CN104775857A - 一种火力发电单元机组的高压缸快速启动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火力发电单元机组的高压缸快速启动系统，针对采用高压缸启动方式的机组，该系统对火力发电厂单元发电机组的汽水系统进行了改进，所述改进包括：在本机组汽轮机原主蒸汽管路上增加截止阀（V1）及调节阀（V2）。在本机组的凝结水管路上新增一支路，经过调节阀（V5）后供凝结水至相邻机组凝汽器。在相邻机组的主蒸汽（或再热蒸汽）管路上新增一支路，经过截止阀（V3）及减温减压阀（V4）后，供蒸汽至本汽轮机高压主汽阀前；采用本发明的系统，可以缩短燃煤（火力）发电厂单元机组的启动并网时间，改善燃煤（火力）发电机组调峰性能。

Description

一种火力发电单元机组的高压缸快速启动系统

技术领域

本发明涉及了一种单元制火力发电机组快速启动系统的改进，针对于采用高压缸启动方式的机组。属于燃煤发电领域，尤其适用于大中型燃煤发电单元机组。

背景技术

在火力发电机组焚烧大量化石燃料，排放大量有害气体及粉尘，导致气候变化以及雾霾的背景下，风能、太阳能等可再生能源发电被越来越多地引入电网。然而，由于可再生能源发电的间歇性和不可控性，电网需要越来越大的备用容量。一方面，基于我国目前以煤炭为燃料的火力发电占有相当大比重的具体国情，会有大量的火力发电机组长期低负荷运行，以实现在保证足够的备用发电容量的同时，保证调峰性能。然而，火力发电机组在低负荷下运行，会使其效率大幅降低，粗略估算，在发出同样多的电能情况下，低负荷发电会比满负荷发电多消耗10%的燃料，既降低了发电的经济性，又增加了有害气体及粉尘的排放；另一方面，由于燃气轮机发电机组的启动速度快于传统的燃煤发电机组，目前我国电网中安装了一定数量的，以天然气为燃料的燃气发电机组，用于平衡可再生能源发电的间歇性。然而，天然气的价格较高并需要大量进口，若大量使用燃气轮机发电机组调峰，在推高电价的同时，也对国家的能源安全造成威胁。

一般来说，以煤炭为燃料的火力发电机组中，锅炉和汽轮机均是由大量的厚壁金属部件构成，其启动过程中首先需要将锅炉点火并稳定燃烧，然后再以一定速率加热这些金属部件至工作温度。所以，发电机组的启动时间很长，难以满足为电网快速调峰的要求。

所以，现在需要有一种能够缩短燃煤发电机组启动时间的系统设计。首先，缩短机组启动时间后，可以减少启动期间不做功的燃料消耗，启动费用将大大降低，并减少了启动过程中的污染物排放。其次，若燃煤发电机组的启动时间能够满足电网快速调峰的要求，则可以将原电网中部分带低负荷燃煤机组停止挂网运行处于热备用状态，同时提高另一部分燃煤机组的负荷，提高机组运行效率。最后，若燃煤发电机组能够达到燃气轮机发电机组的启动速度，则在国家层面一方面利于减少电价和电力建设的成本，另一方面保障了国家的能源安全。

发明内容

本发明在传统燃煤（火力）发电厂单元机组汽水管路设计的基础上，对其进行了改进，引入了相邻汽轮机的蒸汽来启动本汽轮机，即实现锅炉和汽轮机的同时、分别启动。

这种改进的目的在于实现处于备用状态的汽轮机在热态或温态下的快速启动，以达到对调度负荷的快速响应，并节省机组启动燃料。

根据本发明的一个方面，在原有火力发单元机组的设计基础上，提供一种改进的快速启动系统，针对于高压缸启动的机组。所述系统改进的部分包括：主蒸汽切换系统；机组水平衡调节系统。

根据本发明的一个具体实施方式，所述主蒸汽切换系统包括：本机组蒸汽切换截止阀（V1）、本机组蒸汽切换调节阀（V2）、邻机组蒸汽切换截止阀（V3）、邻机组蒸汽切换减温减压阀（V4）、本机组主蒸汽管路（P1），邻机组供气管路（P2）。

所述本机组主蒸汽管路（P1）为机组原有管道，并在其上新增两个阀门，即本机组蒸汽切换截止阀（V1）以及本机组蒸汽切换调节阀（V2）。其中，本机组蒸汽切换截止阀（V1）在本机组汽轮机启动过程中起到隔离作用，使本机组的锅炉与汽轮机可以分别启动；本机组蒸汽切换截止阀（V1）和蒸汽切换调节阀（V2）在本机组锅炉启动结束、蒸汽参数达到要求后，逐渐开启以实现本机组蒸汽与邻机组蒸汽向本机组联合供汽，并逐渐过渡到由本炉独立供汽。

所述邻机组供气管路（P2）为新增管路，由相邻机组的主蒸汽或再热蒸汽管路接引至本机组汽轮机高压主汽阀前，并在其上新增两个阀门，即邻机组蒸汽切换截止阀（V3）以及邻机组蒸汽切换减温减压阀（V4）。其中，邻机组蒸汽切换截止阀（V3）主要起到隔离作用。邻机组蒸汽切换减温减压阀（V4）在本机组启动时调节引自相邻机组的蒸汽温度和压力，使之与本机组启动要求的参数匹配，作为本机冲动，定速，并网和带初始负荷的蒸汽源。

根据本发明的一个具体实施方式，所述机组水平衡调节系统包括：机组水平衡调节阀（V5）、去邻机组凝结水管路（P3）。

其中，去邻机凝结水管路（P3）为新增管路，由本机组凝结水管路接至相邻机组凝汽器。并在其上新增一个阀门，即机组水平衡调节阀（V5）。其目的在于将部分本机的凝结水输送回邻机，以达到两台机组汽水平衡的目的。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1所示为根据本发明提供的一种在传统燃煤（火力）发电厂单元机组汽水管路设计的基础上的改进系统，针对于采用高压缸启动的机组。

附图中点画线内部的区域为系统的改进部分，点画线外部的区域为原有系统。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

参考图1，图1所示为本发明所指出的的一种系统改进办法。其中，点画线以内的部分为改进部分，点画线以外的部分为原系统。

机组启动时，汽轮机侧在新增设的本机组蒸汽切换截止阀（V1）和本机组蒸汽切换调节阀（V2）关闭的情况下，逐步打开邻机组蒸汽切换截止阀（V3）直至全开，然后逐步打开邻机组蒸汽切换减温减压阀（V4）。这时，相邻汽轮机的主蒸汽（或再热蒸汽）通过本机组高压主汽阀前疏水阀加热相关管道。当本机高压主汽阀前蒸汽温度达到本机启动参数后，逐渐打开本机高压主汽阀及高压调速汽阀，并按正常启动程序进行本机组的冲动、升速、暖机、定速、并网、带初负荷等一系列作业。

机组启动时，锅炉侧在新增设的本机组蒸汽切换截止阀（V1）和本机组蒸汽切换调节阀（V2）关闭的情况下，开始进行本炉的点火和暖管作业。锅炉点火建议首先点燃最上层燃烧器，以便于过热器的快速加热。锅炉点火后，开启本汽轮机的一级旁路阀和二级旁路阀，用本炉的蒸汽加热本机组的主蒸汽管道和再热蒸汽管道。在升温过程中，要以锅炉和管道允许的最快升温速度增加本炉燃料供应，并以被金属温升速度所限制的最快的速率逐渐打开本机的一级、二级旁路阀，使得本炉蒸汽快速达到与相邻机组来汽相匹配的参数。

本机组启动初期中压主汽阀处于关闭状态，中压缸处于真空状态。当通过一级和二级旁路阀的联合调节使得中压主汽阀前的蒸汽参数达到中压缸进汽条件后，开启中压主汽阀和调速汽阀使中压缸进汽并带负荷。

本机启动初期，当逐步打开邻机组蒸汽切换截止阀（V3）以及邻机组蒸汽切换减温减压阀（V4），相邻机组来汽向本机供汽后，逐渐开启新增设的机组水平衡调节阀（V5），并通过此阀门来调节向相邻机组的供水，以平衡相邻机组向本机供应蒸汽所引起的水汽不平衡。

当本炉过热蒸汽参数达到要求后，打开新增设的本机组蒸汽切换截止阀（V1），逐步关小本机的一级、二级旁路阀，同时逐步打开本机组蒸汽切换调节阀（V2），使得本炉与邻炉组共同为本机供汽，期间，调节一级和二级旁路阀，使其逐渐关小直至关闭。随着本炉燃料供应的增加，逐步提高本炉所带负荷。当本炉负荷提高到一定程度时（约50%左右），逐步关小邻机组蒸汽切换减温减压阀（V4）直至全部关闭，最后关闭邻机组蒸汽切换截止阀（V3），本机快速启动结束。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (9)

1.一种火力发电单元机组的高压缸快速启动系统，针对采用高压缸启动方式的机组，该系统对燃煤（火力）发电厂单元发电机组的汽水系统进行了改进，其中，所述系统的改进部分包括：

主蒸汽切换系统；

机组水平衡调节系统；

其中，主蒸汽切换系统位于本机组过热器出口和相邻机组主蒸汽（或再热蒸汽）管道，与本机组高压主汽阀之间；机组水平衡调节系统位于本机组凝结水管路与相邻机组的凝结水系统之间。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主蒸汽切换系统包括：本机组蒸汽切换截止阀（V1）、本机组蒸汽切换调节阀（V2）、邻机组蒸汽切换截止阀（V3）、邻机组蒸汽切换减温减压阀（V4）、本机组主蒸汽管路（P1）和邻机组供气管路（P2）。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述本机组蒸汽切换截止阀（V1）和本机组蒸汽切换调节阀（V2）串联接入本机组主蒸汽管路（P1），在顺序上，本机组蒸汽切换截止阀（V1）位于本机组蒸汽切换调节阀（V2）上游。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述的邻机组蒸汽切换截止阀（V3）和邻机组蒸汽切换减温减压阀（V4）串联接入邻机组供汽管路（P2），邻机组的蒸汽切换调节阀（V4）的出口管道连接至本机组高压主汽阀上游的管道上，在顺序上，邻机组蒸汽切换截止阀（V3）位于邻机组蒸汽切换减温减压阀（V4）上游。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的系统，其中，所述本机组主蒸汽管路（P1）为原有管路。

6.根据权利要求2-4任意一项所述的系统，其中，所述邻机组供气管路（P2）为新增管路，由相邻机组的主蒸汽或再热蒸汽管路引来，接至本机组高压主汽阀和本机组蒸汽切换调节阀（V2）之间。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机组水平衡调节系统包括：机组水平衡调节阀（V5）和去邻机组凝结水管路（P3）。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述机组水平衡调节阀（V5）安装在去邻机组凝结水管路（P3）上。

9.根据权利要求7-8任意一项所述的系统，其中，所述去邻机组凝结水管路（P3）为新增管路，由本机组凝结水管路引出，接至相邻机组凝结水系统。