CN109306876A - 一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统。由高压缸输出的蒸汽一路通向低压缸，另一路通向热网加热器，两个蒸汽管路均设置有阀门，控制不同支路的蒸汽通断。发电机有两个动力输入端，一端和高压缸的动力输出轴连接，另一端和低压缸连接，发电机的动力输出端和负载连接。供热季汽轮机低压缸切除，仅高压缸运行，高压缸排汽全部进入热网加热器；非供热季汽轮机高压缸和低压缸均投入运行，低压缸排汽进入凝汽器冷凝；本系统在非采暖季纯凝形式运行，采暖季与对外供热联合，汽轮机高背压形式运行，无冷源损失，热经济性高；只需要通过调整阀门的开闭，即可调配运行模式，系统简单，切换灵活。

Description

一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统

【技术领域】

本发明属于一种发电厂节能降耗系统，具体涉及一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统。

【背景技术】

火力发电厂在进行设计时，辅机选型往往都按最大负荷选择并留有一定的裕量。而在实际运行时，由于偏离设计工况点，辅机运行效率一般均较设计值低，造成电能损耗，尤其是当火电机组参与调峰后，由于辅机效率偏低产生的电能损耗严重。因此，在条件允许的情况下，部分辅机采用调速运行，降低节流损失并提高其运行效率，往往可以产生比较好的节能效果。

通过高转速变转速汽轮机驱动发电频率可调的小发电机，可产生与需求运行频率相等的电能，继而带动各辅机运行，在减小系统节流损失提高传动效率的同时，系统更为集中、简单，便于维护。该驱动模式称之为辅机统调动力源。但以辅机统调动力源的形式带动电厂全部辅机，实现难度较大。可行的做法是以辅机统调动力源带动运行频率一致的主要辅机设备，其他辅机仍然通过厂用电源带动。根据电厂运行的实际情况，以辅机统调电力源拖动的辅机主要为三大风机(引风机、送风机、一次风机)。机组低负荷运行时，可以取得节能效果。现火力发电厂的机组多承担冬季供热任务，对于此类机组，需考虑在现有设备的条件下，如何结合辅机统调动力源与对外供热。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统。该系统将统调动力源和冬季供热任务结合，消除部分冷源损失的同时有较好的经济性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，包括高压缸和发电机；高压缸的蒸汽输出管路分为两路，一路通向低压缸，另一路通向热网加热器；发电机设置有两个动力输入轴，一个和高压缸的动力输出轴连接，另一个和低压缸的动力输出轴连接，发电机动力输出端连接至负载。

本发明的进一步改进在于：

优选的，高压缸输出至热网加热器的蒸汽在热网加热器内被冷凝成疏水，疏水经由疏水泵加压后流回主机热力系统。

优选的，热网加热器通过高压缸输出的蒸汽加热热网水，热网水从热网加热器流出后进入尖峰加热器，在尖峰加热器内被加热后流向外部供热系统。

优选的，低压缸输出的蒸汽通向凝汽器，在凝汽器内被冷凝成凝结水，凝结水流回至主机凝汽器。

优选的，凝汽器和主机凝汽器之间的凝结水管路上设置有凝结水泵；凝汽器连通有真空泵。

优选的，凝汽器的冷却水进水管道为主机循环水进水母管的分支，凝汽器的冷却水排水管道汇入主机循环水回水母管。

优选的，凝汽器冷却水进水管道上设置有循环水升压泵。

优选的，高压缸的蒸汽输入管路连通至锅炉或汽轮机的蒸汽输出端；高压缸与低压缸连通的蒸汽管路上设置有第一阀门，高压缸和热网加热器连通的蒸汽管路上设置有第二阀门。

优选的，第一阀门选用蝶阀；第二阀门选用阀门组。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统。由高压缸输出的蒸汽一路通向低压缸，另一路通向热网加热器。发电机有两个动力输入端，一端和高压缸的动力输出轴连接，另一端和低压缸连接，发电机的动力输出端和负载连接。供热季汽轮机低压缸切除，仅高压缸运行，此时汽轮机为高背压运行状态，其排汽全部进入热网加热器；非供热季汽轮机的高压缸和低压缸均投入运行，低压缸排汽进入凝汽器冷凝，高压缸和低压缸共同运行，使得汽轮机排出的压力低于供热季只有高压缸运行时汽轮机排出的压力。本系统在非采暖季纯凝形式运行，采暖季与对外供热联合，汽轮机高背压形式运行，无冷源损失，热经济性高；只需要调整高压缸输出两路蒸汽的通断，即可调配运行模式，系统简单，切换灵活。

进一步的，高压缸排出的蒸汽进入热网加热器，加热热网水后形成疏水，最终流回至主机热力系统，实现介质的循环利用，节省能源。

进一步的，热网水在热网加热器内被高压缸输出的蒸汽加热后，进入尖峰加热器进一步升温，然后对外供出，保证输出的蒸汽温度满足供热需求。

进一步的，本发明由低压缸排出的蒸汽进入凝汽器，冷凝成水后，凝结水流回至主机凝汽器，循环利用，冷源损失小。

进一步的，本发明的凝汽器和主机凝汽器之间设置有凝结水泵，以加压凝结水，推动凝结水流回至主机凝汽器；凝汽器和真空泵连通，当低压缸排出的蒸汽中存在无法冷凝的蒸汽时，由真空泵抽走，以维持凝汽器内的真空环境，便于低压缸排出的蒸汽流入凝汽器内。

进一步的，本发明凝汽器冷却蒸汽的冷却水取自主机循环水进水母管，冷却水冷却蒸汽后汇入至主机循环水出水母管；设备改造时投资小，主机循环水的利用率高。

进一步的，本发明的凝汽器冷却水进水管道上设置有循环水升压泵，推动主机循环水进水母管中的循环水流入至凝汽器中。

进一步的，本发明高压缸的蒸汽来源为锅炉或汽轮机的某处，无需额外的蒸汽来源，方便能量的循环利用。由高压缸输出的两路蒸汽管道上均设置有阀门，控制不同支路的蒸汽通断。

进一步的，本发明高压缸和低压缸之间蒸汽管路上的第一阀门为蝶阀，能够控制高压缸通往低压缸蒸汽的流量。

【附图说明】

图1为本发明的系统结构图；

其中：1-高压缸；2-发电机；3-低压缸；4-第一阀门；5-负载；6-第二阀门；7-循环水升压泵；8-凝汽器；9-真空泵；10-凝结水泵；11-热网加热器；12-疏水泵；13-尖峰加热器；14-主机热力系统；15-主机凝汽器；16-主机循环水进水母管；17-主机循环水回水母管。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明公开了一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，包括高压缸1、发电机2、低压缸3、第一阀门4、负载5、第二阀门6、循环水升压泵7、凝汽器8、真空泵9、凝结水泵10、热网加热器11、疏水泵12、尖峰加热器13、主机热力系统14和主机凝汽器15。

高压缸1的蒸汽源取自机组锅炉或汽轮机的某处抽汽，高压缸1的蒸汽输出管路分为两路，一路与低压缸3连通，另一路与热网加热器11连通；高压缸1与低压缸3连通的蒸汽管路上设置有第一阀门4，第一阀门4优选为蝶阀；高压缸1和热网加热器11连通的蒸汽管路上设置有第二阀门6，第二阀门6优选为阀门组；发电机2优选为变频发电机，有两个动力输入轴，一个动力输入轴通过减速箱和联轴器和高压缸1的动力输出轴直驱连接，另一个输入轴通过减速箱和联轴器和低压缸3的动力输出轴直驱连接；发电机2的动力输出轴和负载5连接；高压缸1的排汽压力控制在0.1～0.15MPa。

热网加热器11的蒸汽输入管路和高压缸1的蒸汽输出端连接，疏水输出管路和疏水泵12的疏水进入端连通，疏水泵12的疏水输出端和主机热力系统14连通。热网水在热网加热器11被来自高压缸1的高温蒸汽加热后流入至尖峰加热器13被进一步加热，符合供热要求温度后，流入至对外供热系统；尖峰加热器13的气源来自锅炉或汽机；由高压缸1输出的蒸汽在热网加热器11内与热网水热交换后，被冷凝成疏水，流入疏水泵12，由疏水泵12加压后流回至主机热力系统14。

低压缸3的蒸汽输出管路和凝汽器8的蒸汽输入端连接，凝汽器8的冷却水进水管道为主机循环水进水母管16的分支，凝汽器8的冷却水排水管道汇入主机循环水回水母管17，凝汽器8冷却水进水管道上设置有循环水升压泵7，用于引入主机循环水至凝汽器8；低压缸3输出的蒸汽在凝汽器8内被冷却成水，通过凝结水泵10加压流回至主机凝汽器15；凝汽器8和真空泵9连通，当低压缸3排出的蒸汽中存在无法冷凝的蒸汽时，由真空泵9抽走，以维持凝汽器8内的真空环境，便于低压缸3排出的蒸汽流入凝汽器8内。

运行原理：

以往的汽轮机带动发电机驱动辅机统调动力源系统中，汽轮机多为一个单独运行的汽轮机，本发明中高转速变转速汽轮机由两个缸体组成，包括高压缸1和低压缸3，高压缸1的汽源取自机组锅炉或汽轮机某处抽汽，蒸汽进入高压缸1后能够进入低压缸3或者热网加热器11；非供热季，汽轮机组纯凝形式运行，高转速变转速汽轮机低背压形式运行，由高压缸1出来的蒸汽进入高压缸1做功后输入至低压缸3，在低压缸3内做功，将蒸汽带有的热能转换为机械能，汽轮机输出的蒸汽压力即为低压缸3输出蒸汽的压力，由低压缸3输出的蒸汽压力较单独高压缸1运行时低，且输出的蒸汽被凝汽器8的冷却水冷却，汽轮机输出蒸汽被冷却的温度较低，因此整个汽轮机为低背压状态运行；此时高压缸1和低压缸3的共同带动发电机2转动；低压缸3排汽全部进入凝汽器8，由取自主机循环水进水母管冷凝后经凝结水泵10加压后回至主机凝汽器15，为克服循环水系统及凝汽器8阻力，设置循环水升压泵7。凝汽器8配置有真空泵9，以抽取凝汽器8内部不凝结气体从而维持真空。供热季，高压缸1排出的高品质蒸汽经阀门组6进入热网加热器11加热热网回水，低压缸3切断，此时汽轮机输出的蒸汽压力即为高压缸1输出的蒸汽压力，高压缸1排出的压力较高，因此汽轮机为高背压状态运行；热网加热器11内的蒸汽被冷凝后成为疏水，疏水经疏水泵12回至主机热力系统14，热网加热器11出口的热网水经尖峰加热器13进一步升温后对外供出。

非供热季运行方式：阀门组6关闭，热网加热器11、尖峰加热器13以及疏水泵12均不运行。第一阀门4开启，蒸汽在高压缸1做功后排汽全部进入低压缸3继续做功，低压缸3的排汽全部进入凝汽器8冷凝，凝结水经凝结水泵10加压后回至主机凝汽器15。取自主机循环水进水母管的冷却水经循环水升压泵7加压后在凝汽器8吸热后回至主机循环水回水母管。真空泵9运行以抽取凝汽器8内部不凝结气体从而维持真空。高压缸1和低压缸3直驱的发电机2，根据机组实际需求，发出频率可调的电源驱动负载5经济运行。

供热季运行方式：汽轮机的低压缸3切除，仅高压缸1运行。第一阀门4关闭，第二阀门6开启。凝汽器8、循环水升压泵7、真空泵9、凝结水泵10和低压缸3均停运。蒸汽在高压缸1做功的排汽全部进入热网加热器11加热热网水，疏水经疏水泵12加压后回至主机热力系统14。汽轮机高压缸1直驱的发电机2，根据机组实际需求发出频率可调的电源驱动负载5经济运行。

供热季或非供热季期间，在本系统带动发电机2运转过程中，当发电机2产生的电量无法满足负载5需求时，从电厂厂用电系统获得电能为负载5提供动力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，其特征在于，包括高压缸(1)和发电机(2)；高压缸(1)的蒸汽输出管路分为两路，一路通向低压缸(3)，另一路通向热网加热器(11)；发电机(2)设置有两个动力输入轴，一个和高压缸(1)的动力输出轴连接，另一个和低压缸(3)的动力输出轴连接，发电机(2)动力输出端连接至负载(5)。

2.根据权利要求1所述的一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，其特征在于，高压缸(1)输出至热网加热器(11)的蒸汽在热网加热器(11)内被冷凝成疏水，疏水经由疏水泵(12)加压后流回主机热力系统(14)。

3.根据权利要求1所述的一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，其特征在于，热网加热器(11)通过高压缸(1)输出的蒸汽加热热网水，热网水从热网加热器(11)流出后进入尖峰加热器(13)，在尖峰加热器(13)内被加热后流向外部供热系统。

4.根据权利要求1所述的一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，其特征在于，低压缸(3)输出的蒸汽通向凝汽器(8)，在凝汽器(8)内被冷凝成凝结水，凝结水流回至主机凝汽器(15)。

5.根据权利要求4所述的一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，其特征在于，凝汽器(8)和主机凝汽器(15)之间的凝结水管路上设置有凝结水泵(10)；凝汽器(8)连通有真空泵(9)。

6.根据权利要求4所述的一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，其特征在于，凝汽器(8)的冷却水进水管道为主机循环水进水母管(16)的分支，凝汽器(8)的冷却水排水管道汇入主机循环水回水母管(17)。

7.根据权利要求6所述的一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，其特征在于，凝汽器(8)冷却水进水管道上设置有循环水升压泵(7)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，其特征在于，高压缸(1)的蒸汽输入管路连通至锅炉或汽轮机的蒸汽输出端；高压缸(1)与低压缸(3)连通的蒸汽管路上设置有第一阀门(4)，高压缸(1)和热网加热器(11)连通的蒸汽管路上设置有第二阀门(6)。

9.根据权利要求8所述的一种发电机双出轴形式带供热的辅机统调动力源系统，其特征在于，第一阀门(4)选用蝶阀；第二阀门(6)选用阀门组。