一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的系统和方法
技术领域
本发明属于汽轮机抽汽供热技术领域，具体涉及一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的系统和方法。
背景技术
近年来，为实现节能减排和充分利用热电联产的优越性，越来越多的再热凝汽式机组被改造成为供热机组。在现有的某些供热系统中，当用户需求的蒸汽温度参数较低时，供热蒸汽的温度与用户所需供热温度相差较大，需要对高温供热蒸汽进行使用喷水减温，导致高温供热蒸汽的能量没有得到充分利用。
目前也有一些利用供热蒸汽的过热度提高给水温度，减少单位给水在锅炉中的吸热量，以提高电厂综合能源利用效率的装置。如授权日为2016年8月31日，授权公告号为CN205535722U的中国专利中，公开了一种用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置，该能量梯级利用装置需要根据锅炉给水回水和供热抽汽温度相匹配的原则，直接替代部分回热加热器，如果对役机组进行供热改造，该方案可能引起参数不匹配导致机组整体的热效率并非最优甚至下降，还会因为低负荷运行时的给水温度偏低导致脱销指标不合格，系统的普适性受限。因此该装置更适用于新建供热机组的设计(需对其影响的系统进行大幅改进设计)，不适用于在役机组的供热改造。如授权日为2017年2月15日，授权公告号为CN205957140U的中国专利中，公开了一种热利用率高的供热系统。该供热系统通过加装蒸汽冷却器加热锅炉最终给水的方式利用高温蒸汽的部分过热度。该系统的蒸汽冷却器仅加热最终给水，系统相对简化，但是对供热蒸汽温度的适用范围和调节能力有一定局限性，所以仍需要设置喷水减温装置。
综上所述，对于在役机组的供热改造而言，目前尚无一种普适性和供热蒸汽温度参数调节能力较强，且无需设置喷水减温装置，可用于提升工业供汽能力和机组效率的系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用性和参数调节能力较强，可用于对在役再热式汽轮机组进行供热改造以提高其工业供汽能力及机组效率的系统和方法。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的系统，包括汽轮机组汽水系统、给水旁路换热系统、供热系统和反馈控制系统；其中，所述的汽轮机组汽水系统包括锅炉，锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，高压缸的一段和二段抽汽口分别与第一级高加和第二级高加的进汽口相连通，中压缸的一段和二段抽汽口分别与第三级高加和除氧器的进汽口相连通，除氧器、给水泵、第三级高加、第二级高加和第一级高加的进出水口依次相连通，第一级高加的出水口与锅炉的给水管道入口相连通；
所述的给水旁路换热系统包括给水泵出口至汽水换热器进水管道，给水泵出口至汽水换热器进水管道从给水泵至第三级高加给水管道的支路引出，与汽水换热器进水口相连通，给水泵出口至汽水换热器进水管道上安装有给水旁路至汽水换热器进水电动阀，汽水换热器的出水口与汽水换热器回水管道相连通，汽水换热器回水管道通过汽水换热器出水至第一级高加出口电动阀与和第一级高加至锅炉给水管道相连通，汽水换热器回水管道通过汽水换热器出水至第二级高加出口电动阀与第二级高加至第一级高加给水管道相连通，汽水换热器回水管道通过汽分水换热器出水至第三级高加出口电动阀与第三级高加至第二级高加给水管道相连通；
所述的供热系统包括压力匹配器，压力匹配器的入口分别与中压缸供热抽汽管道和冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽管道相连通，中压缸供热抽汽管道上安装有中压缸供热抽汽调节阀，冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽管道上安装有冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽调节阀，压力匹配器的出口与汽水换热器的蒸汽入口相连通，汽水换热器的蒸汽出口与汽水换热器至用户蒸汽管道相连通；
在汽水换热器至用户蒸汽管道上安装有第一温度测点，在给水泵至第三级高加给水管道上安装有第二温度测点，在汽水换热器回水管道上安装有第三温度测点；
所述的反馈控制系统包括反馈控制器，反馈控制器的入口与第一温度测点，第二温度测点和第三度测点相连通，反馈控制器的出口与汽水换热器出水至第一级高加出口电动阀，汽水换热器出水至第二级高加出口电动阀，汽水换热器出水至第三级高加出口电动阀和给水旁路至汽水换热器进水电动阀相连通。
本发明进一步的改进在于，根据用户的压力需求在中压缸缸体上进行开孔。
一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的方法，该方法基于上述一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的系统，包括如下操作步骤：
步骤一：当机组负荷较高，中压缸供热抽汽可以满足用户的压力需求时，关闭冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽调节阀，调节中压缸供热抽汽调节阀的开度，使汽水换热器的出口蒸汽流量满足用户需求；当机组负荷较低，中压缸供热抽汽无法满足用户的压力需求时，同时调节中压缸供热抽汽调节阀和冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽调节阀的开度，使汽水换热器的出口蒸汽压力和流量同时满足用户需求；
步骤二：根据用户的温度需求在反馈控制器中设置第一温度测点的目标值，同时将第一温度测点和第二温度测点的测量值传送至反馈控制器；
步骤三：根据汽水换热器的换热特性以及第一温度测点和第二温度测点的测量值，在反馈控制器中进行处理，通过控制给水旁路至汽水换热器进水电动阀的开度从而控制给水泵出口至汽水换热器进水管道对应的给水流量；
步骤四：将第三温度测点的测量值传送至反馈控制器，根据温度测量值选择汽水换热器回水管道中回水位置为第一级高加至锅炉给水管道或第二级高加至第一级高加给水管道或第三级高加至第二级高加给水管道，确认位置后开启相应的控制阀汽水换热器出水至第一级高加出口电动阀或汽水换热器出水至第二级高加出口电动阀或汽水换热器出水至第三级高加出口电动阀并关闭另外两个控制阀。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的系统和方法，首先通过同时调节中压缸供热抽汽调节阀和冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽调节阀的开度，使汽水换热器出口蒸汽压力和流量同时满足用户需求。然后根据用户的温度需求在反馈控制器中设置第一温度测点的目标值，同时将第一温度测点和第二温度测点的测量值传送至反馈控制器，结合根据汽水换热器的换热特性，控制给水泵出口至汽水换热器进水管道对应的给水流量。最后将第三温度测点的测量值传送至反馈控制器，根据温度测量值选择汽水换热器回水管道中回水位置并开启对应的电动阀门。提供一种普适性和供热蒸汽温度参数调节能力较强，且无需设置喷水减温装置，可用于对在役机组进行供热改造，提升其工业供汽能力和机组效率的系统。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记说明：
1、锅炉，2、高压缸，3、中压缸，4、给水泵，5、除氧器，6、压力匹配器，J1、第一级高加，J2、第二级高加，J3、第三级高加，J4、汽水换热器，L1、第一级高加至锅炉给水管道，L2、第二级高加至第一级高加给水管道，L3、第三级高加至第二级高加给水管道，L4、给水泵至第三级高加给水管道，L5、冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽管道，L6、中压缸供热抽汽管道，L7、给水泵出口至汽水换热器进水管道，L8、汽水换热器出水至第一级高加出口回水管道，L9、汽水换热器至用户蒸汽管道，V1、汽水换热器出水至第一级高加出口电动阀，V2、汽水换热器出水至第二级高加出口电动阀，V3、汽水换热器出水至第三级高加出口电动阀，V4、给水旁路至汽水换热器进水电动阀，V5、冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽调节阀，V6、中压缸供热抽汽调节阀，T1、第一温度测点，T2、第二温度测点，T3、第三温度测点，C1、反馈控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明提供的一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的系统，包括汽轮机组汽水系统、给水旁路换热系统、供热系统和反馈控制系统。
其中，所述的汽轮机组汽水系统包括锅炉1，锅炉1的过热蒸汽管道出口与高压缸2进汽口相连通，高压缸2的排汽口与锅炉1的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉1的再热蒸汽管道出口与中压缸3进汽口相连通，高压缸2的一段和二段抽汽口分别与第一级高加J1和第二级高加J2的进汽口相连通，中压缸3的一段和二段抽汽口分别与第三级高加J3和除氧器5的进汽口相连通，除氧器5、给水泵4、第三级高加J3、第二级高加J2和第一级高加J1的进出水口依次相连通，第一级高加J1的出水口与锅炉1的给水管道入口相连通。
所述的给水旁路换热系统包括给水泵出口至汽水换热器进水管道L7，给水泵出口至汽水换热器进水管道L7从给水泵至第三级高加给水管道L4的支路引出，与汽水换热器J4进水口相连通，给水泵出口至汽水换热器进水管道L7上安装有给水旁路至汽水换热器进水电动阀V4，汽水换热器J4的出水口与汽水换热器回水管道L8相连通，汽水换热器回水管道L8通过汽水换热器出水至第一级高加出口电动阀V1与和第一级高加至锅炉给水管道L1相连通，汽水换热器回水管道L8通过汽水换热器出水至第二级高加出口电动阀V2与第二级高加至第一级高加给水管道L2相连通，汽水换热器回水管道L8通过汽分水换热器出水至第三级高加出口电动阀V3与第三级高加至第二级高加给水管道L3相连通。
所述的供热系统包括压力匹配器6，压力匹配器6的入口分别与中压缸供热抽汽管道L6和冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽管道L5相连通，中压缸供热抽汽管道L6上安装有中压缸供热抽汽调节阀V6，冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽管道L5上安装有冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽调节阀V5，压力匹配器6的出口与汽水换热器J4的蒸汽入口相连通，汽水换热器J4的蒸汽出口与汽水换热器至用户蒸汽管道L9相连通。
所述的反馈控制系统包括反馈控制器C1，反馈控制器C1的入口与第一温度测点T1，第二温度测点T2和第三度测点T3相连通，反馈控制器C1的出口与汽水换热器出水至第一级高加出口电动阀V1，汽水换热器出水至第二级高加出口电动阀V2，汽水换热器出水至第三级高加出口电动阀V3和给水旁路至汽水换热器进水电动阀V4相连通。
此外，在汽水换热器至用户蒸汽管道L9上安装有第一温度测点T1，在给水泵至第三级高加给水管道L4上安装有第二温度测点T2，在汽水换热器回水管道L8上安装有第三温度测点T3。
根据用户的压力需求在中压缸缸体上进行开孔，引出中压缸供热抽汽管道L6，管道尺寸根据用户的流量需求计算。
本发明提供的一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的方法，包括如下操作步骤：
步骤一：当机组负荷较高，中压缸供热抽汽可以满足用户的压力需求时，关闭冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽调节阀V5，调节中压缸供热抽汽调节阀V6的开度，使汽水换热器6的出口蒸汽流量满足用户需求；当机组负荷较低，中压缸供热抽汽无法满足用户的压力需求时，同时调节中压缸供热抽汽调节阀V6和冷再热蒸汽至压力匹配器蒸汽调节阀V5的开度，使汽水换热器6的出口蒸汽压力和流量同时满足用户需求。
步骤二：根据用户的温度需求在反馈控制器C1中设置第一温度测点T1的目标值，同时将第一温度测点T1和第二温度测点T2的测量值传送至反馈控制器C1。
步骤三：根据汽水换热器J4的换热特性以及第一温度测点T1和第二温度测点T2的测量值，在反馈控制器C1中进行处理，通过控制给水旁路至汽水换热器进水电动阀V4的开度从而控制给水泵出口至汽水换热器进水管道L7对应的给水流量。
步骤四：将第三温度测点T3的测量值传送至反馈控制器C1，根据温度测量值选择汽水换热器回水管道L8中回水位置为第一级高加至锅炉给水管道L1或第二级高加至第一级高加给水管道L2或第三级高加至第二级高加给水管道L3，确认位置后开启相应的控制阀汽水换热器出水至第一级高加出口电动阀V1或汽水换热器出水至第二级高加出口电动阀V2或汽水换热器出水至第三级高加出口电动阀V3并关闭另外两个控制阀。
本发明提供的一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的系统中，可以综合调节旁路给水的流量，并设定汽水换热器回水管道中回水的位置，故普适性和供热蒸汽温度参数调节能力较强，且无需设置喷水减温装置，可用于对在役机组进行供热改造，提升其工业供汽能力和机组效率。
