[发明专利]一种新型供热汽轮机系统及其调节方法

权利要求书

1.一种新型供热汽轮机系统，其特征在于，新型供热汽轮机系统由新型供热汽轮发电机组以及电厂冷端和供热负荷耦合调节系统构成，所述新型供热汽轮发电机组中，汽轮机高压缸（1）、汽轮机中压缸（2）、发电机（3）、汽轮机Ⅰ号低压缸（5）和汽轮机Ⅱ号低压缸（11）同轴布置；发电机（3）置于汽轮机Ⅰ号低压缸（5）与汽轮机中压缸（2）之间，汽轮机中压缸（2）的轴与发电机（3）轴的一端连接，发电机（3）轴的另一端用SSS离合器Ⅰ（4）与汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的轴连接，SSS离合器Ⅰ（4）的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的轴连接，SSS离合器Ⅰ（4）的输出侧与所述发电机（3）轴的另一端连接，汽轮机高压缸（1）的轴用SSS离合器Ⅱ（12）与汽轮机Ⅱ号低压缸（11）的轴连接，SSS离合器Ⅱ（12）的输入侧与汽轮机Ⅱ号低压缸（11）的轴连接，SSS离合器Ⅱ（12）的输出侧与汽轮机高压缸（1）的轴连接；

或者，发电机（3）置于汽轮机Ⅱ号低压缸（11）与汽轮机高压缸（1）之间，所述发电机（3）轴的一端用SSS离合器Ⅱ（12）与Ⅱ号汽轮机低压缸11的轴连接，SSS离合器Ⅱ（12）的输入侧与汽轮机Ⅱ号低压缸（11）的轴连接，SSS离合器Ⅱ（12）的输出侧与所述发电机（3）轴的一端连接，汽轮机高压缸（1）的轴与所述发电机（3）轴的另一端连接，汽轮机中压缸（2）的轴用SSS离合器Ⅰ（4）与汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的轴连接，SSS离合器Ⅰ（4）的输入侧与汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的轴连接，SSS离合器Ⅰ（4）的输出侧与汽轮机中压缸（2）的轴连接；

汽轮机高压缸（1）的高压缸进汽口与锅炉主蒸汽管（13）连接，汽轮机中压缸（2）的中压缸进汽口与锅炉再热蒸汽热段管（14）连接，汽轮机高压缸（1） 的高压缸排汽口与锅炉再热蒸汽冷段管（36）连接，中压缸和Ⅰ号低压缸连通管（29）将中压缸排汽口和汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的Ⅰ号低压缸进汽口连接，中压缸和Ⅱ号低压缸连通管（30）将中压缸排汽口和汽轮机Ⅱ号低压缸（11）的Ⅱ号低压缸进汽口连接，阀门Ⅱ（19）串接在中压缸和Ⅰ号低压缸连通管（29）中，阀门Ⅰ（18）串接在中压缸和Ⅱ号低压缸连通管（30）中，Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管（31）将Ⅰ号低压缸排汽口和Ⅰ号凝汽器（6）的Ⅰ号凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅳ（21）串接在Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管（31）中，Ⅰ号凝汽器（6）的Ⅰ号凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管（15）连接，Ⅱ号低压缸和Ⅱ号凝汽器连通管（32）将Ⅱ号低压缸排汽口和Ⅱ号凝汽器（10）的Ⅱ号凝汽器蒸汽入口连接，阀门Ⅲ（20）串接在Ⅱ号低压缸和Ⅱ号凝汽器连通管（32）中，Ⅱ号凝汽器（10）的Ⅱ号凝汽器凝结水出口与电厂热力系统凝结水管（15）连接；

所述电厂冷端和供热负荷耦合调节系统中，Ⅰ号凝汽器（6）的Ⅰ号凝汽器冷侧出口通过阀门Ⅹ（27）与热网供水管（16）连接，Ⅰ号凝汽器（6）的Ⅰ号凝汽器冷侧进口通过阀门Ⅷ （25）与Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管（35）的一端连接，Ⅰ号凝汽器旁路管（33）的两端分别与热网供水管（16）和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管（35）的所述一端连接，阀门Ⅸ（26）串接在Ⅰ号凝汽器旁路管（33）中；Ⅱ号凝汽器（10）的Ⅱ号凝汽器冷侧出口通过阀门Ⅶ（24）与Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管（35）的另一端连接，Ⅱ号凝汽器（10）的Ⅱ号凝汽器冷侧进口通过阀门Ⅴ（22）与热网循环泵（9）的出口连接，热网循环泵（9）的进口与热网回水管（17）连接，Ⅱ号凝汽器旁路管（34）的两端分别与热网循环泵（9）的出口和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管（35）的所述另 一端连接，阀门Ⅵ（23）串接在Ⅱ号凝汽器旁路管（34）中；

循环水泵（7）的进口与热网供水管（16）连接，循环水泵（7）的出口通过阀门Ⅺ（28）与冷却塔（8）的冷却塔进水口连接，循环水泵（7）和冷却塔（8）构成串接支路，冷却塔（8）的冷却塔出水口与热网循环泵（9）的出口连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型供热汽轮机系统，其特征在于，所述发电机（3）为双驱动汽轮发电机，发电机轴的两端分别通过联轴器或SSS离合器与汽轮机的两个缸的轴同轴连接形成一个主轴。

3.根据权利要求1所述的一种新型供热汽轮机系统，其特征在于，所述汽轮机Ⅰ号低压缸（5）为适用于低真空供热的低压缸，设计背压为10～60kPa。

4.根据权利要求1所述的一种新型供热汽轮机系统，其特征在于，所述汽轮机Ⅱ号低压缸（11）的设计背压为4～10kPa。

5.一种新型供热汽轮机系统的调节方法，其特征在于，用如权利要求2所述的一种新型供热汽轮机系统的调节方法为：

一、在供暖期进入非供暖期时，关闭阀门Ⅱ（19）、阀门Ⅳ（21）、阀门Ⅵ（23）、阀门Ⅷ （25）和阀门Ⅹ（27），即从蒸汽管路和热网供水回路切除汽轮机Ⅰ号低压缸（5）和Ⅰ号凝汽器（6），汽轮机Ⅰ号低压缸（5）降速，SSS离合器Ⅰ（4）的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器Ⅰ（4）脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的轴与所述发电机（3）轴的另一端脱离，汽轮机Ⅰ号低压缸（5）停转，关闭阀门Ⅱ（19）和阀门Ⅳ（21）的同时，汽轮机Ⅱ号低压缸（11）盘车，开启阀门Ⅰ（18）、阀门Ⅲ（20）、阀门Ⅴ（22）、阀门Ⅶ（24）、阀门Ⅸ（26）和阀门Ⅺ（28），关闭热网循环泵（9），开启循环水泵（7），汽轮机中压 缸（2）排出的蒸汽排入汽轮机Ⅱ号低压缸（11）冲转，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，当汽轮机Ⅱ号低压缸（11）轴的转速达到汽轮机高压缸（1）轴的转速时，SSS离合器Ⅱ（12）啮合，汽轮机Ⅱ号低压缸（11）的轴与汽轮机高压缸（1）的轴和汽轮机中压缸（2）的轴同步运转，汽轮机Ⅱ号低压缸（11）与汽轮机高压缸（1）和汽轮机中压缸（2）一起驱动Ⅰ号发电机1发电；

在非供暖期，汽轮机Ⅱ号低压缸（11）的排出蒸汽经过阀门Ⅲ（20）进入Ⅱ号凝汽器（10），Ⅱ号凝汽器（10）的凝结水从Ⅱ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管（15），Ⅱ号凝汽器（10）的循环水不进入热网，Ⅱ号凝汽器（10）的循环水从Ⅱ号凝汽器冷侧出口流出经Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管（35）和Ⅰ号凝汽器旁路管（33）由循环水泵（7）加压后，经开启的阀门Ⅺ（28）从冷却塔进水口流入冷却塔（8），在冷却塔（8）内经过冷却后，冷水从冷却塔出水口流出经过阀门Ⅴ（22）从Ⅱ号凝汽器冷侧进口进入Ⅱ号凝汽器（10），构成Ⅱ号凝汽器（10）的冷却水循环，使机组在非供暖期纯凝运行； 

二、在非供暖期进入供暖期时，关闭阀门Ⅰ（18）、阀门Ⅲ（20）、阀门Ⅴ（22）、阀门Ⅶ（24）和阀门Ⅸ（26），即从蒸汽管路和热网供水回路切除汽轮机Ⅱ号低压缸（11）和Ⅱ号凝汽器（10），汽轮机Ⅱ号低压缸（11）降速，SSS离合器Ⅱ（12）的输入侧转速低于输出侧转速，SSS离合器Ⅱ（12）脱离，SSS离合器Ⅱ（12）的轴与汽轮机高压缸（1）的轴脱离，汽轮机Ⅱ号低压缸（11）停转，开启阀门Ⅱ（19）、阀门Ⅳ（21）、阀门Ⅵ（23）、阀门Ⅷ （25）、阀门Ⅹ（27）和阀门Ⅺ（28），开启循环水泵（7）和热网循环泵（9），汽轮机中压缸（2）排出的蒸汽排入汽轮机Ⅰ号低压缸（5）冲转，经过升速、冲临界、定转速、并网的过程，当汽轮机Ⅰ号低压缸（5）轴的转速达到发电机（3）轴的转 速时，SSS离合器Ⅰ（4）啮合，汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的轴与发电机（3）的主轴和汽轮机中压缸（2）的轴同步运转，汽轮机Ⅰ号低压缸（5）与汽轮机高压缸（1）和汽轮机中压缸（2）一起驱动Ⅰ号发电机1发电，汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的排出蒸汽经过Ⅰ号低压缸和Ⅰ号凝汽器连通管（31）进入Ⅰ号凝汽器（6），Ⅰ号凝汽器（6）的凝结水从Ⅰ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管（15）；

汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的排汽经过Ⅰ号低压缸与Ⅰ号凝汽器连通管31进入Ⅰ号凝汽器（6），Ⅰ号凝汽器（6）的凝结水从Ⅰ号凝汽器凝结水出口流入电厂热力系统凝结水管（15），汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的设计背压为10～60kPa，在实现高效、安全发电的前提下，满足40～80℃低温热网水对热源参数的要求，汽轮机Ⅰ号低压缸（5）排汽进入Ⅰ号凝汽器（6），对热网供水进行加热，加热后的热网供水从Ⅰ号凝汽器冷侧出口进入热网供水管（16），热网供水通过热网送至居民采暖热用户实施采暖，热用户的热网回水经热网回水管（17）通过热网循环泵（9）经过Ⅱ号凝汽器旁路管（34）和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管（35）回流到Ⅰ号凝汽器（6）；循环水泵（7）和冷却塔（8）的串接支路从热网供水管（16）向热网输送的热网供水中分流的热水也经过Ⅱ号凝汽器旁路管（34）和Ⅰ号凝汽器和Ⅱ号凝汽器连通管（35）回流到Ⅰ号凝汽器（6），使机组在供暖期低真空运行；

在供暖期，由于气温变化，造成热负荷变化时，按如下三种方法中的一种相应调整新型供热汽轮机系统：

A. 采用热网量调节，用调整循环水泵（7）转速和阀门Ⅺ（28）开度来调节循环水泵（7）和冷却塔（8）的串接支路从热网供水管（16）向热网输送的 热网供水中分流的热水流量，实现热网水流量的调整，并通过调整冷却塔（8）冷却塔出水口的水温，使Ⅰ号凝汽器（6）的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度恒定，Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度也恒定，实现热网量调节；

B. 采用热网质调节，循环水泵（7）转速和阀门Ⅺ（28）开度不变，循环水泵（7）和冷却塔（8）的串接支路从热网供水管（16）向热网输送的热网供水中分流的热水流量不变，热网水流量不变，只调整冷却塔（8）冷却塔出水口的水温，使得进入Ⅰ号凝汽器（6）的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度降低或升高，从而使得Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度也降低或升高，进而实现热网供水温度的改变，此时，由于Ⅰ号凝汽器冷侧出口的热水温度降低或升高，汽轮机Ⅰ号低压缸（5）的背压降低或升高，发电机（3）的发电功率也相应增加或降低，热网侧则实现了热网质调节；

C. 采样热网质和量互调，调整循环水泵（7）转速和阀门Ⅺ（28）开度来调节循环水泵（7）和冷却塔（8）的串接支路从热网供水管（16）向热网输送的热网供水中分流的热水流量，调整冷却塔（8）冷却塔出水口的水温，使得Ⅰ号凝汽器（6）的Ⅰ号凝汽器冷侧进口的冷水温度、热网供水温度和热网水流量都改变，实现热网质和量互调。