CN114991893B - 一种用于深度调峰的前置汽轮机***及运行方法 - Google Patents

一种用于深度调峰的前置汽轮机***及运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于深度调峰的前置汽轮机***及运行方法，涉及电厂领域，主要用于解决电厂在深度调峰过程中热耗率明显增加的问题；该***主要包括前置汽轮机、前置汽轮机进口阀、前置汽轮机出口阀和发电机等设备；通过在原有高压缸前配置前置汽轮机和发电机，减少了高压缸进汽调节阀在低负荷时的节流损失，并提高了锅炉出口的主蒸汽压力，实现了汽轮机组在低负荷时高效运行的效果；本发明可以减少机组在低负荷时，由于高压缸进汽压力的降低以及高压缸进汽调节阀的节流损失导致的机组热耗率增加的问题，提升了机组的调峰性能。

Description

一种用于深度调峰的前置汽轮机***及运行方法
技术领域
本发明涉及电厂领域，特别是涉及一种电厂用于深度调峰的前置汽轮机***。
背景技术
随着可再生能源的发展，可再生能源发电的比例也在不断增加，由于可再生能源不稳定的缺点，将可再生能源发电并入电网给电网的稳定性带来威胁，因此有必要利用电厂进行调峰以提高电网的稳定性。但是在电厂深度调峰的过程中，由于电厂的运行工况显著偏离设计工况，导致机组的效率显著下降，降低了机组的经济性。目前的机组在低负荷时，一般采用降低主蒸汽压力同时配合主汽阀节流的方式降低负荷，这些都会导致汽轮机的效率明显降低，增加了机组的热耗率。因此，如何解决低负荷时机组效率显著降低的问题，是提高机组热经济性的重要方面。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于深度调峰的前置汽轮机***及运行方法，通过在高压缸前配置前置汽轮机，降低了机组在低负荷时由于主蒸汽压力的降低以及高压缸进汽调节阀的节流损失导致的热耗率的增加，提高了在低负荷时的效率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种用于深度调峰的前置汽轮机***，包括锅炉1、高压缸2、中低压缸3、发电机I4、发电机II5、凝汽器6、低压加热器组7、给水泵8、高压加热器组9、低压加热器进汽阀10、高压加热器进汽阀11、前置汽轮机12、前置汽轮机进口阀13、前置汽轮机出口阀14、汽轮机进汽调节阀15、高压加热器旁路进汽阀16、低压加热器旁路进汽阀17、零号高压加热器进汽调节阀18、零号高压加热器旁路阀19、零号高压加热器进口阀20和零号高压加热器21；
所述的锅炉1的主蒸汽出口与汽轮机进汽调节阀15的进口相连接，汽轮机进汽调节阀15的出口与高压缸2的进口相连接，高压缸2的出口与锅炉1的再热蒸汽进口相连接，锅炉1的再热蒸汽出口与中低压缸3的进口相连接，中低压缸3的出口与凝汽器6的进口相连接，高压缸2和中低压缸3的轴与发电机I4相连接，凝汽器6的出口与低压加热器组7的给水进口相连接，低压加热器组7的给水出口通过给水泵8与高压加热器组9的给水进口相连接，高压加热器组9的给水出口通过零号高压加热器进口阀20与零号高压加热器21的给水进口相连接，低压加热器组7的蒸汽进口通过低压加热器进汽阀10与中低压缸3的抽汽出口相连接，高压加热器组9的蒸汽进口通过高压加热器进汽阀11与高压缸2的抽汽出口相连接；
所述的汽轮机进汽调节阀15并联有前置汽轮机12，且前置汽轮机12的进口和出口分别配置有前置汽轮机进口阀13和前置汽轮机出口阀14，前置汽轮机12的轴与发电机II5相连接，同时前置汽轮机12的抽汽出口分别通过高压加热器旁路进汽阀16、低压加热器旁路进汽阀17和零号高压加热器进汽调节阀18，与高压加热器组9、低压加热器组7以及零号高压加热器21的蒸汽进口相连接，零号高压加热器21的给水进口与零号高压加热器进口阀20相连接，并与零号高压加热器旁路阀19并联，零号高压加热器21的蒸汽出口与锅炉1的主蒸汽进口相连接。
所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***，高压缸2的设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的主蒸汽流量，设计压力为锅炉1在额定工况的主蒸汽压力，设计温度为锅炉1在额定工况的主蒸汽压力；前置汽轮机12的设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的主蒸汽流量的50％，设计压力为锅炉1在额定工况的主蒸汽压力，设计温度为锅炉1在额定工况的主蒸汽压力。
所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***的运行方法，在机组负荷高于90％时，开启前置汽轮机进口阀13和前置汽轮机出口阀14，使蒸汽进入前置汽轮机12，并通过调节汽轮机进汽调节阀15控制机组负荷；在机组负荷为50％～90％时，启动发电机II5，通过调节前置汽轮机进口阀13，控制前置汽轮机12的出口蒸汽压力为高压缸2在不同负荷的设定压力，并通过调节汽轮机进汽调节阀15，控制机组负荷；在机组负荷低于50％时，关闭汽轮机进汽调节阀15，通过调整前置汽轮机进口阀13控制机组负荷。
所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***的运行方法，如果机组负荷为70～90％时，开启低压加热器旁路进汽阀17，关闭高压加热器旁路进汽阀16和零号高压加热器进汽调节阀18，通过调整低压加热器旁路进汽阀17，控制进入低压加热器组7的蒸汽流量；如果机组负荷为50～70％时，开启高压加热器旁路进汽阀16，关闭低压加热器旁路进汽阀17和零号高压加热器进汽调节阀18，通过调整高压加热器旁路进汽阀16，控制进入高压加热器组9的蒸汽流量；如果机组负荷低于50％时，开启零号高压加热器进汽调节阀18和零号高压加热器进口阀20，关闭零号高压加热器旁路阀19、高压加热器旁路进汽阀16和低压加热器旁路进汽阀17，并通过调整零号高压加热器进汽调节阀18，控制零号高压加热器21的出口温度。
优选的，启动零号高压加热器21后，控制零号高压加热器21的出口温度为280～300℃。
优选的，启动零号高压加热器21后，如果前置汽轮机12的出口蒸汽压力过高，则开启高压加热器旁路进汽阀16，并通过调节高压加热器旁路进汽阀16控制进入高压加热器组9的蒸汽压力，。
和现有技术相比，本技术的优势为：
(1)在深度调峰时，通过使用前置汽轮机替代汽轮机进汽调节阀，降低了调节阀的节流损失，使机组的效率在低负荷时显著提高；
(2)在深度调峰时，通过启动零号高压加热器，并利用前置汽轮机的抽汽进行供汽，在保证给水温度的同时，使机组的效率进一步提升；
(3)通过调节前置汽轮机的抽汽流量，可以调节高压缸的进汽压力，从而拓宽高压缸的运行范围，进一步降低机组的最低运行负荷，提高机组的灵活性。
附图说明
图1为本发明的***图；
其中，1、锅炉，2、高压缸，3、中低压缸，4、发电机I，5、发电机II，6、凝汽器，7、低压加热器组，8、给水泵，9、高压加热器组，10、低压加热器进汽阀，11、高压加热器进汽阀，12、前置汽轮机，13、前置汽轮机进口阀，14、前置汽轮机出口阀，15、汽轮机进汽调节阀，16、高压加热器旁路进汽阀，17、低压加热器旁路进汽阀，18、零号高压加热器进汽调节阀，19、零号高压加热器旁路阀、20、零号高压加热器进口阀，21、零号高压加热器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种用于深度调峰的前置汽轮机***，包括锅炉1、高压缸2、中低压缸3、发电机I4、发电机II 5、凝汽器6、低压加热器组7、给水泵8、高压加热器组9、低压加热器进汽阀10、高压加热器进汽阀11、前置汽轮机12、前置汽轮机进口阀13、前置汽轮机出口阀14、汽轮机进汽调节阀15、高压加热器旁路进汽阀16、低压加热器旁路进汽阀17、零号高压加热器进汽调节阀18、零号高压加热器旁路阀19、零号高压加热器进口阀20和零号高压加热器21；
所述的锅炉1的主蒸汽出口与汽轮机进汽调节阀15的进口相连接，汽轮机进汽调节阀15的出口与高压缸2的进口相连接，高压缸2的出口与锅炉1的再热蒸汽进口相连接，锅炉1的再热蒸汽出口与中低压缸3的进口相连接，中低压缸3的出口与凝汽器6的进口相连接，高压缸2和中低压缸3的轴与发电机I4相连接，凝汽器6的出口与低压加热器组7的给水进口相连接，低压加热器组7的给水出口通过给水泵8与高压加热器组9的给水进口相连接，高压加热器组9的给水出口通过零号高压加热器进口阀20与零号高压加热器21的给水进口相连接，低压加热器组7的蒸汽进口通过低压加热器进汽阀10与中低压缸3的抽汽出口相连接，高压加热器组9的蒸汽进口通过高压加热器进汽阀11与高压缸2的抽汽出口相连接；
所述汽轮机进汽调节阀15并联有前置汽轮机12，且前置汽轮机12的进口和出口分别配置有前置汽轮机进口阀13和前置汽轮机出口阀14，前置汽轮机12的轴与发电机II5相连接，同时前置汽轮机12的抽汽出口分别通过高压加热器旁路进汽阀16、低压加热器旁路进汽阀17和零号高压加热器进汽调节阀18，与高压加热器组9、低压加热器组7以及零号高压加热器21的蒸汽进口相连接，零号高压加热器21的给水进口与零号高压加热器进口阀20相连接，并与零号高压加热器旁路阀19并联，零号高压加热器21的蒸汽出口与锅炉1的主蒸汽进口相连接。
优选的，高压缸2的设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的主蒸汽流量，设计压力为锅炉1在额定工况的主蒸汽压力，设计温度为锅炉1在额定工况的主蒸汽压力；前置汽轮机12的设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的主蒸汽流量的50％，设计压力为锅炉1在额定工况的主蒸汽压力，设计温度为锅炉1在额定工况的主蒸汽压力。
所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***的运行方法，在机组负荷高于90％时，此时并不需要前置汽轮机12进行做功发电，但是为了减少前置汽轮机12启动过程的预热时间和能量消耗，需要维持前置汽轮机12在最低蒸汽流量运行，因此需要开启前置汽轮机进口阀13和前置汽轮机出口阀14使少量蒸汽进入前置汽轮机12，并通过汽轮机进汽调节阀15控制机组负荷；在机组负荷为70～90％时，为了降低锅炉1的出口蒸汽流量，同时能够维持锅炉1的出口蒸汽压力，前置汽轮机12应参与到机组的负荷调节过程中，此时启动发电机II5，通过调节前置汽轮机进口阀13，控制前置汽轮机12的出口蒸汽压力为高压缸2在不同负荷的设定压力，并通过调节汽轮机进汽调节阀15，控制机组负荷，由于前置汽轮机12的蒸汽流量较少，前置汽轮机12的抽汽压力不高，因此可以开启低压加热器旁路进汽阀17，利用前置汽轮机12的抽汽替代低压加热器组7的部分抽汽，以提高机组的效率；在机组负荷为50～70％时，此时进入前置汽轮机12的蒸汽流量逐渐增加，而通过汽轮机进汽调节阀15的蒸汽流量不断减少，前置汽轮机12的抽汽压力不断增加，因此可以关闭低压加热器旁路进汽阀17，开启高压加热器旁路进汽阀16，利用前置汽轮机12的抽汽替代高压加热器组9的部分抽汽，从而提高机组的效率；在机组负荷低于50％时，由于锅炉1的出口蒸汽的流量明显减少，可以关闭汽轮机进汽调节阀15，使锅炉1产生的蒸汽全部进入前置汽轮机12，并通过调节前置汽轮机进口阀13控制机组负荷，由于进入高压缸2的蒸汽流量也不断减少，因此高压缸2的抽汽压力也明显降低，导致高压加热器组9的出口给水温度降低，为了提高进入锅炉1的给水温度，可以开启零号高压加热器进汽调节阀18、零号高压加热器进口阀20和零号高压加热器21，同时关闭高压加热器旁路进汽阀16和零号高压加热器旁路阀19，利用前置汽轮机12的抽汽加热零号高压加热器21的给水，并维持零号高压加热器21的出口给水温度为280～300℃，以提高机组的效率，如果前置汽轮机12的出口蒸汽压力过高，可以开启高压加热器旁路进汽阀16，利用前置汽轮机12的抽汽替代高压加热器组9的部分抽汽，在这个过程中，应通过调节高压加热器旁路进汽阀16，控制高压加热器旁路进汽阀16的阀后蒸汽压力低于零号高压加热器进汽调节阀18的阀后蒸汽压力。
通过使用本发明***和方法，可以减少高压缸进汽调节阀在低负荷时的节流损失，并提高了锅炉出口的主蒸汽压力，实现了汽轮机组在低负荷时高效运行的效果；本发明可以减少机组在低负荷时，由于高压缸进汽压力的降低以及高压缸进汽调节阀的节流损失导致的机组热耗率增加的问题，提升了机组的调峰性能。

Claims (4)

1.一种用于深度调峰的前置汽轮机***的运行方法，其特征在于，所述用于深度调峰的前置汽轮机***包括锅炉(1)、高压缸(2)、中低压缸(3)、发电机I(4)、发电机II(5)、凝汽器(6)、低压加热器组(7)、给水泵(8)、高压加热器组(9)、低压加热器进汽阀(10)、高压加热器进汽阀(11)、前置汽轮机(12)、前置汽轮机进口阀(13)、前置汽轮机出口阀(14)、汽轮机进汽调节阀(15)、高压加热器旁路进汽阀(16)、低压加热器旁路进汽阀(17)、零号高压加热器进汽调节阀(18)、零号高压加热器旁路阀(19)、零号高压加热器进口阀(20)和零号高压加热器(21)；
锅炉(1)的主蒸汽出口与汽轮机进汽调节阀(15)的进口相连接，汽轮机进汽调节阀(15)的出口与高压缸(2)的进口相连接，高压缸(2)的出口与锅炉(1)的再热蒸汽进口相连接，锅炉(1)的再热蒸汽出口与中低压缸(3)的进口相连接，中低压缸(3)的出口与凝汽器(6)的进口相连接，高压缸(2)和中低压缸(3)的轴与发电机I(4)相连接，凝汽器(6)的出口与低压加热器组(7)的给水进口相连接，低压加热器组(7)的给水出口通过给水泵(8)与高压加热器组(9)的给水进口相连接，高压加热器组(9)的给水出口通过零号高压加热器进口阀(20)与零号高压加热器(21)的给水进口相连接，低压加热器组(7)的蒸汽进口通过低压加热器进汽阀(10)与中低压缸(3)的抽汽出口相连接，高压加热器组(9)的蒸汽进口通过高压加热器进汽阀(11)与高压缸(2)的抽汽出口相连接；
汽轮机进汽调节阀(15)并联有前置汽轮机(12)，且前置汽轮机(12)的进口和出口分别配置有前置汽轮机进口阀(13)和前置汽轮机出口阀(14)，前置汽轮机(12)的轴与发电机II(5)相连接，同时前置汽轮机(12)的抽汽出口分别通过高压加热器旁路进汽阀(16)、低压加热器旁路进汽阀(17)和零号高压加热器进汽调节阀(18)，与高压加热器组(9)、低压加热器组(7)以及零号高压加热器(21)的蒸汽进口相连接，零号高压加热器(21)的给水进口与零号高压加热器进口阀(20)相连接，并与零号高压加热器旁路阀(19)并联，零号高压加热器(21)的蒸汽出口与锅炉(1)的主蒸汽进口相连接；
所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***的运行方法，在机组负荷高于90％时，开启前置汽轮机进口阀(13)和前置汽轮机出口阀(14)，使蒸汽进入前置汽轮机(12)，并通过调节汽轮机进汽调节阀(15)控制机组负荷；在机组负荷为50％～90％时，启动发电机II(5)，通过调节前置汽轮机进口阀(13)，控制前置汽轮机(12)的出口蒸汽压力为高压缸(2)在不同负荷的设定压力，并通过调节汽轮机进汽调节阀(15)，控制机组负荷；在机组负荷低于50％时，关闭汽轮机进汽调节阀(15)，通过调整前置汽轮机进口阀(13)控制机组负荷；
如果机组负荷为70～90％时，开启低压加热器旁路进汽阀(17)，关闭高压加热器旁路进汽阀(16)和零号高压加热器进汽调节阀(18)，通过调整低压加热器旁路进汽阀(17)，控制进入低压加热器组(7)的蒸汽流量；如果机组负荷为50～70％时，开启高压加热器旁路进汽阀(16)，关闭低压加热器旁路进汽阀(17)和零号高压加热器进汽调节阀(18)，通过调整高压加热器旁路进汽阀(16)，控制进入高压加热器组(9)的蒸汽流量；如果机组负荷低于50％时，开启零号高压加热器进汽调节阀(18)和零号高压加热器进口阀(20)，关闭零号高压加热器旁路阀(19)、高压加热器旁路进汽阀(16)和低压加热器旁路进汽阀(17)，并通过调整零号高压加热器进汽调节阀(18)，控制零号高压加热器(21)的出口温度。
2.根据权利要求1所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***的运行方法，其特征在于，高压缸(2)的设计蒸汽流量为锅炉(1)在额定工况的主蒸汽流量，设计压力为锅炉(1)在额定工况的主蒸汽压力，设计温度为锅炉(1)在额定工况的主蒸汽压力；前置汽轮机(12)的设计蒸汽流量为锅炉(1)在额定工况的主蒸汽流量的50％，设计压力为锅炉(1)在额定工况的主蒸汽压力，设计温度为锅炉(1)在额定工况的主蒸汽压力。
3.根据权利要求1所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***的运行方法，其特征在于，启动零号高压加热器(21)后，控制零号高压加热器(21)的出口温度为280～300℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***的运行方法，其特征在于，启动零号高压加热器(21)后，如果前置汽轮机(12)的出口蒸汽压力过高，则开启高压加热器旁路进汽阀(16)，并通过调节高压加热器旁路进汽阀(16)，控制进入高压加热器组(9)的蒸汽压力。
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