CN104213946A - 全周进汽发电机组及其给水旁路调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全周进汽发电机组及其给水旁路调节方法，全周进汽发电机组包括：除氧器；通过给水泵与除氧器连接n个高压加热器，n大于等于3，每个高压加热器上连接有抽汽管道；通过给水管道与n个高压加热器连接的锅炉；汽轮机；发电机；一端与n个高压加热器中最靠近除氧器的那个高压加热器的给水出口主管连接，另一端与n个高压加热器中最靠近锅炉的高压加热器的给水出口主管连接的给水旁路调频调节阀；以及连接在汽轮机和锅炉之间的主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀。

Description

全周进汽发电机组及其给水旁路调节方法

技术领域

本发明涉及一种全周进汽发电机组，尤其是涉及一种使用给水旁路调频技术的全周进汽发电机组。

背景技术

为提高电能质量和电网频率的控制水平，迅速消除由于电网负荷变化而引起的频率波动，保证电网的安全经济运行，电网一般都要求入网的汽轮发电机组具备一次调频的能力，即要求汽轮发电机组具备在较短的时间内增加或减小一定量的出力以快速响应电网频率下降或上升的能力。一次调频是电网的静态调频特性，其含义是通过电网中各机组调速***的静态特性，利用机组的蓄能承担电网负荷变化，最终使电网频率形成一个稳态频率偏差。

在现有技术中，全周进汽发电机组的一般可以分成节流调节的全周进汽发电机组和补汽阀调节的全周进汽发电机组两种类型，但采用这两种进汽调节方式的汽轮机组如需满足一次调频的要求均存在明显的缺点，这两种类型汽轮发电机组的一次调频的方式如下。

(1)节流调节方式：采用节流调节的全周进汽发电机组如图1所示。主蒸汽关断阀全开，机组的一次变频都是通过改变汽轮机主蒸汽调节汽阀的开度来实现的，为了保留一次调频的能力而需将主蒸汽调节汽阀保留5％～15％的开度(即阀门只开启95％～85％)，全流量的蒸汽通过主蒸汽调节汽阀时形成节流损失，从而将降低整个汽轮发电机组的效率，而且这种损失将在机组整个运行周期内均存在。当电网频率过高时，机组的控制***立即适当关小主蒸汽调节汽阀，减小进入汽轮机的蒸汽流量，来减小机组出力稳定电网频率。当电网频率过低时，机组的控制***立即适当开大主蒸汽调节汽阀，增加进入汽轮机的蒸汽流量，来增加机组出力稳定电网频率。

(2)补汽阀调节方式：采用补汽阀调节的全周进汽发电机组如图2所示。主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀全开，机组正常运行时，补汽阀处于关闭状态，当电网频率过高时，机组的控制***立即适当关小主蒸汽调节汽阀，减小进入汽轮机的蒸汽流量，来减小机组出力稳定电网频率。当电网频率过低时，机组的控制***立即适当开启补汽阀，使部分新蒸汽通过补汽阀节流后直接进入汽轮机某中间级，以增大通流面积及蒸汽量，从而达到增加机组出力稳定电网频率的目的。当一次调频需要增加汽轮机出力时，开启补汽阀将部分新蒸汽节流后直接引入汽轮机某中间级，以增大蒸汽量，但这样存在较大的节流损失，大大增加机组的热耗，降低机组整体效率，同时补入的蒸汽汽流对汽缸内汽流产生较大的扰动，会一定程度上增加汽轮机的振动，这种振动过大将危及机组安全运行。

发明内容

本发明采用在原有热力***的给水管道上增设旁路，通过调节进入高压加热器的给水流量，从而改变进入高压加热器的抽汽流量，进而改变汽轮机汽缸中作功蒸汽的流量，从而改变机组的出力，达到一次调频的目的。机组的一次调频功能通过给水旁路调频调节阀实现后，就可将主蒸汽调节汽阀一直保持100％开度，降低主蒸汽调节汽阀节流损失，提高整个汽轮发电机组的效率，而且几乎不会对汽轮机内部汽流产生扰动，增加了机组运行的安全性。

本发明的第一方面提供了一种全周进汽发电机组，包括：除氧器；通过给水泵与除氧器连接n个高压加热器，n大于等于3，每个高压加热器上连接有抽汽管道；通过给水管道与n个高压加热器连接的锅炉；汽轮机；发电机；一端与n个高压加热器中最靠近除氧器的那个高压加热器的给水出口主管连接，另一端与n个高压加热器中最靠近锅炉的高压加热器的给水出口主管连接的给水旁路调频调节阀；以及连接在汽轮机和锅炉之间的主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀。

在另一优选例中，所述给水旁路调频调节阀的一端不与n个高压加热器中最靠近除氧器的那个高压加热器的给水出口主管连接，而是与n个高压加热器中既不最靠近除氧器也不最靠近锅炉的高压加热器的给水出口主管连接。

在另一优选例中，还包括外置式蒸汽冷却器，该外置式蒸汽冷却器的一端与n个高压加热器中最靠近锅炉的高压加热器的给水出口主管连接且另一端与所述给水旁路调频调节阀和所述锅炉连接。

在另一优选例中，还包括外置式蒸汽冷却器，该外置式蒸汽冷却器的一端与n个高压加热器中最靠近锅炉的高压加热器的给水出口主管和所述给水旁路调频调节阀连接且另一端与所述锅炉连接。

在另一优选例中，n个高压加热器排列为单列或多列。

本发明的第二方面提供了一种全周进汽发电机组的给水旁路调节方法，按以下步骤对如权利要求1所述的全周进汽发电机组进行给水旁路调节：在n个高压加热器中最靠近除氧器的那个高压加热器的给水出口主管上引出一路给水，通过给水旁路调频调节阀后接入1号高压加热器的出口的主给水管道上，与主给水混合后送入锅炉；在全周进汽发电机组正常运行时，主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀均为全开，给水旁路调频调节阀全关；当电网频率过高时，关小主蒸汽调节汽阀；当电网频率过低时，打开给水旁路调频调节阀。

在本发明中，通过在于给水管路上增设给水旁路调频调节阀,可快速满足电网一次调频的要求，而将主汽调节汽阀完全开启。同时，通过增设给水旁路，可一定程度上增加机组超负荷发电能力。

本发明的全周进汽发电机组的给水旁路调频技术中，高压加热器可以是单列，也可以是多列，高压加热器也可以是多级，给水旁路引出位置可根据各级抽汽流量、给水流量及电网一次调频的要求综合考虑选择。

附图说明

图1是示出现有技术中采用节流调节的全周进汽发电机组的结构图。

图2是示出现有技术中采用补汽阀调节的全周进汽发电机组的结构图。

图3是示出本发明实施例1中全周进汽发电机组的结构图。

图4是示出本发明实施例2中全周进汽发电机组的结构图。

图5是示出本发明实施例3中全周进汽发电机组的结构图。

图6是示出本发明实施例4中全周进汽发电机组的结构图。

具体实施方式

以下参照图3、图4、图5和图6，结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

图3中示出了本发明在目前典型的带3级高压加热器的回热***上的应用实例。显然，高压加热器的数量并不限于图中的3个，也可以是3个以上。如图3所示，全周进汽发电机组包括：除氧器、通过给水泵与除氧器连接3个高压加热器、通过给水管道与3个高压加热器连接的锅炉、汽轮机、发电机、给水旁路调频调节阀、主蒸汽关断阀、主蒸汽调节汽阀。每个高压加热器上连接有抽汽管道。为了满足该机组的一次调频要求，对给水旁路作如下配置：在3号高压加热器的给水出口主管上引出一路给水，通过给水旁路调频调节阀后接入1号高压加热器的出口的主给水管道上，与主给水混合后送入锅炉，其中，在给水介质流向上，最靠近锅炉的为1号高压加热器。在机组正常运行时，主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀均为全开，最大限度地减少节流损失；给水旁路调频调节阀全关，全部给水流量通过主给水主路流过1号和2号高压加热器。当电网频率过高时，机组的控制***立即适当关小主蒸汽调节汽阀，减小进入汽轮机的蒸汽流量，来减小机组出力稳定电网频率。当电网频率过低时，机组的控制***立即打开给水旁路调频调节阀，3号高压加热器出口的部分给水将通过给水旁路调频调节阀流向锅炉，进入1号和2号高压加热器的给水流量将会有所减少，从而减少了1号和2号高压加热器的抽汽流量，增加了汽轮机汽缸中作功的蒸汽流量，从而达到增加机组出力稳定电网频率的目的。

实施例2

图4示出了另一个全周进汽发电机组的例子。显然，高压加热器的数量并不限于图中的4个，也可以是4个以上，也可以是3个。如图4所示，对给水旁路作如下配置：为了满足该机组的一次调频要求，从某两级高压加热器之间的主给水管道上引出一路给水，通过给水旁路调频调节阀接入最靠近锅炉侧的高压加热器主给水出口管道上，与主给水混合后送入锅炉。在机组正常运行时，主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀均为全开，最大限度地减少节流损失；给水旁路调频调节阀全关，全部给水流量通过主给水主路流过所有高压加热器。当电网频率过高时，机组的控制***立即适当关小主蒸汽调节汽阀，减小进入汽轮机的蒸汽流量，来减小机组出力稳定电网频率。当电网频率过低时，机组的控制***立即打开给水旁路调频调节阀，部分给水将通过给水旁路调节阀流向锅炉，进入与给水旁路调频调节阀并联的高压加热器的给水流量将有所减少，从而该部分高压加热器的抽汽流量也会减少，增加了汽轮机汽缸中作功的蒸汽流量，从而达到增加机组出力稳定电网频率的目的。

实施例3

图5示出了另一个全周进汽发电机组的例子。显然，高压加热器的数量并不限于图中的3个，也可以是3个以上。如图5所示，和图3中示出的实施例相比，图5中的全周进汽发电机组还包括外置式蒸汽冷却器。图5中对给水旁路作如下配置：为了满足该机组的一次调频要求，从某两级高压加热器之间的主给水管道上引出一路给水，通过给水旁路调频调节阀接入最靠近锅炉侧的外置式蒸汽冷却器主给水出口管道上，与主给水混合后送入锅炉。在机组正常运行时，主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀均为全开，最大限度地减少节流损失；给水旁路调频调节阀全关，全部给水流量通过主给水主路流过所有高压加热器和外置式蒸汽冷却器。当电网频率过高时，机组的控制***立即适当关小主蒸汽调节汽阀，减小进入汽轮机的蒸汽流量，来减小机组出力稳定电网频率。当电网频率过低时，机组的控制***立即打开给水旁路调频调节阀，部分给水将通过给水旁路调节阀流向锅炉，进入与给水旁路调频调节阀并联的高压加热器和外置式蒸汽冷却器的给水流量将有所减少，从而该部分高压加热器和外置式蒸汽冷却器的抽汽流量也会减少，增加了汽轮机汽缸中作功的蒸汽流量，从而达到增加机组出力稳定电网频率的目的。

实施例4

图6示出了另一个全周进汽发电机组的例子，结构与图5所示出的结构相类似。显然，高压加热器的数量并不限于图中的3个，也可以是3个以上。如图6所示，和图4中示出的实施例相比，图6中的全周进汽发电机组还包括外置式蒸汽冷却器。对给水旁路作如下配置：为了满足该机组的一次调频要求，从某两级高压加热器之间的主给水管道上引出一路给水，通过给水旁路调频调节阀接入最靠近锅炉侧的外置式蒸汽冷却器主给水入口管道上，与主给水混合后经外置式蒸汽冷却器送入锅炉。在机组正常运行时，主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀均为全开，最大限度地减少节流损失；给水旁路调频调节阀全关，全部给水流量通过主给水主路流过所有高压加热器和外置式蒸汽冷却器。当电网频率过高时，机组的控制***立即适当关小主蒸汽调节汽阀，减小进入汽轮机的蒸汽流量，来减小机组出力稳定电网频率。当电网频率过低时，机组的控制***立即打开给水旁路调频调节阀，部分给水将通过给水旁路调节阀流向锅炉，进入与给水旁路调频调节阀并联的高压加热器给水流量将有所减少，从而该部分高压加热器的抽汽流量也会减少，增加了汽轮机汽缸中作功的蒸汽流量，从而达到增加机组出力稳定电网频率的目的。

总结

图3和图4示出的结构适用于不带外置式蒸汽冷却器的全周进汽发电机组，图5和图6示出的结构适用于带外置式蒸汽冷却器的全周进汽发电机组。

图4示出的结构与图3示出的结构的区别在于，图4示出的结构可适用于各种参数、容量和回热级数的全周进汽发电机组，给水旁路的引出位置可根据各级抽汽流量、给水流量及电网一次调频的要求综合考虑选择。

图4中的高压加热器可以是单列，也可以是多列，不受图4限制。

图5示出的结构与图6示出的结构的区别在于，图5中将外置式蒸汽冷却器设置在给水旁路调频调节阀并联管路范围内，而图6中将外置式蒸汽冷却器设置在给水旁路调频调节阀并联管路范围外，给水旁路的引出位置和接入位置可根据各级抽汽流量、给水流量及电网一次调频的要求综合考虑选择。

图5和图6中的高压加热器可以是单列，也可以是多列，不受附图限制。

在本发明中，通过在原热力***的给水管路上增设给水旁路调频调节阀，当电网频率过低时，机组的控制***立即打开给水旁路调频调节阀，减少流经高压加热器的给水量进而减少高压加热器抽汽量，从而增加汽轮机汽缸中作功的蒸汽流量，达到增加机组出力稳定电网频率的目的。由于机组一次调频的任务由给水旁路调频调节阀承担，主汽调节汽阀则可一直处于100％开度，大大减少了主蒸汽调节汽阀的节流损失，可以提高机组效率。

本发明的全周进汽发电机组的给水旁路调频技术中，高压加热器可以是单列，也可以是多列，高压加热器也并不一定是3级或4级，而可以是更多级，给水旁路引出位置可根据各级抽汽流量、给水流量及电网一次调频的要求综合考虑选择。凡依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。

效果

现有技术采用的节流调节和补汽阀调节的调频方式，机组在正常运行时或超负荷发电时均存在节流损失，特别是补汽阀调节的调频方式对于机组的安全运行也存在一定的影响。而本发明基于热力循环基本原理，通过采用设置给水旁路的调频方式，具有以下优点：

(1)通过采用增设给水旁路调频调节阀，减少高压加热器给水流量从而减少高压加热器抽汽量，可在短时间内增加汽轮机作功的蒸汽量，从而快速增加机组出力，达到一次调频的要求。

(2)本发明增设的给水旁路调频调节阀，投资较小，但换取的是主蒸汽调节汽阀不必在长期的正常运行中保留5％～15％的开度，从而可提高热力***的整体效率。对于目前已经投运的采用节流调节满足一次调频功能的全周进汽发电机组，采用本发明也可非常方便的改为增设给水旁路调频调节阀来满足一次调频，将主蒸汽调节汽阀全开，提高机组的整体效率。

(3)本发明可根据给水流量、抽汽流量和电网的要求，选择合适容量的给水旁路及调频调节阀，在满足一次调频的基础上，增大机组的满发裕量，对于电厂运行具有一定经济效益。

(4)本发明采用给水旁路调频调节阀减少经过高压加热器的给水量，从而增加进入汽缸作功的蒸汽量，这种方法与采用补汽阀调频方式相比，对汽缸中主汽流动扰动会大大降低，可大大减小汽机的振动，保证机组的安全运行。

此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种全周进汽发电机组，其特征在于，包括：

除氧器；

通过给水泵与除氧器连接n个高压加热器，n大于等于3，每个高压加热器上连接有抽汽管道；

通过给水管道与n个高压加热器连接的锅炉；

汽轮机；

发电机；

一端与n个高压加热器中最靠近除氧器的那个高压加热器的给水出口主管连接，另一端与n个高压加热器中最靠近锅炉的高压加热器的给水出口主管连接的给水旁路调频调节阀；以及

连接在汽轮机和锅炉之间的主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀。

2.如权利要求1所述的全周进汽发电机组，其特征在于，

所述给水旁路调频调节阀的一端不与n个高压加热器中最靠近除氧器的那个高压加热器的给水出口主管连接，而是与n个高压加热器中既不最靠近除氧器也不最靠近锅炉的高压加热器的给水出口主管连接。

3.如权利要求1所述的全周进汽发电机组，其特征在于，

还包括外置式蒸汽冷却器，该外置式蒸汽冷却器的一端与n个高压加热器中最靠近锅炉的高压加热器的给水出口主管连接且另一端与所述给水旁路调频调节阀和所述锅炉连接。

4.如权利要求2所述的全周进汽发电机组，其特征在于，

还包括外置式蒸汽冷却器，该外置式蒸汽冷却器的一端与n个高压加热器中最靠近锅炉的高压加热器的给水出口主管和所述给水旁路调频调节阀连接且另一端与所述锅炉连接。

5.如权利要求2-4中任意一项所述的全周进汽发电机组，其特征在于，

n个高压加热器排列为单列或多列。

6.一种全周进汽发电机组的给水旁路调节方法，其特征在于，

按以下步骤对如权利要求1所述的全周进汽发电机组进行给水旁路调节：

在n个高压加热器中最靠近除氧器的那个高压加热器的给水出口主管上引出一路给水，通过给水旁路调频调节阀后接入1号高压加热器的出口的主给水管道上，与主给水混合后送入锅炉；

在全周进汽发电机组正常运行时，主蒸汽关断阀和主蒸汽调节汽阀均为全开，给水旁路调频调节阀全关；

当电网频率过高时，关小主蒸汽调节汽阀；

当电网频率过低时，打开给水旁路调频调节阀。

7.如权利要求6所述的给水旁路调节方法，其特征在于，

进行给水旁路调节的是权利要求2所述的全周进汽发电机组。

8.如权利要求6所述的给水旁路调节方法，其特征在于，

进行给水旁路调节的是权利要求3所述的全周进汽发电机组。

9.如权利要求6所述的给水旁路调节方法，其特征在于，

进行给水旁路调节的是权利要求4所述的全周进汽发电机组。

10.如权利要求6所述的给水旁路调节方法，其特征在于，

进行给水旁路调节的是权利要求5所述的全周进汽发电机组。