热电联供双抽汽轮机

摘要

本发明提供一种热电联供双抽汽轮机，包括沿进汽参数由高至低依次分布的高压缸、第一中压缸、第二中压缸和低压缸，第一中压缸的排汽口连接有第一中压排汽母管，该第一中压排汽母管的端部连接有第一调整抽汽管道和第二中压进汽母管，第二中压进汽母管的端部还连接有与第二中压缸的进汽口相连接的第一中压进汽分管，第二中压缸的排汽口连接有第二中压排汽母管，该第二中压排汽母管的端部连接有第二调整抽汽管道和与低压缸的进汽口相连接的低压进汽管道。本申请通过增设中压缸、阀门和管道来实现两个压力等级的双抽，从而满足大容量高参数的双调整抽汽需求，且保证汽轮机在纯凝工况下仍符合高效设计和运行的要求。

权利要求

1.一种热电联供双抽汽轮机，其特征在于：包括沿进汽参数由高至低依次分布的高压缸(1)、第一中压缸(4)、第二中压缸(5)和低压缸(3)，所述高压缸(1)的排汽口与第一中压缸(4)的进汽口之间连接有第一中压进汽母管(8)，所述第一中压缸(4)的排汽口连接有第一中压排汽母管(9)，该第一中压排汽母管(9)的端部连接有第一调整抽汽管道(10)和第二中压进汽母管(12)，所述第二中压进汽母管(12)的端部还连接有与第二中压缸(5)的进汽口相连接的第一中压进汽分管(11)，所述第二中压缸(5)的排汽口连接有第二中压排汽母管(13)，该第二中压排汽母管(13)的端部连接有第二调整抽汽管道(14)和与低压缸(3)的进汽口相连接的低压进汽管道(15)，所述高压缸(1)、第一中压缸(4)和第二中压缸(5)中的一个中压缸、以及低压缸(3)都是原有汽轮机的结构基础，所述第二中压进汽母管(12)上设有第一控制阀组(17)，第一调整抽汽管道(10)上设有沿抽汽方向先后分布的第一汽体压力传感器(22)和第二控制阀组(18)；所述低压进汽管道(15)上设有第三控制阀组(19)，第二调整抽汽管道(14)上设有沿抽汽方向先后分布的第二汽体压力传感器(23)和第四控制阀组(20)；所述热电联供双抽汽轮机具有纯凝工况和抽汽工况：当热电联供双抽汽轮机在纯凝工况下运行时，所述第一调整抽汽管道(10)和第二调整抽汽管道(14)均关闭；当热电联供双抽汽轮机在抽汽工况下运行时，所述第一调整抽汽管道(10)和第二调整抽汽管道(14)均打开，所述第一调整抽汽管道(10)为热电联供双抽汽轮机的中压抽汽，所述第二调整抽汽管道(14)为热电联供双抽汽轮机的低压抽汽；当第一调整抽汽管道(10)投入使用时，控制第一控制阀组(17)的开度，以控制第二控制阀组(18)前的蒸汽压力，当第一汽体压力传感器(22)检测到第二控制阀组(18)前的蒸汽压力满足第一调整抽汽的要求时，则第二控制阀组(18)打开，并调节其开度以控制第一调整抽汽管道(10)的流量；当第二调整抽汽管道(14)投入使用时，控制第三控制阀组(19)的开度，以控制第四控制阀组(20)前的蒸汽压力，当第二汽体压力传感器(23)检测到第四控制阀组(20)前的蒸汽压力满足第二调整抽汽的要求时，则第四控制阀组(20)打开，并调节其开度以控制第二调整抽汽管道(14)的流量。

2.根据权利要求1所述的热电联供双抽汽轮机，其特征在于：所述第一中压进汽分管(11)上还设有用于检测第二中压缸(5)进汽口压力的第三汽体压力传感器(24)，沿第二中压缸(5)的进汽方向，所述第三汽体压力传感器(24)位于第一控制阀组(17)的后方；所述低压进汽管道(15)上还设有用于检测低压缸(3)进汽口压力的第四汽体压力传感器(25)，沿低压缸(3)的进汽方向，所述第四汽体压力传感器(25)位于第三控制阀组(19)的后方。

3.根据权利要求1所述的热电联供双抽汽轮机，其特征在于：还包括一中低压缸(6)，所述第二中压进汽母管(12)的端部还连接有与中低压缸(6)的进汽口相连接的第二中压进汽分管(16)，所述第二中压进汽分管(16)上设有沿中低压缸(6)的进汽方向依次先后分布的第五控制阀组(21)和第五汽体压力传感器(26)，所述第五汽体压力传感器(26)用于检测中低压缸(6)的进汽口压力。

4.根据权利要求3所述的热电联供双抽汽轮机，其特征在于：所述高压缸(1)的转子、第一中压缸(4)的转子、第二中压缸(5)的转子、以及低压缸(3)的转子单轴布置并构成第一转子，中低压缸(6)的转子构成第二转子，所述第一转子和第二转子刚性连接。

5.根据权利要求3所述的热电联供双抽汽轮机，其特征在于：所述高压缸(1)的转子、第一中压缸(4)的转子、第二中压缸(5)的转子、以及低压缸(3)的转子单轴布置并构成第一转子，中低压缸(6)的转子构成第二转子，所述第一转子和第二转子分轴布置或通过自同步离合器相连接。

6.根据权利要求1所述的热电联供双抽汽轮机，其特征在于：所述第一中压缸(4)和第二中压缸(5)为合缸反流结构。

说明书

热电联供双抽汽轮机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种汽轮机，特别是涉及一种热电联供双抽汽轮机。

背景技术

[0002] 热电联供汽轮机发电机组是指汽轮机带动发电机向电网输送电能的同时又在汽轮机合适的通流位置处抽出一部分蒸汽进入热网供热，另一部分蒸汽继续在透平流道内膨胀做功，带动汽轮机的转子输出轴做功，以此来大大提高汽轮的热效率和运行经济性。热电联供汽轮机主要有背压式、抽汽凝汽式、抽汽背压式等几种形式；热电联供双抽汽轮机是指热电联供汽轮机分别提供两个压力等级的抽汽，用于供热。

[0003] 目前，常规的热电联供双抽汽轮机采用在中压缸内设置旋转隔板或者座缸阀来抽汽较高参数的调整抽汽，在中压缸的排汽处抽取较低参数的调整抽汽，其抽汽阀门和管道布置如图1所示。从图1可知：常规的热电联供双抽汽轮机包括按进汽参数由高至低依次排列的高压缸1、中压缸2和低压缸3，高压缸1的进汽口处连接有高压进汽管道，高压缸1的排汽口和中压缸2的进汽口之间连接有中压进汽管道，中压缸2的排汽口和低压缸3的进汽口之间连接有低压进汽管道，所述高压进汽管道上沿进汽方向依次设置有高压主阀门TV和高压调阀门GV，所述中压进汽管道上沿进汽方向依次设置有中压主阀门RSV和中压调阀门IV，所述低压进汽管道上设有连通管压力调节阀LCV；中压缸2内设置有旋转隔板ICV，中压缸2在旋转隔板ICV处连接有中压调整抽汽管道，该中压调整抽汽管道上设置有中压抽汽压力调节阀IEV；中压缸2的排汽口处还连接有低压调整抽汽管道，该低压调整抽汽管道上设置有低压抽汽压力调节阀LEV。汽轮机在抽汽工况下运转时，进入中压缸2的蒸汽通过中压前几级后，一部分蒸汽经过可控制的旋转隔板ICV进入后面的中压通流，另一部分蒸汽经过中压抽汽压力调节阀IEV进入中压抽汽系统；中压缸2的排汽一部分经过可控制的连通管压力调节阀LCV后进入低压缸3，另一部分经过低压抽汽压力调节阀LEV进入低压抽汽系统。因此，该热电联供双抽汽轮机中，所述中压调整抽汽管道和低压调整抽汽管道形成了热电联供汽轮机的双抽。

[0004] 但是，上述热电联供双抽汽轮机存在以下缺陷：由于其在中压缸的通流部分之间设置调整抽汽装置(即旋转隔板或者座缸阀)，故其降低了中压缸的设计效率，特别是汽轮机纯凝工况下的工作效率；另外，对于大功率等级的机组，由于机组本身结构和强度方面的限制，其给中压部分调整抽汽机构的设计带来了很大的难度和限制，故在中压缸内设置调整抽汽装置还会给机组带来一系列的运行方面限制和安全隐患。

发明内容

[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够满足大容量高参数的双调整抽汽需求、且具有较高运行效率和可靠性的热电联供双抽汽轮机。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供一种热电联供双抽汽轮机，包括沿进汽参数由高至低依次分布的高压缸、第一中压缸、第二中压缸和低压缸，所述高压缸的排汽口与第一中压缸的进汽口之间连接有第一中压进汽母管，所述第一中压缸的排汽口连接有第一中压排汽母管，该第一中压排汽母管的端部连接有第一调整抽汽管道和第二中压进汽母管，所述第二中压进汽母管的端部还连接有与第二中压缸的进汽口相连接的第一中压进汽分管，所述第二中压缸的排汽口连接有第二中压排汽母管，该第二中压排汽母管的端部连接有第二调整抽汽管道和与低压缸的进汽口相连接的低压进汽管道。

[0007] 进一步地，所述第二中压进汽母管上设有第一控制阀组，第一调整抽汽管道上设有沿抽汽方向先后分布的第一汽体压力传感器和第二控制阀组；所述低压进汽管道上设有第三控制阀组，第二调整抽汽管道上设有沿抽汽方向先后分布的第二汽体压力传感器和第四控制阀组。

[0008] 优选地，所述第一中压进汽分管上还设有用于检测第二中压缸进汽口压力的第三汽体压力传感器，沿第二中压缸的进汽方向，所述第三汽体压力传感器位于第一控制阀组的后方；所述低压进汽管道上还设有用于检测低压缸进汽口压力的第四汽体压力传感器，沿低压缸的进汽方向，所述第四汽体压力传感器位于第三控制阀组的后方。

[0009] 进一步地，还包括一中低压缸，所述第二中压进汽母管的端部还连接有与中低压缸的进汽口相连接的第二中压进汽分管，所述第二中压进汽分管上设有沿中低压缸的进汽方向依次先后分布的第五控制阀组和第五汽体压力传感器，所述第五汽体压力传感器用于检测中低压缸的进汽口压力。

[0010] 优选地，所述高压缸的转子、第一中压缸的转子、第二中压缸的转子、以及低压缸的转子单轴布置并构成第一转子，中低压缸的转子构成第二转子，所述第一转子和第二转子刚性连接。

[0011] 优选地，所述高压缸的转子、第一中压缸的转子、第二中压缸的转子、以及低压缸的转子单轴布置并构成第一转子，中低压缸的转子构成第二转子，所述第一转子和第二转子分轴布置或通过自同步离合器相连接。

[0012] 进一步地，所述第一中压缸和第二中压缸为合缸反流结构。

[0013] 如上所述，本发明涉及的热电联供双抽汽轮机，具有以下有益效果：

[0014] 该热电联供双抽汽轮机在原有汽轮机的结构基础上，通过增设中压缸、以及在中压缸和低压缸之间增设阀门和管道来实现两个压力等级的双抽，从而满足大容量高参数的双调整抽汽需求，且其并没有改变原有汽轮机的大体结构，从而不受原有汽轮机自身结构和强度方面的限制，同时还能保证汽轮机在纯凝工况下仍符合高效设计和运行的要求、保证汽轮机的安全运行。

附图说明

[0015] 图1为现有技术中热电联供双抽汽轮机的抽汽系统原理图。

[0016] 图2为本发明中热电联供双抽汽轮机的抽汽系统原理图。

[0017] 图3为图2的另一实施例。

[0018] 元件标号说明

[0019] 1     高压缸

[0020] 2     中压缸

[0021] 3     低压缸

[0022] 4     第一中压缸

[0023] 5     第二中压缸

[0024] 6     中低压缸

[0025] 7     连接机构

[0026] 8     第一中压进汽母管

[0027] 9     第一中压排汽母管

[0028] 10    第一调整抽汽管道

[0029] 11    第一中压进汽分管

[0030] 12    第二中压进汽母管

[0031] 13    第二中压排汽母管

[0032] 14    第二调整抽汽管道

[0033] 15    低压进汽管道

[0034] 16    第二中压进汽分管

[0035] 17    第一控制阀组

[0036] 18    第二控制阀组

[0037] 19    第三控制阀组

[0038] 20    第四控制阀组

[0039] 21    第五控制阀组

[0040] 22    第一汽体压力传感器

[0041] 23    第二汽体压力传感器

[0042] 24    第三汽体压力传感器

[0043] 25    第四汽体压力传感器

[0044] 26    第五汽体压力传感器

[0045] 27    第一发电机

[0046] 28    第二发电机

具体实施方式

[0047] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

[0048] 须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

[0049] 本发明提供一种热电联供双抽汽轮机，如图2所示，该热电联供双抽汽轮机包括沿进汽参数由高至低依次分布的高压缸1、第一中压缸4、第二中压缸5和低压缸3，所述高压缸1的进汽口通过高压进汽管道与锅炉相连接，所述高压缸1的排汽口与第一中压缸4的进汽口之间连接有第一中压进汽母管8，所述第一中压缸4的排汽口连接有第一中压排汽母管9，该第一中压排汽母管9的端部连接有第一调整抽汽管道10和第二中压进汽母管12，所述第二中压进汽母管12的端部还连接有与第二中压缸5的进汽口相连接的第一中压进汽分管
11，所述第二中压缸5的排汽口连接有第二中压排汽母管13，该第二中压排汽母管13的端部连接有第二调整抽汽管道14和与低压缸3的进汽口相连接的低压进汽管道15。优选地，在图
2所示的热电联供双抽汽轮机中，所述第二中压进汽母管12和第一中压进汽分管11为一根管道。

[0050] 上述热电联供双抽汽轮机中，所述高压缸1的转子、第一中压缸4的转子、第二中压缸5的转子、以及低压缸3的转子单轴布置并依次连接，即高压缸1的转子、第一中压缸4的转子、第二中压缸5的转子、以及低压缸3的转子共用一根转子轴，从而构成第一转子，该第一转子的输出端与第一发电机27相连接。热电联供双抽汽轮机主要有两种运行工况，分别为纯凝工况和抽汽工况。当汽轮机在纯凝工况下运行时，所述第一调整抽汽管道10和第二调整抽汽管道14均关闭；此时，蒸汽在汽轮机内膨胀做功，带动第一转子转动，蒸汽的热能全部转化为第一转子的机械能，驱动第一发电机27发电；在纯凝工况下，汽轮机发出的电功率最大。当汽轮机在抽汽工况下运行时，所述第一调整抽汽管道10和第二调整抽汽管道14均打开，第一调整抽汽管道10为汽轮机的中压抽汽，第二调整抽汽管道14为汽轮机的低压抽汽，故第一调整抽汽管道10和第二调整抽汽管道14构成热电联供汽轮机的两个不同压力等级的双抽；此时，蒸汽在汽轮机内膨胀做功，一部分蒸汽带动转子转动，转为转子的机械能，用于驱动第一发电机27，另一部分蒸汽从第一调整抽汽管道10和第二调整抽汽管道14处抽出，用于给用户供热。因此，该汽轮机实现了热电联供，从而可大大提高汽轮机机组运行的经济性。

[0051] 另外，本申请是在原有汽轮机的结构基础上，通过增设一个中压缸、以及在两个中压缸和低压缸之间增设阀门和管道来实现两个压力等级的双抽，从而满足大容量高参数的双调整抽汽需求和低成本的需求，且其并没有改变原有汽轮机的大体结构，从而不受原有汽轮机自身结构和强度方面的限制，还能大大减少对汽轮机纯凝工况的影响，以保证汽轮机在纯凝工况下仍符合高效设计和运行的要求、保证汽轮机的安全运行。

[0052] 进一步地，如图2所示，所述第二中压进汽母管12上设有第一控制阀组17，第一调整抽汽管道10上设有沿抽汽方向先后分布的第一汽体压力传感器22和第二控制阀组18，所述第一汽体压力传感器22用于检测第二控制阀组18前的蒸汽压力；所述低压进汽管道15上设有第三控制阀组19，第二调整抽汽管道14上设有沿抽汽方向先后分布的第二汽体压力传感器23和第四控制阀组20，所述第二汽体压力传感器23用于检测第四控制阀组20前的蒸汽压力。优选地，所述第一中压进汽分管11上还设有用于检测第二中压缸5进汽口压力的第三汽体压力传感器24，沿第二中压缸5的进汽方向，所述第三汽体压力传感器24位于第一控制阀组17的后方；所述低压进汽管道15上还设有用于检测低压缸3进汽口压力的第四汽体压力传感器25，沿低压缸3的进汽方向，所述第四汽体压力传感器25位于第三控制阀组19的后方。

[0053] 当第一调整抽汽管道10投入使用时，控制第一控制阀组17的开度，以控制第二控制阀组18前的蒸汽压力，当第一汽体压力传感器22检测到第二控制阀组18前的蒸汽压力满足第一调整抽汽的要求时，则第二控制阀组18打开，并调节其开度以控制第一调整抽汽管道10的流量；同时，通过第三汽体压力传感器24监测第二中压缸5的进汽口蒸汽压力，以表征第二中压缸5的进口流量。

[0054] 当第二调整抽汽管道14投入使用时，控制第三控制阀组19的开度，以控制第四控制阀组20前的蒸汽压力，当第二汽体压力传感器23检测到第四控制阀组20前的蒸汽压力满足第二调整抽汽的要求时，则第四控制阀组20打开，并调节其开度以控制第二调整抽汽管道14的流量；同时，通过第四汽体压力传感器25监测低压缸3的进汽口蒸汽压力，以表征低压缸3的进口流量。

[0055] 进一步地，本申请涉及的热电联供双抽汽轮机还可以增设一个中低压缸6，此时，汽轮机系统结构如图3所示，所述第二中压进汽母管12的端部还连接有与中低压缸6的进汽口相连接的第二中压进汽分管16，所述第二中压进汽分管16上设有沿中低压缸6的进汽方向依次先后分布的第五控制阀组21和第五汽体压力传感器26，所述第五汽体压力传感器26用于检测中低压缸6的进汽口压力，以表征中低压缸6的进口流量。通过在汽轮机机组中增设一个中低压缸6可进一步提高机组的经济运行性，适应热负荷的变化，提高蒸汽利用率，减少能源浪费。

[0056] 所述中低压缸6的转子为第二转子，当增设中低压缸6时，第二转子和第一转子可通过连接机构7相连接。本实施例中，连接机构7有三种形式：1、刚性连接；2、断开的结构，即分轴不连接；3、自同步离合器，可实现第一转子和第二转子之间在线解列和同步。具体说，当第一转子和第二转子刚性连接时，第一转子和第二转子共用一根转子轴，第一发电机27连接在该转子轴的端部，第一转子的机械能和第二转子的机械能都驱动第一发电机27，从而为电网供电。在刚性连接的情况下，第一中压缸4的排汽应优先满足中低压缸6的设计流量(即最小进汽量)；之后，第一中压缸4的排汽再满足第一调整抽汽管道10的中压抽汽量需求。

[0057] 当第一转子和第二转子分轴设置时，第一转子和第二转子分别用两根转子轴，第一转子的转子轴端部连接第一发电机27，第二转子的转子轴端部连接第二电机，故第一转子的机械能驱动第一发电机27，第二转子的机械能驱动第二发电机28，第一发电机27和第二发电机28共同为电网供电。在断开连接的情况下，第一中压缸4的排汽应优先满足第一调整抽汽管道10的中压抽汽量需求，当中压抽汽量需求大于中低压缸6的设计流量时，可将第五控制阀组21关闭，中低压缸6脱开；当中压抽汽量需求小于中低压缸6的设计流量时，可将第五控制阀组21重新打开，中低压缸6重新同步运行，从而可提高汽轮机机组在抽汽工况下的运行经济性，保持低压缸3有较高的效率。

[0058] 当第一转子和第二转子通过自同步离合器连接时，自同步离合器可实现第一转子的转子轴与第二转子的转子轴在线解列或同步，汽轮机机组的输出端仅连接第一发电机27。第一中压缸4的排汽仍是优先满足第一调整抽汽管道10的中压抽汽量需求，当中压抽汽量需求大于中低压缸6的设计流量时，可将第五控制阀组21关闭，同时自同步离合器使第一转子的转子轴与第二转子的转子轴在线解列，从而使中低压缸6脱开；当中压抽汽量需求小于中低压缸6的设计流量时，可将第五控制阀组21重新打开，同时自同步离合器使第一转子的转子轴与第二转子的转子轴同步，从而使中低压缸6重新同步运行，进而提高汽轮机机组在抽汽工况下的运行经济性，保持低压缸3有较高的效率，第一转子的机械能和第二转子的机械能都驱动第一发电机27，为电网供电。

[0059] 进一步地，所述第一中压缸4和第二中压缸5为合缸反流结构，即第一中压缸4的缸体和第二中压缸5的缸体为一体结构，或者说第一中压缸4和第二中压缸5共用一个缸体，且第一中压缸4的进汽口和第二中压缸5的进汽口分别设在第一中压缸4与第二中压缸5连接处的两侧，从而可减少第一中压缸4和第二中压缸5的占用空间，以减少汽轮机机组的整体占用体积和跨距，降低成本。另外，所述低压缸3可以为一个，也可以为多个；当有多个低压缸3时，则所述低压进汽管道15与多个低压缸3的进汽口相连接；所述低压缸3也可是单流，即一个排汽，也可是双流，即两个排汽。

[0060] 综上所述，本申请涉及的热电联供双抽汽轮机具有以下有益效果：

[0061] 1、在不改变原有汽轮机主结构的前提下，通过在多个汽缸之间增设一些阀门和管道来实现汽轮机的热电联供和双抽，从而节约成本，且还不受汽轮机结构和强度方面的限制，同时保证汽轮机在纯凝工况下的高效设计和运行；

[0062] 2、当用户热负荷变化较大时，可对汽轮机的运行汽缸个数进行管理，尽可能地提升运行效率；

[0063] 3、该汽轮机机组的双抽汽方式在设计难度上相对降低，抽汽运行时更为可靠，适应大容量、高参数机组的要求，方便汽轮机的运行、维护和检修；

[0064] 4、通过调节第一控制阀组17、第二控制阀组18、第三控制阀组19、第四控制阀组20和第五控制阀组21的开度，实现两段调整抽汽，以满足汽轮机在抽汽工况的运行条件。

[0065] 所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

[0066] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。