CN105781641B - 火力发电厂发电设备以及电网同步控制方法 - Google Patents

Abstract

发电设备以及电网同步控制方法。一种蒸气发电设备，包括蒸气发生器、高压汽轮机、中压汽轮机、低压汽轮机、发电机、高压旁通站、中间过热装置；蒸气发生器用于产生蒸气，从而驱动发电机进行发电；高压汽轮机输出的蒸气能够流入中压汽轮机用于驱动中压汽轮机，中压汽轮机输出的蒸气用于驱动低压汽轮机；中压旁通管路，用于将高压汽轮机输出的蒸气旁通过中压汽轮机，而直接输送到低压汽轮机；在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之前，开启中压旁通管路；在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之后，关闭中压旁通管路。

Description

火力发电厂发电设备以及电网同步控制方法

技术领域

本发明涉及一种发电设备，尤其是涉及一种蒸汽发电设备以及该蒸汽发电设备的电网同步方法。

背景技术

蒸汽发电设备通常包括连接到发电机上的汽轮机、冷凝器、泵和蒸汽发生器。蒸汽发生器例如锅炉在受到热源的加热后将热量传递到经过蒸汽发生器的流体。被加热后的流体随后向汽轮机提供动力，从而驱动连接到汽轮机的发电机发电。在离开汽轮机后，流体流经冷凝器并随后泵送回到蒸汽发生器中。

近年来，在火力发电厂所使用的汽轮机装置中，多数采用涡轮旁路系统。涡轮旁路系统的设置，用于将蒸汽发生器产生多余的蒸汽导引通过汽轮机。即使汽轮机在低负载区和停止中时，也不需要降低来自锅炉的产生蒸汽量。因此，可以实现锅炉的燃烧稳定化。尤其是，涡轮旁路系统在发电设备启动运行功能时候启用。

在发电设备启动时，将发电设备的锅炉运行到最小载荷。该阶段中生成的蒸汽通过旁路系统被引导而不通过汽轮机。旁通系统具有中间过热装置，蒸汽被导引通过高压旁通站，在高压旁通站内被降低温度，然后被引入到中间过热装置的冷支路中。在这种情况中通过中间过热装置中的高压旁通站的降温，保证了中间过热管道的不会受到过热蒸汽的影响。在发电设备的高压汽轮机加速到额定转速后，由于发电机系统还不能给电网输出功率。在这个阶段汽轮机只产生轴承和发电机的消耗功率，汽轮机内的温度降低较小，使汽轮机出口温度高于额定载荷的温度。从而导致汽轮机出口以及中间过热装置的冷支路需要承受较高的温度，提高了对于这些区域材料的要求。

为了解决这个问题，200780049266.3的发明专利提出了一种用于在蒸汽发电设备的起速阶段期间提高蒸汽发电设备的高压汽轮机的蒸汽质量流的方法，其通过在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之前接入用电消耗器，使发电机在与电网同步之前在带电侧人为地提高空转功率，从而降低了高压汽轮机输出蒸汽的温度，从而降低了高压汽轮机出口以及中间过热装置的冷支路所承受的温度，例如将空转功率从5MW 提高到15MW的情况下，高压排汽温度从580℃降低到510 ℃。通过该发明的技术方案能够降低高压汽轮机出口以及中间过热装置的冷支路所承受的温度，但是该温度还是高于额定载荷的温度，对于高压汽轮机出口以及中间过热装置的冷支路还是具有一定影响。

发明内容

作为上述发明的改进，本发明提供了一种蒸汽发电设备以及该蒸汽发电设备的电网同步方法，能够进一步降低高压汽轮机出口蒸汽的温度，从而减小高温蒸汽对于高压汽轮机出口以及中间过热装置的冷支路的影响。

作为本发明的一个方面，提供了一种蒸汽发电设备，包括蒸汽发生器、高压汽轮机、发电机、高压旁通站、中间过热装置；所述蒸汽发生器用于产生蒸汽，所述蒸汽驱动高压汽轮机，所述高压汽轮机用于驱动发电机进行发电；所述中间过热装置接收所述高压盘通站以及所述高压汽轮机流出的蒸汽；在旁通运行时，蒸汽发生器生成的蒸汽通过高压旁通站后被输送到中间过热装置，然后被引入到冷凝器，从而不通过高压汽轮机；所述蒸汽发电设备还包括压缩机、蒸发器、膨胀阀以及换热器；所述压缩机在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之前接入工作：所述压缩机用于压缩制冷剂使其成为液化，液化后的制冷剂进入蒸发器，在蒸发器中与传热介质进行换热后汽化，汽化后的制冷剂通过膨胀阀后返回压缩机；所述蒸发器与所述换热器连通，所述换热器与高压汽轮机出口管路连通，传热介质在蒸发器中冷却后进入换热器，在换热器中与所述高压汽轮机输出蒸汽进行换热，从而降低进入所述中间过热装置的蒸汽的温度。

优选的，所述换热器位于所述高压汽轮机出口以及所述高压盘通站出口之间，仅用于冷却所述高压汽轮机出口蒸汽。

优选的，所述压缩机在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之后停止工作。

优选的，还包括中压汽轮机以及低压汽轮机，所述高压汽轮机输出的蒸汽能够流入中压汽轮机用于驱动中压汽轮机，所述中压汽轮机输出的蒸汽能够流入低压汽轮机用于驱动低压汽轮机。

优选的，还包括中压旁通管路，所述中压旁通管路用于将所述高压汽轮机输出的蒸汽旁通过中压汽轮机，而直接输送到低压汽轮机。

优选的，在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之前，开启所述中压旁通管路。

优选的，在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之后，关闭所述中压旁通管路。

作为本发明的另外一个方面，提供了上述蒸汽发电设备的电网同步方法，所述蒸汽发电设备包括冷却系统，所述冷却系统包括所述压缩机、蒸发器、膨胀阀以及换热器；所述冷却系统在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之前接入工作，用于冷却高压汽轮机出口蒸汽；在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步后，停止所述冷却系统的工作。

作为本发明的另外一个方面，提供了一种蒸汽发电设备，包括蒸汽发生器、高压汽轮机、发电机、高压旁通站、中间过热装置；所述蒸汽发生器用于产生蒸汽，所述蒸汽驱动高压汽轮机，所述高压汽轮机用于驱动发电机进行发电；所述中间过热装置接收所述高压盘通站以及所述高压汽轮机流出的蒸汽；在旁通运行时，蒸汽发生器生成的蒸汽通过高压旁通站后被输送到中间过热装置，然后被引入到冷凝器，从而不通过高压汽轮机；其特征在于：还包括冷却设备，所述冷却设备冷却流入中间过热装置的蒸汽。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的示意图。

图2是本发明的另外一个实施例的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

本发明的第一实施例参见图1。蒸汽发电设备10，包括蒸汽发生器12、高压汽轮机14、发电机20、高压旁通站36、中间过热装置38。蒸汽发生器12用于产生蒸汽，可以使用例如锅炉作为蒸汽发生器12。蒸汽发生器12产生的蒸汽通过蒸汽管路28，用于驱动高压汽轮机14。高压汽轮机14用于驱动发电机20进行发电。蒸汽发电设备10可以使用多个汽轮机装置的结构，在高压汽轮14后设置中压汽轮机16以及低压汽轮机18，正常运行时高压汽轮机14的输出蒸汽输送到中压汽轮机16，中压汽轮机16的输出蒸汽输送到低压汽轮机18。从低压汽轮机18输出的蒸汽输送到冷凝器22，在冷凝器22的冷凝箱24中冷却为冷凝水后，通过供水箱26输送回蒸汽发生器12，完成一个循环。

旁通系统包括高压旁通站36以及中间过热装置38。在起动或者起速蒸汽发电设备10时，首先将蒸汽发生器12运行到最小载荷，关闭阀门32以及34，其所产生的蒸汽通过旁通运行。蒸汽发生器12生成的蒸汽通过高压旁通站36，蒸汽在高压旁通站36内被冷却。通过中间过热装置38的冷支路40被引导通过中间过热装置38。通过中间过热装置38的热支路42的蒸汽导引通过中压旁通站44，并且借助喷射水冷却后被引入到冷凝器22中。

旁通运行结束之后，开启阀门32以及34，将高压汽轮机14加速到额定转速。这时，由于发电机系统10还不能给电网输出功率。在这个阶段高压汽轮机14只产生轴承和发电机20的消耗功率，高压汽轮机14内的温度降低较小，使高压汽轮机14出口温度高于额定载荷的温度。本实施例中，通过使发电机20接入冷却系统，通过冷却系统给高压汽轮机14的出口蒸汽降温。

冷却系统包括压缩机51、蒸发器52、膨胀阀53以及换热器54。发电机10在和供电电网同步之前接入压缩机51工作。压缩机51用于压缩制冷剂使其成为液化，液化后的制冷剂进入蒸发器52。制冷剂在蒸发器52中与传热介质进行换热后汽化，汽化后的制冷剂通过膨胀阀53后返回压缩机。蒸发器52与换热器54连通，换热器54与高压汽轮机14出口管路连通，传热介质在蒸发器52中冷却后进入换热器54，在换热器54中与高压汽轮机14输出蒸汽进行换热，从而降低进入中间过热装置38的冷支路40的蒸汽的温度。在发电机20在和供电电网同步之后，关闭上述冷却系统的运行。

本实施例中通过在发电机20在和供电电网同步之前，将冷却系统作为负载接入发电机，一方面人为地提高了带电侧的空转功率，并且随之也相应地降低了高压汽轮机14的出口蒸汽的温度；另一方面，该冷却系统直接给予高压汽轮机14的出口蒸汽降温，从而降低了高温蒸汽对于高压汽轮机14出口以及中间过热装置38的影响。

优选的，由于通过该冷却系统以后流出中间过热装置38的蒸汽温度被降低，可以如图2第二实施例中所示，设置中压汽轮机16的旁通系统。旁通系统由旁通管路43以及旁通阀门35组成，当在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之前，冷却系统工作时，开启旁通阀门35，高压汽轮机14流出的蒸汽，通过该旁通系统，直接输送到低压汽轮机18，从而避免蒸汽温度过低而不适合在中压汽轮机16中使用。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述公开内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种蒸汽发电设备，包括蒸汽发生器、高压汽轮机、中压汽轮机、低压汽轮机、发电机、高压旁通站、中间过热装置；所述蒸汽发生器用于产生蒸汽，所述蒸汽驱动高压汽轮机，所述高压汽轮机用于驱动发电机进行发电；所述中间过热装置接收所述高压旁通站以及所述高压汽轮机流出的蒸汽；所述高压汽轮机输出的蒸汽能够流入中压汽轮机用于驱动中压汽轮机，所述中压汽轮机输出的蒸汽能够流入低压汽轮机用于驱动低压汽轮机；其特征在于：还包括冷却系统和中压旁通管路；所述冷却系统冷却流入中间过热装置的蒸汽；所述中压旁通管路用于将所述高压汽轮机输出的蒸汽旁通过中压汽轮机，而直接输送到低压汽轮机；在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之前，开启所述中压旁通管路；在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之后，关闭所述中压旁通管路；还包括压缩机、蒸发器、膨胀阀以及换热器；所述蒸发器与所述换热器连通，所述换热器与高压汽轮机出口管路连通，传热介质在蒸发器中冷却后进入换热器，在换热器中与所述高压汽轮机输出蒸汽进行换热，从而降低进入所述中间过热装置的冷支路的蒸汽的温度；所述换热器位于所述高压汽轮机出口以及所述高压旁通站出口之间，仅用于冷却所述高压汽轮机出口蒸汽；所述压缩机用于压缩制冷剂使其成为液化，液化后的制冷剂进入蒸发器，在蒸发器中与传热介质进行换热后汽化，汽化后的制冷剂通过膨胀阀后返回压缩机；所述压缩机接入发电机，该压缩机在发电机和供电电网同步之前接入工作：所述压缩机在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之后停止工作。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发电设备，其特征在于：所述中压旁通管路具有旁通阀门。

3.根据权利要求1－2之一所述蒸汽发电设备的电网同步方法，其特征在于：当在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之前，所述冷却系统工作时，开启旁通阀门，高压汽轮机流出的蒸汽，通过该中压旁通管路，直接输送到低压汽轮机；在蒸汽发电设备的发电机在和供电电网同步之后，关闭所述中压旁通管路。