[发明专利]一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法，所述系统包括：全关闭结构形式的中低压连通管蝶阀、低压缸末级叶片真空抽吸管道、低压缸次末级隔板真空抽吸管道、低压缸回热抽汽真空抽吸管道、低压缸分流环真空抽吸管道及真空抽吸设备，低压缸末级叶片真空抽吸管道、低压缸次末级隔板真空抽吸管道、低压缸回热抽汽真空抽吸主管道和低压缸分流环真空抽吸管道依次汇集后连接至真空抽吸设备。本发明达到消除机组低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失问题，确保低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下叶片和汽轮机的安全，实现低压缸零进汽深度调峰的成效。

技术领域

本发明涉及新能源发电应用技术领域，具体涉及一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法。

背景技术

为了积极应对全球气候变暖，大气环境恶化等困境，国内绿色的可再生能源开发利用近几年迎来爆发式增长，风电和太阳能发电装机规模中国越居世界第一位，可再生能源总发电量也位居世界第一。但是由于电力需求疲软，火电装机过剩，电网峰谷差大，供热机组“以热定电”调峰灵活性差等因素，可再生能源消纳困难等问题突出，全国平均弃风率为17％，三北地区近20％，新疆和甘肃弃风达40％。纵观世界电力及新能源领域发展历史，开展火电灵活性改造实现深度调峰，以消纳更多的新能源、提升可再生能源利用率是必由之路。

火电机组灵活性改造目标之一是最大程度的热电解耦，对于供热机组能在较低电负荷情况下确保热负荷需求，实现深度调峰，以便提升可再生能源消纳利用空间。目前行业主要的热电解耦技术包括：汽轮机低压缸双转子背压机改造、汽轮机低真空(高背压)供热改造及背压机改造、旁路供热、电锅炉、蓄热罐等，特别是提升供热机组灵活性的低压缸近零功率技术，灵活实现在线的凝-抽工况的勿扰切换，该技术目前国内外机组已有多个案例成功应用。

现有行业内低压缸近零功率供热技术，是在机组正常的真空运行条件下，灵活实现在线凝-抽工况的勿扰切换。为了实现低压缸近零功率，提升供热能力，关闭中低压连通管蝶阀，切断低压缸大部分进汽，仅通过新增旁路向低压缸内通入少量冷却蒸汽，实现低压缸近零功率运行，减少冷源损失，大幅提高机组供热能力、经济性的同时，一定程度增强了机组电负荷的调峰能力。

但是，汽轮机低负荷运行乃至低压缸近零功率的小容积流量工况下运行，存在鼓风摩擦起热的鼓风损失导致的低压次末级、低压末级动叶片超温的问题，存在汽缸胀差超标或者汽缸超温变形等引发动静碰磨、动静中心变化振动等风险，分析摩擦起热鼓风损失的根本原因，一是通入的小流量的蒸汽自身与动叶摩擦引起，二是在通入此部分小流量蒸汽的同时带入的不凝结的空气等气体所引起。低压末级动叶后温度必须依靠加大喷水减温，必然带来更严重的叶片水蚀问题。小容积蒸汽流量情况下的冷却效果不佳，根据国内外研究机构对小容积蒸汽流量运行工况研究实验结果显示，当末级叶片平均相对流量GV＝0.4时，沿叶片叶高40％范围内没有蒸汽通过，所以GV更小时，必然存在沿叶片叶高更大范围内将没有蒸汽通过，所以GV更小时的小容积蒸汽流量情况下的蒸汽冷却效果更差，甚至于反而因这部分小流量蒸汽加剧摩擦起热鼓风损失而超温。

依据对叶片小容积蒸汽流量工况下叶片动应力研究结果，在增大供热减少低压缸进汽的目标下，应该控制实现末级叶片平均相对流量GV≤0.078乃至GV≤0.05，甚至是实现GV≤0的小容积蒸汽流量工况，以确保各长度的长叶片动应力在厂家设计工况下的最大动应力允许范围内。

因此，有待更好的技术方案消除汽轮机低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失问题，确保汽轮机低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下汽轮机叶片和机组的安全性，最终达到低压缸零进汽深度调峰的成效。

发明内容