CN1081314C - 发电厂给水系统 - Google Patents

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Abstract

一种发电厂给水系统，其中，将水供到蒸汽发生器以产生蒸汽，蒸汽送入主汽轮机以驱动发电机。向蒸汽发生器供水的给水泵由给水泵汽轮机所驱动，提供有主汽轮机抽汽管，高压辅助蒸汽管，低压辅助蒸汽管，这三种管道作为驱动给水泵汽轮机的供汽管道。在发电厂正常起动时，通过从低压辅助蒸汽管切换到主汽轮机抽汽管来驱动给水泵汽轮机，在发电机停机以后发电厂快速重新起动时，通过从高压辅助蒸汽管切换到主汽轮机抽汽管来驱动给水泵汽轮机。

Description

发电厂给水系统
本发明涉及发电厂的给水系统，更具体地，涉及使用汽轮机驱动给水泵向蒸汽发生器供给水的发电厂供水系统。
常规的发电厂给水系统有一马达驱动给水泵和一汽轮机驱动给水泵相互并联，根据运行条件等进行切换，向蒸汽发生器供水。
作为这一类使用方法，例如在电厂起动时已知有几种方法。其中有一种方法是在起动的初始阶段采用马达驱动给水泵向蒸汽发生器供给水，在蒸汽发生器中产生蒸汽以后，利用从主汽轮机中抽取蒸汽来驱动汽轮机驱动给水泵。另一种方法是事先提供一辅助蒸汽源，在起动的初始阶段便利用汽轮机驱动给水泵向蒸汽发生器供给水，在蒸汽发生器中产生蒸汽以后，利用从主汽轮机中抽取蒸汽来驱动汽轮机驱动给水泵。
另外，在日本专利JPA 63-99403(1988)中公开了一种方法，使用所提供的辅助蒸汽源来驱动汽轮机驱动给水泵。这种方法在输电线路发生故障，发电厂的负荷减小到保持继续运行(即FCB运行)时，给水泵汽轮机从正常运行时从主汽轮机中抽取蒸汽来供汽，切换到由辅助蒸汽来供汽，使它继续运行。在这种情况下，特别公开了根据运行条件来改变辅助蒸汽压力的用法。
在许多情况下，一座普通的发电厂中安装两台50％容量的汽轮机驱动给水泵和一台25-30％容量的马达驱动给水泵。但是，由于马达驱动给水泵本来是提供作为辅助设备或起动设备的，近来在许多情况下，规划和运行采用的一种方法是，在包括了发电厂起动在内的常规运行条件下，只要可能，就尽量地使用汽轮机驱动给水泵。
然而，对于是否可能在任何运行条件下只用一台汽轮机驱动给水泵来运行的回答却是否定的。也就是说有几种例外。例如，由于负荷断开等引起锅炉停炉时，锅炉和汽轮机的金属仍保持负荷断开前的高温条件，在使用直流式锅炉的情况下，由于向锅炉供水的给水泵停止了，必须用马达驱动给水泵来重新起动。
下面将给以更详细的说明。在正常起动的情况下，锅炉的内压力为零或几十个kg/cm2左右，为了用给水泵向锅炉供水，对于通常为几个kg/cm2的给水泵汽轮机的驱动蒸汽压力是足够的，通常采用大约为这一压力值的驱动蒸汽。相反，在超临界压力直流式锅炉的情况下，当锅炉关闭后重新起动时，锅炉的内部压力保持在二百几十个kg/cm2，为了确保在重新起动时由汽轮机驱动给水泵供给水，一般必须供给水泵汽轮机的驱动蒸汽压力为几个kg/cm2到十几个kg/cm2。
这里，采用事先提供的辅助蒸汽或汽轮机抽取蒸汽作为给水泵汽轮机的驱动蒸汽。在起动时采用前一种蒸汽，在正常运行时切换到使用后一种蒸汽。更进一步，从改进电厂效率的观点来说，正常运行时由主汽轮机抽取蒸汽来运行效率高，抽取蒸汽与主汽轮机的负荷成比例，在0kg/cm2到几个kg/cm2的范围内变化。
从以上说明显而易见，在利用一台锅炉给水泵进行包括锅炉关闭后重新起动的操作的情况下，必须准备有压力为几个kg/cm2至十几个kg/cm2的辅助蒸汽以驱动给水泵汽轮机。这便降低了汽轮机的效率，因为当蒸汽被切换到主汽轮机抽取蒸汽时，主汽轮机抽取蒸汽并不进入给水泵汽轮机，原因在于辅助蒸汽压力高于主汽轮机抽取蒸汽压力，由于抽取蒸汽供给水泵汽轮机的运行范围变窄。
相反地，在电厂效率有重要意义，辅助蒸汽压力设定在必要的最小压力值(大约2kg/cm2左右)时，在锅炉关闭后重新起动时不可能用给水泵供水，必须使用马达驱动给水泵。
综上所述，本发明的目的是提供一套发电厂给水系统，它有可能由一套汽轮机驱动给水泵使发电厂运行到最高极限，并且运行效率很高。
为此，本发明提供一种发电厂给水系统，其中，将水供到蒸汽发生器以产生蒸汽，蒸汽送入主汽轮机以驱动发电机，以及向蒸汽发生器供水的给水泵由被蒸汽驱动的给水泵汽轮机所驱动，所述给水系统包括用于提供用来驱动所述给水泵汽轮机的蒸汽的主汽轮机抽取蒸汽管，用于通过主汽轮机抽取蒸汽；高压辅助蒸汽管用于通过高压蒸汽；和低压辅助蒸汽管，用于通过低压蒸汽，以及一个用于在发电厂正常起动时，将所述给水泵汽轮机的驱动从所述低压辅助蒸汽管切换到所述主汽轮机抽取蒸汽管，并在所述发电机停机以后快速重新起动时，将所述给水泵汽轮机的驱动从所述高压辅助蒸汽管切换到所述主汽轮机抽取蒸汽管的装置。
本发明还提供一种发电厂给水系统，其中，将水供到蒸汽发生器以产生蒸汽，蒸汽送入主汽轮机以驱动发电机，以及向蒸汽发生器供水的给水泵由被蒸汽驱动的给水泵汽轮机所驱动，所述给水系统包括用于提供用来驱动所述给水泵汽轮机的蒸汽的主汽轮机抽取蒸汽管，用于通过主汽轮机抽取蒸汽；带有调节阀的高压辅助蒸汽管，用于通过高压或低压蒸汽，以及一个在发电厂正常起动时运行，用于设定用于通过低压蒸汽的所述调节阀并将所述给水泵汽轮机的驱动从来自所述高压辅助蒸汽管的低压蒸汽切换到所述主汽轮机抽取蒸汽管的装置，并且在所述发电机停机以后快速起动时，所述装置用于设定用来通过从所述高压辅助蒸汽管来的高压蒸汽的所述调节阀，并将所述给水泵汽轮机的驱动从所述高压辅助蒸汽管切换到所述主汽轮机抽取蒸汽管。
根据本发明，在正常起动时，首先用来自低压辅助蒸汽管的蒸汽驱动给水泵汽轮机，随后切换到由主汽轮机抽汽管供汽来驱动给水泵汽轮机，用给水泵汽轮机使发电厂能够运行在起动到停机的全部范围内。另外，在发电机停机以后快速重新起动时，因为用高压辅助蒸汽管供给的高压蒸汽来驱动给水泵汽轮机，即使锅炉中残压很高，仍可能在平滑控制下向锅炉供水。在此之后，因为改变到由主汽轮机抽汽管来驱动给水泵汽轮机，就可能使发电厂整体上以高效率运行。
图1为本发明第一个实施例的原理图；
图2为围绕发电厂的锅炉给水汽轮机周围系统的原理图；
图3为本发明的第二个实施例的原理图。
常规的电厂给水系统结构如图2所示。在图2中，标号1表示锅炉，标号2为发电用主汽轮机；标号3为发电机，标号4为变压器，标号5为给水加热器，用以加热供给锅炉1的给水；标号6为汽轮机驱动锅炉给水泵；标号7为马达驱动锅炉给水泵；标号8为锅炉给水泵汽轮机(BFP-T)，标号91，92，93为蒸汽调节阀，用于控制进入汽轮机2或8的蒸汽流量；标号10为检查阀，标号11为主汽轮机抽取蒸汽的中断阀，标号12为辅助蒸汽的中断阀。
按这一图构成的给水系统，从汽轮机驱动锅炉给水泵6或从马达驱动锅炉给水泵7来的给水通过给水加热器5供给锅炉1，并在那里产生蒸汽。从锅炉1中产生的蒸汽通过蒸汽调节阀93供给主汽轮机2。驱动发电机3所发出的电力通过变压器4输向电力系统。
在本图中由三种蒸汽来驱动锅炉给水泵汽轮机8。其中之一是通过中断阀11流入汽轮机8的主汽轮机抽取蒸汽，它用在正常运行条件下。当主汽轮机2侧发生做障时，蒸汽调节阀93被关闭，锅炉给水泵汽轮机8便不由主汽轮机抽取蒸汽供给蒸汽。在此条件下，锅炉给水汽轮机8直接由锅炉1出来的高压蒸汽通过蒸汽中断阀92供给并驱动。这两条蒸汽管路对于锅炉1和主汽轮机2的运行是必要的。然而，为了起动等使用，还准备了一个辅助蒸汽源，这里管路并不起作用，辅助蒸汽源的蒸汽通过蒸汽中断阀12引入锅炉供水泵汽轮机8中。
图1所示为本发明的锅炉给水泵汽轮机(以下称为BFP-T)周围系统的第一个实施例。在图1中，用与图2中相同标号表示相同的部件或设备，或者功能相同的部件或设备。另外，在图1中，标号15表示主汽轮机抽取蒸汽压力开关，标号13，14为差动压力开关；标号100为驱动蒸汽压力控制设备。管道17为主汽轮机抽取蒸汽提供了一条从主汽轮机2到锅炉给水泵汽轮机8的蒸汽通道，该通道上装有阀11和91来控制其中的气流。管道18为高压辅助蒸汽提供了一条从高压辅助蒸汽源到锅炉给水泵汽轮机8的蒸汽通道，该通道上装有阀12B和91来控制其中的气流。管道19为低压辅助蒸汽提供了一条从低压辅助蒸汽源到锅炉给水泵汽轮机8的蒸汽通道，该通道上装有阀12A和91来控制其中的气流。
如图1所示，根据本发明的电厂给水系统的构造，使BFP-T8可以从多个辅助蒸汽源来供给蒸汽，蒸汽中断阀11，12A，12B和蒸汽调节阀91在每一种运行条件下的开和关操作如表1所示：
                           表1
发电厂运行模式             阀操作条件
  12A   12B 11 91
起动 正常起动 开 关 关 开
关闭后重新起动 关 开 关 开
负荷大于额定值 开或关 关 开 开
正常运行 负荷大于额定值 开或关 关 开 开
负荷小于额定值 开 关 关 开
停止 负荷小于额定值 开 关 关 开
在发电厂正常起动时：
锅炉内部为零压或低残压状态，从这一状态打开低压辅助蒸汽中断阀12A，关闭主汽轮机抽气中断阀11及高压辅助蒸汽中断阀12B，并且控制蒸汽调节阀91来使BFP-T8运行，开始向锅炉供给水。在锅炉点火以后，当主汽轮机被驱动，并待到一定量的负荷可以保证抽取蒸汽压力能够使BFP-T8运行的时候，通过打开主汽轮机抽取蒸汽中断阀11，关闭低压辅助蒸汽中断阀12A，将主汽轮机抽取的蒸汽引入BFP-T8作为它的驱动蒸汽源。这里利用主汽轮机抽取蒸汽压力开关15或差动压力开关13的条件作为主汽轮机抽取蒸汽中断阀11打开的条件是有效的。
在发电厂快速起动时：
由于负荷中断等原因使发电厂在运行时锅炉关闭的情况下，给水泵也停止运转。但是只要清洁锅炉，在30秒钟内供给水并点火，电厂的快速再起动是可能的。在这种情况下，锅炉的残压大于200kg/cm2(正常起动时为70kg/cm2以内)在超临界压力锅炉的条件下，BFP-T8的轴系功率变为接近两倍。因此，在利用低压辅助蒸汽驱动BFP-T8的时候，蒸汽调节阀91变为完全打开或接近完全打开，使运行发生困难。因此，在锅炉关闭以后电厂重新起动的情况下，将辅助蒸汽中断阀12B打开，辅助蒸汽中断阀12A关闭，主汽轮机抽取蒸汽中断阀11关闭，并且控制蒸汽调节阀91，这样便将高压辅助蒸汽引入BFP-T8使它启动运行，给水进入锅炉。
在这样的条件下，由所产生的蒸汽驱动主汽轮机，并待到一定量的负荷保障抽取蒸汽压力能够供BFP-T8运行的时候，打开主汽轮机抽取蒸汽中断阀11，将蒸汽引入BFP-T8作为它的驱动蒸汽源。但是，在这一情况下，由于辅助蒸汽中断阀12B被打开；从中断阀12B来的高压辅助蒸汽压力高于从主汽轮机抽取蒸汽中断阀11来的主汽轮机抽取蒸汽压力。在这样的条件下，即使打开主汽轮机抽取蒸汽中断阀11，仍不能将主汽轮机抽取蒸汽引入BFP-T8中。因此，利用电厂负荷或主汽轮机抽取蒸汽压力开关15或差动压力开关14关闭高压辅助蒸汽中断阀12。另外，在这种情况下，可以打开低压辅助蒸汽中断阀12A。
由控制驱动BFP-T8的蒸汽压力的锅炉给水泵汽轮机驱动蒸汽压力控制装置100执行以上控制，但是，在锅炉停炉以后，通过检测重新起动时锅炉的残压，锅炉中残留流体温度，或者记忆锅炉停炉继电器以操作一次，在一定的时间内重新整定，来判断重新起动模式(发电厂或锅炉运行模式是一个非常热起动的模式)。
另外，在正常运行期间，可以根据负荷的幅值通过适当的开关来运行。最好是在高负荷运行时用主汽轮机抽取蒸汽中断阀11来驱动BFP-T8，而在低负荷运行时或在停机时用低辅助蒸汽中断阀12A来驱动BFP-T8。
接着用图3和表2来说明本发明的第二个实施例。在图3中，标号40表示辅助蒸汽中断阀，标号15为主汽轮机抽取蒸汽压力开关，标号16为差动压力开关，标号80为辅助蒸汽压力控制阀，标号90为辅助蒸汽压力控制器。管道17与图1相同，管道20为辅助蒸汽提供一条从辅助蒸汽源到锅炉给水泵汽轮机8的蒸汽通道，通道上装有阀40，80和91以便控制其上的气流和蒸汽压力。
表2所示为每一阀门的操作以及辅助蒸汽压力控制器90的整定压力。
                        表2
发电厂运行模式     控制器整定和阀操作条件
    90     40  11  91
起动 正常起动   低整定值   开 关 开
停炉以后重新起动   高整定值   开 关 开
负荷大于额定值   低整定值   开或关 开 开
正常运行 负荷大于额定值   低整定值   开或关 开 开
负荷小于额定值   低整定值     开 关 开
停止 负荷小于额定值   低整定值     开 关 开
首先，在发电厂正常起动时，由于锅炉的压力为零或很低的残压，辅助蒸汽压力控制器90的整定压力整定到低整定压力值(正常起动压力)，打开辅助蒸汽中断阀40，并且控制蒸汽调节阀91，使BFP-T8运行，开始向锅炉供水。
锅炉点火以后，主汽轮机起动，当主汽轮机达到一定量的负荷，可以保证抽取蒸汽压力能够使BFP-T8运行的时候，打开主汽轮机抽取蒸汽中断阀门11，将蒸汽引入BFP-T8作为其驱动蒸汽源。这里，也有可能利用主汽轮机抽取蒸汽压力开关15或差动压力开关16的条件作为主汽轮机抽取蒸汽中断阀11打开的条件。
接下来，在发电厂运行期间由于中断阀使锅炉停炉的情况下，如同第一个实施例中详细说明的情况一样，BFP-T8的轴上功率变为大约两倍，由于蒸汽调节阀91变为完全打开或将近完全打开，低压辅助蒸汽便不能使BFP-T8运行。因此，当锅炉停炉后重新起动时，辅助蒸汽压力控制器90整定到高整定压力值(重新起动的压力)，BFP-T8便运行。
在这样条件下发电厂便重新起动。当主汽轮机起动并达到一定量的负荷，可以保证抽取蒸汽压力能够使BFP-T8运行的时候，打开主汽轮机抽取蒸汽中间阀门11，将主汽轮机抽取蒸汽引入BFP-T8作为其驱动蒸汽源。然而，在这种情况下，由于辅助蒸汽压力控制器90整定到高整定压力，在这样条件下，即使打开主汽轮机抽取蒸汽中断阀门11，蒸汽并不能引入，所以，利用主汽轮机抽取蒸汽压力开关15或差动压力开关16将电厂负荷整定值或辅助蒸汽控制器90的整定压力值切换到低压力整定值。之后，辅助蒸汽中断阀40便足以打开或关闭。
BFP-T8和汽轮机驱动给水泵之间的关系与第一实施例相同。
以上控制是由锅炉给水泵汽轮机驱动蒸汽压力控制装置100执行的，该控制装置参与适当的控制。另外，第二实施例中锅炉停炉以后判断重新起动模式的方法与第一实施例中的方法相同。
以上说明了第一和第二实施例。然则，在任何一个实施例中，在开关及切换过程中，必须逐渐打开和逐渐关闭。其说明省略。
根据本发明，即使在由于负荷中断等原因使锅炉停炉以后快速重新起动时，也有可能由汽轮机驱动给水泵供发电厂重新起动，由汽轮机驱动给水泵使发电厂运行在包括故障在内的各种运行模式下。

Claims (3)

1.一种发电厂给水系统，其中，将水供到蒸汽发生器以产生蒸汽，蒸汽送入主汽轮机以驱动发电机，以及向蒸汽发生器供水的给水泵由被蒸汽驱动的给水泵汽轮机所驱动，其特征在于，所述给水系统包括用于提供用来驱动所述给水泵汽轮机的蒸汽的主汽轮机抽取蒸汽管，用于通过主汽轮机抽取蒸汽；高压辅助蒸汽管用于通过高压蒸汽；和低压辅助蒸汽管，用于通过低压蒸汽，以及一个用于在发电厂正常起动时，将所述给水泵汽轮机的驱动从所述低压辅助蒸汽管切换到所述主汽轮机抽取蒸汽管，并在所述发电机停机以后快速重新起动时，将所述给水泵汽轮机的驱动从所述高压辅助蒸汽管切换到所述主汽轮机抽取蒸汽管的装置。
2.一种发电厂给水系统，其中，将水供到蒸汽发生器以产生蒸汽，蒸汽送入主汽轮机以驱动发电机，以及向蒸汽发生器供水的给水泵由被蒸汽驱动的给水泵汽轮机所驱动，其特征在于，所述给水系统包括用于提供用来驱动所述给水泵汽轮机的蒸汽的主汽轮机抽取蒸汽管，用于通过主汽轮机抽取蒸汽；带有调节阀的高压辅助蒸汽管，用于通过高压或低压蒸汽；以及一个在发电厂正常起动时运行，用于设定通过低压蒸汽的所述调节阀，并将所述给水泵汽轮机低压蒸汽的驱动从所述高压辅助蒸汽管切换到所述主汽轮机抽取蒸汽管的装置，并且在所述发电机停机以后快速起动时，所述装置用于设定用来通过从所述高压辅助蒸汽管来的高压蒸汽的所述调节阀，并将所述给水泵汽轮机的驱动从所述高压辅助蒸汽管切换到所述主汽轮机抽取蒸汽管。
3.根据权利要求2所述的发电厂给水系统，其中在所述发电机停机之后快速起动时运行的所述装置控制所述调节阀，以在将所述给水泵汽轮机的驱动切换到所述主汽轮机抽取蒸汽管之前从高压蒸汽通路切换到来自所述高压辅助蒸汽管的低压蒸汽。
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