CN112112691A - 一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***及调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***及调节方法，所述调节***包括工业供汽管道，工业供汽管道上设置有减温减压器；所述减温减压器上并联设置有调节阀，位于调节阀前端的工业供汽管道上设置有工业供汽管道调节阀门，工业供汽管道调节阀门的前端通过管道连接有发电机组；所述发电机组包括工业汽轮机，工业汽轮机上连接有发电机，发电机的输出端连接在6kV厂用电工作段上；所述工业汽轮机的进汽管道上设置有工业汽轮机进汽调节阀，工业汽轮机的排汽管道上设置有工业汽轮机排汽管道阀门。本发明在不同的电负荷工况下，既能够保证了正常工业供汽，又使工业蒸汽能量得到利用最大化，实现了工业蒸汽能量的梯级利用。

Description

一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***及调节方法
技术领域
本发明涉及火电发电技术领域，特别是一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***及调节方法。
背景技术
随着我国电力市场多元化的发展，火力发电厂除了发电和供热的之外，还承担着向工业热用户供汽的任务，甚至一些大型的石油、化工产业的兴建需要中小型热电厂作为配套设施。
通常热电厂向工业热用户供汽采用直接供汽的方式，根据工业工艺流程，在工业热用户末端绝大多数热用户需要的是饱和蒸汽，而热电厂所供汽为汽轮机的级间抽汽，具有很大不可调节性，往往蒸汽压力相比较于热用户需求要高出很多，很难完全匹配工业蒸汽所需品质，以1MPa的工业蒸汽为例，若是用超临界机组供汽，其气源与所需蒸汽参数匹配的只能是机组三段抽汽，而超临界机组三段抽汽额定压力一般为2.1MPa左右，导致工业供汽和热用户需求之间有1MPa左右的压差。同时，汽轮机组所供的工业蒸汽一般具有100℃左右的过热度，甚至更高，属于高品位能量，为了适应热用户的需求，通常以减温减压的方式降低蒸汽过热度或者将过热蒸汽转化为饱和蒸汽，其结果是将高品位的过热度热量贬值为低品位能量，尤其是高品位蒸汽中具有做工能力的部分被浪费了，而且热用户使用工业蒸汽的过程多数是不可回收或被污染的，造成了***的工质损失很大，相应的化学补水量也很大，水处理***及设备庞大，导致运行费用增加。
因此，针对于从汽轮机供出的工业蒸汽参数品质远高于热用户所需蒸汽参数的工业供汽***，需要一种简单合理的***借助动力设备将工业蒸汽中具有做工能力的一部分转换成电能，实现工业蒸汽能量的梯级利用，提高机组的经济性。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，实现工业蒸汽能量的梯级利用，提高机组的经济性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，包括用于向热用户供汽的工业供汽管道，工业供汽管道上设置有减温减压器；所述减温减压器上并联设置有用于控制供汽流量的调节阀，位于调节阀前端的工业供汽管道上设置有工业供汽管道调节阀门，工业供汽管道调节阀门的前端通过管道连接有用于发电的发电机组；所述发电机组包括通过管道连接在工业供汽管道调节阀门前后两侧的工业汽轮机，工业汽轮机上连接有用于发电的发电机，发电机的输出端连接在6kV厂用电工作段上；所述工业汽轮机连接在工业供汽管道调节阀门前端的进汽管道上设置有工业汽轮机进汽调节阀，工业汽轮机连接在工业供汽管道调节阀门后端的排汽管道上设置有工业汽轮机排汽管道阀门。
上述一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，所述6kV厂用电工作段的前端设置有用于切断供电的断路器。
上述一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，所述工业汽轮机为背压式汽轮机。
上述一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，所述发电机为异步发电机。
上述一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，所述工业汽轮机与发电机同轴连接。
一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***及调节方法，所述调节方法是基于权利要求1至5中任一项发电***来实现，具体包括以下步骤：
S1.设定工业汽轮机的进汽参数和排汽参数；
S2.当工业供汽参数大于等于工业汽轮机设定的进汽参数时，关闭工业供汽管道阀门和减温减压器，打开工业汽轮机进汽调节阀、工业汽轮机排汽管道阀门和调节阀，工业汽轮机投入使用；
S3.当工业供汽参数介于工业汽轮机设定进汽参数和末端热用户用汽参数之间时，工业汽轮机的排汽参数仍满足末端热用户用汽参数，则工业汽轮机采取调门全开的方式运行；
S4.当工业供汽参数介于工业汽轮机设定进汽参数和末端热用户用汽参数之间时，工业汽轮机的排汽参数不能满足末端热用户用汽参数，关闭工业汽轮机进汽调节阀和工业汽轮机排汽管道阀门，打开工业供汽管道阀门和调节阀，汽轮机不投入使用，减温减压器参与调节供汽；
S5.当工业汽轮机检修或者故障停机时，打开工业供汽管道阀门和减温减压器。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过增设工业汽轮机拖动异步发电机将火电厂工业蒸汽先发电再供给热用户，在不同的电负荷工况下，既能够保证了正常工业供汽，又使工业蒸汽能量得到利用最大化，实现了工业蒸汽能量的梯级利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1.工业供汽管道、2.工业汽轮机进汽调节阀、3.工业汽轮机、4.发电机、5.工业汽轮机排汽管道阀门、6.工业供汽管道调节阀门、7.调节阀、8.减温减压器、9.断路器、10.6kV厂用电工作段。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，其结构如图1所示，包括工业供汽管道1、减温减压器8和发电机组。工业供汽管道1连接在火电厂的蒸汽管道上，用来向热用户供汽，减温减压器8设置在工业供汽管道上，用来减小蒸汽的温度和压力，发电机组并联设置在工业供汽管道1上，用来给6kV厂用电工作段10供电。
减温减压器8上并联设置有调节阀7，调节阀7设置在工业供汽管道1上，用来控制工业供汽管道的供汽流量，调节阀7前端的工业供汽管道1上设置有工业供汽管道调节阀门6，发电机组与工业供汽管道调节阀门6并联设置。
发电机组包括工业汽轮机3和发电机4。工业汽轮组3通过管道连接在工业供汽管道调节阀门6的两端，工业汽轮机3的进汽管道连接在工业供汽管道调节阀门6的前端，进汽管道上设置有工业汽轮机进汽调节阀2，用来调节工业汽轮机3的进汽流量，工业汽轮机3的排汽管道连接在工业供汽管道调节阀门6的后端，排汽管道上设置有工业汽轮机排汽管道阀门5，用来调节工业汽轮机3的出汽流量。工业汽轮机与发电机同轴连接。通过工业汽轮机进汽调节阀2和工业汽轮机排汽管道阀门5来控制工业汽轮机3的投运和停止使用。
工业汽轮机3为背压式汽轮机，发电机4为异步发电机，相比同步发电机占地面积小、投资少，使本***更加容易实施。
发电机4连接在工业汽轮机3的输出端，发电机4的输出端连接在6kV厂用电工作段10上，用来给6kV厂用电工作段10供电。6kV厂用电工作段10的前端设置有断路器9，用来切断供电，可随时进行切断供电。
一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***及调节方法，具体包括以下几个步骤：
S1.设定工业汽轮机的进汽参数和排汽参数。
为了使工业供汽参数与工业汽轮机3进汽参数匹配，达到工业蒸汽能量梯级利用的目的，同时不影响热用户供汽，本发明所用工业汽轮机3的进汽参数设计取值为减温减压前机组年平均供汽参数均值，工业汽轮机3排汽参数设计取值大于等于末端热用户用汽参数。
S2.当工业供汽参数大于等于工业汽轮机设定的进汽参数时，工业汽轮机投入使用,关闭工业供汽管道阀门和减温减压器，打开工业汽轮机进汽调节阀、工业汽轮机排汽管道阀门和调节阀，工业汽轮机以额定功率运行，不进行变工况调节，发电机所发电量并入6kV厂用电工作段，并在本段消纳。
S3.当工业供汽参数介于工业汽轮机设定进汽参数和末端热用户用汽参数之间时，工业汽轮机的排汽参数仍满足末端热用户用汽参数，则工业汽轮机采取调门全开的方式运行；
S4.当工业供汽参数介于工业汽轮机设定进汽参数和末端热用户用汽参数之间时，工业汽轮机的排汽参数不能满足末端热用户用汽参数，关闭工业汽轮机进汽调节阀和工业汽轮机排汽管道阀门，打开工业供汽管道阀门和调节阀，汽轮机不投入使用，减温减压器参与调节供汽；
S5.当工业汽轮机检修或者故障停机时，打开工业供汽管道阀门和减温减压器。
本发明中的工业汽轮机的投运与切断独立操作，对工业供汽***不产生影响，而且工业汽轮发电机组所发电量并入主机厂用电工作段之后，本段就地消耗，减少了主机厂用电量，降低了厂用电率。
下面以具体实施例对本发明的实施效果加以说明。
某电厂1号机组为350MW超临界、抽汽供热、湿冷凝汽式汽轮机，其中采用汽轮机三段抽汽作为工业供汽汽源，三段抽汽额定参数为：压力2.16MPa、温度453℃。工业热负荷设计用汽参数为：压力0.8～0.9MPa、温度380～400℃，额定工业蒸汽流量50t/h，工业供汽通过设置的减温减压器调节实现对外供汽，造成了高品位蒸汽的浪费，为实现工业蒸汽能量梯级利用，增设背压式汽轮机异步发电***。机组在100％THA、75％THA、50％THA工况下的三段抽汽参数如表1所示。
表1不同负荷段三段抽汽参数
Figure BDA0002727552420000051
根据机组不同负荷段的三段抽汽参数，机组负荷在175MW以上时，三段抽汽参数均高于末端热用户用汽参数，统计机组三段抽汽参数年平均值：压力1.8MPa，温度455℃作为工业汽轮机进汽参数设计值，根据热用户所需蒸汽参数和蒸汽量，经校核计算，确定所增设工业汽轮机主要技术参数为：进汽压力1.8MPa，进汽温度455℃，进汽量50t/h；排汽压力0.9MPa，排汽温度385℃，汽轮机内效率65％，异步发电机额定功率1800kW，异步发电机内效率95％，机械效率99％，转速3000r/min。异步发电机所发电量并入1号机组6kV工作A段，代替部分主机厂用电。
根据不同负荷段三段抽汽参数与工业汽轮机设计参数对比，机组运行负荷在75％负荷及以上时，投入工业汽轮机，其余负荷段不投入工业汽轮机。
统计一年内机组各工况的运行时间比例为100％THA：75％THA：50％THA＝3:5:2，以机组一年运行300天计算，工业汽轮机发电量如表2所示。
表2工业汽轮机发电量
Figure BDA0002727552420000061
效益分析
以上所述的工业蒸汽异步发电***在保证工业用汽的同时，最大程度地实现了工业蒸汽能量梯级利用，所发电量并入厂用电***，降低了厂用电率，同时降低了机组供电煤耗。节能效益计算以下述参数为基准：工业汽轮机全年运行240天，1号机组年发电量18亿kWh，1号机组全年供电煤耗285g/kwh，上网电价0.36元/kWh，由上表所示投入工业汽轮机异步发电***后全年总发电量为928.6万kWh。
发电收益为：928.6万kWh×0.36＝334.30万元。
降低厂用电率：928.6÷(18×10000)×100＝0.52％。
折合1号机组全年供电煤耗降低：285×0.52％＝1.48g/kWh。

Claims (6)

1.一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，包括用于向热用户供汽的工业供汽管道(1)，工业供汽管道(1)上设置有减温减压器(8)；其特征在于：所述减温减压器(8)上并联设置有用于控制供汽流量的调节阀(7)，位于调节阀(7)前端的工业供汽管道(1)上设置有工业供汽管道调节阀门(6)，工业供汽管道调节阀门(6)的前端通过管道连接有用于发电的发电机组；所述发电机组包括通过管道连接在工业供汽管道调节阀门(6)前后两侧的工业汽轮机(3)，工业汽轮机(3)上连接有用于发电的发电机(4)，发电机(4)的输出端连接在6kV厂用电工作段(10)上；所述工业汽轮机(3)连接在工业供汽管道调节阀门(6)前端的进汽管道上设置有工业汽轮机进汽调节阀(2)，工业汽轮机(3)连接在工业供汽管道调节阀门(6)后端的排汽管道上设置有工业汽轮机排汽管道阀门(5)。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，其特征在于：所述6kV厂用电工作段(10)的前端设置有用于切断供电的断路器(9)。
3.根据权利要求1所述的一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，其特征在于：所述工业汽轮机(3)为背压式汽轮机。
4.根据权利要求1所述的一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，其特征在于：所述发电机(4)为异步发电机。
5.根据权利要求1所述的一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***，其特征在于：所述工业汽轮机(3)与发电机(4)同轴连接。
6.一种火电厂工业蒸汽梯级利用异步发电***及调节方法，其特征在于：所述调节方法是基于权利要求1至5中任一项所述的发电***来实现，具体包括以下步骤：
S1.设定工业汽轮机的进汽参数和排汽参数；
S2.当工业供汽参数大于等于工业汽轮机设定的进汽参数时，关闭工业供汽管道阀门和减温减压器，打开工业汽轮机进汽调节阀、工业汽轮机排汽管道阀门和调节阀，工业汽轮机投入使用；
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