CN114961906A - 一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气‑蒸汽联合循环机组快速启动的***及运行方法，该***包括燃气轮机***、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、储热***和辅汽联箱。本发明通过增加储热***，在联合循环机组正常运行时利用少量余热锅炉产生的高温蒸汽加热导热油并储存，在机组再次启动的过程中导热油释放热量来加热凝结水，快速产生高温蒸汽供给辅汽联箱，使轴封***能够快速投入，保证联合循环机组的快速启动，同时由于启动锅炉不参与启机过程，节省了运行费用，提高了电厂的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于燃气-蒸汽联合循环机组技术领域，具体涉及一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***及运行方法。
背景技术
燃气-蒸汽联合循环机组由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机和发电机组成，其中燃气轮机和蒸汽轮机同轴推动一台发电机的称为单轴联合循环机组，燃气轮机、蒸汽轮机分别与发电机组合的称为多轴联合循环机组。由于燃气-蒸汽联合循环机组具有发电效率高、环保性能好、初投资费用低、自动化程度高的特点，其在世界范围内得到广泛应用，已成为电力行业的发展趋势。
近年来，环境保护问题在我国日益得到重视，燃气-蒸汽联合循环机组因采用天然气作为燃料，排放的污染物较少，所以发展迅速。我国已经投运的联合循环机组，其运行模式一般为白天运行发电，夜间停机维护，因此机组需要频繁启停。因为停机和再次启动间隔时间较短，联合循环机组多为热态启动，这就对轴封供汽温度提出了严格要求。但是在启动过程中轴封用汽只能由启动锅炉提供，而启动锅炉需要较长的启动时间，会影响联合循环机组的快速启动。所以有必要对燃气-蒸汽联合循环机组进行优化，保证轴封***的快速投入，缩短联合循环机组的启动时间。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***及运行方法，通过增加储热***，在燃气-蒸汽联合循环机组启动过程中释放热量快速产生高温蒸汽，使轴封***能够快速投入，保证联合循环机组的快速启动。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***，包括燃气轮机***、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、储热***和辅汽联箱；
所述燃气轮机***包括依次相连的压气机、燃烧室和燃气透平；
所述余热锅炉利用燃气轮机***排出的高温烟气加热给水，产生高温高压蒸汽，蒸汽进入蒸汽轮机做功，做完功的乏汽排入凝汽器；
所述储热***包括冷油罐、热油罐、冷油循环泵、热油循环泵、第一油汽换热器、第二油汽换热器、第一油水换热器、第二油水换热器和电加热器，储热***的工作介质为导热油；
当储热***储存热量时，冷导热油依次经过冷油循环泵、第一油汽换热器和第二油汽换热器，加热后导热油进入热油罐；当储热***释放热量时，热导热油依次经过热油循环泵、第一油水换热器和第二油水换热器，冷却后的导热油进入冷油罐；
所述第二油汽换热器的热侧入口与余热锅炉相连，余热锅炉的高温蒸汽依次通过第二油汽换热器和第一油汽换热器，换热完成后，蒸汽通过第一油汽换热器的出口去往凝汽器；
所述第二油水换热器的冷侧入口与凝结水***相连，从凝结水泵出口电动门后引出一条管路与第二油水换热器的冷侧入口相连通，凝结水依次通过第二油水换热器和第一油水换热器，吸热后产生的高温蒸汽去往辅汽联箱，辅汽联箱与轴封供汽管路相连；
所述热油循环泵与出口电动阀之间有电加热器，电加热器进出口均设置有电动阀，电加热器设置有旁路，旁路上有旁路电动阀。
本发明进一步的改进在于，空气进入压气机后被压缩，压缩后的空气进入燃烧室与天然气混合燃烧，燃烧产生的高温高压气体进入燃气透平，推动燃气透平做功。
本发明进一步的改进在于，燃气轮机***做完功后的高温烟气进入余热锅炉。
本发明进一步的改进在于，所述第二油汽换热器的热侧入口设置调节阀，第一油汽换热器热侧出口设置电动阀。
本发明进一步的改进在于，所述第二油水换热器冷侧入口、第一油水换热器冷侧出口设置电动阀，电动阀后设置第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1。
本发明进一步的改进在于，所述冷油罐出口设置电动阀，冷油循环泵出口设置电动阀和调节阀，第二油汽换热器冷侧出口设置电动阀，电动阀后设置有热油罐进口电动阀后设置热油罐进口电动阀后设置温度测点T2。
本发明进一步的改进在于，所述热油罐设置有热油罐设置温度测点T3，热油罐出口设置电动阀，热油循环泵出口设置电动阀和调节阀，调节阀后设置热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4，第二油水换热器热侧出口设置电动阀。
一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***的运行方法，包括以下步骤；
1)当燃气-蒸汽联合循环机组正常工作时，储热***处于储能模式，开启第二油汽换热器热侧入口调节阀、第一油汽换热器热侧出口电动阀，来自余热锅炉350℃的高温蒸汽依次通过第二油汽换热器和第一油汽换热器，将热量传递给冷导热油，换热完成后蒸汽去往凝汽器，开启冷油罐出口电动阀、冷油循环泵出口电动阀、调节阀，热油罐进口电动阀，冷导热油在两级油汽换热器中吸收热量后进入热油罐，***其余阀门均处于关闭状态，此时关注热油罐进口电动阀后设置温度测点T2的数值，通过调整第二油汽换热器热侧入口调节阀的开度控制蒸汽流量，确保将导热油加热至320℃，当冷油被全部加热后，关闭上述打开的阀门，热导热油储存在热油罐中；
2)当燃气-蒸汽联合循环机组停机并准备再次启动时，储热***处于释能模式，开启第二油水换热器冷侧入口电动阀、第一油水换热器冷侧出口电动阀，凝结水依次通过第二油水换热器和第一油水换热器，吸收热导热油的热量，吸热后产生的高温蒸汽去往辅汽联箱，开启热油罐出口电动阀、热油循环泵出口电动阀、调节阀，冷油罐进口电动阀，热导热油在两级油水换热器中释放热量后进入冷油罐，***其余阀门均处于关闭状态，此时关注第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1、热油罐设置温度测点T3和热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4的数值，若热油罐设置温度测点T3温度值低于300℃，则电加热器投入运行，加热导热油，确保热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4的温度值为320℃；若热油罐设置温度测点T3温度值高于300℃，则开启电加热器旁路电动阀，导热油通过旁路去往油水换热器，通过调整热油循环泵出口调节阀的开度控制导热油的流量，确保第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1的温度值高于280℃，满足轴封供汽的温度要求，当燃气-蒸汽联合循环机组正常启动后，辅汽联箱汽源切换完成后，关闭上述打开的阀门，储热***停止工作；
3)当储热***发生故障或处于检修维护状态时，确认第二油汽换热器热侧入口调节阀、第一油汽换热器热侧出口电动阀、第二油水换热器冷侧入口电动阀、第一油水换热器冷侧出口电动阀处于关闭状态，停运冷油循环泵或热油循环泵，完成储热***的停运和隔离。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供了一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***及运行方法，通过增加储热***，在联合循环机组正常运行时利用少量余热锅炉产生的高温蒸汽加热导热油并储存，在联合循环机组再次启动的过程中导热油释放热量来加热凝结水，快速产生高温蒸汽供给辅汽联箱，使轴封***能够快速投入，保证联合循环机组的快速启动。
由于储热***正常工作时，联合循环机组启动过程中不再需要启动锅炉，不仅节省了启动锅炉运行时产生的大量费用，提高了电厂的经济效益，而且使联合循环机组能够快速响应电网调度指令，提高机组的运行灵活性。
联合循环机组快速启动***的运行方法不仅考虑了储热***正常工作时***的投运步骤和控制策略，而且提供了储热***无法正常工作时的隔离措施。***控制方式灵活简单、易于操作、自动化程度高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：
1为压气机，2为燃烧室，3为燃气透平，4为余热锅炉，5为蒸汽轮机，6为凝汽器，7为冷油罐，8为冷油循环泵，9为第一油汽换热器，10为第二油汽换热器，11为热油罐，12为热油循环泵，13为第一油水换热器，14为第二油水换热器，15为电加热器，16为辅汽联箱，17为冷油罐出口电动阀，18为冷油循环泵出口电动阀，19为冷油循环泵出口调节阀，20为热油罐进口电动阀，21为热油罐出口电动阀，22为热油循环泵出口电动阀，23为热油循环泵出口调节阀，24为冷油罐进口电动阀，25为电加热器进口电动阀，26为电加热器出口电动阀，27为电加热器旁路电动阀，28为第二油汽换热器热侧入口调节阀，29为第一油汽换热器热侧出口电动阀，30为第二油水换热器冷侧入口电动阀，31为第一油水换热器冷侧出口电动阀，32为空气，33为天然气，34为凝结水，35为轴封供汽。
第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1，热油罐进口电动阀后设置温度测点T2，热油罐设置温度测点T3，热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参考图1，本发明所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***包括燃气轮机***、余热锅炉4、蒸汽轮机5、凝汽器6、储热***和辅汽联箱16。
所述燃气轮机***包括压气机1、燃烧室2和燃气透平3，压气机1、燃烧室2和燃气透平3依次相连。空气32进入压气机1后被压缩，压缩后的空气进入燃烧室2与天然气33混合燃烧，燃烧产生的高温高压气体进入燃气透平3，推动透平做功。燃气轮机***做完功后的高温烟气进入余热锅炉4。余热锅炉4利用燃气轮机***排出的高温烟气加热给水，产生高温高压蒸汽，蒸汽进入蒸汽轮机5做功，做完功的乏汽排入凝汽器6。
储热***包括冷油罐7、热油罐11、冷油循环泵8、热油循环泵12、第一油汽换热器9、第二油汽换热器10、第一油水换热器13、第二油水换热器14和电加热器15，储热***的工作介质为导热油。当储热***储存热量时，冷导热油依次经过冷油循环泵8、第一油汽换热器9和第二油汽换热器10，加热后导热油进入热油罐11；当储热***释放热量时，热导热油依次经过热油循环泵12、第一油水换热器13和第二油水换热器14，冷却后的导热油进入冷油罐7。
第二油汽换热器的热侧入口与余热锅炉4相连，来自余热锅炉约350℃的高温蒸汽依次通过第二油汽换热器10和第一油汽换热器9，将热量传递给冷导热油，换热完成后，蒸汽通过第一油汽换热器的出口去往凝汽器6。第二油汽换热器的热侧入口设置第二油汽换热器热侧入口调节阀28，第一油汽换热器热侧出口设置第一油汽换热器热侧出口电动阀29。
第二油水换热器的冷侧入口与凝结水***相连，从凝结水泵出口电动门后引出一条管路与第二油水换热器的冷侧入口相连通，凝结水34依次通过第二油水换热器14和第一油水换热器13，吸收热导热油的热量，吸热后产生的高温蒸汽去往辅汽联箱16，辅汽联箱16与轴封供汽管路相连。所述第二油水换热器冷侧入口、第一油水换热器冷侧出口设置电动阀，电动阀后设置第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1。
冷油罐出口设置冷油罐出口电动阀17，冷油循环泵出口设置冷油循环泵出口电动阀18和冷油循环泵出口调节阀19，第二油汽换热器冷侧出口设置热油罐进口电动阀20，电动阀后设置有热油罐进口电动阀后设置温度测点T2；热油罐设置热油罐设置温度测点T3，热油罐出口设置热油罐出口电动阀21，热油循环泵出口设置热油循环泵出口电动阀22和热油循环泵出口调节阀23，调节阀后设置热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4，第二油水换热器热侧出口设置冷油罐进口电动阀24。
热油循环泵12与热油循环泵出口电动阀22之间有电加热器15，电加热器进出口分别设置有电加热器进口电动阀25和电加热器出口电动阀26，电加热器15设置有旁路，旁路上有电加热器旁路电动阀27。
本发明提供的一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***的运行方法，包括以下步骤；
1)当燃气-蒸汽联合循环机组正常工作时，储热***处于储能模式。开启第二油汽换热器热侧入口调节阀28、第一油汽换热器热侧出口电动阀29，来自余热锅炉约350℃的高温蒸汽依次通过第二油汽换热器10和第一油汽换热器9，将热量传递给冷导热油，换热完成后蒸汽去往凝汽器6。开启冷油罐出口电动阀17、冷油循环泵出口电动阀18、冷油循环泵出口调节阀19，热油罐进口电动阀20，冷导热油在两级油汽换热器中吸收热量后进入热油罐11。***其余阀门均处于关闭状态。此时密切关注热油罐进口电动阀后设置温度测点T2的数值，通过调整第二油汽换热器热侧入口调节阀28的开度控制蒸汽流量，确保将导热油加热至320℃左右。当冷油被全部加热后，关闭上述打开的阀门，热导热油储存在热油罐11中；
2)当燃气-蒸汽联合循环机组停机并准备再次启动时，储热***处于释能模式。开启第二油水换热器冷侧入口电动阀30、第一油水换热器冷侧出口电动阀31，凝结水34依次通过第二油水换热器14和第一油水换热器13，吸收热导热油的热量，吸热后产生的高温蒸汽去往辅汽联箱16。开启热油罐出口电动阀21、热油循环泵出口电动阀22、热油循环泵出口调节阀23，冷油罐进口电动阀24，热导热油在两级油水换热器中释放热量后进入冷油罐7。***其余阀门均处于关闭状态。此时密切关注第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1、热油罐设置温度测点T3和热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4的数值，若热油罐设置温度测点T3温度值低于300℃，则电加热器投入运行，加热导热油，确保热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4的温度值为320℃左右；若热油罐设置温度测点T3温度值高于300℃，则开启电加热器旁路电动阀27，导热油通过旁路去往油水换热器。通过调整热油循环泵出口调节阀23的开度控制导热油的流量，确保第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1的温度值高于280℃，满足轴封供汽35的温度要求。当燃气-蒸汽联合循环机组正常启动后，辅汽联箱汽源切换完成后，关闭上述打开的阀门，储热***停止工作；
3)当储热***发生故障或处于检修维护状态时，确认第二油汽换热器热侧入口调节阀28、第一油汽换热器热侧出口电动阀29、第二油水换热器冷侧入口电动阀30、第一油水换热器冷侧出口电动阀31处于关闭状态，停运冷油循环泵8或热油循环泵12，完成储热***的停运和隔离。
本发明提出了一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***及运行方法，适用于燃气-蒸汽联合循环机组，但不仅限于这些机组。以上的所有描述阐述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书只是说明本发明的原理。本发明会根据实际设计施工过程中存在各种变化和改进，这些变化和改进均属于本发明要求保护的范围内。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，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***，其特征在于，包括燃气轮机***、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、储热***和辅汽联箱；
所述燃气轮机***包括依次相连的压气机、燃烧室和燃气透平；
所述余热锅炉利用燃气轮机***排出的高温烟气加热给水，产生高温高压蒸汽，蒸汽进入蒸汽轮机做功，做完功的乏汽排入凝汽器；
所述储热***包括冷油罐、热油罐、冷油循环泵、热油循环泵、第一油汽换热器、第二油汽换热器、第一油水换热器、第二油水换热器和电加热器，储热***的工作介质为导热油；
当储热***储存热量时，冷导热油依次经过冷油循环泵、第一油汽换热器和第二油汽换热器，加热后导热油进入热油罐；当储热***释放热量时，热导热油依次经过热油循环泵、第一油水换热器和第二油水换热器，冷却后的导热油进入冷油罐；
所述第二油汽换热器的热侧入口与余热锅炉相连，余热锅炉的高温蒸汽依次通过第二油汽换热器和第一油汽换热器，换热完成后，蒸汽通过第一油汽换热器的出口去往凝汽器；
所述第二油水换热器的冷侧入口与凝结水***相连，从凝结水泵出口电动门后引出一条管路与第二油水换热器的冷侧入口相连通，凝结水依次通过第二油水换热器和第一油水换热器，吸热后产生的高温蒸汽去往辅汽联箱，辅汽联箱与轴封供汽管路相连；
所述热油循环泵与出口电动阀之间有电加热器，电加热器进出口均设置有电动阀，电加热器设置有旁路，旁路上有旁路电动阀。
2.根据权利要求1所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***，其特征在于，空气进入压气机后被压缩，压缩后的空气进入燃烧室与天然气混合燃烧，燃烧产生的高温高压气体进入燃气透平，推动燃气透平做功。
3.根据权利要求2所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***，其特征在于，燃气轮机***做完功后的高温烟气进入余热锅炉。
4.根据权利要求1所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***，其特征在于，所述第二油汽换热器的热侧入口设置调节阀，第一油汽换热器热侧出口设置电动阀。
5.根据权利要求4所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***，其特征在于，所述第二油水换热器冷侧入口、第一油水换热器冷侧出口设置电动阀，电动阀后设置第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1。
6.根据权利要求5所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***，其特征在于，所述冷油罐出口设置电动阀，冷油循环泵出口设置电动阀和调节阀，第二油汽换热器冷侧出口设置电动阀，电动阀后设置有热油罐进口电动阀后设置热油罐进口电动阀后设置温度测点T2。
7.根据权利要求6所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***，其特征在于，所述热油罐设置有热油罐设置温度测点T3，热油罐出口设置电动阀，热油循环泵出口设置电动阀和调节阀，调节阀后设置热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4，第二油水换热器热侧出口设置电动阀。
8.权利要求7所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组快速启动的***的运行方法，其特征在于，包括以下步骤；
1)当燃气-蒸汽联合循环机组正常工作时，储热***处于储能模式，开启第二油汽换热器热侧入口调节阀、第一油汽换热器热侧出口电动阀，来自余热锅炉350℃的高温蒸汽依次通过第二油汽换热器和第一油汽换热器，将热量传递给冷导热油，换热完成后蒸汽去往凝汽器，开启冷油罐出口电动阀、冷油循环泵出口电动阀、调节阀，热油罐进口电动阀，冷导热油在两级油汽换热器中吸收热量后进入热油罐，***其余阀门均处于关闭状态，此时关注热油罐进口电动阀后设置温度测点T2的数值，通过调整第二油汽换热器热侧入口调节阀的开度控制蒸汽流量，确保将导热油加热至320℃，当冷油被全部加热后，关闭上述打开的阀门，热导热油储存在热油罐中；
2)当燃气-蒸汽联合循环机组停机并准备再次启动时，储热***处于释能模式，开启第二油水换热器冷侧入口电动阀、第一油水换热器冷侧出口电动阀，凝结水依次通过第二油水换热器和第一油水换热器，吸收热导热油的热量，吸热后产生的高温蒸汽去往辅汽联箱，开启热油罐出口电动阀、热油循环泵出口电动阀、调节阀，冷油罐进口电动阀，热导热油在两级油水换热器中释放热量后进入冷油罐，***其余阀门均处于关闭状态，此时关注第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1、热油罐设置温度测点T3和热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4的数值，若热油罐设置温度测点T3温度值低于300℃，则电加热器投入运行，加热导热油，确保热油循环泵出口调节阀后设置温度测点T4的温度值为320℃；若热油罐设置温度测点T3温度值高于300℃，则开启电加热器旁路电动阀，导热油通过旁路去往油水换热器，通过调整热油循环泵出口调节阀的开度控制导热油的流量，确保第一油水换热器冷侧出口电动阀后设置温度测点T1的温度值高于280℃，满足轴封供汽的温度要求，当燃气-蒸汽联合循环机组正常启动后，辅汽联箱汽源切换完成后，关闭上述打开的阀门，储热***停止工作；
3)当储热***发生故障或处于检修维护状态时，确认第二油汽换热器热侧入口调节阀、第一油汽换热器热侧出口电动阀、第二油水换热器冷侧入口电动阀、第一油水换热器冷侧出口电动阀处于关闭状态，停运冷油循环泵或热油循环泵，完成储热***的停运和隔离。
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