CN106255807B - 水蒸气回路以及用于运行水蒸气回路的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于发电厂的水蒸气回路(10)以及一种用于运行、尤其用于起动水蒸气回路(10)的方法。在此，所述水蒸气回路(10)具有高压涡轮(12)、冷凝器(40)以及蒸汽发生器(30)。所述蒸汽发生器(30)经由第一管路(17)与所述高压涡轮(12)连接。在所述蒸汽的流动方向上在蒸汽发生器(30)和高压涡轮(12)之间设置有用于对高压涡轮(12)进行供给的新鲜蒸汽调节阀(15)和新鲜蒸汽快速关闭阀(14)。在所述蒸汽的流动方向上，在所述高压涡轮(12)下游设置有起动管路(23，25)，所述起动管路将所述高压涡轮(12)下游的废蒸汽区域(13)与所述冷凝器(40)连接。设有至少一个调节器(26，29)，所述调节器根据所述高压涡轮(12)的转速、温度和负载状态调节所述起动阀(27)的关闭和所述新鲜蒸汽阀(15)的打开，其中起动阀(27)的关闭用于封闭所述起动管路(25)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于发电厂的水蒸气回路以及一种用于运行水蒸气回路的方法。
背景技术
在蒸汽轮机起动时，当蒸汽轮机在低负载下运行或者空载运行并且仅将少量的电功率或者甚至完全没有电功率馈入到用户电网中时，在高压涡轮的废气区域中引起不允许地高的温度。为了使温度下降，潜在地可以考虑两个措施：
1)降低高压涡轮的背压，
2)增加穿过高压涡轮的质量流。
然而在起动运行时，在低负载或空载的情况下，提高质量流是不可行的，因为提高质量流可能会导致涡轮功率的提高。因此，在从现有技术中已知的蒸汽轮机中，对于起动运行而言设置所谓的起动功率，所述起动功率使得位于高压涡轮下游的区域(也称为废蒸汽腔)与蒸汽轮机的冷凝器连接从而实现高压涡轮的背压的下降。
为了使现有技术中的蒸汽轮机从起动运行或空载转变为负载运行，关闭起动管路。关闭起动管路是必要的，因为经由起动管路被输送给冷凝器的蒸汽的质量流不被提供用于冷却再热装置。
在关闭起动管路时，离开高压涡轮的出口处的压力上升从而高压涡轮的出口温度上升。在关闭起动管路之后所不允许的温度上升能够通过同时控制穿过高压涡轮的质量流来防止。
在此，过快地关闭起动管路导致水/蒸汽回路中的压力波动，这直至会导致涡轮快速停机。
在关闭起动管路期间过慢地增加穿过高压涡轮的质量流导致在位于高压涡轮下游的废蒸汽区域中的不允许地高的温度。
这两个所提到的要求取决于关闭起动管路和打开新鲜蒸汽阀的最佳的配合，以便一方面能够快速地增加经过新鲜蒸汽阀的蒸汽的质量流从而将温度保持得低，而另一方面对经过起动管路的质量流进行限制，由此再热装置被充分地进行供给，并且所谓的高压旁路站能够调节新鲜蒸汽压力。
迄今为止，该目的通过快速地关闭起动管路和预先控制高压旁路站来实现。然而这种方法途径导致高压涡轮的废气区域中的温度的强烈瞬变以及在涡轮、新鲜蒸汽管路以及通向再热装置的管路中的质量流中的强烈瞬变。
在WO 2013/031121A1中示出一种蒸汽轮机设备以及一种用于其运行的方法，其中借助于溢流管路系统控制蒸汽轮机的启动。
发明内容
本发明的目的是，更“柔和地”并且更平滑地设计起动过程从而使构件的负荷降低。
该目的通过一种用于发电厂的水蒸气回路和一种用于运行水蒸气回路的方法实现。所述水蒸气回路具有高压涡轮、冷凝器以及蒸汽发生器，其中所述蒸汽发生器经由第一管路与所述高压涡轮连接，其中在所述蒸汽的流动方向上在蒸汽发生器和高压涡轮之间设置有至少一个新鲜蒸汽阀，并且其中在所述蒸汽的流动方向上在所述高压涡轮下游设置有起动管路，所述起动管路将所述高压涡轮下游的废蒸汽区域与所述冷凝器连接，其特征在于，设有至少一个调节器，所述调节器根据所述高压涡轮的运行参数调节起动阀的关闭和至少一个所述新鲜蒸汽阀的打开，其中所述起动阀的关闭用于封闭所述起动管路，其中在“完全打开”位置和“完全关闭”位置之间至少能逐级地调节所述起动阀的打开，并且所述调节器的压力期望值能根据所述起动阀的打开而提高。所述方法至少包括下述方法步骤：开始所述蒸汽轮机的起动过程；通过打开新鲜蒸汽阀使所述蒸汽轮机加速；打开起动管路并且接通限压调节器；将所述蒸汽轮机加速到额定转速；使所述蒸汽轮机空载运行并且与电网同步；提高所述蒸汽轮机的功率，直至经过所述高压涡轮的蒸汽的质量流达到阈值；通过关闭起动阀开始所述起动管路的关闭过程；自所述起动阀的被限定的位置起，通过所述限压调节器受控地升高在进入所述高压涡轮中的入口上游的压力；通过完全地关闭所述起动阀结束所述起动管路的关闭过程，并且所述蒸汽轮机转入负载运行。
根据本发明的水蒸汽回路以及根据本发明的用于运行水蒸气回路的方法相对于现有技术提供下述优点：设有调节器，所述调节器如下调节阀的关闭以及新鲜蒸汽阀的打开，其中阀的关闭用于阻断起动管路：
1.)高压涡轮下游的废蒸汽温度始终保持在所允许的限度之内。
2.)不提高对高压旁路站的要求。
3.)再热器始终充分地被供给蒸汽。
4.)水/蒸汽回路仅经受小的质量流波动。
通过本发明所说明的措施，本发明所提出的蒸汽轮机以及用于运行蒸汽轮机的方法的有利的改进和改善是可行的。
水蒸气回路的一个有利的改进方案在于：用于关闭起动阀的调节器和用于打开新鲜蒸汽阀的调节器集成在共同的模块中。根据经由相应的传感器所检测到的运行参数“压力”、“温度”和“转速”，共同的调节器能够控制新鲜蒸汽阀的打开和起动阀的关闭。
另一有利的改进方案在于：起动管路来自高压涡轮和再热器之间并且通入冷凝器中。由此，起动管路保证废蒸汽区域与冷凝器的直接连接，使得蒸汽在没有其它中间元件的情况下能够从废蒸汽区域中导出。
另一有利的改进方案在于：在高压涡轮和再热器之间的管路部段中设有止回装置，所述止回装置防止蒸汽朝向高压涡轮回流。这种止回装置可靠地保证：在非运行状态中，蒸汽从再热器回流到高压涡轮中并且必要时有利于涡轮快速停机。尤其简单且有效的止回装置是止回活门。
另一有利的改进方案在于：至少部段地并联于起动管路设置有另一管路，所述另一管路同样将高压涡轮或废蒸汽区域与冷凝器连接。
所述方法的一个根据本发明的改进方案在于：在进入高压涡轮中、尤其高压涡轮的叶片组空间中的入口上游的蒸汽的压力在时间上延迟地并且坡形地升高。通过压力的阶梯式地升高，能够简单地调节穿过高压涡轮的质量流。
另一有利的改进方案在于：在进入高压涡轮中、尤其进入叶片组空间中的入口上游的新鲜蒸汽的压力的提高，在起动阀的被限定的位置发生。起动阀的被限定的位置能够限制穿过起动管路的质量流从而用作为其它调节变量，其中所述被限定的位置部分地封闭起动管路。
作为替选方案或者除此之外，新鲜蒸汽阀的打开能够经由提高在进入高压涡轮中或叶片组空间中的入口上游的限压调节器处的压力期望值来控制。通过在起动阀的同时被限定的位置中以限定的方式打开新鲜蒸汽阀，能够精确地调节穿过高压涡轮的质量流。
附图说明
在下文中根据所附的附图详细阐述根据本发明的蒸汽轮机的一个实施例以及根据本发明的用于运行、尤其用于起动这种蒸汽轮机的方法。相同的构件或者具有相同功能的构件在此以相同的附图标记表示。
图1示出根据本发明的水蒸气回路的示意图。
图2示出根据本发明的用于运行水蒸气回路的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出具有高压涡轮12、中压涡轮50和低压涡轮60的水蒸气回路10。涡轮(12，50，60)设置在共同的轴上，所述轴耦联到未示出的发电机上。水蒸气回路10此外包括蒸汽发生器30、冷凝器40和馈送泵70。蒸汽发生器30经由第一管路17与高压涡轮12连接，其中在第一管路17处设置有新鲜蒸汽阀14，15，经由所述新鲜蒸汽阀能够中断出自蒸汽发生器30的蒸汽供给。在此，新鲜蒸汽阀14作用为新鲜蒸汽快速关闭阀，而新鲜蒸汽阀15作用为新鲜蒸汽调节阀。在新鲜蒸汽调节阀15处设置有限压调节器29，经由所述限压调节器能够限制从蒸汽发生器30至高压涡轮12的蒸汽的质量流。废蒸汽区域13在蒸汽的流动方向上设置在高压涡轮12的下游，所述废蒸汽区域被供给有在出口处离开高压涡轮12的蒸汽。废蒸汽区域13经由管路部段18与再热器20连接，在所述管路部段中设置有止回活门19。再热器20经由管路37与中压涡轮50连接，在所述管路中设置有用于截断或调节蒸汽供给的新鲜蒸汽阀38，39。再热器20此外经由管路35与冷凝器40连接，其中在管路35中设置有带有连接在下游的喷射装置33的中压旁路站36，借助于所述中压旁路站能够调节中压涡轮50的压力供给。
蒸汽发生器30此外经由管路21与再热器20连接，在所述管路中设置有高压旁路站22以及喷射装置55。废蒸汽区域13经由起动管路23、25与冷凝器40连接。在此，在起动管路25中设置有起动阀27和喷射装置34。起动阀27可经由调节器26调节并且能够在“完全打开”位置和“完全关闭”位置之间至少在不连续的中间级中部分地打开。作为替选方案，完全可调节的起动阀27可能也是可行的。除此之外，并联于起动管路25设置有排空管路28，所述排空管路同样通入冷凝器40中。排空管路能够经由排空阀24打开。
蒸汽发生器30经由管路52与低压涡轮60连接，其中在管路52中设置有调节活门53，所述调节活门控制进入到低压涡轮60中的蒸汽输送。中压涡轮50经由管路51与低压涡轮60连接，其中管路52通入管路51中。管路54从低压涡轮60通向冷凝器40，所述冷凝器就其而言经由管路41与馈送泵70连接。馈送泵70经由管路42与蒸汽发生器30连接。
在水蒸气回路10运行时，蒸汽发生器30经由构建压力的馈送泵70和管路42被供给水。在蒸汽发生器30中，水蒸发和过热。该蒸汽经由第一管路17被输送给高压涡轮12，其中蒸汽部分地膨胀。蒸汽在再热器20中再次被供给能量，蒸汽经由中压涡轮50和低压涡轮60将所述能量输出。膨胀的蒸汽随后在冷凝器40中冷凝并且经由管路41再次作为水输送给蒸汽发生器30，由此回路是闭合的。
经由相应的喷射装置33、34、55能够给管路21、25和28中的蒸汽输送水，以便使蒸汽在进入冷凝器40或再热器20中时的温度降低。在起动阀27处设有调节器26，所述调节器根据高压涡轮12的温度、压力和转速打开起动阀27。用于检测转速的相应的传感器未示出，但是能够简单地设置在轴上，所述轴承载涡轮级12、50、60并且与发电机连接。
用于检测温度和压力的传感器有意义地设置在进入高压涡轮12的叶片组空间中的入口上游或高压涡轮12的出口处或者设置在废蒸汽区域13中。
在图2中示出用于起动具有蒸汽轮机的水蒸气回路的流程图。
在此，在第一方法步骤[100]中以蒸汽轮机12、50、60的起动过程作为开始。在进一步的方法步骤[110]中，通过完全地打开新鲜蒸汽快速关闭阀14、38并且随后打开新鲜蒸汽阀15、39来加速蒸汽轮机12、50、60。在紧随其后的方法步骤[120]中，通过打开起动阀27来打开起动管路25并且接通限压调节器29。在下一方法步骤[130]中，达到预热转速并且将蒸汽轮机12、50、60进一步加速到额定转速。在接下来的方法步骤[140]中，进行蒸汽轮机的空载运行和与电网的同步。在下一方法步骤[150]中，蒸汽轮机12、50、60的功率进一步提高，直至在没有限压调节器29的情况下经过高压涡轮12的蒸汽的质量流大到使得在起动管路25关闭时在高压涡轮12下游的废蒸汽温度仍旧是所允许的。在接下来的方法步骤[160]中开始起动阀27的关闭过程以封闭起动管路25。自起动阀27的被限定的位置起，在接下来的方法步骤[170]、[171]、[172]、[173]中，限压调节器29的压力期望值在时间上延迟地并且坡状地以及以特定的速度提高。由此，实现新鲜蒸汽阀15、39的被限定的打开。该过程继续至经过高压涡轮12的蒸汽的质量流超过阈值。在随后的方法步骤[180]中，起动管路25或起动阀27完全关闭并且蒸汽轮机12、50、60转入负载运行。
虽然本发明在细节中通过优选的实施例详细描述，但是本发明不受限于所公开的实施例并且本领域技术人员能够从中推导出其它的变型形式，而不脱离本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于发电厂的水蒸气回路(10)，所述水蒸气回路具有高压涡轮(12)、冷凝器(40)以及蒸汽发生器(30)，
其中所述蒸汽发生器(30)经由第一管路(17)与所述高压涡轮(12)连接，
其中在所述蒸汽的流动方向上在蒸汽发生器(30)和高压涡轮(12)之间设置有至少一个新鲜蒸汽阀(15)，并且
其中在所述蒸汽的流动方向上在所述高压涡轮(12)下游设置有起动管路(23，25)，所述起动管路将所述高压涡轮(12)下游的废蒸汽区域(13)与所述冷凝器(40)连接，
其特征在于，
设有至少一个调节器(26，29)，所述调节器根据所述高压涡轮(12)的运行参数调节起动阀(27)的关闭和至少一个所述新鲜蒸汽阀(15)的打开，其中所述起动阀(27)的关闭用于封闭所述起动管路(25)，其中
在“完全打开”位置和“完全关闭”位置之间至少能逐级地调节所述起动阀(27)的打开，并且所述调节器(26，29)的压力期望值能根据所述起动阀(27)的打开而提高。
2.根据权利要求1所述的水蒸气回路，
其特征在于，
所述高压涡轮的所述运行参数是所述高压涡轮(12)的转速、温度、压力和/或负载状态，所述高压涡轮的温度尤其是所述废蒸汽区域(13)中的温度。
3.根据权利要求1或2所述的水蒸气回路，
其特征在于，
所述调节器(26，29)集成在共同的模块中。
4.根据权利要求1或2所述的水蒸气回路，
其特征在于，
在所述高压涡轮(12)和另一涡轮级(50，60)之间设有再热器(20)。
5.根据权利要求4所述的水蒸气回路，
其特征在于，
所述起动管路(23，25)来自于所述高压涡轮(12)和所述再热器(20)之间并且通入所述冷凝器(40)中。
6.根据权利要求4所述的水蒸气回路，
在所述高压涡轮(12)和所述再热器(20)之间的管路部段(18)中设有止回装置(19)、尤其止回活门，所述止回装置防止蒸汽朝高压涡轮(12)回流。
7.根据权利要求1或2所述的水蒸气回路，
其特征在于，
以至少部段地并联于所述起动管路(23，25)的方式设置有另一管路(28)、尤其用于排空所述高压涡轮(12)的管路，所述另一管路同样将所述高压涡轮(12)与所述冷凝器(40)连接。
8.一种用于运行、尤其用于起动水蒸气回路(10)的方法，所述水蒸气回路具有高压涡轮(120)、冷凝器(40)以及蒸汽发生器(30)，所述方法至少包括下述方法步骤：
·开始所述蒸汽轮机(12，50，60)的起动过程[100]，
·通过打开新鲜蒸汽阀(15)使所述蒸汽轮机(12，50，60)加速[110]，
·打开起动管路(25)并且接通限压调节器(29)[120]，
·将所述蒸汽轮机(12，50，60)加速到额定转速[130]，
·使所述蒸汽轮机(12，50，60)空载运行并且与电网同步[140]，
·提高所述蒸汽轮机(12，50，60)的功率，直至经过所述高压涡轮(12)的蒸汽的质量流达到阈值[150]，
·通过关闭起动阀(27)开始所述起动管路(25)的关闭过程[160]，
·自所述起动阀(27)的被限定的位置起，通过所述限压调节器(29)受控地升高在进入所述高压涡轮(12)中的入口上游的压力[170]，
·通过完全地关闭所述起动阀(27)结束所述起动管路(25)的关闭过程，并且所述蒸汽轮机(12，50，60)转入负载运行[180]。
9.根据权利要求8所述的方法，
其中在进入所述高压涡轮(12)中的入口上游的压力在时间上延迟地并且坡状地以预定的速度升高[171]。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中在所述起动阀(27)的被限定的位置提高在进入所述高压涡轮(12)中的入口上游的压力[72]。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中经由提高在进入所述高压涡轮(12)中的入口上游的、所述限压调节器(29)处的压力期望值来控制所述新鲜蒸汽阀(15)的打开[173]。
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