一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统、设计方法及控制方法

1.本发明属于汽轮机发电技术领域，尤其涉及一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组及其运行方法。


背景技术：

2.近年来随着可再生能源在我国迅速的发展，利用可再生能源发电的所占比例也逐年提高。燃煤火电机组为了适应电网对于大规模接入可再生能源的调度要求，需要火电技术进一步提高机组的灵活运行能力，特别是在低负荷工况下，由于热力系统无法重构各个做功缸体，热电解耦能力差，传统的调节方式如低压缸切缸、中压缸排汽管道节流憋压等容易导致上游中压缸末级通流恶化、效率大幅下降的问题，传统热力系统无法适应新的灵活运行需求。
3.另外地，针对纯凝机组或热电联产机组，为了适应不同环境下对于热能和电能的需求，对机组的热电解耦能力要求更高，机组如不能灵活的调节热电比，对于机组的正常运行以及经济运行均有很重要的影响，而且传统热力系统的改造成本高，亟需一种能低成本、高效率的方式来提高现有传统热力系统热电解耦能力、提高灵活性。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种外置多通道调节系统的高效汽轮机组及其运行方法，主要用于解决现有技术中传统热力系统热电解耦能力差、适应能力差、灵活性低等问题。
5.为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，包括依次设置的第一中压缸和第一低压缸组，还包括第二中压缸和第二低压缸组，所述第一中压缸的排汽端通过第一阀门与所述第二中压缸的进汽端连接，所述第二中压缸的排汽端通过第二阀门与所述第二低压缸组的进汽端连接，所述第一中压缸的排汽端通过旁通阀门与所述第一低压缸组的进汽端连接，所述第二中压缸的排汽端通过第三阀门与所述第一低压缸组的进汽端连接。
7.在一些实施例中，所述第二中压缸的排汽与所述第一中压缸的排汽相交汇后，再与所述第一低压缸组的进汽端连接，所述旁通阀门和第三阀门设于所述交汇点之前。
8.在一些实施例中，所述第一中压缸和第一低压缸组设置于第一转轴上，所述第二中压缸和第二低压缸组通过离合器可解耦地连接于所述第一转轴，所述第一转轴连接有第一发电机。
9.在一些实施例中，所述第一中压缸和第一低压缸组设置于第一转轴上，所述第一转轴连接有第一发电机，所述第二中压缸和第二低压缸组设置于第二转轴上，所述第二转轴连接有第二发电机。
10.在一些实施例中，还包括给水泵汽轮机，所述给水泵汽轮机的进汽端通过管路分别与所述第三阀门的出口端、所述旁通阀门的出口端连接。
11.在一些实施例中，还包括供热抽汽管路模块，所述供热抽汽管路模块通过管路分别与所述第三阀门的出口端、所述旁通阀门的出口端连接。
12.第二方面，本发明提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统设计方法，用于在第一方面中某些实施例所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，对于设有给水泵汽轮机的纯凝汽轮机热力系统，设定在100％额定负荷工况下，凝汽器的设计压力为pn，第一低压缸组的设计进汽压力为pb，第一中压缸的设计进汽压力为pr，确定中低压区状态重构的负荷率l
x
；
13.根据负荷率l
x
，设定可解耦的第二低压缸组的通流能力占全部低压缸组通流能力的比例为1-l
x
；
14.根据负荷率l
x
，设定在100％tha工况下第二中压缸的设计压降占第一中压缸与第二中压缸整体设计压降的最佳比例x＝(1-l
x
)(p
b-pn)/[l
x
(p
r-pb)]，其中x的取值范围为[10％，100％]。
[0015]
第三方面，本发明提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统设计方法，用于在第一方面中某些实施例所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，对于设有供热抽汽管路模块的热电联产汽轮机热力系统，设定在100％额定负荷工况下，凝汽器的设计压力为pn，低压缸的设计进汽压力为pb，中压缸的设计进汽压力为pr，低压缸的设计进汽量为q
ml
，确定最低抽汽压力ph，抽汽量q
mh
，及其对应的常规机组满足抽汽需求的最低临界负荷状态下，低压缸的进汽压力为p
bc
，中压缸的进汽压力为p
rc
，低压缸的进汽量为q
mlc
；确定保障供热的最低负荷率l
min
，进而根据最低负荷率l
min
、最低抽汽压力ph和抽汽量q
mh
确定低压缸最小进汽量q
mlmin
；
[0016]
设定可解耦的第二低压缸组的通流能力占全部低压缸组通流能力的比例为(q
mlc-q
mlmin
)/q
mlc
；
[0017]
设定在100％tha工况下第二中压缸的设计压降占第一中压缸与第二中压缸整体设计压降的最佳比例
[0018]
x＝(q
mlc-q
mlmin
)(q
ml
+q
mh
)(p
b-pn)/[(q
mlc-q
mlmin
)(q
ml
+q
mh
)(p
b-pn)+q
ml
(q
mlmin
+q
mh
)(p
r-pb)]，其中x的取值范围为[10％，100％]。
[0019]
第四方面，本发明提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统控制方法，应用于如第一方面中某些实施例所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，对于设有给水泵汽轮机的纯凝汽轮机热力系统：
[0020]
设定高负荷工况为(l
x
，a％]，在高负荷工况下，打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，关闭旁通阀门，使蒸汽依次经过第一中压缸和第二中压缸后，分别进入第一低压缸组和第二低压缸组，并由所述第二中压缸的排汽向所述给水泵汽轮机供汽；
[0021]
设定低负荷工况为[b％，l
x
]，在低负荷工况下，打开旁通阀门，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，使蒸汽经过第一中压缸后进入第一低压缸组，并由所述第一中压缸的排汽向所述给水泵汽轮机供汽。
[0022]
第五方面，本发明提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统控制方法，应用于如第一方面中某些实施例所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，对于设有供
热抽汽管路模块的热电联产汽轮机热力系统：
[0023]
设定高负荷工况为(lc，c％]，在高负荷工况下，打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，关闭旁通阀门，使蒸汽依次经过第一中压缸和第二中压缸后，分别进入第一低压缸组和第二低压缸组，并由所述第二中压缸的排汽向所述供热抽汽管路模块供汽；
[0024]
设定低负荷工况为[d％，lc]，在低负荷工况下，打开旁通阀门，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，使蒸汽经过第一中压缸后进入第一低压缸组，并由所述第一中压缸的排汽向所述供热抽汽管路模块供汽。
[0025]
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
[0026]
高负荷工况下，将第二中压缸和第二低压缸组耦合到第一中压缸和第一低压缸组中，只需打开第一阀门、第二阀门、第三阀门和关闭旁通阀门，使第二中压缸和第二低压缸组投入运行，保证高负荷工况下的做功；在低负荷工况下，只需关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门和打开旁通阀门，将第二中压缸和第二低压缸组解耦，实现中低压区的状态重构，避免在负荷降低时的低压缸切缸、中压缸排汽管道节流憋压等现象，灵活性好，调节简单有效；
[0027]
在高负荷工况下利用第二中压缸的排汽向外供汽，在低负荷公开下利用第一中压缸的排汽向外供汽，可以大幅提高在中低压区域下的蒸汽压力参数，提高低负荷工况给水泵汽轮机或供热抽汽管路模块的出力，同步实现机组灵活性与节能减排。
[0028]
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
[0029]
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。
[0030]
图1是一种实施例中一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统的结构示意图。
[0031]
图2是另一种实施例中一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统的结构示意图。
具体实施方式
[0032]
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。
[0033]
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。
[0034]
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。
[0035]
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。
[0036]
实施例1：
[0037]
参照图1，本实施例提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，包括依次设置的第一中压缸10和第一低压缸组11，第一中压缸10和第一低压缸组11为同轴设置，本汽轮机热力系统还包括第二中压缸20和第二低压缸组21，第二中压缸20和第二低压缸组21作为可以解耦重构的做功单元，在蒸汽流动侧，第一中压缸10的排汽端通过第一阀门31与第二中压缸20的进汽端连接，第二中压缸20的排汽端通过第二阀门32与第二低压缸组21的进汽端连接，第一中压缸10的排汽端通过旁通阀门33与第一低压缸组11的进汽端连接，第二中压缸20的排汽端通过第三阀门34与第一低压缸组11的进汽端连接。
[0038]
需要说明的是，不管在何种负荷工况下，第一中压缸10和第一低压缸组11都会投入运行，为了方便解耦重构，本实施例选择了在第一中压缸10和第一低压缸组11上耦合了第二中压缸20和第二低压缸组21，更具体地，第一中压缸10的排汽与第二中压缸20的进汽连接，第二中压缸20的排汽则可以同时输入至第一低压缸组11和第二低压缸组21，而第一中压缸10与第一低压缸组11之间可根据第二中压缸20是否投入运行来决定是否导通，因此，第一中压缸10、第一低压缸组11、第二中压缸20和第二低压缸组21之间是存在逻辑关联的，并不是单纯的叠加，为了在中低压区保证运行蒸汽压力，将第二中压缸20和第二低压缸组21解耦出去，提高第一中压缸10在中低压区时的排气压力，提高效率。
[0039]
其中，第一低压缸组11和第二低压缸组21可以分别设置多个低压缸单元，每一个低压缸组中可以同向布置多个低压缸单元，也可以相向布置多个低压缸单元，例如为了进一步地解耦重构，可以将第一低压缸组11设置成多对第一低压缸对，每一对第一低压缸对中包括两个相向设置的低压缸单元，每一对第一低压缸对的进汽端之前都设置一个蒸汽阀门，通过控制蒸汽阀门，来控制每一对第一低压缸对的进汽，实现在低压缸领域的解耦重构。第二低压缸组21同理。
[0040]
在本实施例中，第二中压缸20的排汽与第一中压缸10的排汽相交汇后，再与第一低压缸组11的进汽端连接，旁通阀门33和第三阀门34设于交汇点之前，利用旁通阀门33可以将第二中压缸20旁通掉，并通过关闭第三阀门34阻止蒸汽进入第二中压缸20，直接将第一中压缸10的排汽汇入第一低压缸组11。
[0041]
实施例2：
[0042]
结合图1，本实施例提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，在实施例1的基础上，还包括给水泵汽轮机50，组成了纯凝机组，给水泵汽轮机50的进汽端通过管路分别与第三阀门34的出口端、旁通阀门33的出口端连接。
[0043]
纯凝机组是：蒸汽进入汽轮机，通过其中各级叶片做功后，乏汽全部进入凝结器凝结为水。为了提高中低压区域下给水泵汽轮机50的做功效率与大小，并维持高负荷工况下供水正常，所以在高负荷工况下利用第二中压缸20的排汽向给水泵汽轮机50供汽，在低负荷工况下利用第一中压缸10的排汽向给水泵汽轮机50供汽，保持在不同负荷工况下，给水泵汽轮机50的供汽压力相差不大，保证供水正常。
[0044]
实施例3：
[0045]
本实施例提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，在实施例1的基础上，还
包括供热抽汽管路模块，组成热电联产机组，供热抽汽管路模块通过管路分别与第三阀门34的出口端、旁通阀门33的出口端连接。
[0046]
热电联产机组是：生产电能，又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式。由于对供热蒸汽的压力具有一定的要求，当汽轮机内蒸汽通流流量降低时，供热蒸汽压力也会下降，所以为了保证供热蒸汽压力，本实施例在高负荷工况下利用第二中压缸20的排汽向供热抽汽管路模块供汽，在低负荷工况下利用第一中压缸10的排汽向给水泵汽轮机50供汽，保持在不同负荷工况下，给供热抽汽管路模块的供汽压力相差不大，保证供热正常。
[0047]
作为一种实施方式，在实施例2和3中，为了提高给水泵汽轮机50或供热抽汽管路模块在不同工况下输入蒸汽压力的适应性，在给水泵汽轮机50或供热抽汽管路模块的输汽管路中设有蝶阀，采用控制流通面积的方式进行不同程度的节流，在已经切换了不同的中压缸向给水泵汽轮机50或供热抽汽管路模块供汽的情况下，此时的输入蒸汽压力已经得到很大的适应性改变，但是具体在低负荷工况下，从第一中压缸10中抽汽得到的蒸汽压力还会根据负荷变化而变化，所以为了进一步更精准的适应，再利用蝶阀进行节流升压，以提高给水泵汽轮机50或供热抽汽管路模块中的蒸汽压力。
[0048]
针对第一中压缸10和第一低压缸组11、第二中压缸20和第二低压缸组21的布置方式，至少存在以下两种可能的实施方式：
[0049]
作为一种实施方式，第一中压缸10和第一低压缸组11设置于第一转轴41上，第二中压缸20和第二低压缸组21通过离合器可解耦地连接于第一转轴41，第一转轴41连接有第一发电机42，第一中压缸10、第一低压缸组11、第二中压缸20和第二低压缸组21都布置在同一根第一转轴41上，而且都处于第一发电机42的同一侧。
[0050]
结合图1，作为另一种实施方式，第一中压缸10和第一低压缸组11设置于第一转轴41上，第一转轴41连接有第一发电机42，第二中压缸20和第二低压缸组21设置于第二转轴43上，第二转轴43连接有第二发电机44；这种实施方式下，可以将第二中压缸20和第二低压缸组21分离出来布置，当在不同负荷工况下切换时，当第二中压缸20和第二低压缸组21解耦出去或者耦合进来时，都不会对第一转轴41产生直接的振动影响和机械接触，第一中压缸10和第一低压缸组11仍能保持较为平稳地与第一转轴41产生作用力，有利于在原有机组上直接改造，也有利于在热电解耦过程中实现机组的平滑过渡和切换。
[0051]
实施例4：
[0052]
本实施例提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统设计方法，用于实施例2中的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，对于设有给水泵汽轮机50的纯凝汽轮机热力系统，设定在100％额定负荷工况下，凝汽器的设计压力为pn，第一低压缸组11的设计进汽压力为pb，第一中压缸10的设计进汽压力为pr，确定中低压区状态重构的负荷率l
x
；
[0053]
根据负荷率l
x
，设定可解耦的第二低压缸组21的通流能力占全部低压缸组通流能力的比例为1-l
x
；
[0054]
根据负荷率l
x
，设定在100％tha工况下第二中压缸20的设计压降占第一中压缸10与第二中压缸20整体设计压降的最佳比例x＝(1-l
x
)(p
b-pn)/[l
x
(p
r-pb)]，其中x的取值范围为[10％，100％]。
[0055]
本实施例通过根据实际负荷调节需要，确定中低压区状态重构的负荷率l
x
，以此
来确定第二低压缸组21的通流能力占比，计算出第二中压缸20的压降，并限制其取值范围，由以上参数来确定第二中压缸20和第二低压缸组21的设计参数，在得出最佳比例x后，定义x为实际运行压降比例，控制实际运行压降比例x的参数范围在[50％x，150％x]之间，相当于是在最佳比例x的上下一定范围内浮动，根据具体的实际运行情况来控制具体的实际运行压降比例x。
[0056]
实施例5：
[0057]
本实施例提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统设计方法，用于实施例3中的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，对于设有供热抽汽管路模块的热电联产汽轮机热力系统，设定在100％额定负荷工况下，凝汽器的设计压力为pn，低压缸的设计进汽压力为pb，中压缸的设计进汽压力为pr，低压缸的设计进汽量为q
ml
，确定最低抽汽压力ph，抽汽量q
mh
，及其对应的常规机组满足抽汽需求的最低临界负荷状态下，低压缸的进汽压力为p
bc
，中压缸的进汽压力为p
rc
，低压缸的进汽量为q
mlc
；确定保障供热的最低负荷率l
min
，进而根据最低负荷率l
min
、最低抽汽压力ph和抽汽量q
mh
确定第一低压缸组11最小进汽量q
mlmin
；
[0058]
设定可解耦的第二低压缸组21的通流能力占全部低压缸组通流能力的比例为(q
mlc-q
mlmin
)/q
mlc
；
[0059]
设定在100％tha工况下第二中压缸20的设计压降占第一中压缸10与第二中压缸20整体设计压降的最佳比例
[0060]
x＝(q
mlc-q
mlmin
)(q
ml
+q
mh
)(p
b-pn)/[(q
mlc-q
mlmin
)(q
ml
+q
mh
)(p
b-pn)+q
ml
(q
mlmin
+q
mh
)(p
r-pb)]，其中x的取值范围为[10％，100％]。
[0061]
本实施例通过根据实际供热需要，确定保障供热的最低负荷率l
min
，计算得到第一低压缸组11最小进汽量q
mlmin
，从而计算可解耦的第二低压缸组21的通流能力占比，计算出第二中压缸20的压降，并限制其取值范围，由以上参数来确定第二中压缸20和第二低压缸组21的设计参数，在得出最佳比例x后，定义x为实际运行压降比例，控制实际运行压降比例x的参数范围在[50％x，150％x]之间，相当于是在最佳比例x的上下一定范围内浮动，根据具体的实际运行情况来控制具体的实际运行压降比例x。
[0062]
针对不同的应用场景，本发明中的采用热电解耦思路构建的第二中压缸20和第二低压缸组21会采取不一样的设计方法，其中的侧重点也不一样，计算过程有区别，根据实际情况而定。
[0063]
实施例6：
[0064]
本实施例提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统控制方法，应用于如实施例2中的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，对于设有给水泵汽轮机50的纯凝汽轮机热力系统：
[0065]
设定高负荷工况为(l
x
，a％]，在高负荷工况下，打开第一阀门31、第二阀门32和第三阀门34，关闭旁通阀门33，使蒸汽依次经过第一中压缸10和第二中压缸20后，分别进入第一低压缸组11和第二低压缸组21，并由第二中压缸20的排汽向给水泵汽轮机50供汽；
[0066]
设定低负荷工况为[b％，l
x
]，在低负荷工况下，打开旁通阀门33，关闭第一阀门31、第二阀门32和第三阀门34，使蒸汽经过第一中压缸10后进入第一低压缸组11，并由第一中压缸10的排汽向给水泵汽轮机50供汽。
[0067]
实施例7：
[0068]
本实施例提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统控制方法，应用于如实施例3中的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，对于设有供热抽汽管路模块的热电联产汽轮机热力系统：
[0069]
设定高负荷工况为(lc，c％]，在高负荷工况下，打开第一阀门31、第二阀门32和第三阀门34，关闭旁通阀门33，使蒸汽依次经过第一中压缸10和第二中压缸20后，分别进入第一低压缸组11和第二低压缸组21，并由第二中压缸20的排汽向供热抽汽管路模块供汽；
[0070]
设定低负荷工况为[d％，lc]，在低负荷工况下，打开旁通阀门33，关闭第一阀门31、第二阀门32和第三阀门34，使蒸汽经过第一中压缸10后进入第一低压缸组11，并由第一中压缸10的排汽向供热抽汽管路模块供汽。
[0071]
需要说明的是，无论是纯凝汽轮机热力系统还是热电联产汽轮机热力系统，其热力系统的控制方法都是一致的，先根据实际情况需求，设定中低压区状态重构的负荷率l
x
/lc，在大于此负荷率之前，即在高负荷工况下，此时需要将第二中压缸20和第二低压缸组21耦合进本热力系统的运行中，因此打开第一阀门31、第二阀门32和第三阀门34，关闭旁通阀门33，控制蒸汽依次通过第一中压缸10和第二中压缸20后，再分别进入第一低压缸组11和第二低压缸组21中，实现高负荷运转；当然地，在高负荷工况下，随着负荷的逐渐下降，可以采取逐渐关闭第一低压缸组11和/或第二低压缸组21中的低压缸单元的方式，来避免压力急速下降，提高运行效率。
[0072]
当负荷继续降低至负荷率以下时，即在低负荷工况下，此时需要将第二中压缸20和第二低压缸组21从本热力系统中解耦出去，因此打开旁通阀门33，关闭第一阀门31、第二阀门32和第三阀门34，使蒸汽经过第一中压缸10后进入第一低压缸组11，使得热力系统的能力与当前的负荷工况相匹配。
[0073]
同时地，随着负荷工况的变化，产生相应的热电解耦，重构出更适合当前负荷状态的热力系统，并改变向给水泵汽轮机50或供热抽汽管路模块供汽的状态，使得在不同负荷工况下，给水泵汽轮机50或供热抽汽管路模块还能保持相对稳定的进汽压力。
[0074]
结合图2，另外地，第一低压缸组11和第二低压缸组21可以采用串联的方式，也可以采用并联的方式，而第一低压缸组11和第二低压缸组21中又可以分别设有多个低压缸单元，每一个缸组中的多个低压缸单元采用并联的方式连接，每一个低压缸单元都可以根据实际负荷情况和压力情况进行热电解耦，而关闭低压缸单元，相当于提高给水泵汽轮机50或供热抽汽管路模块的进汽压力，在负荷降低情况下对进汽压力进行控制时，还可采用步进式控制低压缸单元启停的方式来进行调节。
[0075]
综上，相对于现有技术，上述实施例提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统、设计方法及控制方法，高负荷工况下，将第二中压缸20和第二低压缸组21耦合到第一中压缸10和第一低压缸组11中，只需打开第一阀门31、第二阀门32、第三阀门34和关闭旁通阀门33，使第二中压缸20和第二低压缸组21投入运行，保证高负荷工况下的做功；在低负荷工况下，只需关闭第一阀门31、第二阀门32、第三阀门34和打开旁通阀门33，将第二中压缸20和第二低压缸组21解耦，实现中低压区的状态重构，避免在负荷降低时的低压缸切缸、中压缸排汽管道节流憋压等现象，灵活性好，调节简单有效；
[0076]
在高负荷工况下利用第二中压缸20的排汽向外供汽，在低负荷公开下利用第一中压缸10的排汽向外供汽，可以大幅提高在中低压区域下的蒸汽压力参数，提高低负荷工况
给水泵汽轮机50或供热抽汽管路模块的出力，同步实现机组灵活性与节能减排。
[0077]
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：
1.一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，包括依次设置的第一中压缸和第一低压缸组，其特征在于，还包括第二中压缸和第二低压缸组，所述第一中压缸的排汽端通过第一阀门与所述第二中压缸的进汽端连接，所述第二中压缸的排汽端通过第二阀门与所述第二低压缸组的进汽端连接，所述第一中压缸的排汽端通过旁通阀门与所述第一低压缸组的进汽端连接，所述第二中压缸的排汽端通过第三阀门与所述第一低压缸组的进汽端连接。2.如权利要求1所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，其特征在于，所述第二中压缸的排汽与所述第一中压缸的排汽相交汇后，再与所述第一低压缸组的进汽端连接，所述旁通阀门和第三阀门设于所述交汇点之前。3.如权利要求1所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，其特征在于，所述第一中压缸和第一低压缸组设置于第一转轴上，所述第二中压缸和第二低压缸组通过离合器可解耦地连接于所述第一转轴，所述第一转轴连接有第一发电机。4.如权利要求1所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，其特征在于，所述第一中压缸和第一低压缸组设置于第一转轴上，所述第一转轴连接有第一发电机，所述第二中压缸和第二低压缸组设置于第二转轴上，所述第二转轴连接有第二发电机。5.如权利要求1至4任一项所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，其特征在于，还包括给水泵汽轮机，所述给水泵汽轮机的进汽端通过管路分别与所述第三阀门的出口端、所述旁通阀门的出口端连接。6.如权利要求1至4任一项所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，其特征在于，还包括供热抽汽管路模块，所述供热抽汽管路模块通过管路分别与所述第三阀门的出口端、所述旁通阀门的出口端连接。7.一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统设计方法，用于如权利要求5所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，其特征在于，对于设有给水泵汽轮机的纯凝汽轮机热力系统，设定在100％额定负荷工况下，凝汽器的设计压力为p
n
，第一低压缸组的设计进汽压力为p
b
，第一中压缸的设计进汽压力为p
r
，确定中低压区状态重构的负荷率l
x
；根据负荷率l
x
，设定可解耦的第二低压缸组的通流能力占全部低压缸组通流能力的比例为1-l
x
；根据负荷率l
x
，设定在100％tha工况下第二中压缸的设计压降占第一中压缸与第二中压缸整体设计压降的最佳比例x＝(1-l
x
)(p
b-p
n
)/[l
x
(p
r-p
b
)]，其中x的取值范围为[10％，100％]。8.一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统设计方法，用于如权利要求6所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，其特征在于，对于设有供热抽汽管路模块的热电联产汽轮机热力系统，设定在100％额定负荷工况下，凝汽器的设计压力为p
n
，低压缸的设计进汽压力为p
b
，中压缸的设计进汽压力为p
r
，低压缸的设计进汽量为q
ml
，确定最低抽汽压力p
h
，抽汽量q
mh
，及其对应的常规机组满足抽汽需求的最低临界负荷状态下，低压缸的进汽压力为p
bc
，中压缸的进汽压力为p
rc
，低压缸的进汽量为q
mlc
；确定保障供热的最低负荷率l
min
，进而根据最低负荷率l
min
、最低抽汽压力p
h
和抽汽量q
mh
确定低压缸最小进汽量q
mlmin
；设定可解耦的第二低压缸组的通流能力占全部低压缸组通流能力的比例为(q
mlc-q
mlmin
)/q
mlc
；设定在100％tha工况下第二中压缸的设计压降占第一中压缸与第二中压缸整体设计
压降的最佳比例x＝(q
mlc-q
mlmin
)(q
ml
+q
mh
)(p
b-p
n
)/[(q
mlc-q
mlmin
)(q
ml
+q
mh
)(p
b-p
n
)+q
ml
(q
mlmin
+q
mh
)(p
r-p
b
)]，其中x的取值范围为[10％，100％]。9.一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统控制方法，应用于如权利要求5所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，其特征在于，对于设有给水泵汽轮机的纯凝汽轮机热力系统：设定高负荷工况为(l
x
，a％]，在高负荷工况下，打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，关闭旁通阀门，使蒸汽依次经过第一中压缸和第二中压缸后，分别进入第一低压缸组和第二低压缸组，并由所述第二中压缸的排汽向所述给水泵汽轮机供汽；设定低负荷工况为[b％，l
x
]，在低负荷工况下，打开旁通阀门，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，使蒸汽经过第一中压缸后进入第一低压缸组，并由所述第一中压缸的排汽向所述给水泵汽轮机供汽。10.一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统控制方法，应用于如权利要求6所述的一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统，其特征在于，对于设有供热抽汽管路模块的热电联产汽轮机热力系统：设定高负荷工况为(l
c
，c％]，在高负荷工况下，打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，关闭旁通阀门，使蒸汽依次经过第一中压缸和第二中压缸后，分别进入第一低压缸组和第二低压缸组，并由所述第二中压缸的排汽向所述供热抽汽管路模块供汽；设定低负荷工况为[d％，l
c
]，在低负荷工况下，打开旁通阀门，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，使蒸汽经过第一中压缸后进入第一低压缸组，并由所述第一中压缸的排汽向所述供热抽汽管路模块供汽。

技术总结
本发明提供一种中低压区状态重构的汽轮机热力系统、设计方法及控制方法，高负荷工况下，打开第一阀门、第二阀门、第三阀门和关闭旁通阀门，将第二中压缸和第二低压缸组耦合到第一中压缸和第一低压缸组中，保证高负荷工况下的做功；在低负荷工况下，只需关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门和打开旁通阀门，将第二中压缸和第二低压缸组解耦，实现中低压区的状态重构，避免在负荷降低时的低压缸切缸、中压缸排汽管道节流憋压等现象，灵活性好，调节简单有效；通过在不同负荷工况下利用不同中压缸的排汽向外供汽，可以大幅提高在中低压区域下的蒸汽压力参数，提高低负荷工况给水泵汽轮机或供热抽汽管路模块的出力，同步实现机组灵活性与节能减排。节能减排。节能减排。


技术研发人员：王卫良 吕俊复
受保护的技术使用者：暨南大学
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/6/28