CN108240236B - 汽轮机补汽抽汽系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽轮机补汽抽汽系统及控制方法，该补汽抽汽系统包括高压缸和锅炉，锅炉的出汽口与高压缸的进汽口相连通，锅炉的出汽口至高压缸的进汽口之间依次设有主汽阀、主调阀，主汽阀的出汽口还与补汽阀连通，补汽阀的出汽口与高压缸的补汽口、与零号高压加热器的进汽口相连通，且补汽阀的出汽口与零号高压加热器的进汽口之间设有快关调节阀，零号高压加热器的进水口与给水管路相连通，零号高压加热器的出水口与锅炉的进水口相连通。该汽轮机补汽抽汽系统及控制方法，既可以通过补汽的方式响应机组负荷变化，又可以通过抽汽的方式提高蒸汽动力循环的热效率；既保证了机组具备响应负荷快速变化的能力，又提高了部分负荷时的热效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机补汽抽汽系统及控制方法。
本发明还涉及两种汽轮机补汽抽汽系统的控制方法，即提高机组出力的控制方法和提高进入锅炉的给水温度的控制方法。
背景技术
目前，由于可再生能源的不断增加，传统的基本负荷，电厂已不能长时间全负荷运行，火力发电行业愈发关注汽轮发电机组在部分负荷下的高效性和响应负荷变化的能力。
目前大功率汽轮发电机组的主要运行方式有以下三种：
1、调节级运行方式。此种方式的主要缺点在于，未到机组最大负荷阀门全开的情况，第一级静叶的进汽不是全周对称和均匀的，这会导致通流效率降低，增加发电热耗。而随着汽轮发电机组功率等级的增加，这种不均匀进汽方式会给调节级强度设计带来很大的问题，限制汽轮机功率的进一步提升。
2、阀门节流滑压运行。此种运行方式主要是通过控制主蒸汽调节阀开度，以达到控制汽轮发电机组出力的目的。此种方法，可以在所有的负荷工况下让进入汽轮机第一级的汽流具有较好的对称性。然而，节流会导致较大的能量损失，增加发电热耗，尤其在低负荷下，节流和滑压的双重作用会使得发电热耗明显增加。
3、滑压运行+补汽阀。采用此种运行方式，汽轮机在额定负荷时，高压主调阀全开，而补汽阀关闭，避免了节流损失，且进入汽轮机第一级的汽流为全周对称的。在最大负荷工况时，补汽阀被打开，额外的汽流通过补汽阀进入通流，以满足出力的增加。此种运行方式同样存在着低负荷时，发电效率过低的现象，这主要是由于滑压运行机组在部分负荷时压力过低而引起的。
本发明旨在提供一种汽轮机补汽抽汽系统，以提高电厂在部分负荷下的热效率，同时具有快速响应负荷变化的能力。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种汽轮机补汽抽汽系统及控制方法，在提高电厂在部分负荷下的热效率的同时，还具有快速响应负荷变化的能力。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种汽轮机补汽抽汽系统，它包括高压缸和锅炉，锅炉的出汽口与高压缸的进汽口相连通，锅炉的出汽口至高压缸的进汽口之间依次设有主汽阀、主调阀，主汽阀的出汽口还与补汽阀连通，补汽阀的出汽口与高压缸的补汽口、零号高压加热器的进汽口相连通，且补汽阀的出汽口与零号高压加热器的进汽口之间设有快关调节阀，零号高压加热器的进水口与给水管路相连通，零号高压加热器的出水口与锅炉的进水口相连通。
优选的，快关调节阀与所述补汽阀的出汽口之间设有一号逆止阀，一号逆止阀的进汽口与所述补汽阀的出汽口相通。
优选的，零号高压加热器的进水口还设有三向阀，三向阀除与零号高压加热器连通的阀口外的两个阀口分别与锅炉的进水口、给水管路相连通。
优选的，给水管路上设有一号高压加热器，一号高压加热器的进汽口与高压缸的出汽口相连通，一号高压加热器的进汽口与高压缸的出汽口之间设有二号逆止阀。
优选的，给水管路上设有多个高压加热器，二号高压加热器的进汽口与中压缸或低压缸的出汽口相连通。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种汽轮机补汽抽汽系统的提高机组出力的控制方法：控制系统接收来自转速负荷控制器的流量指令，根据补汽阀的阀门流量开度曲线，控制并调节补汽阀的开度，且确保快关调节阀的关闭，通过主汽阀的蒸汽部分直接经由补汽阀进入高压缸中。
优选的，零号高压加热器的进水口还设有三向阀，三向阀除与零号高压加热器连通的阀口外的两个阀口分别与锅炉的进水口、给水管路相连通；通过控制三向阀，可选择给水管路的给水直接进入锅炉或通过零号高压加热器后再进入锅炉。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种汽轮机补汽抽汽系统的提高进入锅炉的给水温度的控制方法：启用零号高压加热器，在控制系统的指令下，补汽阀关闭，快关调节阀开启，零号高压加热器从高压缸的补汽口抽出蒸汽，零号高压加热器的给水被从高压缸抽出的蒸汽进一步加热后输送至锅炉内。
优选的，所述控制系统通过调整快关调节阀的开度，控制从高压缸抽出的进入零号高压加热器的蒸汽量。
如上所述，本发明汽轮机补汽抽汽系统及控制方法，具有以下有益效果：
该汽轮机补汽抽汽系统及控制方法，通过在补汽阀后设置高压加热器的方式，通过补汽阀、逆止阀以及快关调节阀间的逻辑耦合，既可以通过补汽的方式响应机组负荷变化，又可以通过抽汽的方式提高蒸汽动力循环的热效率；既保证了机组具备响应负荷快速变化的能力，又提高了部分负荷时的热效率。
附图说明
图1显示为本发明汽轮机补汽抽汽系统的结构示意图。
元件标号说明
1 高压缸
2 锅炉
3 主汽阀
4 主调阀
5 补汽阀
6 一号逆止阀
7 零号高压加热器
8 给水管路
9 快关调节阀
10 三向阀
11 一号高压加热器
12 二号逆止阀
13 二号高压加热器
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供一种汽轮机补汽抽汽系统，它包括高压缸1和锅炉2，锅炉2的出汽口与高压缸1的进汽口相连通，锅炉2的出汽口至高压缸1的进汽口之间依次设有主汽阀3、主调阀4，主汽阀3的出汽口还与补汽阀5连通，补汽阀5的出汽口与高压缸1的补汽口、零号高压加热器7的进汽口相连通，且补汽阀5的出汽口与零号高压加热器7的进汽口之间设有快关调节阀9，零号高压加热器7的进水口与给水管路8相连通，零号高压加热器7的出水口与锅炉2的进水口相连通。
从上述技术方案中可以看出，采用了该汽轮机补汽抽汽系统，在机组需要补汽时，可以通过打开补汽阀5，而通过快关调节阀9切断零号高压加热器7的方式，提高进入高压缸1中的蒸汽量，进而快速提升机组发电功率；而当需要从高压缸1抽出蒸汽进入零号高压加热器7加热给水时，可通过关闭补汽阀5，而打开快关调节阀9启用零号高压加热器7的方式实现。这样，即可以通过补汽的方式使机组具有快速响应负荷变化的能力，又可以在部分负荷时通过零号高压加热器7抽汽加热给水的方式，提高机组的循环效率。
快关调节阀9与补汽阀5的出汽口之间设有一号逆止阀6，一号逆止阀6的进汽口与所述补汽阀5的出汽口相通。一号逆止阀6用于防止零号高压加热器7的汽水逆流至高压缸1中，快关调节阀9用于调节从高压缸1抽出进入零号高压加热器7的蒸汽量，并起到快关通断保护的作用。
零号高压加热器7的进水口还设有三向阀10，三向阀10除与零号高压加热器7连通的阀口外的两个阀口分别与锅炉2的进水口、给水管路8相连通。在机组需要补汽，提高机组出力的模式下，给水管路8可直接通过三向阀10进入锅炉2，不通过零号高压加热器7，减少流动损失，此时通过主汽阀3的蒸汽部分直接经由补汽阀5进入高压缸1的某一通流级，进而提高了机组的进汽量，满足了增大发电功率的需求。
给水管路8上设有多个高压加热器，图1示出了一号高压加热器11和二号高压加热器13，二号高压加热器13的进汽口可与高压缸、中压缸或低压缸的出汽口相连通，一号高压加热器11的进汽口与高压缸1的出汽口相连通，一号高压加热器11的进汽口与高压缸1的出汽口之间设有二号逆止阀12，二号高压加热器13的出汽口与一号高压加热器11相连通。水依次通过二号高压加热器13、一号高压加热器11的升温后，直接进入锅炉2或者通过零号高压加热器7再进入锅炉2。
上述汽轮机补汽抽汽系统有两种工作模式，一种是需要补汽提高机组出力的模式，一种是部分负荷需要提高进入锅炉的给水温度的模式。
具体而言，提高机组出力的控制方法如下。控制系统接收来自转速负荷控制器的流量指令，根据补汽阀5的阀门流量开度曲线，控制并调节补汽阀5的开度，且确保快关调节阀9的关闭，通过主汽阀3的蒸汽部分直接经由补汽阀5进入高压缸1中。零号高压加热器7的进水口还设有三向阀10，三向阀10除与零号高压加热器7连通的阀口外的两个阀口分别与锅炉2的进水口、给水管路8相连通；通过控制三向阀10，可选择给水管路8的给水直接进入锅炉2或通过零号高压加热器7后再进入锅炉2(不通过零号高压加热器7，可减少流动损失)。此时部分通过主汽阀3的蒸汽可直接经由补汽阀5进入高压缸1的某一通流级，进而提高了机组的进汽量，快速提高了汽轮发电机组的出力，满足了增大发电功率的需求。
而，提高进入锅炉的给水温度的控制方法如下。启用零号高压加热器7，在控制系统的指令下，补汽阀5关闭，快关调节阀9开启，零号高压加热器7从高压缸1的补汽口抽出蒸汽，零号高压加热器7的给水被从高压缸1抽出的蒸汽进一步加热后输送至锅炉2内。控制系统可通过调整快关调节阀9的开度，控制从高压缸1抽出的进入零号高压加热器7的蒸汽量。在零号高压加热器7中，给水被从高压缸1抽出的蒸汽进一步加热，这样提高了进入锅炉2的给水温度，进而提升了循环热效率。
综上所述，本发明汽轮机补汽抽汽系统及控制方法，通过在补汽阀后设置高压加热器的方式，通过补汽阀、逆止阀以及快关调节阀间的逻辑耦合，既可以通过补汽的方式响应机组负荷变化，又可以通过抽汽的方式提高蒸汽动力循环的热效率；既保证了机组具备响应负荷快速变化的能力，又提高了部分负荷时的热效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种汽轮机补汽抽汽系统，其特征在于：它包括高压缸(1)和锅炉(2)，所述锅炉(2)的出汽口与所述高压缸(1)的进汽口相连通，所述锅炉(2)的出汽口至所述高压缸(1)的进汽口之间依次设有主汽阀(3)、主调阀(4)，
所述主汽阀(3)的出汽口还与补汽阀(5)的进汽口连通，所述补汽阀(5)的出汽口与所述高压缸(1)的补汽口、零号高压加热器(7)的进汽口相连通，且补汽阀(5)的出汽口与零号高压加热器(7)的进汽口之间设有快关调节阀(9)，所述零号高压加热器(7)的进水口与给水管路(8)相连通，所述零号高压加热器(7)的出水口与所述锅炉(2)的进水口相连通，启用所述零号高压加热器(7)时，在控制系统的指令下，所述补汽阀(5)关闭，所述快关调节阀(9)开启，所述零号高压加热器(7)从所述高压缸(1)的补汽口抽出蒸汽，所述零号高压加热器(7)的给水被从所述高压缸(1)抽出的蒸汽进一步加热后输送至所述锅炉(2)内；
所述零号高压加热器(7)的进水口还设有三向阀(10)，所述三向阀(10)除与所述零号高压加热器(7)连通的阀口外的两个阀口分别与所述锅炉(2)的进水口、给水管路(8)相连通，通过控制所述三向阀(10)，可选择所述给水管路(8)的给水直接进入所述锅炉(2)或通过所述零号高压加热器(7)后再进入所述锅炉(2)。
2.根据权利要求1所述的汽轮机补汽抽汽系统，其特征在于：所述快关调节阀(9)与所述补汽阀(5)的出汽口之间设有一号逆止阀(6)，一号逆止阀(6)的进汽口与所述补汽阀(5)的出汽口相通。
3.根据权利要求2所述的汽轮机补汽抽汽系统，其特征在于：所述给水管路(8)上设有一号高压加热器(11)，所述一号高压加热器(11)的进汽口与所述高压缸(1)的出汽口相连通，所述一号高压加热器(11)的进汽口与所述高压缸(1)的出汽口之间设有二号逆止阀(12)。
4.根据权利要求1所述的汽轮机补汽抽汽系统，其特征在于：所述给水管路(8)上设有多个高压加热器。
5.一种权利要求1所述的汽轮机补汽抽汽系统的提高机组出力的控制方法，其特征在于：控制系统接收来自转速负荷控制器的流量指令，根据所述补汽阀(5)的阀门流量开度曲线，控制并调节所述补汽阀(5)的开度，且确保所述快关调节阀(9)的关闭，通过所述主汽阀(3)的蒸汽部分直接经由所述补汽阀(5)进入所述高压缸(1)中。
6.根据权利要求5所述的汽轮机补汽抽汽系统的提高机组出力的控制方法，其特征在于：所述零号高压加热器(7)的进水口还设有三向阀(10)，所述三向阀(10)除与所述零号高压加热器(7)连通的阀口外的两个阀口分别与所述锅炉(2)的进水口、给水管路(8)相连通；通过控制所述三向阀(10)，可选择所述给水管路(8)的给水直接进入所述锅炉(2)或通过所述零号高压加热器(7)后再进入所述锅炉(2)。
7.一种权利要求1所述的汽轮机补汽抽汽系统的提高进入锅炉的给水温度的控制方法，其特征在于：启用所述零号高压加热器(7)，在控制系统的指令下，所述补汽阀(5)关闭，所述快关调节阀(9)开启，所述零号高压加热器(7)从所述高压缸(1)的补汽口抽出蒸汽，所述零号高压加热器(7)的给水被从所述高压缸(1)抽出的蒸汽进一步加热后输送至所述锅炉(2)内。
8.根据权利要求7所述的汽轮机补汽抽汽系统的提高进入锅炉的给水温度的控制方法，其特征在于：所述控制系统通过调整所述快关调节阀(9)的开度，控制从所述高压缸(1)抽出的进入所述零号高压加热器(7)的蒸汽量。
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