阀门，所述高压缸和中压缸沿所述第一转轴的中心轴线方向依次布置，其特征在于：还包括第二转轴、高压补偿压力级和能量转换设备，所述高压补偿压力级和能量转换设备沿所述第二转轴的中心轴线方向依次布置，所述主汽门与所述高压缸之间设有第一阀门，所述主汽门与所述高压补偿压力级之间设有第二阀门，所述高压补偿压力级的排汽出口端通过第三阀门与所述第一阀门蒸汽出口端管路连接后，再与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接；所述高压补偿压力级沿径向设置至少两个第一蒸汽通道，所述第一蒸汽通道前端连接有用于控制蒸汽流量通断的至少一个第一调节阀门，在至少一个所述第一蒸汽通道内设有至少一个压力级，每个所述压力级由位于前端的静叶栅和位于后端的动叶栅组成。2.一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，包括锅炉、第一转轴、高压缸和中压缸，所述锅炉的主蒸汽出口端通过主蒸汽管道与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接，所述主蒸汽管道上设有主汽门，所述高压缸的排汽出口端通过冷再热蒸汽管道与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述锅炉的再热蒸汽出口端通过再热蒸汽管道与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接，所述再热蒸汽管道上设有第四阀门，所述高压缸和中压缸沿所述第一转轴的中心轴线方向依次布置，其特征在于：还包括第二转轴、中压补偿压力级和能量转换设备，所述中压补偿压力级和能量转换设备沿所述第二转轴的中心轴线方向依次布置，所述中压补偿压力级的蒸汽进口端通过第五阀门与所述第四阀门的蒸汽进口端管路连接，所述中压补偿压力级的排汽出口端通过第六阀门与所述第四阀门的蒸汽出口端管路连接后，再与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接；所述中压补偿压力级沿径向设置至少两个第二蒸汽通道，所述第二蒸汽通道前端连接有用于控制蒸汽流量通断的至少一个第二调节阀门，在至少一个所述第二蒸汽通道内设有至少一个压力级，每个所述压力级由位于前端的静叶栅和位于后端的动叶栅组成。3.一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，包括锅炉、第一转轴、高压缸和中压缸，所述锅炉的主蒸汽出口端通过主蒸汽管道与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接，所述主蒸汽管道上设有主汽门，所述高压缸的排汽出口端通过冷再热蒸汽管道与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述锅炉的再热蒸汽出口端通过再热蒸汽管道与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接，所述再热蒸汽管道上设有第四阀门，所述高压缸和中压缸沿所述第一转轴的中心轴线方向依次布置，其特征在于：还包括第二转轴、高压补偿压力级、中压补偿压力级和能量转换设备，所述高压补偿压力级、中压补偿压力级和能量转换设备沿所述第二转轴的中心轴线方向依次布置，所述主汽门与所述高压缸之间设有第一阀门，所述主汽门与所述高压补偿压力级之间设有第二阀门，所述高压补偿压力级的排汽出口端通过第三阀门与所述第一阀门蒸汽出口端管路连接后，再与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接；所述中压补偿压力级的蒸汽进口端通过第五
阀门与所述第四阀门的蒸汽进口端管路连接，所述中压补偿压力级的排汽出口端通过第六阀门与所述第四阀门的蒸汽出口端管路连接后，再与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接；所述高压补偿压力级沿径向设置至少两个第一蒸汽通道，所述第一蒸汽通道前端连接有用于控制蒸汽流量通断的至少一个第一调节阀门，在至少一个所述第一蒸汽通道内设有至少一个压力级，每个所述压力级由位于前端的静叶栅和位于后端的动叶栅组成；所述中压补偿压力级沿径向设置至少两个第二蒸汽通道，所述第二蒸汽通道前端连接有用于控制蒸汽流量通断的至少一个第二调节阀门，在至少一个所述第二蒸汽通道内设有至少一个压力级，每个所述压力级由位于前端的静叶栅和位于后端的动叶栅组成。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，其特征在于，存在至少一个所述第一蒸汽通道和/或第二蒸汽通道内不设置静叶栅或设置轴向通流面积不变的静叶栅，同时也不设置动叶栅或设置无反动度的动叶栅。5.根据权利要求1至3任一项所述的一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，其特征在于，相邻所述第一蒸汽通道或第二蒸汽通道中的静叶栅至少存在一对在径向上相连接，定义径向连接的所述静叶栅为一个静叶栅对，静叶栅对在连接处形成一个沿周向延伸的环形静叶栅隔离带，所述环形静叶栅隔离带连接于相邻所述第一蒸汽通道或第二蒸汽通道之间隔断壁的末端。6.根据权利要求1至3任一项所述的一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，其特征在于，所述静叶栅直接延伸至最内侧蒸汽通道或通过隔板延伸至最内侧蒸汽通道，所述隔板在对应每个蒸汽通道的流通区域上开设有第一通汽孔。7.根据权利要求5所述的一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，其特征在于，相邻所述蒸汽通道中的动叶栅至少存在一对在径向上相连接，定义径向连接的所述动叶栅为一个动叶栅对，动叶栅对在连接处形成一个沿周向延伸的环形动叶栅隔离带。8.根据权利要求7所述的一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，其特征在于，在所述动叶栅对中靠近内侧的一个所述动叶栅直接固定在所述汽轮机组轮毂上或通过轮盘固定在所述汽轮机组轮毂上，所述轮盘在对应每个蒸汽通道的流通区域上开设有第二通汽孔。9.根据权利要求8所述的一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，其特征在于，所述环形动叶栅隔离带与所述环形静叶栅隔离带或隔断壁末端之间存在配合间隙，所述配合间隙中设有径向汽封组件。10.根据权利要求1至3任一项所述的一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，其特征在于，任意一个所述第一蒸汽通道或第二蒸汽通道中压力级的数量不少于位于其外侧任一个所述第一蒸汽通道或第二蒸汽通道中压力级的数量。11.一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，包括锅炉、第一转轴、高压缸和中压缸，所述锅炉的主蒸汽出口端通过主蒸汽管道与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接，所述主蒸汽管道上设有主汽门，所述高压缸的排汽出口端通过冷再热蒸汽管道与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述锅炉的再热蒸汽出口端通过再热蒸汽管道与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接，所述再热蒸汽管道上设有第四阀门，所述高压缸和中压缸沿所述第一转轴的中心轴线方向依次布置，其特征在于：还包括第二转轴、高压补偿压力级和能量转换设备，所述高压补偿压力级和能量转换
设备沿所述第二转轴的中心轴线方向依次布置，所述主汽门与所述高压缸之间设有第一阀门，所述主汽门与所述高压补偿压力级之间设有第二阀门，所述高压补偿压力级的排汽出口端通过第三阀门与所述第一阀门蒸汽出口端管路连接后，再与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接；所述高压补偿压力级内设有至少一个第一调节压力级组，所述第一调节压力级组依次同轴串联于所述能量转换设备之前，每个所述第一调节压力级组内设有至少一个压力级，所述压力级由位于前端的静叶栅和位于后端的动叶栅组成，每个所述第一调节压力级组对应有独立的第一调节进汽通道，所述第一调节进汽通道前端连接有用于控制蒸汽流量通断的至少一个第一控制阀门。12.一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组，包括锅炉、第一转轴、高压缸和中压缸，所述锅炉的主蒸汽出口端通过主蒸汽管道与所述高压缸的蒸汽进口端管道连接，所述主蒸汽管道上设有主汽门，所述高压缸的排汽出口端通过冷再热蒸汽管道与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述锅炉的再热蒸汽出口端通过再热蒸汽管道与所述中压缸的蒸汽进口端管道连接，所述再热蒸汽管道上设有第四阀门...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫良，吕俊复，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：