CN101725381B - 用于发电设备的蒸汽管道的快速加热的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于发电设备的蒸汽管道的快速加热的设备和方法,具体而言,提供了一种蒸汽发电设备,其中由汽轮机接收来自蒸汽发生器的蒸汽,并且该蒸汽发电设备包括管道;沿着该管道布置且当蒸汽特性达到阈值时允许蒸汽进入汽轮机的主蒸汽控制阀(MSCV);旁路管线,其联接到过热器和阀之间的管道上,包括旁路阀,当满足阈值时该旁路阀打开,使得该旁路管线去除部分蒸汽;排气管线,其联接到MSCV和汽轮机之间的管道上,包括排气阀,在汽轮机的启动期间该排气阀打开以调节汽轮机内的热环境;以及加热管线,该管线在阀和MSCV之间从管道上开始,并终止于沿着排气管线布置的排气阀的下游。

Description

用于发电设备的蒸汽管道的快速加热的设备和方法
技术领域
本发明涉及蒸汽发电设备,更具体地,涉及用于蒸汽发电设备的蒸汽管道的快速加温的设备和方法。
背景技术
通常,蒸汽发电设备包括热源;蒸汽发生器,蒸汽通过其以多个压力级产生并由热源的热量加热到期望的过热级;以及诸如汽轮机的系统,其中蒸汽通过在汽轮机中的膨胀而用于发电。
在这种发电设备中,以这种方式产生的蒸汽沿着蒸汽管道向汽轮机传输。典型地,在汽轮机的上游就有定位于蒸汽管道中的主蒸汽控制阀(MSCV)。在蒸汽轮机启动过程中,MSCV保持关闭状态直到蒸汽管道中的蒸汽达到一定的最小状态(也就是说,最小温度和/或压力)。
一旦达到了最小状态,MSCV打开,并允许一部分蒸汽进入高压汽轮机(HPST)中,蒸汽在该处被用来发电。通过打开沿着旁路管线布置的蒸汽旁路管线阀,不允许进入HPST中的那部分蒸汽被转向冷凝器或者蒸汽发生器的再热器。蒸汽管道具有若干排泄管线,这些排泄管线设有从其分出的排泄阀。在发电设备的启动过程中,这些排泄管线将管线中存在的蒸汽和/或可能由蒸汽冷凝形成的水排掉。
利用这种结构,由于蒸汽管道的不合适的加热和/或排泄,蒸汽在MSCV入口处达到要求的最小状态所需的时间相对较长。因此,对于发电设备而言,启动时间延长了。结果,发电设备的整体效率可能降低。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供了一种蒸汽发电设备,其中通过利用热源的热量由蒸汽发生器产生的蒸汽被汽轮机接收用于发电,且该蒸汽发电设备包括联接蒸汽发生器和汽轮机的流路管道;沿着位于汽轮机上游的流路管道布置以当蒸汽特性满足阈值时允许蒸汽进入汽轮机的主蒸汽控制阀(MSCV); 旁路管线,其联接在蒸汽发生器的过热器和阀之间的流路管道上,包括蒸汽旁路管线阀,该蒸汽旁路管线阀只有当满足阈值时才打开,使得旁路管线将部分蒸汽从流路管道去除;排气管线,其联接在MSCV和汽轮机之间的流路管道上,包括排气管线阀,该排气管线阀在汽轮机启动期间打开以调节汽轮机内的热环境;以及加热管线,其包括加热管线阀,该加热管线联接在阀和MSCV之间的流路管道上,并终止于排气管线阀下游的排气管线上,以从流路管道去除另外的部分蒸汽。
根据本发明的另一个方面,提供了一种运行蒸汽发电设备的方法,其中蒸汽通过管道由汽轮机接收用于发电,并且该方法包括从位于主蒸汽控制阀(MSCV)上游的管道中去除一部分蒸汽,该主蒸汽控制阀沿着管路布置,从而当蒸汽特性满足阈值时允许蒸汽进入汽轮机,将去除的蒸汽倾放到排气管线中,该排气管线将去除的蒸汽排入冷凝器,并且当MSCV入口处的蒸汽特性满足阈值时,停止去除部分蒸汽并打开MSCV以允许蒸汽进入汽轮机。
附图说明
被认为是本发明的主题在本说明书所附的权利要求中被特别指出并明确地要求保护。结合附图,通过以下具体实施方式,本发明的前述及其他特征以及优点是显而易见的,在附图中:
图1示出了一个示例性发电设备的蒸汽管道、汽轮机以及连接到汽轮机上的蒸汽管道的原理图。
参考附图,具体实施方式以示例的方式对本发明的实施例以及优点和特征进行了解释。
部件列表
1    发电设备
10   蒸汽管道
12   旁路管线
13   蒸汽旁路管线阀
14   压降装置
15   蒸汽管道阀
20   主蒸汽控制阀
21   排气管线
22   排气管线阀
30   高压汽轮机
35   再热入口管线
40   中压汽轮机
50   加热管线
55   加热管线阀
70   冷凝器
80   排泄阀
具体实施方式
参考图1,提供了一种蒸汽发电设备1,其包括流路管道,例如蒸汽管道10,从而将热发生器和高压汽轮机(HPST)30相互联接,以及沿着位于HPST 30上游的管道布置的主蒸汽控制阀(MSCV)20, 以在蒸汽的特性满足阈值时允许蒸汽进入HPST 30。
在蒸汽发电设备1的启动期间,除非蒸汽具有基于HPST 30的运行规格的一定的最小温度和/或一定的最小压力,否则不允许蒸汽进入HPST 30。在发电设备1启动时,根据发电设备启动前的状态,由于蒸汽管道10的不合适的加热和排泄,在MSCV 20的上游,蒸汽发生器产生的蒸汽的压力和温度不会满足一定的最小值。
为了确保直到满足最小状态时才打开MSCV 20,可理解MSCV 20包括温度和压力传感器,这些传感器操作地联接到MSCV 20上,并布置在蒸汽管道10内的不同位置处,可接近蒸汽。
发电设备1包括在MSCV 20和HPST 30之间的位置处联接到蒸汽管道10上的排气管线21,并包括排气管线阀22。在HPST 30或中压汽轮机(IPST)40的启动期间,通过从HPST 30和IPST 40内去除蒸汽并将去除的蒸汽倾放到冷凝器70内,排气管线21被用于控制HPST 30或IPST 40内的热环境。
加热管线50在MSCV 20的上游位置处联接到蒸汽管道10上,并在排气管线21上终止于排气管线阀22的下游位置处。加热管线50包括加热管线阀55,打开该阀以允许加热管线50从蒸汽管道10去除蒸汽,关闭该阀以防止从蒸汽管道10去除蒸汽。通过这种方式,在加热管线阀55打开的状态下,从蒸汽管道10内去除的蒸汽导致流经位于旁路管线12和蒸汽管道10的联接位置的下游的蒸汽管道10的部分的蒸汽量增加。由于蒸汽管道10的该部分经受的增加的蒸汽流量,与不包括加热管线50的发电设备相比,会相对较快地达到允许蒸汽进入HPST 30的蒸汽的最小状态。
在本发明中,在加热管线阀55打开的状态下,尚未达到允许进入HPST 30的温度和/或压力阈值的相对大量的蒸汽被从蒸汽管道10中去除,并经由排气管线21供应至冷凝器70。
在另一个实施例中,加热管线50可附加地或备选地直接或经由旁路管线12联接到再热入口管线35上,该旁路管线12在某些情况下在靠近排泄阀80的位置处联接到蒸汽管10上。在这种情况下,加热管线50的终止位置将位于阀13的上游,并在连接位置的上游提供额外的压降装置14,以便当加热管线阀55和蒸汽旁路管线阀13各自打开时,加热蒸汽可从蒸汽管道10传输到旁路管线12,且然后进入再热入口管线35。
根据本发明的另一个方面,提供了一种运行蒸汽发电设备1的方法,其中蒸汽经由包括蒸汽管道阀15的蒸汽管道10由至少一个汽轮机30,40接收用于发电。该方法包括从位于蒸汽管道阀15的下游和主蒸汽控制阀(MSCV) 20的上游的蒸汽管道10去除部分蒸汽,该MSCV 20沿着蒸汽管道10布置,以当蒸汽特性满足阈值时,允许蒸汽进入汽轮机30,40。该方法还包括当蒸汽特性满足阈值时,停止去除部分蒸汽,并打开MSCV 20以允许蒸汽进入汽轮机30,40。
根据以上讨论的方面,可理解发电设备1的原理图可为任何联合循环或兰金循环(Rankine cycle)发电设备的一部分。
尽管已经参考了示范性实施例描述了本发明,但本领域的技术人员将会理解,在不脱离本发明的范围的情况下,可以进行各种修改,并对其要件进行替换。并且在不脱离本发明的实质范围的情况下,可进行许多修改以使特定的情形或材料适合本发明的教导。因此,其意在本发明不限于视为用来实施本发明的最佳模式而公开的特定的实施例,而是本发明包括落入所附权利要求范围内的所有的实施例。

Claims (9)

1. 一种蒸汽发电设备,其中由蒸汽发生器通过利用热源的热量产生的蒸汽由汽轮机接收用于发电,所述发电设备包括:
用来联接所述蒸汽发生器和所述汽轮机的蒸汽管道;
沿着所述汽轮机的上游的所述蒸汽管道布置的主蒸汽控制阀,以在蒸汽的特性满足阈值时允许所述蒸汽进入所述汽轮机;
蒸汽旁路管线, 其联接到所述蒸汽发生器的过热器和蒸汽管道阀之间的所述蒸汽管道上,所述蒸汽旁路管线包括蒸汽旁路管线阀,所述蒸汽旁路管线阀直至满足所述阈值时才打开,使得所述蒸汽旁路管线从所述蒸汽管道去除部分蒸汽;
排气管线,其联接到所述主蒸汽控制阀和所述汽轮机之间的所述蒸汽管道上,所述排气管线包括排气管线阀,所述排气管线阀在所述汽轮机的启动期间打开,以调节所述汽轮机内的热环境;以及
加热管线,其包括加热管线阀,所述加热管线联接到所述蒸汽管线阀和所述主蒸汽控制阀之间的所述蒸汽管道上,并终止于所述排气管线阀的下游的所述排气管线上,以从所述蒸汽管道去除所述蒸汽的另外部分。
2. 根据权利要求1所述的发电设备,其特征在于,所述发电设备还包括所述排气管线联接到其上的冷凝器。
3. 根据权利要求2所述的发电设备,其特征在于,所述发电设备还包括连接到所述汽轮机的出口上的再热入口管线和所述蒸汽发生器的再热器。
4. 根据权利要求3所述的发电设备,其特征在于,所述旁路管线联接到所述再热入口管线或所述冷凝器中的至少一个上。
5. 一种运行蒸汽发电设备的方法,其中蒸汽经由蒸汽管道由汽轮机接收用于发电,所述方法包括:
从主蒸汽控制阀的上游的所述蒸汽管道去除部分蒸汽,所述主蒸汽控制阀沿着所述蒸汽管道布置,以在蒸汽的特性满足阈值时允许所述蒸汽进入所述汽轮机;
将去除的蒸汽倾放至排气管线中,所述排气管线连接到所述主蒸汽控制阀下游的所述蒸汽管道上,且所述排气管线将去除的蒸汽排入冷凝器;以及
当所述主蒸汽控制阀的入口处的蒸汽特性满足所述阈值时,停止去除部分蒸汽并打开所述主蒸汽控制阀以允许蒸汽进入所述汽轮机。
6. 根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括从蒸汽管道阀的上游的所述蒸汽管道去除蒸汽,所述蒸汽管道阀沿着所述蒸汽管道布置。
7. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法还包括将从所述蒸汽管道阀的上游的所述蒸汽管道去除的蒸汽倾放到所述冷凝器或联接在所述汽轮机的出口上的再热入口管线中。
8. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法还包括当所述主蒸汽控制阀的入口处的蒸汽特性满足阈值时,停止从所述蒸汽管道阀的上游的所述蒸汽管道去除蒸汽。
9. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在所述蒸汽管道阀的下游完成从所述蒸汽管道去除部分蒸汽。
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