CN104481610B - 一种钢铁厂余热电厂间汽轮机不停机的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种钢铁厂余热电厂间汽轮机不停机的装置，包括相互连接的数据采集装置、决策支持系统、控制系统、减温减压装置、蒸汽出口调节阀组、排汽阀/疏水阀、蒸汽并网调节阀组、应急蒸汽管道、应急蒸汽、数据采集线等；提供一种钢铁厂余热电厂间汽轮机不停机的方法，通过计算机网络将各电厂及关联生产分厂联系起来，余热发电都装备减温减压装置，作为下一等级的应急备用汽源，数据采集模块采集当前值与事故值数据，根据生产计划检修或事故状态的情况，决策支持系统通过采集模块和自身数据库数据控制整个暖管通汽过程，达到平稳的蒸汽续接，可保证汽轮机不停机。其优点是：避免了汽轮机频繁停机耗费的时间，使汽轮机寿命长并节能、环保。
Description
技术领域：
本发明涉及汽轮机及计算机工业控制技术领域，特别是涉及一种钢铁厂各余热电厂间汽机低负荷运转不停车的装置及方法。
背景技术：
在现有技术中钢铁厂余热电厂分为三类，一是利用富余煤气发电，二类是利用环冷机热风发电，三是利用钢厂富余饱和蒸汽发电，三类电厂分别对应煤气发电厂、烧结余热发电厂和饱和蒸汽发电厂，煤气发电的煤气生产单位是炼铁厂，烧结余热发电热风来源单位是烧结厂，饱和蒸汽发电富余蒸汽来源是炼钢厂、轧钢厂、烧结厂。三种发电所利用蒸汽的压力等级不同，遵循能源梯级利用原则，煤气电厂一般采用高温高压、中温中压等级，烧结余热电厂采用次中温、次中压或低温低压等级，饱和蒸汽发电采用低品位蒸汽。一般钢铁厂除了一些不多的工艺用汽，使用蒸汽的地方不多，采暖通常用冲渣水解决，所以采用纯凝方式的汽轮机。余热发电就是以热定电，没有余热来源，就没有蒸汽的产生。蒸汽一旦停止，汽轮机也要停机。每台汽轮机都有允许热态启动的允许次数，冷态启动允许次数，温态启动允许次数。当每次停机重新启动时，转子都要承受一次受温差影响的应力变化，引起汽轮机金属疲劳，减小汽轮机寿命。另外就是对各个承压部件的考验，每次启动都是一个加热的过程，汽轮机长时间停止或者长时间运行都没关系，就怕频繁启停。根据经验，在每次机组启动时都会带来很多缺陷，原因为受热元件在承受加热、冷却反复作用下承压部件变形或松动导致的。每次启停引起的汽机热应力和金属疲劳都会降低了机组的安全性和使用寿命。目前还没有在没有余热的情况下，保证钢铁厂各余热电厂间汽机运转不停车的装置及方法。
发明内容：
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，通过计算机网络将各电厂及关联生产分厂联系起来，根据生产分厂计划检修或者事故状态的情况，利用环冷需要继续冷却和蓄热器的蓄热能力所提供的时间差，通过把高品位蒸汽输送至低品位汽轮机，提供一种余热电厂间在检修或者事故状态没有余热的情况下，保证汽机运转不停车的装置及方法。
本发明的技术解决技术方案是提供一种钢铁厂余热电厂间汽轮机不停机的装置，包括生产厂、煤气/烧结电厂、生产调度、余热锅炉/蓄热器、主蒸汽、主蒸汽调节阀组、汽轮机、发电主控室；其特征在于：还包括数据采集装置、决策支持系统、控制系统、减温减压装置、蒸汽出口调节阀组、排汽阀/疏水阀、蒸汽并网调节阀组、应急蒸汽管道、应急蒸汽、数据采集线、控制信号线；生产厂的热风、蒸汽与余热锅炉/蓄热器相连；余热锅炉/蓄热器来提供主蒸汽，主蒸汽经主蒸汽调节阀组来供汽轮机发电使用；煤气/烧结电厂与减温减压装置相连，提供应急蒸汽；决策支持系统与生产调度相连，支持信息发生产调度以供决策；煤气/烧结电厂设置减温减压装置，减温减压装置出口设置蒸汽出口调节阀组，蒸汽出口调节阀组与应急蒸汽管道相连，应急蒸汽管道末端设置排汽阀/疏水阀，应急蒸汽管道连接至蒸汽并网调节阀组，蒸汽并网阀组与汽轮机相连，形成完整的蒸汽管路；减温减压装置、应急蒸汽管道、蒸汽并网调节阀组通过数据采集线与数据采集装置相连，采集压力、温度数据；数据采集装置与决策支持系统相连，发电厂主控室与决策支持系统相连，数据采集装置和发电主控室的数据发往决策支持系统，形成数据入口；决策支持系统与控制系统相连，通过控制系统发送控制数据，形成数据出口；控制系统通过控制信号线与蒸汽出口调节阀组、排汽阀/疏水阀、蒸汽并网调节阀组相连，完成对系统的控制。一种钢铁厂余热电厂间汽轮机不停机的方法，其特征在于：煤气发电和烧结余热发电都装备减温减压系统装置，作为应急状态下，下一等级的备用汽源，数据采集装置采集当前数据；决策支持系统通过数据采集装置和自身数据库数据，做出一份应急方案；控制系统通过控制调节阀，实施应急方案；a.生产厂故障汽机不停机的方法：当生产厂出现故障时，首先通过余热锅炉/蓄热器把主蒸汽调至正常进汽量的30～35％，通过主蒸汽调节阀组进入汽轮机降负荷发电，决策支持系统通过发电主控室数据可知当前主蒸汽的压力、温度、流量；再根据数据采集装置采集回来的应急蒸汽管道末端数据以及应急蒸汽管道的长度，计算暖管曲线，一般温升在3～8℃/min，温升速度可设置。决策支持系统把计算结果发送给生产调度，等待进一步的命令；若生产调度同意实施，则决策支持系统向控制系统发命令，控制系统通过控制信号线控制蒸汽出口调节阀组，控制排汽阀/疏水阀的开度，煤气/烧结电厂提供暖管蒸汽，经减温减压装置作为应急蒸汽，确保暖管曲线的实施；暖管完毕，由应急蒸汽管道向汽轮机供汽，实现汽轮机不停机；b.生产厂检修汽机不停机的方法：生产厂计划检修时，余热锅炉/蓄热器正常生产主蒸汽至主蒸汽调节阀组进入汽轮机，正常发电，主蒸汽正常进气，决策支持系统通过发电主控室数据可知当前主蒸汽的压力、温度、流量，再根据数据采集装置采集回来的应急蒸汽管道末端数据以及应急蒸汽管道的长度，计算暖管曲线，一般温升在2～5℃/min，温升速度可设置；决策支持系统把计算结果发送给生产调度，等待进一步的命令；生产调度根据计划检修的时间，适当提前安排实施，若生产调度同意实施，则决策支持系统向控制系统发命令，控制系统通过控制信号线控制蒸汽出口调节阀组，控制排汽阀/疏水阀的开度，煤气/烧结电厂提供暖管蒸汽，经减温减压装置作为应急蒸汽，确保暖管曲线的实施；暖管完毕，由应急蒸汽管道向汽轮机供汽，实现汽轮机不停机。
本发明的有益效果：目前钢铁厂所运行的余热发电，都是隶属于工艺生产的，烧结机或者环冷机检修，烧结余热发电就要停机。转炉和加热炉检修，饱和蒸汽发电就要停机。每台汽轮机都有允许热态启动的允许次数，冷态启动允许次数，温态启动允许次数。当每次停机重新启动时，转子都要承受一次受温差影响的应力变化，引起汽轮机金属疲劳，减小汽轮机寿命，且每次启停机耗费时间都是比较长的，上方生产厂一两个小时检修完毕，所附属的余热发电就要用接近一天时间来重新开机。本发明以蒸汽品味梯级利用原则的逆使用，通过降低一小部分高品位蒸汽的使用效率，利用环冷机、余热锅炉和蓄热器具有一定的蓄热能力的特性，通过决策支持系统，达到平稳的蒸汽续接，保证了汽轮机不停机。避免了因为单台烧结而引起的汽机频繁停机，避免了每次启停机所耗费的宝贵时间。大大延长了汽机寿命，同时也为高层领导及工程管理人员提供一个直观的、易于操作的决策支持与控制系统。所以，解决在没有余热的情况下，保证钢铁厂各余热电厂间汽机运转不停车的装置及方法带来发电设备寿命长，成本低，节能、环保的很多有益效果。
附图说明：
图1是本发明实施例中一种钢铁厂余热电厂间汽轮机不停机的装置及方法流程图；
附图中：1.生产厂；2.煤气/烧结电厂；3.生产调度；4.余热锅炉/蓄热器；5.主蒸汽；6.主蒸汽调节阀组；7.汽轮机；8.发电主控室；a.数据采集装置；b.决策支持系统；c.控制系统；d.减温减压装置；e.蒸汽出口调节阀组；f.排汽阀/疏水阀；g.蒸汽并网调节阀组；h.应急蒸汽管道；i.应急蒸汽；j.数据采集线；k.控制信号线。
具体实施方式：
下面结合附图1进一步详细描述本发明实施例的一种钢铁厂余热电厂间汽轮机不停机的装置及方法：如图1所示的实施例：某钢铁厂有煤气发电，烧结余热发电，饱和蒸汽发电三个电厂，其中煤气发电装机30MW，为纯燃高炉煤气，蒸汽压力为3.82Mpa，温度450℃；烧结余热发电装机6MW，为单台180m2烧结余热，蒸汽压力为2.0Mpa，温度350℃；饱和蒸汽发电装机6MW，为三台60t转炉和三台轧钢加热蒸汽，蒸汽压力0.6Mpa，温度168℃。现分为烧结故障、烧结检修、炼钢故障、炼钢检修四种状况分别介绍如下。
(1).烧结故障时烧结余热发电汽轮机不停机：当生产厂1(烧结厂)出现故障时，首先把主蒸汽5调至正常进汽量的30～35％(流量调成8.8～10.3t/h之间)，决策支持系统b通过发电主控室8数据可知当前主蒸汽5的压力、温度、流量(例如为2.0Mpa、350℃、9t/h)，再根据数据采集装置a采集回来的应急蒸汽管道h末端数据(假设现在末端数据处于常温下，20℃，0.1Mpa)，以及应急蒸汽管道h的长度(145米)，计算暖管曲线，一般温升在3～8℃/min，温升速度可设置。假设我们设定温升为7℃/min,则计算的结果暖管需要44分钟。决策支持系统b把计算结果发送给生产调度3，等待进一步的命令。若生产调度3同意实施，则决策支持系统b向控制系统c发命令，控制系统c通过控制信号线k控制蒸汽出口调节阀组e，控制排汽阀/疏水阀f的开度，确保暖管曲线的实施。暖管完毕，由应急蒸汽管道h向汽轮机7供汽，实现汽轮机7不停机。
(2).烧结检修时烧结余热发电汽轮机不停机：生产厂1(烧结厂)计划检修时，主蒸汽5正常进汽，决策支持系统b通过发电主控室3数据可知当前主蒸汽5的压力、温度、流量(例如为2.0Mpa、350℃、29.3t/h)，再根据数据采集装置a采集回来的应急蒸汽管道h末端数据(假设现在末端数据处于常温下，20℃，0.1Mpa)，以及应急蒸汽管道h的长度(145米)，计算暖管曲线，一般温升在2～5℃/min，温升速度可设置。假设我们设定温升为3℃/min,则计算的结果暖管需要115分钟。决策支持系统b把计算结果发送给生产调度3，等待进一步的命令。生产调度3根据计划检修的时间，适当提前安排实施，若生产调度3同意实施，则决策支持系统b向控制系统c发命令，控制系统c通过控制信号线k控制蒸汽出口调节阀组e，控制排汽阀/疏水阀f的开度，确保暖管曲线的实施。暖管完毕，由应急蒸汽管道h向汽轮机7供汽，实现汽轮机7不停机。
(3).转炉故障时饱和蒸汽发电汽轮机不停机：当生产厂1(炼钢厂)出现故障时，首先把主蒸汽5调至正常进汽量的30～35％(流量调成12～14t/h之间)，决策支持系统b通过发电主控室8数据可知当前主蒸汽5的压力、温度、流量(例如为0.6Mpa、168℃、15t/h)，再根据数据采集装置a采集回来的应急蒸汽管道h末端数据(假设现在末端数据处于常温下，20℃，0.1Mpa)，以及应急蒸汽管道h的长度(12米)，计算暖管曲线，一般温升在3～8℃/min，温升速度可设置。假设我们设定温升为7℃/min,则计算的结果暖管需要20分钟。决策支持系统b把计算结果发送给生产调度3，等待进一步的命令。若生产调度3同意实施，则决策支持系统b向控制系统c发命令，控制系统c通过控制信号线k控制蒸汽出口调节阀组e，控制排汽阀/疏水阀f的开度，确保暖管曲线的实施。暖管完毕，由应急蒸汽管道h向汽轮机7供汽，实现汽轮机7不停机。
(4).转炉检修时饱和蒸汽发电汽轮机不停机：生产厂1(炼钢厂)计划检修时，主蒸汽5正常进汽，决策支持系统b通过发电主控室3数据可知当前主蒸汽5的压力、温度、流量(例如为0.6Mpa、168℃、40t/h)，再根据数据采集装置a采集回来的应急蒸汽管道h末端数据(假设现在末端数据处于常温下，20℃，0.1Mpa)，以及应急蒸汽管道h的长度(12米)，计算暖管曲线，一般温升在2～5℃/min，温升速度可设置。假设我们设定温升为3℃/min,则计算的结果暖管需要50分钟。决策支持系统b把计算结果发送给生产调度3，等待进一步的命令。生产调度3根据计划检修的时间，适当提前安排实施，若生产调度3同意实施，则决策支持系统b向控制系统c发命令，控制系统c通过控制信号线k控制蒸汽出口调节阀组e，控制排汽阀/疏水阀f的开度，确保暖管曲线的实施。暖管完毕，由应急蒸汽管道h向汽轮机7供汽，实现汽轮机7不停机。通过以上方法，可保障余热电厂间汽轮机不停机。
Claims (2)
1.一种钢铁厂余热电厂间汽轮机不停机的装置，包括生产厂(1)、煤气/烧结电厂(2)、生产调度(3)、余热锅炉/蓄热器(4)、主蒸汽(5)、主蒸汽调节阀组(6)、汽轮机(7)、发电主控室(8)；其特征在于：还包括数据采集装置(a)、决策支持系统(b)、控制系统(c)、减温减压装置(d)、蒸汽出口调节阀组(e)、排汽阀/疏水阀(f)、蒸汽并网调节阀组(g)、应急蒸汽管道(h)、应急蒸汽(i)、数据采集线(j)、控制信号线(k)；生产厂(1)的热风、蒸汽与余热锅炉/蓄热器(4)相连；余热锅炉/蓄热器(4)来提供主蒸汽(5)，主蒸汽(5)经主蒸汽调节阀组(6)来供汽轮机(7)发电使用；煤气/烧结电厂(2)与减温减压装置(d)相连，提供应急蒸汽(i)；决策支持系统(b)与生产调度(3)相连，支持信息发生产调度(3)以供决策；煤气/烧结电厂(2)设置减温减压装置(d)，减温减压装置(d)出口设置蒸汽出口调节阀组(e)，蒸汽出口调节阀组(e)与应急蒸汽管道(h)相连，应急蒸汽管道(h)末端设置排汽阀/疏水阀(f)，应急蒸汽管道(h)连接至蒸汽并网调节阀组(g)，蒸汽并网阀组(g)与汽轮机(7)相连，形成完整的蒸汽管路；减温减压装置(d)、应急蒸汽管道(h)、蒸汽并网调节阀组(g)通过数据采集线(j)与数据采集装置(a)相连，采集压力、温度数据；数据采集装置(a)与决策支持系统(b)相连，发电主控室(8)与决策支持系统(b)相连，数据采集装置(a)和发电主控室(8)的数据发往决策支持系统(b)，形成数据入口；决策支持系统(b)与控制系统(c)相连，通过控制系统(c)发送控制数据，形成数据出口；控制系统(c)通过控制信号线(k)与蒸汽出口调节阀组(e)、排汽阀/疏水阀(f)、蒸汽并网调节阀组(g)相连，完成对系统的控制。
2.一种钢铁厂余热电厂间汽轮机不停机的方法，其特征在于：(1)、煤气发电和烧结余热发电都装备减温减压装置(d)，作为应急状态下，下一等级的备用汽源；(2)、数据采集装置采集当前数据；(3)、决策支持系统通过数据采集装置和自身数据库数据，做出一份应急方案；(4)、控制系统通过控制调节阀，实施应急方案；a.生产厂故障汽机不停机的方法：当生产厂(1)出现故障时，首先把主蒸汽(5)调至正常进汽量的30～35％，决策支持系统(b)通过发电主控室(8)数据可知当前主蒸汽(5)的压力、温度、流量；再根据数据采集装置(a)采集回来的应急蒸汽管道(h)末端数据以及应急蒸汽管道(h)的长度，计算暖管曲线，一般温升在3～8℃/min，温升速度可设置，决策支持系统(b)把计算结果发送给生产调度(3)，等待进一步的命令；若生产调度(3)同意实施，则决策支持系统(b)向控制系统(c)发命令，控制系统(c)通过控制信号线(k)控制蒸汽出口调节阀组(e)，控制排汽阀/疏水阀(f)的开度，确保暖管曲线的实施；暖管完毕，由应急蒸汽管道(h)向汽轮机(7)供汽，实现汽轮机(7)不停机；b.生产厂检修汽机不停机的方法：生产厂(1)计划检修时，主蒸汽(5)正常进汽，决策支持系统(b)通过发电主控室(8)数据可知当前主蒸汽(5)的压力、温度、流量，再根据数据采集装置(a)采集回来的应急蒸汽管道(h)末端数据以及应急蒸汽管道(h)的长度，计算暖管曲线，一般温升在2～5℃/min，温升速度可设置；决策支持系统(b)把计算结果发送给生产调度(3)，等待进一步的命令；生产调度(3)根据计划检修的时间，适当提前安排实施，若生产调度(3)同意实施，则决策支持系统(b)向控制系统(c)发命令，控制系统(c)通过控制信号线(k)控制蒸汽出口调节阀组(e)，控制排汽阀/疏水阀(f)的开度，确保暖管曲线的实施；暖管完毕，由应急蒸汽管道(h)向汽轮机(7)供汽，实现汽轮机(7)不停机。
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