CN214664331U - 一种超临界供热机组负荷控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超临界供热机组负荷控制***，包括高中压缸，抽汽压力调节阀，热网换热器，汽轮机低压缸，连通管压力调节阀。由于对采暖供热抽汽的蒸汽参数要求不高，通常由汽轮机中压缸排汽处抽出汽源，该抽汽进入供热换热器，与热网用户冷工质交换热量后，经过疏水管道进入凝汽器，通过凝结水泵重新进入热力循环。为保证抽汽压力，在中压缸排汽至低压缸入口联通管上，设置连通管压力调节阀调节抽汽压力。在采暖抽汽管道侧设置一个压力调节阀，当热用户需求变化时，用于调节热网换热器热工质的蒸汽流量。

Description

一种超临界供热机组负荷控制***

技术领域

本实用新型属于火电厂自动控制技术领域，具体涉及一种超临界供热机组负荷控制***。

背景技术

近年来，供热式机组占装机容量的比重逐渐提高，采用大型超临界机组作为采暖供热机组的情况越来越多。超(超)临界机组容量大，参数高，全厂热效率高，相对于常规热电联产机组，更能发挥节能环保减排的作用。

相对于工业抽汽***，采暖抽汽供热***有着自身的特点。其目的是为了居民及城市公用事业取暖，因此抽汽参数要求不高，通常采用汽轮机中压缸排汽作为汽源。具有明显的季节性，全年变化较大，全日变化很小。

由于对采暖供热抽汽的蒸汽参数要求不高，通常由汽轮机中压缸排汽处抽出汽源，该抽汽进入供热换热器，与热网用户冷工质交换热量后，经过疏水管道进入凝汽器，通过凝结水泵重新进入热力循环。为保证抽汽压力，在中压缸排汽至低压缸入口联通管上，设置连通管压力调节阀调节抽汽压力。

当需要降低抽汽压力时，加大连通管压力调节阀开度，使更多的中压缸排汽进入低压缸做功。当需要提高抽汽压力时，减少连通管压力调节阀开度，使更多中压缸排汽进入抽汽***加热热网用户。同时为保证低压缸最小蒸汽流量，当低压缸入口压力低时，闭锁该调节门关小，从而确保低压缸叶片安全。在采暖抽汽管道侧设置一个压力调节阀，当热用户需求变化时，用于调节热网换热器热工质的蒸汽流量。

由于采暖供热式机组从中压缸排汽中抽出部分蒸汽用于加热，会影响此部分蒸汽进入低压缸做功，从而造成机组电负荷与热负荷之间的不匹配；若此时仍将机组电负荷作为基准进行机组协调控制，必然会造成锅炉能量与汽轮机需求之间能量的失衡，从而导致负荷、温度、压力等重要参数的失调，进而影响机组安全稳定运行，更无法适应电网AGC对机组负荷的快速响应要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种超临界供热机组负荷控制***，本实用新型能够准确的计算出采暖抽汽热负荷量，并将之有效的加入机组协调控制***中，提高超临界供热机组负荷控制的调节品质。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种超临界供热机组负荷控制***，包括：

锅炉，所述锅炉的排汽进入高中压缸做功，做功后的排汽进入低压缸排汽；

低压缸，所述低压缸的排汽依次经凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵和高压加热器后，返回锅炉；

热网换热器，所述热网换热器的热源来自高中压缸的部分排汽，换热后输送至凝结水泵的入口处。

本实用新型进一步的改进在于：

所述高中压缸的一部分排汽经连通管压力调节阀进入低压缸，另一部分依次经抽汽压力调节阀进入热网换热器。

所述抽汽压力调节阀的入口处设置有供热抽汽逆止阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型针对超临界供热机组，从采暖抽汽热量热量计算、供热电负荷计算、机组负荷控制优化(锅炉主控回路、主汽压力生成回路、燃料校正回路)等方面考虑，在确保供热负荷计算准确的前提下，对负荷控制回路进行相应修改，满足抽汽变化时机组协调***及时响应的要求。根据实际运行情况，合理选择供热抽汽负荷的计算方法，从而准确计算供热负荷的大小，确保机组协调控制稳定运行。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1采暖供热抽汽***图。

图2供热电负荷生成回路逻辑图。

图3供热机组负荷控制优化逻辑图。

其中：1-锅炉，2-高中压缸，3-低压缸，4-凝汽器，5-凝结水泵，6-低压加热器，7-除氧器，8-给水泵，9-高压加热器，10-热网换热器，11-连通管压力调节阀，12-供热抽汽逆止阀，13-抽汽压力调节阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型实施例公开了一种超临界供热机组负荷控制***，包括高中压缸2，抽汽压力调节阀13，热网换热器10，汽轮机低压缸3，连通管压力调节阀11。由于对采暖供热抽汽的蒸汽参数要求不高，通常由汽轮机中压缸排汽处抽出汽源，该抽汽进入供热换热器，与热网用户冷工质交换热量后，经过疏水管道进入凝汽器4，通过凝结水泵5重新进入热力循环。为保证抽汽压力，在中压缸排汽至低压缸3入口联通管上，设置连通管压力调节阀11调节抽汽压力。在采暖抽汽管道侧设置一个压力调节阀，当热用户需求变化时，用于调节热网换热器10热工质的蒸汽流量。

本实用新型采用采暖抽汽蒸汽参数计算通常机组在抽汽调节阀后设有流量喷嘴，用于测量采暖抽汽的流量、温度及压力。因此可以通过采暖抽汽蒸汽参数，计算出抽汽热量。当机组负荷变化或热网用户需求改变时，采暖抽汽流量、压力及温度均迅速发生变化，利用以上蒸汽参数进行采暖热量计算，能够及时准确的反映出抽汽热负荷变化情况，保证锅炉1水、煤、风等子回路做出及时响应，保证机组稳定运行。当抽汽压力测量不准确或无测点时，可采用热网加热器疏水量进行计算。

计算出采暖抽汽热量后，需将其转化为电负荷单位，并增加相应的判断切换逻辑，保证其计算热量的真实有效。

计算出的供热电负荷，将其加入协调控制中，保证锅炉1热量与汽轮机需求相匹配，发电机电负荷与汽轮机热负荷相一致。

带供热抽汽功能的超临界燃煤机组，其供热负荷变化较为缓慢，在确保供热负荷计算准确的前提下，对负荷控制回路进行相应修改，能够满足抽汽变化时机组协调***及时响应的要求。根据实际运行情况，合理选择供热抽汽负荷的计算方法，从而准确计算供热负荷的大小，是确保机组协调控制稳定运行的关键。

本实用新型采用采暖抽汽蒸汽参数计算通常机组在抽汽调节阀后设有流量喷嘴，用于测量采暖抽汽的流量、温度及压力。因此可以通过采暖抽汽蒸汽参数，计算出抽汽热量。抽汽蒸汽参数计算热量公式如下：

q_r＝(T_s-T₀)C_ps+r+(T₀-T_w)C_pwQ_m

其中，q_r为计算抽汽热量，T_s为抽汽温度，T₀为抽汽压力下的饱和温度，C_ps为抽汽压力下的蒸汽定压比热容，r为水蒸汽汽化潜热，T_w为疏水温度，C_pw为水的比热容，Q_m为抽汽质量流量。

当机组负荷变化或热网用户需求改变时，采暖抽汽流量、压力及温度均迅速发生变化，利用以上蒸汽参数进行采暖热量计算，能够及时准确的反映出抽汽热负荷变化情况，保证锅炉1水、煤、风等子回路做出及时响应，保证机组稳定运行。当抽汽压力测量不准确或无测点时，可采用热网加热器疏水量进行计算。采用热网冷工质参数计算热网***状态稳定时，热网抽汽消耗热量等于用户侧冷工质吸热量。因此当抽汽流量或疏水量测量不准确时，可用热网用户侧进出水温度及流量进行热量计算。其计算公式如下：

q_r＝(T₁-T₂)C_pw Q_m

其中，q_r为计算抽汽热量，T₁为热网用户侧出水温度，T₂为热网用户侧进水温度，C_pw为水的比热容，Q_m为热网用户侧水质量流量。

以上公式计算出的抽汽热量为能量单位，需先将其转换为功率单位。转换公式如下：

P_rl＝1000q_r/3600＝0.278q_r

其中，q_r为计算抽汽热量，GJ/h；P_rl为计算热功率，MW。

由于采暖抽汽是从中压缸排汽处抽出，此部分蒸汽未进入低压缸3做功，因此需将上式中计算热功率转换为电功率。转换公式如下：

P_r＝K×η_LP×P_rl。

其中，P_rl为计算热功率，MW；P_r为计算抽汽热电功率，MW；η_LP为低压缸3效率，可由汽轮机说明书得出；K为修正系数，可根据现场机组非供热、供热两种工况对比计算得出。

供热电负荷由工质流量、温度、压力等测点计算得出，影响因素较多，且水侧流量波动较为频繁，因此，需进行相应的逻辑判断，保证供热负荷计算的真实有效。其具体逻辑见图2。

当供热抽汽逆止阀12已关或抽汽压力调节阀13指令小于5％时，延时20s，认为此时采暖抽汽回路已经切除，其供热电负荷由计算值切至0。当计算供热电负荷出现坏质量时，将计算负荷锁死，避免因测点不准确造成负荷波动。

由于此控制方案针对的是采暖热负荷，其日变化幅度小，为了避免测点扰动造成计算电负荷波动大，增加负荷计算锁止功能。当计算热电负荷变化较小时，保持当前值，维持***稳定。当该负荷计算值变化较大时，输出跟踪实际计算值，保证计算结果准确。为避免计算测点波动及测量误差大，在此后增加限速、惯性及高低限幅环节，最终得出协调控制所需的供热电负荷。

根据计算出的供热电负荷，将其加入协调控制中，保证锅炉1热量与汽轮机需求相匹配，发电机电负荷与汽轮机热负荷相一致，其具体逻辑见图3。

(1)锅炉1主控回路。供热抽汽电负荷变化时，直接要求锅炉1能量变化，因此将此计算负荷叠加至锅炉1主控指令前馈中，保证风、煤、水等子回路相应增减，从而确保供热负荷变化时锅炉1的及时响应。

(2)主汽压力生成回路。由于供热抽汽的产生，导致汽轮机进汽量的增加，与实际电负荷产生偏差。若此时仍按照原先滑压曲线运行，会导致主汽压力过低，调门开度过大，降低了机组经济性，并影响安全。因此需将供热电负荷叠加值汽轮机滑压曲线生成回路中，保证机组主汽压力正常。

(3)燃料校正回路(BTU)。燃料校正回路通过当前负荷设计煤量与实际煤量差，调节燃料校正系数，从而实现煤种变化时协调控制自适应功能。因此，需将供热电负荷叠加至设计煤量计算回路中，保证燃料校正回路调节的准确性。

带供热抽汽功能的超临界燃煤机组，其供热负荷变化较为缓慢，在确保供热负荷计算准确的前提下，对负荷控制回路进行相应修改，能够满足抽汽变化时机组协调***及时响应的要求。根据实际运行情况，合理选择供热抽汽负荷的计算方法，从而准确计算供热负荷的大小，是确保机组协调控制稳定运行的关键。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超临界供热机组负荷控制***，其特征在于，包括：

锅炉(1)，所述锅炉(1)的排汽进入高中压缸(2)做功，做功后的排汽进入低压缸(3)排汽；

低压缸(3)，所述低压缸(3)的排汽依次经凝汽器(4)、凝结水泵(5)、低压加热器(6)、除氧器(7)、给水泵(8)和高压加热器(9)后，返回锅炉(1)；

热网换热器(10)，所述热网换热器(10)的热源来自高中压缸(2)的部分排汽，换热后输送至凝结水泵(5)的入口处。

2.根据权利要求1所述的超临界供热机组负荷控制***，其特征在于，所述高中压缸(2)的一部分排汽经连通管压力调节阀(11)进入低压缸(3)，另一部分依次经抽汽压力调节阀(13)进入热网换热器(10)。

3.根据权利要求2所述的超临界供热机组负荷控制***，其特征在于，所述抽汽压力调节阀(13)的入口处设置有供热抽汽逆止阀(12)。

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