一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组及运行方法

1.本发明属于汽轮机发电技术领域，尤其涉及一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组及运行方法。

背景技术：

[0002]“双碳”战略推动构建以新能源为主体的新型电力系统，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]
经研究分析，在中低负荷下，高压缸和低压缸的运行状态急剧下降，而且两个缸体对通流面积的需求变化是相反的，但是现有的汽轮机组无法在中低负荷下根据对通流面积的变化而发生局部针对性的结构适应性重构，最终导致在深度调峰过程中能效急剧恶化。

技术实现要素：

[0004]
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组及运行方法，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等问题。
[0005]
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0006]
第一发明点是提供一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，包括第一转轴、低压调节级组和低压缸，所述低压缸和低压调节级组沿所述第一转轴的中心轴线方向依次布置，所述低压调节级组包括至少一个排汽可选择性地接入凝汽器的低压调节缸，多个所述低压调节缸与所述低压缸串联连接，所述低压缸的排汽可选择性地接入凝汽器，所述低压调节缸与低压缸组成低压多级重构缸组，所述低压多级重构缸组被配置为当负荷率低于设定重构负荷后，沿蒸汽流动方向可从后向前逐级切除低压调节缸。
[0007]
第二发明点是提供一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，包括第一转轴、第二转轴、低压调节级组和低压缸，所述低压缸布置于所述第一转轴，所述低压调节级组布置于所述第二转轴，所述低压调节级组与所述低压缸并联连接，所述低压调节级组包括至少一个排汽可选择性地接入凝汽器的低压调节缸，多个所述低压调节缸呈串联连接，所述低压调节级组被配置为当负荷率低于设定重构负荷后，并联代替所述低压缸并沿蒸汽流动方向可从后向前逐级切除低压调节缸。
[0008]
在一些实施例中，包括锅炉、高压缸、中压缸和高压调节级组，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，所述中压缸的蒸汽出口端与所述低压缸的蒸汽入口端管道连接，所述高压缸、中压缸和低压缸沿所述第一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，所述高压调节级组与所述第一阀门并联连接，所述高压调节级组包括至少一个可选择性地接入蒸汽管网的高压前置级，多个所述高压前置级呈串联或并联连接，所述高压调节级组的排汽可选择性地接入所述冷再热蒸汽管道。
[0009]
在一些实施例中，所述高压调节级组布置于第一转轴，在第一转轴上依次布置有高压调节级组、高压缸、中压缸、低压调节级组和低压缸。
[0010]
在一些实施例中，所述高压调节级组布置于第二转轴，在第二转轴上依次布置有高压调节级组和低压调节级组，在第一转轴上依次布置有高压缸、中压缸、和低压缸。
[0011]
在一些实施例中，所述高压缸排汽与所述冷再热蒸汽管道的接入点为第一冷再热接入点，所述高压调节级组排汽与所述冷再热蒸汽管道的接入点为第二冷再热接入点，所述第一冷再热接入点、第二冷再热接入点与所述锅炉之间可选择性接入。
[0012]
在一些实施例中，还包括回热系统，所述回热系统包括第一高压加热器和第二高压加热器，所述高压缸的常规第二抽汽口通过第一回热阀门与第二高压加热器管路连接，所述高压缸的常规第一抽汽口分别通过第二回热阀门与第一高压加热器管路连接、通过第三回热阀门与第二高压加热器管路连接，所述高压调节级组排汽通过第四回热阀门与第一高压加热器管路连接。
[0013]
在一些实施例中，所述主汽门与所述高压前置级之间设有第二阀门，所述高压前置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，所述高压前置级的排汽出口端通过第四阀门与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述高压缸的蒸汽进口端通过第一旁通阀连接再热蒸汽管道，所述高压缸的排汽出口端通过第二旁通阀连接再热蒸汽管道，所述第一旁通阀接入所述再热蒸汽管道的接入点与所述第二旁通阀接入所述再热蒸汽管道的接入点之间还设有再热切换阀门。
[0014]
在一些实施例中，相邻所述高压前置级之间设有串联调节阀，所述串联调节阀的进口端连接在前的所述高压前置级的排汽出口端，所述串联调节阀的出口端连接在后的所述高压前置级的蒸汽进口端。
[0015]
在一些实施例中，至少一个所述高压前置级的排汽出口端设有截止阀。
[0016]
在一些实施例中，多个所述高压前置级同向布置，或者至少存在一对所述高压前置级相向布置；
[0017]
多个所述低压调节缸同向布置，或者至少存在一对所述低压调节缸相向布置。
[0018]
在一些实施例中，根据所述高压前置级的数量n，设定所述汽轮发电机组的状态重构点的负荷率从大至小分别为x1、x2···
xn％，按照通流面积从小至大排序，第n个所述高压前置级的通流面积为所述高压缸第一级通流面积的0.4(1-xn％)～3(1-xn％)。
[0019]
在一些实施例中，根据所述低压调节缸的数量m，设定所述汽轮发电机组的状态重构点的负荷率从大至小分别为y1、y2···
ym％，按照通流面积从小至大排序，第m个所述低压调节缸的通流面积为所述低压缸第一级通流面积的0.4(1-ym％)～3(1-ym％)。
[0020]
第三发明点是提供一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，包括：
[0021]
在低负荷区间内划分出若干个低压重构负荷区间；
[0022]
将不同的所述低压重构负荷区间与不同的低压调节级组合进行映射绑定，所述低压调节级组合由单个所述低压调节缸组成，或，多个所述低压调节缸串联后组合而成，或，多个所述低压调节缸与低压缸串联后组合而成；
[0023]
若当前负荷或者设定负荷位于低压重构负荷区间时，投运与所述低压重构负荷区间对应的低压调节级组合，其中，低压重构负荷区间越小，其对应的低压调节级组合的总通流面积越小。
[0024]
在一些实施例中，按照通流面积从小至大的顺序沿着第一转轴依次布置低压调节缸，随着低压重构负荷区间越小，其对应的低压调节级组合的总通流面积变小的方式为按照通流面积从大至小依次切除低压调节缸。
[0025]
在一些实施例中，按照通流面积从小至大的顺序沿着第二转轴依次布置低压调节缸，随着低压重构负荷区间越小，以所述低压调节级组合代替所述低压缸，其对应的低压调节级组合的总通流面积变小的方式为按照通流面积从大至小依次切除低压调节缸。
[0026]
在一些实施例中，在低负荷区间内划分出若干个高压重构负荷区间；
[0027]
将不同的所述高压重构负荷区间与不同的高压调节级组合进行映射绑定，所述高压调节级组合由单个所述高压前置级组成，或，多个所述高压前置级串联或并联后组合而成；
[0028]
若当前负荷或者设定负荷位于高压重构负荷区间时，在高压缸前串联对应的所述高压调节级组合，其中，高压重构负荷区间越小，其对应的高压调节级组合的总通流面积越大。
[0029]
在一些实施例中，按照通流面积从小至大的顺序沿着第一转轴或第二转轴依次布置高压前置级，随着高压重构负荷区间越小，其对应的高压调节级组合的总通流面积变大的方式为按照通流面积从大至小依次将高压前置级串联地接入蒸汽管网。
[0030]
在一些实施例中，设定冷再热切换负荷点，若当前负荷或者设定负荷小于所述冷再热切换负荷点，则将所述高压调节级组的排汽接入所述锅炉，隔断所述高压缸的排汽进入所述锅炉，关闭再热切换阀门，开启第一旁通阀和第二旁通阀，使再热蒸汽经过高压缸后进入中压缸。
[0031]
在一些实施例中，在初始状态下，开启所述第一回热阀门、第三回热阀门，关闭所述第二回热阀门、第四回热阀门，将所述高压缸的排汽接入第二高压加热器，将所述高压缸的中间抽汽接入第一高压加热器；
[0032]
将所述高压调节级组的排汽接入所述冷再热蒸汽管道后，关闭所述第一回热阀门、第三回热阀门，开启所述第二回热阀门、第四回热阀门，将所述高压缸的中间抽汽接入第二高压加热器，将所述高压调节级组的排汽接入第一高压加热器。
[0033]
在一些实施例中，所述低负荷工况为额定负荷工况的10％～80％。
[0034]
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
[0035]
划分汽轮机组的运行负荷工况，在低负荷工况下，随着负荷率的下降，通过逐级切除低压调节缸的方式，减小汽轮机组低压区的总通流面积，实现低压区的动态重构；另外地，在低负荷工况下，在高压缸前串联高压调节级组，高压调节级组与高压缸均投入运行，提高高压区的通流面积，增加做功环节，并通过压力传递维持较高的机组运行压力；由此，
本汽轮机组实现在低负荷工况下的组合调节式动态重构，高压缸和低压缸的调节独立互不干扰，提高对负荷工况的适应性，避免汽轮机组在低负荷工况下由于主再热蒸汽运行压力下降而引起能效急剧下降的问题。
[0036]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
[0037]
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0038]
图1是本发明提供的组合调节式动态重构的汽轮发电机组在一种实施方式下的结构示意图。
[0039]
图2是本发明提供的组合调节式动态重构的汽轮发电机组在另一种实施方式下的结构示意图。
[0040]
图3是存在一对高压前置级相向布置时的结构示意图。
[0041]
附图标号说明：1锅炉；2第一转轴；3高压缸；4中压缸；5低压缸；6主汽门；7主蒸汽管道；8冷再热蒸汽管道；9再热蒸汽管道；10第二转轴；20高压调节级组；30低压调节级组；21高压前置级；31低压调节缸；41第一阀门；42第二阀门；43第三阀门；44第四阀门；45第五阀门；46第六阀门；47第七阀门；48第八阀门；49第九阀门；50冷再热阀门；51第一回热阀门；52第二回热阀门；53第三回热阀门；54第四回热阀门；55串联调节阀；56截止阀；57第一旁通阀；58第二旁通阀；59再热切换阀门；61回热系统；62第一高压加热器；63第二高压加热器；64凝汽器；65凝结水泵；66低压加热器；67除氧器；68给水泵；69发电机；70能量转换设备。
具体实施方式
[0042]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
[0043]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0044]
在本发明的描述中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
[0045]
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0046]
第一方面，参照图1，本实施例1中提供一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，包括第一转轴2、低压调节级组30和低压缸5，低压缸5和低压调节级组30沿第一转轴2的中
心轴线方向依次布置，顺着蒸汽流动方向，依次是低压缸5和低压调节级组30，低压调节级组30包括至少一个排汽可选择性地接入凝汽器64的低压调节缸31，多个低压调节缸31与低压缸5串联连接，低压缸5的排汽可选择性地接入凝汽器64，低压调节缸31与低压缸5组成低压多级重构缸组，低压多级重构缸组被配置为当负荷率低于设定重构负荷后，沿蒸汽流动方向可从后向前逐级切除低压调节缸31。
[0047]
需要说明的是，低压调节缸31可以通过排汽端的阀门，控制其排汽，也可以通过进汽端的阀门，控制其进汽，以此来实现对低压调节缸31是否排汽进入凝汽器64的控制，低压调节级组30和低压缸5为同轴布置，在常规工况状态下，蒸汽先进入低压缸5，再依次进入低压调节缸31，当负荷率下降后，先切除最后一级低压调节缸31，相当于低压多级重构缸组实现了重构，总通流面积变小，且随着负荷率的下降，再从后向前逐级切除低压调节缸31，最后只剩下低压缸5，进一步调整减小总通流面积，提高低压区的运行压力和效率。
[0048]
作为一种实施方式，中压缸4的排汽口连接低压缸5，低压缸5的排汽通过阀门接入凝汽器64，低压缸5的排汽还通过阀门连接下一级的低压调节缸31，如此类推，实现低压多级重构缸组的串联连接。
[0049]
第二方面，参照图2，本实施例2中提供一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，包括第一转轴2、第二转轴10、低压调节级组30和低压缸5，低压缸5布置于第一转轴2，低压调节级组30布置于第二转轴10，且第二转轴10还连接有能量转换设备70，低压调节级组30与低压缸5并联连接，低压调节级组30包括至少一个排汽可选择性地接入凝汽器64的低压调节缸31，多个低压调节缸31呈串联连接，低压调节级组30被配置为当负荷率低于设定重构负荷后，并联代替低压缸5并沿蒸汽流动方向可从后向前逐级切除低压调节缸31。
[0050]
需要说明的是，低压调节缸31可以通过排汽端的阀门，控制其排汽，也可以通过进汽端的阀门，控制其进汽，以此来实现对低压调节缸31是否排汽进入凝汽器64的控制，低压缸5和低压调节级组30异轴布置，在常规工况状态下，蒸汽进入低压缸5，低压调节级组30中不通蒸汽，当负荷率下降后，将低压调节级组30连通，且将低压缸5隔断，使得蒸汽进入低压调节级组30，低压缸5中不通蒸汽，以低压调节级组30代替了低压缸5的运行，随着负荷率的下降，再从后向前逐级切除低压调节缸31，进一步调整减小低压区的总通流面积，提高低压区的运行压力和效率。
[0051]
以上两个实施例，均是对汽轮机组的低压区进行动态重构，而且可以设置多级串联的低压调节缸31，通过对其逐级切除，在多个负荷率下重构至合适的总通流面积，以提高工况适应性。
[0052]
作为一种实施方式，中压缸4的排汽口分别通过第五阀门45接通低压缸5的进汽口、通过第六阀门46接通低压调节级组30的进汽口，而在低压调节级组30中包括两个低压调节缸31，前低压调节缸31的排汽口通过第七阀门47接通后低压调节缸的进汽口，且前低压调节缸的排汽口还通过第八阀门48接通低压缸5的排汽，后低压调节缸的排汽口通过第九阀门49接通低压缸5的排汽。通过第七阀门47可控制前后两个低压调节缸是否串联，并利用第八阀门48和第九阀门49实现排汽接入。
[0053]
实施例3：
[0054]
参照图1和图2，在本实施例3中，还包括锅炉1、高压缸3、中压缸4和高压调节级组20，锅炉1的主蒸汽出口端通过主蒸汽管道7与高压缸3的蒸汽进口端管道连接，主蒸汽管道
7上设有主汽门6，高压缸3的排汽出口端通过冷再热蒸汽管道8与锅炉1的再热蒸汽进口端管道连接，锅炉1的再热蒸汽出口端通过再热蒸汽管道9与中压缸4的蒸汽进口端管道连接，中压缸4的蒸汽出口端与低压缸5的蒸汽入口端管道连接，高压缸3、中压缸4和低压缸5沿第一转轴2的中心轴线方向依次布置；
[0055]
主汽门6与高压缸3之间设有第一阀门41，高压调节级组20与第一阀门41并联连接，当第一阀门41开启时，相当于高压调节级组20被短路，主蒸汽从第一阀门41进入高压缸3，而不经过高压调节级组20，当第一阀门41关闭时，相当于将高压调节级组20串联在高压缸3之前，主蒸汽先经过高压调节级组20，再进入高压缸3；
[0056]
高压调节级组20包括至少一个可选择性地接入蒸汽管网的高压前置级21，多个高压前置级21呈串联或并联连接，需要说明的是，高压调节级组20与高压缸3之间的串联，是从蒸汽流动的角度进行说明，而不是从做功输出角度，而串联在高压缸3之前的高压调节级组20，可以存在多种通流面积状态，因为其可以选择性地将不同的高压前置级21接入蒸汽管网，例如在本实施例中，存在前后两个高压前置级21，在后一个高压前置级21的通流面积较大，当随着负荷下降，开始串联高压调节级组20时，先将在后的高压前置级21接入蒸汽管网，使得主蒸汽先经过在后的高压前置级21，再进入高压缸3；当负荷进一步下降时，再在现有基础上，将在前的高压前置级21接入蒸汽管网，且将前后两个高压前置级21串联，即主蒸汽依次经过前高压前置级21和后高压前置级21，再进入高压缸3，以形成组合式调节；且为了方便高压调节级组20的排汽调节，高压调节级组20的排汽可选择性地接入冷再热蒸汽管道8，以改变锅炉1再热入口的蒸汽状态。
[0057]
当然地，高压前置级21和低压调节缸31的数量可以根据高压缸3和低压缸5在低负荷时对通流面积的实际需求情况而设定，高压调节级组20和低压调节级组30的状态变化互不干扰，独立调节，而高压调节级组20和低压调节级组30的状态重构过程，相当于是将原有的高压缸3、中压缸4和低压多级重构缸组或低压缸5，逐渐重构成高压调节级组20、高压缸3、中压缸4和低压缸5或者低压调节缸31，因为随着负荷的下降，从最初的只接入一个高压前置级21，到逐渐增多接入的高压前置级21，并且从最初最大总通流面积的低压区的做功缸体状态，到逐渐切除低压调节缸31，最后在异轴情况下只保留一级低压调节缸31或者在同轴情况下只保留原有低压缸5，实现汽轮发电机组整个做功缸体的重构，以此来适应低负荷运行，提高对负荷工况的适应性。
[0058]
至于高压调节级组20与高压缸3的做功输出方式，可以采用同轴或者异轴的联动方式，即作为一种实施方式，采用同轴方式，高压调节级组20布置于第一转轴2，同时地，低压调节级组30也布置于第一转轴2，在第一转轴2上依次布置有高压调节级组20、高压缸3、中压缸4、低压调节级组30和低压缸5；作为另一种实施方式，采用异轴方式，高压调节级组20布置于第二转轴10，同时地，低压调节级组30也布置于第二转轴10，在第二转轴10上依次布置有高压调节级组20和低压调节级组30，在第一转轴2上依次布置有高压缸3、中压缸4、和低压缸5。
[0059]
作为一种实施方式，高压缸3排汽与冷再热蒸汽管道8的接入点为第一冷再热接入点，高压调节级组20排汽与冷再热蒸汽管道8的接入点为第二冷再热接入点，第一冷再热接入点与第二冷再热接入点之间设有冷再热阀门50，通过控制冷再热阀门50，可以选择是将高压缸3的排汽接入冷再热蒸汽管道8，还是将高压调节级组20的排汽接入冷再热蒸汽管道
8，相当于是通过控制冷再热阀门50，控制第一冷再热接入点或第二冷再热接入点与锅炉1连通，因为随着汽轮发电机组的动态重构，当高压调节级组20实际意义上起到高压缸3的作用时，需要将高压调节级的排汽接入冷再热蒸汽管道8，以此排汽进入锅炉1进行再热。
[0060]
需要注意的是，由于高压调节级组20存在多级高压前置级21，每一级的高压前置级21都可选择性地接入冷再热蒸汽管道8，在高压前置级21的排汽和高压缸3排汽同时排入冷再热蒸汽管道8时，冷再热阀门50不关闭，当完全切换至高压前置级21的排汽时，冷再热阀门50关闭，即高压前置级21的排汽接入存在多种调节状态，以适应不同负荷工况和再热需求。
[0061]
作为一种实施方式，还包括回热系统61，回热系统61包括第一高压加热器62和第二高压加热器63，高压缸3的常规第二抽汽口通过第一回热阀门51与第二高压加热器63管路连接，高压缸3的常规第一抽汽口分别通过第二回热阀门52与第一高压加热器62管路连接、通过第三回热阀门53与第二高压加热器63管路连接，冷再热蒸汽管道8通过第四回热阀门54与第一高压加热器62管路连接，其中，常规第一抽汽口是高压缸3的中间抽汽口，常规第二抽汽口是高压缸3的排汽口，第四回热阀门54在冷再热蒸汽管道8中的接入点比高压调节级组20的接入点更靠近锅炉1，即高压调节级组20的排汽进入冷再热蒸汽管道8中后，再通过第四回热阀门54进入第一高压加热器62；更详细地，在初始状态下，第一回热阀门51、第三回热阀门53处于开启状态，第二回热阀门52、第四回热阀门54处于关闭状态，将高压缸3的排汽接入第二高压加热器63，将高压缸3的中间抽汽接入第一高压加热器62；当切换至将高压调节级的排汽完全接入冷再热蒸汽管道8后，将第一回热阀门51、第三回热阀门53关闭，第二回热阀门52、第四回热阀门54开启，高压缸3的中间抽汽接入第二高压加热器63，高压调节级组20的排汽接入第一高压加热器62，因为当完全切换至高压调节级的排汽接入冷再热蒸汽管道8后，高压调节级排汽的温度和压力已比高压缸3的中间抽汽高，此时需要将更高温度和压力的高压调节级排汽接入第一高压加热器62，以完成回热步骤，达到设定的回热需求。
[0062]
在本实施例中，主汽门6与高压前置级21之间设有第二阀门42，通过第一阀门41和第二阀门42，可以控制主蒸汽是否进入与阀门对应的缸体，高压前置级21的排汽出口端通过第三阀门43与第一阀门41蒸汽出口端管路连接后，再与高压缸3的蒸汽进口端管道连接，高压前置级21的排汽出口端通过第四阀门44与锅炉1的再热蒸汽进口端管道连接，也即每个高压前置级21的排汽都可选择地接入冷再热蒸汽管道8，不管接通的是哪个高压前置级21，都能将蒸汽在经过串联的多个高压前置级21后统一进入冷再热蒸汽管道8。需要说明的是，第二阀门42和第三阀门43与高压前置级21之间是一一对应的关系。
[0063]
作为一种实施方式，高压缸3的蒸汽进口端还通过第一旁通阀57连接再热蒸汽管道9，高压缸3的排汽出口端通过第二旁通阀58连接再热蒸汽管道9，第一旁通阀57接入再热蒸汽管道9的接入点与第二旁通阀58接入再热蒸汽管道9的接入点之间还设有再热切换阀门59，当在完全切换至将高压调节级组20的排汽接入冷再热蒸汽管道8后，可关闭冷再热阀门50、再热切换阀门59，打开第一旁通阀57和第二旁通阀58，使得蒸汽从锅炉1出来后进入高压调节级组20，然后通过冷再热蒸汽管道8进入锅炉1再热，在通过再热蒸汽管道9经由第一旁通阀57进入高压缸3，经高压缸3排汽后经由第二旁通阀58进入再热蒸汽管道9进流通至中压缸4，以此实现机组状态的重构，即随着做功缸体的重构，将机组中的再热和回热状
态一并重构，使系统可长期适应低负荷工况。
[0064]
作为一种实施方式，相邻高压前置级21之间设有串联调节阀55，串联调节阀55的进口端连接在前的高压前置级21的排汽出口端，串联调节阀55的出口端连接在后的高压前置级21的蒸汽进口端，若连通串联调节阀55，则位于其前后的高压前置级21被串联连通，相应地，会关闭在后高压前置级21的第二阀门42，关闭在前压力调节级的第三阀门43，使蒸汽从在前高压前置级21的蒸汽进口端进入，做完功排出后再进入在后高压前置级21，完成串联连接；另外地，通过对阀门的控制，可以实现任意高压前置级21的串联和并联，形成多种组合模式。
[0065]
作为一种实施方式，至少一个高压前置级21的排汽出口端设有截止阀56，截止阀56用于防止蒸汽倒流回高压前置级21中。
[0066]
结合图1，作为一种实施方式，多个高压前置级21同向布置，多个低压调节缸31同向布置，优选地，按照通流面积从小至大依次同向布置，减小整体布置体积。
[0067]
结合图3，作为另一种实施方式，至少存在一对高压前置级21相向布置，至少存在一对低压调节缸31相向布置，即两个调节级的进汽端相对布置，可提高第二转轴10的运行稳定性，降低噪音。
[0068]
另外地，作为上述实施例的进一步完善方案，第一转轴2还连接有发电机69，低压缸5的排汽出口端连接凝汽器64，凝汽器64的凝结水出口通过管路依次连接凝结水泵65、低压加热器66、除氧器67、给水泵68、高压加热器和锅炉1给水口，以此形成循环。其中，低压加热器66和高压加热器数量为多个。
[0069]
在本实施例中，根据高压前置级21的数量n，设定汽轮发电机组的状态重构点的负荷率从大至小分别为x1、x2···
xn％，按照通流面积从小至大排序，第n个高压前置级21的通流面积为高压缸3第一级通流面积的0.4(1-xn％)～3(1-xn％)。
[0070]
根据低压调节缸的数量m，设定汽轮发电机组的状态重构点的负荷率从大至小分别为y1、y2···
ym％，按照通流面积从小至大排序，第m个低压调节缸的通流面积为低压缸5第一级通流面积的0.4(1-ym％)～3(1-ym％)。
[0071]
需要说明的是，其中xn％和ym％的取值范围在30～70％之间之间，在每一个代表状态重构点的负荷率下，高压调节级组20和低压调节级组30会将对应的前置级投入运行，当负荷率从大至小地降低时，高压调节级组20逐渐串联入高压前置级21，而低压调节级组30逐渐切除掉低压调节缸31，实现整个机组的动态重构，而状态重构点的负荷率则为逐步重构的切换动作标识，按以上的比例设置。
[0072]
第三方面，本实施例4提供一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，包括：
[0073]
在低负荷区间内划分出若干个低压重构负荷区间，如汽轮发电机组的状态重构点的负荷率设定为y1、y2···
ym％，低压重构负荷区间从大至小分别为[y1，y2)
···
[y
m-1
，ym)；
[0074]
将不同的低压重构负荷区间与不同的低压调节级组合进行映射绑定，每个低压重构负荷区间都有与之对应的低压调节级组合，低压调节级组合由单个低压调节缸31组成，或，多个低压调节缸31串联或并联后组合而成，或多个低压调节缸31与低压缸5串联后组合而成；每个低压调节缸31的通流面积不尽相同，将其串联或者并联后，可以组成多种通流面
积情况；
[0075]
本运行方法可以用在根据当前负荷的数值来进行对应的调节，也可以主动地设定负荷后，进行主动调节，因此，判断当前负荷或者设定负荷属于哪个负荷区间：
[0076]
若当前负荷或者设定负荷位于低压重构负荷区间时，根据实际进入的负荷区间，投运与低压重构负荷区间对应的低压调节级组合，其中，低压重构负荷区间越小，其对应的低压调节级组合的总通流面积越小，即负荷不停下降时，所接入的低压调节缸31越来越少。
[0077]
更具体地，在一些可能的实施方式中，低压缸5与低压调节级组30同轴布置，按照通流面积从小至大的顺序沿着第一转轴2依次布置低压调节缸31，其中低压缸5位于低压调节级组30之前，随着低压重构负荷区间越小，其对应的低压调节级组合的总通流面积变小的方式为按照通流面积从大至小依次切除低压调节缸31，即从往后依次切除低压调节缸31。
[0078]
在一些可能的实施方式中，低压缸5与低压调节级组30异轴布置，按照通流面积从小至大的顺序沿着第二转轴10依次布置低压调节缸31，当负荷率低于设定的重构负荷后，以低压调节级组合代替低压缸5，且随着低压重构负荷区间越小，其对应的低压调节级组合的总通流面积变小的方式为按照通流面积从大至小依次切除低压调节缸31，即当进入最大的低压重构负荷区间时，将所有的低压调节缸31相互串联，以替代原有的低压缸5，随着依次进入较小的低压重构负荷区间，从后向前，即按通流面积从大至小地切除低压调节缸31，使得低压调节级组30的通流面积逐渐变小。
[0079]
实施例5：
[0080]
在本实施例5中，在低负荷区间内划分出若干个高压重构负荷区间，如汽轮发电机组的状态重构点的负荷率设定为x1、x2···
xn％，则高压重构负荷区间从大至小分别为[x1，x2)
···
[x
n-1
，xn)；
[0081]
将不同的高压重构负荷区间与不同的高压调节级组合进行映射绑定，每个高压重构负荷区间都有与之对应的高压调节级组合，高压调节级组合由单个高压前置级21组成，或，多个高压前置级21串联或并联后组合而成；每个高压前置级21的通流面积不尽相同，将其串联或者并联后，可以组成多种通流面积情况；
[0082]
若当前负荷或者设定负荷位于高压重构负荷区间时，根据实际进入的负荷区间，在高压缸3前串联对应的高压调节级组合，其中，高压重构负荷区间越小，其对应的高压调节级组合的总通流面积越大，即负荷不停下降时，所接入的高压前置级21越来越多。
[0083]
作为一种实施方式，按照通流面积从小至大的顺序沿着第一转轴2或第二转轴10依次布置高压前置级21，随着高压重构负荷区间越小，其对应的高压调节级组合的总通流面积变大的方式为按照通流面积从大至小依次将高压前置级21串联地接入蒸汽管网，即当进入最大的高压重构负荷区间时，只接入通流面积最大的高压前置级21，随着依次进入较小的高压重构负荷区间时，再在最后一级高压前置级21的基础上，再依次从后向前地串联入通流面积越来越小的高压前置级21。
[0084]
作为一种实施方式，设定冷再热切换负荷点，若当前负荷或者设定负荷小于冷再热切换负荷点，代表高压调节级组20的在实际意义上起到高压缸3的作用时，则关闭冷再热阀门50，将高压调节级组20的排汽接入冷再热蒸汽管道8，隔断高压缸3的排汽进入冷再热蒸汽管道8，利用高压调节级组20的排汽进行再热，关闭再热切换阀门59，开启第一旁通阀
57和第二旁通阀58，使再热蒸汽经过高压缸3后进入中压缸4，另外地，在这一切换状态下，高压缸3的进汽端通过进汽截止阀56切断与高压调节级组20之间的连通，高压缸3的进汽只能是再热蒸汽。
[0085]
作为一种实施方式，在初始状态下，开启第一回热阀门51、第三回热阀门53，关闭第二回热阀门52、第四回热阀门54，将高压缸3的排汽接入第二高压加热器63，将高压缸3的中间抽汽接入第一高压加热器62；
[0086]
当切换至将高压调节级组20的排汽接入冷再热蒸汽管道8后，关闭第一回热阀门51、第三回热阀门53，开启第二回热阀门52、第四回热阀门54，将高压缸3的中间抽汽接入第二高压加热器63，将高压调节级组20的排汽接入第一高压加热器62，因为此时高压调节级排汽的温度和压力已比高压缸3的中间抽汽高，需要将更高温度和压力的高压调节级排汽接入第一高压加热器62，以完成回热步骤，达到设定的回热需求。
[0087]
在负荷不停下降时，通过重构高压调节级组20和低压调节级组30的方式，提升做功效率，且切换至更优的再热、回热方式，使重构后的机组热效率更好，运行更稳定。
[0088]
优选地，低负荷工况为额定负荷工况的10％～80％，高负荷工况为不小于额定负荷工况的80％，且高压前置级21与低压调节缸31的数量可以是一样的，高压重构负荷区间和低压重构负荷区间的划分情况一样。
[0089]
综上，相对于现有技术，上述实施例提供一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组及运行方法，划分汽轮机组的运行负荷工况，在低负荷工况下，随着负荷率的下降，通过逐级切除低压调节缸31的方式，减小汽轮机组低压区的总通流面积，实现低压区的动态重构；另外地，在低负荷工况下，在高压缸3前串联高压调节级组20，高压调节级组20与高压缸3均投入运行，提高高压区的通流面积，增加做功环节，并通过压力传递维持较高的机组运行压力；由此，本汽轮机组实现在低负荷工况下的组合调节式动态重构，高压缸3和低压缸5的调节独立互不干扰，提高对负荷工况的适应性，避免汽轮机组在低负荷工况下由于主再热蒸汽运行压力下降而引起能效急剧下降的问题。
[0090]
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

技术特征：

1.一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，包括第一转轴、低压调节级组和低压缸，所述低压缸和低压调节级组沿所述第一转轴的中心轴线方向依次布置，所述低压调节级组包括至少一个排汽可选择性地接入凝汽器的低压调节缸，多个所述低压调节缸与所述低压缸串联连接，所述低压缸的排汽可选择性地接入凝汽器，所述低压调节缸与低压缸组成低压多级重构缸组，所述低压多级重构缸组被配置为当负荷率低于设定重构负荷后，沿蒸汽流动方向可从后向前逐级切除低压调节缸。2.一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，包括第一转轴、第二转轴、低压调节级组和低压缸，所述低压缸布置于所述第一转轴，所述低压调节级组布置于所述第二转轴，所述低压调节级组与所述低压缸并联连接，所述低压调节级组包括至少一个排汽可选择性地接入凝汽器的低压调节缸，多个所述低压调节缸呈串联连接，所述低压调节级组被配置为当负荷率低于设定重构负荷后，并联代替所述低压缸并沿蒸汽流动方向可从后向前逐级切除低压调节缸。3.根据权利要求1或2所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，包括锅炉、高压缸、中压缸和高压调节级组，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，所述中压缸的蒸汽出口端与所述低压缸的蒸汽入口端管道连接，所述高压缸、中压缸和低压缸沿所述第一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，所述高压调节级组与所述第一阀门并联连接，所述高压调节级组包括至少一个可选择性地接入蒸汽管网的高压前置级，多个所述高压前置级呈串联或并联连接，所述高压调节级组的排汽可选择性地接入所述冷再热蒸汽管道。4.根据权利要求3所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，所述高压调节级组布置于第一转轴，在第一转轴上依次布置有高压调节级组、高压缸、中压缸、低压调节级组和低压缸。5.根据权利要求3所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，所述高压调节级组布置于第二转轴，在第二转轴上依次布置有高压调节级组和低压调节级组，在第一转轴上依次布置有高压缸、中压缸、和低压缸。6.根据权利要求4或5所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，所述高压缸排汽与所述冷再热蒸汽管道的接入点为第一冷再热接入点，所述高压调节级组排汽与所述冷再热蒸汽管道的接入点为第二冷再热接入点，所述第一冷再热接入点、第二冷再热接入点与所述锅炉之间可选择性接入。7.根据权利要求6所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，还包括回热系统，所述回热系统包括第一高压加热器和第二高压加热器，所述高压缸的常规第二抽汽口通过第一回热阀门与第二高压加热器管路连接，所述高压缸的常规第一抽汽口分别通过第二回热阀门与第一高压加热器管路连接、通过第三回热阀门与第二高压加热器管路连接，所述高压调节级组排汽通过第四回热阀门与第一高压加热器管路连接。8.根据权利要求4或5所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，所述主汽门与所述高压前置级之间设有第二阀门，所述高压前置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，所述高压前置级的排汽出口端通过第四阀门与所述锅炉的再热蒸汽进口端管道连接，所述高压缸的蒸汽进口端通过第一旁通阀连接再热蒸汽管道，所述高压缸的排汽出口端通过第二旁通阀连接再热蒸汽管道，所述第一旁通阀接入所述再热蒸汽管道的接入点与所述第二旁通阀接入所述再热蒸汽管道的接入点之间还设有再热切换阀门。9.根据权利要求8所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，相邻所述高压前置级之间设有串联调节阀，所述串联调节阀的进口端连接在前的所述高压前置级的排汽出口端，所述串联调节阀的出口端连接在后的所述高压前置级的蒸汽进口端。10.根据权利要求9所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，至少一个所述高压前置级的排汽出口端设有截止阀。11.根据权利要求10所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，多个所述高压前置级同向布置，或者至少存在一对所述高压前置级相向布置；多个所述低压调节缸同向布置，或者至少存在一对所述低压调节缸相向布置。12.根据权利要求3所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，根据所述高压前置级的数量n，设定所述汽轮发电机组的状态重构点的负荷率从大至小分别为x1、x2···
x
n
％，按照通流面积从小至大排序，第n个所述高压前置级的通流面积为所述高压缸第一级通流面积的0.4(1-x
n
％)～3(1-x
n
％)。13.根据权利要求3所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组，其特征在于，根据所述低压调节缸的数量m，设定所述汽轮发电机组的状态重构点的负荷率从大至小分别为y1、y2···
y
m
％，按照通流面积从小至大排序，第m个所述低压调节缸的通流面积为所述低压缸第一级通流面积的0.4(1-y
m
％)～3(1-y
m
％)。14.一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，其特征在于，包括：在低负荷区间内划分出若干个低压重构负荷区间；将不同的所述低压重构负荷区间与不同的低压调节级组合进行映射绑定，所述低压调节级组合由单个所述低压调节缸组成，或，多个所述低压调节缸串联后组合而成，或，多个所述低压调节缸与低压缸串联后组合而成；若当前负荷或者设定负荷位于低压重构负荷区间时，投运与所述低压重构负荷区间对应的低压调节级组合，其中，低压重构负荷区间越小，其对应的低压调节级组合的总通流面积越小。15.根据权利要求14所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，其特征在于，按照通流面积从小至大的顺序沿着第一转轴依次布置低压调节缸，随着低压重构负荷区间越小，其对应的低压调节级组合的总通流面积变小的方式为按照通流面积从大至小依次切除低压调节缸。16.根据权利要求14所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，其特征在于，按照通流面积从小至大的顺序沿着第二转轴依次布置低压调节缸，随着低压重构负荷区间越小，以所述低压调节级组合代替所述低压缸，其对应的低压调节级组合的总通流面积变小的方式为按照通流面积从大至小依次切除低压调节缸。
17.根据权利要求14至16任一项所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，其特征在于，在低负荷区间内划分出若干个高压重构负荷区间；将不同的所述高压重构负荷区间与不同的高压调节级组合进行映射绑定，所述高压调节级组合由单个所述高压前置级组成，或，多个所述高压前置级串联或并联后组合而成；若当前负荷或者设定负荷位于高压重构负荷区间时，在高压缸前串联对应的所述高压调节级组合，其中，高压重构负荷区间越小，其对应的高压调节级组合的总通流面积越大。18.根据权利要求17所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，其特征在于，按照通流面积从小至大的顺序沿着第一转轴或第二转轴依次布置高压前置级，随着高压重构负荷区间越小，其对应的高压调节级组合的总通流面积变大的方式为按照通流面积从大至小依次将高压前置级串联地接入蒸汽管网。19.根据权利要求18所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，其特征在于，设定冷再热切换负荷点，若当前负荷或者设定负荷小于所述冷再热切换负荷点，则将所述高压调节级组的排汽接入所述锅炉，隔断所述高压缸的排汽进入所述锅炉，关闭再热切换阀门，开启第一旁通阀和第二旁通阀，使再热蒸汽经过高压缸后进入中压缸。20.根据权利要求19所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，其特征在于，在初始状态下，开启所述第一回热阀门、第三回热阀门，关闭所述第二回热阀门、第四回热阀门，将所述高压缸的排汽接入第二高压加热器，将所述高压缸的中间抽汽接入第一高压加热器；将所述高压调节级组的排汽接入所述冷再热蒸汽管道后，关闭所述第一回热阀门、第三回热阀门，开启所述第二回热阀门、第四回热阀门，将所述高压缸的中间抽汽接入第二高压加热器，将所述高压调节级组的排汽接入第一高压加热器。21.根据权利要求18所述的一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组的运行方法，其特征在于，所述低负荷工况为额定负荷工况的10％～80％。

技术总结

本发明提供一种组合调节式动态重构的汽轮发电机组及运行方法，在低负荷工况下，随着负荷率的下降，通过逐级切除低压调节缸的方式，减小汽轮机组低压区的总通流面积，实现低压区的动态重构；另外地，在低负荷工况下，在高压缸前串联高压调节级组，高压调节级组与高压缸均投入运行，提高高压区的通流面积，增加做功环节，并通过压力传递维持较高的机组运行压力；由此，本汽轮机组实现在低负荷工况下的组合调节式动态重构，高压缸和低压缸的调节独立互不干扰，提高对负荷工况的适应性，避免汽轮机组在低负荷工况下由于主再热蒸汽运行压力下降而引起能效急剧下降的问题。下降而引起能效急剧下降的问题。下降而引起能效急剧下降的问题。