一种低压缸零出力供热系统的制作方法

1.本技术涉及供热机组技术领域，更具体地，涉及一种低压缸零出力供热系统。

背景技术：

2.截至2017年底，我国可再生能源发电装机容量已增长至总装机容量的35.74％，其中风电、太阳能发电装机总量均居世界首位。风能、太阳能等间歇性能源大规模地并网发电，降低了电网系统的调峰容量比，造成我国可再生能源发电消纳困难，部分地区弃风、弃光问题严重。为有效消纳可再生能源发电，需要提升燃煤发电机组的运行灵活性。热电联产机组占我国火电总装机容量的32％～35％，热电联产机组“以热定电”的运行模式加剧了电网系统调峰能力不足的问题。因此，对热电联产机组进行热电解耦，改善热电联产机组的调峰性能，提高其对新能源消纳能力显得尤为重要。
3.低压缸最小进汽量是热电联产机组运行灵活性的主要限制条件，实现低压缸的零出力，可以有效地降低机组的最低电负荷，提高机组的运行灵活性。低压缸零出力是热电解耦的有效技术之一。
4.但是，现有的低压缸零出力技术中，不能准确监测工况变化情况，导致后续机组运作出现问题。
5.因此，如何提高供热机组工况变化监测的准确性，是目前有待解决的技术问题。

技术实现要素：

6.本发明提供一种低压缸零出力供热系统，用以解决现有技术中不能准确监测工况变化的技术问题。该系统应用于设置有锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、汽轮机、热网加热器、凝汽器的供热机组中，该系统包括：
7.获取模块，用于获取多元热参数和用户热需求；
8.判断模块，用于根据所述多元热参数和用户热需求判断所述供热机组是否满足放行条件，所述供热机组满足放行条件后，启动零出力模块；
9.零出力模块，用于切断所述低压缸进汽，部分蒸汽从新增的旁路进入所述低压缸，部分蒸汽用于冷却低压转子转动产生的鼓风热量，中压缸排汽全部用于供热；
10.监控模块，用于在所述零出力模块运行一段时间后，判断所述供热机组工况是否偏离设计工况或基准工况，若所述供热机组工况偏离设计工况或基准工况，获取所述供热机组的变工况，根据所述供热机组的变工况对供热机组进行调整；
11.分析模块，用于从多个多元热参数角度对供热机组热电解耦性能进行分析。
12.本技术一些实施例中，所述放行条件为：
13.主蒸汽流量不超过汽轮机最大进汽量、满足锅炉不投油最低稳燃蒸发量、满足汽轮机低压缸最小凝气流量限制、供热抽汽参数到达用户热需求上述条件均满足后进行放行。
14.本技术一些实施例中，供热机组变工况计算公式为：
[0015][0016]
其中，d表示机组前的流量，t/h；p表示机组前后压力，mpa；t表示蒸汽的温度，℃；下标0表示基准工况，不加下标0表示变化后的工况；下标1、2表示机组前后采参数；
[0017]
根据供热机组变工况计算可以得到变化工况情况，并根据此对机组进行调整。
[0018]
本技术一些实施例中，所述分析模块，具体用于：
[0019]
从供热机组的电热特性、最大热电比和最低电负荷率分析热电解耦性能；
[0020]
在其它参数保持不变情况下，分析原供热机组和低压缸零出力的供热机组的电热特性，得到对比结果一；
[0021]
在其它参数保持不变，相同的发电量情况下，分析原供热机组和低压缸零出力的供热机组的最大热电比，得到对比结果二；
[0022]
在其它参数保持不变情况下，分析原供热机组和低压缸零出力的供热机组的最低电负荷率，得到对比结果三。
[0023]
本技术一些实施例中，所述分析模块，还用于：
[0024]
根据所述对比结果一、所述对比结果二和所述对比结果三得到低压缸零出力的供热机组热电解耦性能评价。
[0025]
本技术一些实施例中，所述系统包括预警模块，所述预警模块用于：
[0026]
实时监控供热机组的多元热参数，判断所述多元热参数是否低于对应的下限值或高于对应的上限值，若低于下限值或高于上限值，进行对应热参数的预警。
[0027]
本技术一些实施例中，若供热机组出现低压缸小容积流量工况，完善供热机组温度测点和压力测点、对低压缸末两级叶片进行喷涂处理、增加一台射汽式真空泵。
[0028]
本技术一些实施例中，完善供热机组温度测点和压力测点，具体为：
[0029]
增加所述低压缸末级、次末级动叶出口温度测点，增加中压缸排汽压力测点和温度测点，增加低压缸进汽压力测点和温度测点。
[0030]
通过应用以上技术方案，获取模块，用于获取多元热参数和用户热需求；判断模块，用于根据所述多元热参数和用户热需求判断所述供热机组是否满足放行条件，所述供热机组满足放行条件后，启动零出力模块；零出力模块，用于切断所述低压缸进汽，部分蒸汽从新增的旁路进入所述低压缸，部分蒸汽用于冷却低压转子转动产生的鼓风热量，中压缸排汽全部用于供热；监控模块，用于在所述零出力模块运行一段时间后，判断所述供热机组工况是否偏离设计工况或基准工况，若所述供热机组工况偏离设计工况或基准工况，获取所述供热机组的变工况，根据所述供热机组的变工况对供热机组进行调整；分析模块，用于从多个多元热参数角度对供热机组热电解耦性能进行分析。本技术通过改造了低压缸，使得低压缸零出力进行供热，有效的提高热电解耦性能。并通过变工况公式，得到供热机组工况变化情况。通过多个元热参数角度分析热电解耦性能，提高了方案的可靠性。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于
本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]
图1示出了本发明实施例提出的一种低压缸零出力供热系统的结构示意图；
[0033]
图2示出了本发明实施例提出的具体低压缸零出力改造的结构示意图。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0035]
本技术实施例提供一种低压缸零出力供热系统，如图1、2所示，该系统应用于设置有锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、汽轮机、热网加热器、凝汽器的供热机组中，该系统包括以下模块：
[0036]
获取模块201，用于获取多元热参数和用户热需求。
[0037]
本实施例中，通过传感器、测量仪等测量设备获取供热机组的直接或间接计算的多元热参数，所述多元热参数包括但不限于热电比、电负荷率、蒸汽流量、稳燃蒸发量、供热抽汽参数。
[0038]
判断模块202，用于根据所述多元热参数和用户热需求判断所述供热机组是否满足放行条件，所述供热机组满足放行条件后，启动零出力模块。
[0039]
本实施例中，若想保证供热机组正常安全运行，有保障的进行低压缸零出力。需要满足放行条件，所述供热机组满足放行条件后，启动零出力模块。
[0040]
为了提高低压缸零出力的稳定性，本技术一些实施例中，所述放行条件为：主蒸汽流量不超过汽轮机最大进汽量、满足锅炉不投油最低稳燃蒸发量、满足汽轮机低压缸最小凝气流量限制、供热抽汽参数到达用户热需求上述条件均满足后进行放行。
[0041]
本实施例中，供热机组由于自身的特点，其安全运行存在4个限制条件，满足后，方可开启低压缸零出力。且放行条件贯穿供热机组运行始终，对此运行安全进行监控。放行条件包括：
[0042]
(1)主蒸汽流量不能超过汽轮机最大进汽量；
[0043]
(2)满足锅炉不投油最低稳燃蒸发量；
[0044]
(3)满足汽轮机低压缸最小凝气流量限制；
[0045]
(4)供热抽汽参数达到热用户需求。
[0046]
低压缸零出力后，低压缸不存在低压缸最小凝汽流量的限制，此时低压缸直流过少部分的蒸汽用于冷却。因此，只需要满足其它三个条件机组就能够安全运行。
[0047]
零出力模块203，用于切断所述低压缸进汽，部分蒸汽从新增的旁路进入所述低压缸，部分蒸汽用于冷却低压转子转动产生的鼓风热量，中压缸排汽全部用于供热。
[0048]
本实施例中，如图2所示，本系统应用于设置有锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、汽轮机、热网加热器、凝汽器等设备的供热机组中。一般，低压缸零出力大多在冬季供热期间，低压缸进汽完全被切断，少量部分蒸汽由新增的旁路进入低压缸用于冷却低压转子转动产生的鼓风热量，其它的中压缸排汽全部用于供热，用于满足用户热负荷需求，类似于背压式汽
轮机组，供热抽汽凝结水直接进入低压加热器中进行加热，冷却蒸汽在凝汽器中被冷凝。而在非供热期间，低压缸恢复正常进汽而正常做功发电。
[0049]
监控模块204，用于在所述零出力模块运行一段时间后，判断所述供热机组工况是否偏离设计工况或基准工况，若所述供热机组工况偏离设计工况或基准工况，获取所述供热机组的变工况，根据所述供热机组的变工况对供热机组进行调整。
[0050]
本实施例中，判断所述供热机组工况是否偏离设计工况或基准工况，若所述供热机组工况偏离设计工况或基准工况，获取所述供热机组的变工况，根据所述供热机组的变工况对供热机组进行调整。
[0051]
为了提高变工况的准确性，本技术一些实施例中，供热机组变工况计算公式为：
[0052][0053]
其中，d表示机组前的流量，t/h；p表示机组前后压力，mpa；t表示蒸汽的温度，℃；下标0表示基准工况，不加下标0表示变化后的工况；下标1、2表示机组前后采参数；
[0054]
根据供热机组变工况计算可以得到变化工况情况，并根据此对机组进行调整。
[0055]
本实施例中，还包括其它几个多元热参数的计算公式。
[0056]
热电比定义为机组的供热量与发电量之比，其反映了热电厂运行的技术行，计算公式如下：
[0057][0058]
其中，pe为机组的发电量，mw；qh为机组的供热量，mw。
[0059]
最低电负荷率指在一定供热量条件下，机组所能发出的最低电负荷与基准工况发电量之比，计算公式如下：
[0060][0061]
其中，pe为机组的发电量，mw；p
e0
为机组基准工况发电量，mw。
[0062]
分析模块205，用于从多个多元热参数角度对供热机组热电解耦性能进行分析。
[0063]
本实施例中，热电解耦，即供热机组的运行灵活性。从机组的电热特性、最大热电比、最低负荷率三方面评价其热电解耦性能。电热特性定义为机组的发电量与供热量之间的耦合关系，机组的电热特性范围越大，即机组的安全运行范围越大，则机组的调节运行更加灵活。热电比定义为机组的供热量与发电量之比，它反映了供热机组的技术经济水平。在冬季供热期间，增大机组热电比，可有效缓解城市供热的热电矛盾。最低电负荷率定义为一定热负荷条件下，机组所能发出的最低电负荷与基准工况机组的电功率之比，最低电负荷率越低，表示机组的调峰性能越好。为了提高热电解耦评价的准确性，本技术一些实施例中，所述分析模块，具体用于：从供热机组的电热特性、最大热电比和最低电负荷率分析热电解耦性能；在其它参数保持不变情况下，分析原供热机组和低压缸零出力的供热机组的电热特性，得到对比结果一；在其它参数保持不变，相同的发电量情况下，分析原供热机组和低压缸零出力的供热机组的最大热电比，得到对比结果二；在其它参数保持不变情况下，
分析原供热机组和低压缸零出力的供热机组的最低电负荷率，得到对比结果三。根据所述对比结果一、所述对比结果二和所述对比结果三得到低压缸零出力的供热机组热电解耦性能评价。
[0064]
本实施例中，对某机组的改造前与改造后的对比，其它参数保持不变情况下，对原机组和经过低压缸零出力改造的供热机组的电热特性计算。
[0065]
因此，通过低压缸零出力改造后，在原有机组的运行工况图上，增加了运行工况线，扩大了机组的电热特性图，即机组的安全运行区间。同时，机组的最大供热能力得到了提高。对比结果一为电热特性得到提高。
[0066]
为某机组的改造前与改造后的对比，其它参数保持不变，在相同的发电量情况下，对原机组和经过低压缸零出力改造后机组的最大热电比进行比较。
[0067]
在相同的发电量情况下，经过低压缸零出力改造后机组的最大热电比得到了提高，但随着机组发电量的增大，其最大热电比逐渐降低；机组的发电量为200mw时，零出力机组最大热电比比原机组高。对比结果二为最大热电比得到提高。
[0068]
为某机组的改造前与改造后的对比，对于原机组以及经过低压缸零出力改造后机组在不同供热量下的最低电负荷率进行对比分析。
[0069]
通过低压缸零出力改造，在相同的供热量条件下，极大降低了机组的最低电负荷率，即通过低压缸零出力改造，改善了机组的调峰性能，提高机组的新能源消纳能力；供热量为300mw时，零出力机组最低电负荷率比原机组低。对比结果三为最低电负荷率降低。
[0070]
通过上述对比分析，可知零出力机组电热特性得到提高、最大热电比得到提高、最低电负荷率降低。因此，零出力机组热电解耦较强。低压缸零出力改造后机组的运行工况在原有机组基础上增加了一条运行工况线，在该线上，机组的发电量与供热量是一一对应。在相同发电量时，低压缸零出力改造可提高机组的最大热电比，相同供热量时，可以降低机组的最低电负荷率，改善机组调峰性能。
[0071]
本技术一些实施例中，所述系统包括预警模块，所述预警模块用于：
[0072]
实时监控供热机组的多元热参数，判断所述多元热参数是否低于对应的下限值或高于对应的上限值，若低于下限值或高于上限值，进行对应热参数的预警。
[0073]
本实施例中，多元热参数还包括给水温度、背压、蒸汽压力/温度等，例如，当蒸汽温度过高(高于上限值)或过低(低于下限值)时，发出蒸汽温度过高预警。
[0074]
本技术一些实施例中，若供热机组出现低压缸小容积流量工况，完善供热机组温度测点和压力测点、对低压缸末两级叶片进行喷涂处理、增加一台射汽式真空泵。完善供热机组温度测点和压力测点，具体为：增加所述低压缸末级、次末级动叶出口温度测点，增加中压缸排汽压力测点和温度测点，增加低压缸进汽压力测点和温度测点。
[0075]
本实施例中，汽轮机运行过程中，随着低压缸末两级叶片容积流量减小，蒸汽首先会在动叶根部出口位置产生沿圆周方向的涡流，动叶根部流线出现向上倾斜，出现脱流现象；继续减小容积流量，动叶根部出口位置的涡流区域与脱流高度增加；进一步减小容积流量，则不但涡流区域与脱流高度更大，而且会在喷嘴和动叶间隙出现涡流。一般把动叶根部开始出现脱流及其后容积流量更小的工况称为小容积流量工况。这种工况下，会出现叶片应力增加、鼓风、水蚀加剧等现象。不仅直接影响机组的运行效率，还可能诱发叶片颤振，威胁机组安全运行。
[0076]
低压缸小容积流量工况对机组安全性有以下影响：
[0077]
(1)汽轮机级的容积流量大幅减小时，动叶进口相对速度减小，甚至为负值，造成动叶做功为负，反而需要消耗机械功。汽轮机某级不对外做功，需消耗机械功的运行工况称为鼓风工况。汽轮机叶片在鼓风工况下运行时消耗的机械功转变为热能，会加热转子和叶片。小容积流量工况时，蒸汽流量过小不足以带走汽轮机鼓风热量，就会引起低压缸过热、低压缸变形等危及汽轮机安全的问题。
[0078]
(2)受低压缸末两级叶片叶形弯扭，叶片长度大、叶顶薄、抗振性能弱等特点影响，叶片在小容积流量工况下运行时容易出现大负冲角运行，导致叶片颤振，甚至造成叶片损害断裂，严重威胁机组安全运行。根据相关低压缸末级叶片动应力试验结果，在相对容积流量减小的过程中，当减小到一定值时，叶片振动应力开始迅速增加，之后达到最大值，进一步减小容积流量，振动应力逐渐减小，振动应力与相对容积流量呈非单调变化关系。
[0079]
出现小容积流量工况时，对监视测点进行完善、低压缸末两级叶片金属耐磨层喷涂处理、保证低压缸高真空。
[0080]
为充分监视低压缸通流部分运行状态，确保机组安全运行，需增加或改造以下运行监视测点：1)增加低压缸末级、次末级动叶出口温度测点；2)增加中压缸排汽压力测点和温度测点；3)增加低压缸进汽压力测点和温度测点；4)更换原7段抽汽压力、8段抽汽压力、低压缸排汽压力变送器为高精度绝压变送器。上述所有改造测点均需接入机组dcs，并参与相关控制。
[0081]
小容积流量工况运行时，低压缸末两级处于鼓风工况运行，导致低压缸末两级后温度和低压排汽缸温度升高。为降低低压排汽缸温度，需要投入喷水减温，维持低压排汽缸温度在安全范围内。而小容积流量条件下，末级叶片出现的涡流会卷吸减温水至动叶流道，加剧动叶出口吸力面水蚀情况，威胁机组安全运行。因此需对低压缸末两级叶片进行金属耐磨层喷涂处理：1)设计涂层厚度为0.10～0.20mm；2)防护涂层范围设计为低压缸末级动叶片出汽边根部水蚀区域；3)备涂层的结合强度可达70mpa，硬度hv300为600～900，孔隙率≤2％，颗粒平均粒度3.32m，涂层表面应均匀、细密。
[0082]
采用低压缸零出力方式运行之所以具备可行性，是由于低压缸在高真空状态下，低压缸进汽量小，使进入的蒸汽密度远远小于传统运行值，鼓风影响不至于危及机组运行安全。因此，确保机组的高真空是实现此改造方案的先决条件。为保证低压缸高真空状态运行，在保留原有2台环式真空泵的基础上增加了1台射汽式真空泵，确保机组运行时背压不低于4.0kpa。
[0083]
通过上述三方面的手段，防止小容积流量工况出现。
[0084]
通过应用以上技术方案，获取模块，用于获取多元热参数和用户热需求；判断模块，用于根据所述多元热参数和用户热需求判断所述供热机组是否满足放行条件，所述供热机组满足放行条件后，启动零出力模块；零出力模块，用于切断所述低压缸进汽，部分蒸汽从新增的旁路进入所述低压缸，部分蒸汽用于冷却低压转子转动产生的鼓风热量，中压缸排汽全部用于供热；监控模块，用于在所述零出力模块运行一段时间后，判断所述供热机组工况是否偏离设计工况或基准工况，若所述供热机组工况偏离设计工况或基准工况，获取所述供热机组的变工况，根据所述供热机组的变工况对供热机组进行调整；分析模块，用于从多个多元热参数角度对供热机组热电解耦性能进行分析。本技术通过改造了低压缸，
使得低压缸零出力进行供热，有效的提高热电解耦性能。并通过变工况公式，得到供热机组工况变化情况。通过多个元热参数角度分析热电解耦性能，提高了方案的可靠性。
[0085]
本领域技术人员可以理解实施场景中的系统中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的系统中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个系统中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0086]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例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；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种低压缸零出力供热系统，其特征在于，应用于设置有锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、汽轮机、热网加热器、凝汽器的供热机组中，所述系统包括：获取模块，用于获取多元热参数和用户热需求；判断模块，用于根据所述多元热参数和用户热需求判断所述供热机组是否满足放行条件，所述供热机组满足放行条件后，启动零出力模块；零出力模块，用于切断所述低压缸进汽，部分蒸汽从新增的旁路进入所述低压缸，部分蒸汽用于冷却低压转子转动产生的鼓风热量，中压缸排汽全部用于供热；监控模块，用于在所述零出力模块运行一段时间后，判断所述供热机组工况是否偏离设计工况或基准工况，若所述供热机组工况偏离设计工况或基准工况，获取所述供热机组的变工况，根据所述供热机组的变工况对供热机组进行调整；分析模块，用于从多个多元热参数角度对供热机组热电解耦性能进行分析。2.如权利要求1所述的低压缸零出力供热系统，其特征在于，所述放行条件为：主蒸汽流量不超过汽轮机最大进汽量、满足锅炉不投油最低稳燃蒸发量、满足汽轮机低压缸最小凝气流量限制、供热抽汽参数到达用户热需求上述条件均满足后进行放行。3.如权利要求1所述的低压缸零出力供热系统，其特征在于，供热机组变工况计算公式为：其中，d表示机组前的流量，t/h；p表示机组前后压力，mpa；t表示蒸汽的温度，℃；下标0表示基准工况，不加下标0表示变化后的工况；下标1、2表示机组前后采参数；根据供热机组变工况计算可以得到变化工况情况，并根据此对机组进行调整。4.如权利要求1所述的低压缸零出力供热系统，其特征在于，所述分析模块，具体用于：从供热机组的电热特性、最大热电比和最低电负荷率分析热电解耦性能；在其它参数保持不变情况下，分析原供热机组和低压缸零出力的供热机组的电热特性，得到对比结果一；在其它参数保持不变，相同的发电量情况下，分析原供热机组和低压缸零出力的供热机组的最大热电比，得到对比结果二；在其它参数保持不变情况下，分析原供热机组和低压缸零出力的供热机组的最低电负荷率，得到对比结果三。5.如权利要求4所述的低压缸零出力供热系统，其特征在于，所述分析模块，还用于：根据所述对比结果一、所述对比结果二和所述对比结果三得到低压缸零出力的供热机组热电解耦性能评价。6.如权利要求1所述的低压缸零出力供热系统，其特征在于，所述系统包括预警模块，所述预警模块用于：实时监控供热机组的多元热参数，判断所述多元热参数是否低于对应的下限值或高于对应的上限值，若低于下限值或高于上限值，进行对应热参数的预警。7.如权利要求3所述的低压缸零出力供热系统，其特征在于，若供热机组出现低压缸小容积流量工况，完善供热机组温度测点和压力测点、对低压缸末两级叶片进行喷涂处理、增
加一台射汽式真空泵。8.如权利要求7所述的低压缸零出力供热系统，其特征在于，完善供热机组温度测点和压力测点，具体为：增加所述低压缸末级、次末级动叶出口温度测点，增加中压缸排汽压力测点和温度测点，增加低压缸进汽压力测点和温度测点。

技术总结

本发明公开了一种低压缸零出力供热系统，涉及供热机组技术领域，包括，获取模块，用于获取多元热参数和用户热需求；判断模块，用于根据多元热参数和用户热需求判断供热机组是否满足放行条件，供热机组满足放行条件后，启动零出力模块；零出力模块，用于切断低压缸进汽，部分蒸汽从新增的旁路进入低压缸，部分蒸汽用于冷却低压转子转动产生的鼓风热量，中压缸排汽全部用于供热；监控模块，用于若供热机组工况偏离设计工况或基准工况，获取供热机组的变工况；分析模块，用于从多个多元热参数角度对供热机组热电解耦性能进行分析。使得低压缸零出力进行供热，有效的提高热电解耦性能。通过多个元热参数角度分析热电解耦性能，提高了方案的可靠性。案的可靠性。案的可靠性。