CN118309526A - 一种用于深度调峰的中压缸前置汽轮机***及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深度调峰的中压缸前置汽轮机***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***主要包括中压缸前置汽轮机、中压缸前置汽轮机进口阀、中压缸前置汽轮机出口阀和发电机等设备；通过在原有中压缸前配置前置汽轮机和发电机，提高了锅炉出口的再热蒸汽压力，使再热蒸汽压力达到不同负荷下的最佳值，实现了汽轮机组在低负荷时高效运行和灵活性提升的效果；在高负荷运行时，通过开启前置汽轮机旁路可以快速降低再热蒸汽温度，防止再热蒸汽超温，实现汽轮机组在高负荷时的安全运行。本发明可以减少机组运行在低负荷时，由于再热蒸汽压力的降低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中压缸前置汽轮机***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中压缸前置汽轮机***及运行方法。

背景技术

随着可再生能源发电的持续稳定发展，可再生能源发电的比例也在不断增加，但是由于可再生能源的间歇性和不稳定性，将可再生能源发电并入电网给电网的稳定性带来威胁，因此有必要利用负荷可控的燃煤机组进行深度调峰以提高电网的稳定性，但是在在深度调峰的过程中，由于机组的运行工况明显偏离设计工况，导致发电效率显著降低，全厂经济性显著下降。目前的机组在低负荷运行时，一般采用降低蒸汽压力和蒸汽流量的滑压运行方式来降低负荷，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明显降低的问题，是提高机组热经济性的重要途经。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于深度调峰的中压缸前置汽轮机***及运行方法，通过在中压缸前配置前置汽轮机，降低了机组在低负荷时由于再热蒸汽压力偏离最佳值而导致的热耗率的增加，提高了机组低负荷运行时的经济性和灵活性；同时前置汽轮机***还可作为蒸汽旁路，防止高负荷时再热蒸汽超温，提高了机组在高负荷运行时的安全性。

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的前置汽轮机***，

在中压缸3前配置前置汽轮机21，前置汽轮机21与汽轮机中压缸进汽调节阀20并联，且前置汽轮机21的进口和出口分别配置有前置汽轮机进口阀22和前置汽轮机出口阀23，前置汽轮机21的轴与发电机Ⅱ6相连接。

所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***，中压缸3的设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的再热蒸汽流量，设计蒸汽压力为锅炉1在额定工况的再热蒸汽压力，设计蒸汽温度为锅炉1在额定工况的再热蒸汽温度，前置汽轮机21的设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的再热蒸汽流量的50％，设计压力为前置汽轮机达到设计工况时的最佳再热蒸汽压力，范围为主蒸汽压力的20％～30％，即p_rh＝(0.2～0.3)p₀,设计温度为锅炉1在额定工况的再热蒸汽温度。

所述的一种用于深度调峰的前置汽轮机***，在机组负荷高于90％时，开启前置汽轮机进口阀22和前置汽轮机出口阀23，利用蒸汽对前置汽轮机21进行冷却，并通过调节汽轮机高压缸进汽调节阀19，控制机组负荷；在机组负荷为50％～90％时，启动发电机Ⅱ6，通过调节前置汽轮机进口阀22和汽轮机中压缸进汽调节阀20，控制前置汽轮机21的进口蒸汽压力为当前负荷下的最佳再热压力，并通过调节汽轮机高压缸进汽调节阀19，控制机组负荷；在机组负荷低于50％时，关闭汽轮机中压缸进汽调节阀20，再热蒸汽全部进入前置汽轮机21中，通过调整前置汽轮机进口阀22控制机组负荷。

优选的，开启前置汽轮机进口阀22和中压缸进汽调节阀20控制前置汽轮机21的进口蒸汽压力为机组不同负荷下的最佳再热蒸汽压力，再热蒸汽温度控制在540℃～566℃之间。

优选的，控制前置汽轮机21入口处的再热蒸汽压力最低为2MPa，锅炉内再热器内蓄热量增加，当机组需要升负荷时，可以减少提高蒸汽压力所消耗的时间，提高升负荷速率。

优选的，当机组负荷高于90％时，锅炉内再热器出口蒸汽压力较高，此时如果将前置汽轮机进口阀22和前置汽轮机出口阀23完全打开，可以快速降低再热器出口蒸汽压力，从而快速降低再热器出口蒸汽温度，防止再热蒸汽超温，提高机组安全性。

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提高了再热蒸汽压力，使再热蒸汽的压力维持在不同负荷下的最佳值，提高了中低压缸运行效率，显著减少了机组低负荷运行时由于再热蒸汽压力降低导致热耗率提高的问题。

(2)在深度调峰时，由于再热蒸汽压力的提高，锅炉内部再热器的蓄热量增加，当机组升负荷时可以快速将再热蒸汽的压力和温度提升到设定值，使机组灵活性进一步提高。

(3)在高负荷运行时，由于再热蒸汽压力较高，容易发生超温现象。此时打开前置汽轮机旁路，可以快速降低再热蒸汽压力，从而降低再热蒸汽温度，防止超温，提高机组的安全性。

附图说明

图1为本发明的***图；

其中，1、锅炉，2、高压缸，3、中压缸，4、低压缸，5、发电机Ⅰ，6、发电机Ⅱ，7、凝汽器，8、低压加热器组，9、低压加热器，10、除氧器，11、给水泵，12、高压加热器，13、高压加热器组，14、低压加热器组进汽阀，15、低压加热器进汽阀，16、除氧器进汽阀，17、高压加热器进汽阀，18、高压加热器组进汽阀，19、汽轮机高压缸进汽调节阀，20、汽轮机中压缸进汽调节阀，21、前置汽轮机，22、前置汽轮机进口阀，23、前置汽轮机出口阀。

图2为再热蒸汽压力与循环效率的关系。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式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中压缸前置汽轮机***，包括锅炉1、高压缸2、中压缸3、低压缸4、发电机Ⅰ5、发电机Ⅱ6、凝汽器7、低压加热器组8、低压加热器9、除氧器10、给水泵11、高压加热器12、高压加热器组13、低压加热器组进汽阀14、低压加热器进汽阀15、除氧器进汽阀16、高压加热器进汽阀17、高压加热器组进汽阀18、汽轮机高压缸进汽调节阀19、汽轮机中压缸进汽调节阀20、前置汽轮机21、前置汽轮机进口阀22、前置汽轮机出口阀23。所述的锅炉1的主蒸汽出口通过汽轮机高压缸进汽调节阀19与高压缸2的进汽口连接，高压缸2的蒸汽出口与锅炉1的再热蒸汽进口连接，锅炉1的再热蒸汽出口通过再热通道和汽轮机中压缸进汽调节阀20与中压缸3的进汽口相连接，中压缸3的蒸汽出口与低压缸4的进汽口连接，低压缸4的蒸汽出口与凝汽器7的进口连接，高压缸2、中压缸3和低压缸4的轴与发电机5相连接，凝汽器7的出口与低压加热器组8的给水进口相连接，低压加热器组8的给水出口与低压加热器9的给水进口相连接，低压加热器9的给水出口与除氧器10的给水进口相连接，除氧器10的给水出口通过给水泵11与高压加热器12的给水进口相连接，高压加热器12的给水出口与高压加热器组13的给水进口相连接，高压加热器组13的给水出口与锅炉1的主蒸汽进口相连接，低压加热器组8的蒸汽进口通过低压加热器组进汽阀14与低压缸4的抽汽出口相连接，低压加热器9的蒸汽进口通过低压加热器进汽阀15与中压缸3的抽汽出口相连接，除氧器10的蒸汽进口通过除氧器进汽阀16与中压缸3的抽汽出口相连接，高压加热器12的蒸汽进口通过高压加热器进汽阀17与中压缸3的抽汽出口相连接，高压加热器组13的蒸汽进口通过高压加热器组进汽阀18与高压缸2的抽汽出口相连接。

所述的汽轮机中压缸进汽调节阀20并联有前置汽轮机21，且前置汽轮机21的进口和出口分别配置有前置汽轮机进口阀22和前置汽轮机出口阀23，前置汽轮机21的轴与发电机Ⅱ6相连接。

优选的，中压缸3的设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的再热蒸汽流量，设计蒸汽压力为锅炉1在额定工况的再热蒸汽压力，设计蒸汽温度为锅炉1在额定工况的再热蒸汽温度，前置汽轮机21的设计蒸汽流量为锅炉1在额定工况的再热蒸汽流量的50％，设计压力为前置汽轮机达到设计工况时的最佳再热蒸汽压力p_rh，图2为再热蒸汽压力p_rh与理想再热循环效率的关系曲线，纵坐标为再热循环的效率，横坐标为再热前蒸汽的理想比焓降H_1a与基本循环蒸汽理想比焓降H_a之比。由图可以看出，在H_1a/H_a＝30％附近，再热循环效率最高，此时最佳再热蒸汽压力为主蒸汽压力的20％～30％，即p_rh＝(0.2～0.3)p₀,设计温度为额定工况的再热蒸汽温度。

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，此时再热蒸汽压力很高，不需要前置汽轮机21进行做功发电，但是为了减少前置汽轮机启动过程的预热时间和能量消耗，需要维持前置汽轮机21在最低蒸汽流量运行，因此需要开启前置汽轮机进口阀22和前置汽轮机出口阀23使少量蒸汽进入前置汽轮机21，并通过调节汽轮机高压缸进汽调节阀19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的出口再热蒸汽压力，前置汽轮机21应参与到机组的负荷调节过程中，此时启动发电机Ⅱ6，通过调节前置汽轮机进口阀22和汽轮机中压缸进气阀20，控制前置汽轮机21的进口蒸汽压力为不同负荷下的最佳再热蒸汽压力，即主汽压力的20％～30％，并通过调节汽轮机高压缸进汽调节阀19，控制机组负荷；在机组负荷为50％～70％时，此时进入前置汽轮机21的蒸汽流量逐渐增加，而通过汽轮机中压缸进气阀20的流量不断减少，此时汽轮机中压缸进气阀20的开度很小，流入的蒸汽节流损失较大，但由于其流量很小，对机组热经济性的影响很小；在机组负荷低于50％时，由于锅炉1的出口再热蒸汽的流量明显减少，可以关闭汽轮机中压缸进汽调节阀20，再热蒸汽全部进入前置汽轮机21中，并通过调整前置汽轮机进口阀22控制机组负荷。

通过使用本发明***和方法，可以提高再热蒸汽压力，使中低压缸效率显著提升，实现了汽轮机组在低负荷时的高效运行；由于再热蒸汽压力的提高，锅炉内再热器的蓄热量提高，在升负荷时可以快速提高再热蒸汽的压力和温度，实现了汽轮机组的灵活性提升；在高负荷时，可以开启前置汽轮机旁路防止再热蒸汽超温，提高了汽轮机组的安全性。本发明可以减少机组在低负荷时由于再热蒸汽压力的降低导致的机组热耗率增加的问题，提升了机组的调峰性能。

Claims (6)

1.一种用于深度调峰的中压缸前置汽轮机***，其特征在于，在中压缸(3)前配置前置汽轮机(21)，前置汽轮机(21)与汽轮机中压缸进汽调节阀(20)并联，且前置汽轮机(21)的进口和出口分别配置有前置汽轮机进口阀(22)和前置汽轮机出口阀(23)，前置汽轮机(21)的轴与发电机Ⅱ(6)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于深度调峰的中压缸前置汽轮机***，其特征在于，中压缸(3)的设计蒸汽流量为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽流量，设计蒸汽压力为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽压力，设计蒸汽温度为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽温度，前置汽轮机(21)的设计蒸汽流量为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽流量的50％，设计压力为前置汽轮机达到设计工况时的最佳再热蒸汽压力，范围为主蒸汽压力p₀的20％～30％，即p_rh＝(0.2～0.3)p₀,设计温度为锅炉(1)在额定工况的再热蒸汽温度。

3.权利要求1或2所述的一种深度调峰的中压缸前置汽轮机***的运行方法，其特征在于，在机组负荷高于90％时，开启前置汽轮机进口阀(22)和前置汽轮机出口阀(23)，利用蒸汽对前置汽轮机(21)进行冷却，并通过调节汽轮机高压缸进汽调节阀(19)控制机组负荷；在机组负荷为50％～90％时，启动发电机Ⅱ(6)，通过调节前置汽轮机进口阀(22)和中压缸进汽调节阀(20)，控制前置汽轮机(21)的进口蒸汽压力为当前负荷下的最佳再热压力，并通过调节高压缸进汽调节阀(19)，控制机组负荷；在机组负荷低于50％时，关闭汽轮机中压缸进汽调节阀(20)，再热蒸汽全部进入前置汽轮机(21)中，通过调整前置汽轮机进口阀(22)控制机组负荷。

4.根据权利要求3所述的一种用于深度调峰的中压缸前置汽轮机***的运行方法，其特征在于，开启前置汽轮机进口阀(22)和中压缸进汽调节阀(20)控制前置汽轮机(21)的进口蒸汽压力为不同负荷下的最佳再热蒸汽压力，再热蒸汽温度控制在540℃～566℃之间。

5.根据权利要求3所述的一种用于深度调峰的中压缸前置汽轮机***的运行方法，其特征在于，当前置汽轮机(21)运行时，再热蒸汽压力最低为2MPa，锅炉内再热器内蓄热量增加，当机组需要升负荷时，减少提高蒸汽压力所消耗的时间，提高升负荷速率。

6.根据权利要求1所述的一种用于深度调峰的中压缸前置汽轮机***的运行方法，其特征在于，当机组负荷高于90％时，锅炉内再热器出口蒸汽压力高，此时如果将前置汽轮机进口阀(22)和前置汽轮机出口阀(23)完全打开，能够快速降低再热器出口蒸汽压力，从而快速降低再热器出口蒸汽温度，防止再热蒸汽超温，提高机组安全性。