CN109404068A - 用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统及其控制方法，该用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统包括：锅炉，锅炉的主蒸汽出口连通高压缸，高压缸的排汽端连通锅炉的再热器，蒸汽经锅炉的再热器后输出至中压缸，中压缸的排汽进入低压缸，中压缸、低压缸的抽汽口分别通过第一抽汽管道、第二抽汽管道单向连通射流泵的低压进汽侧；第一抽汽管道上设有第一阀组，第二抽汽管道上设有第二阀组；锅炉的再热器进出口端分别通过第三抽汽管道、第四抽汽管道单向连通射流泵的高压进汽侧；第三抽汽管道上设有第三阀组，第四抽汽管道上设有第四阀组；射流泵出口端提供工业用汽。

Description

用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统及其控制方法，属 于火电机组调峰及工业用汽供应领域。
背景技术
工业蒸汽在日常生产和生活中起着很重要的作用，可以供热、供暖、洗 浴、脱水、清洗，生产等用途，在食品加工、医疗消毒、石化加工、机械动力 等方面有着广泛应用。
热电厂作为提供工业用汽的主要企业之一，在发电的同时，利用汽轮机的 抽汽为用户供应工业用汽。相比一般的只生产电能的凝汽式机组，热电厂除了 供应电能以外，同时还利用作过功(即发了电)的汽轮机抽汽来满足生产和生 活上所需热量，这种能量生产方式称为热电联产。
从能源利用效果考虑，热电联产机组一次能源利用得比较合理,做到按质 供能，梯级用能，能尽其用，经济性较好，使地区的整个能量供应系统节约了 能源，减轻环境污染。
由于电力需求放缓导致发电市场增量空间有限，而火电机组为快 速增长的非化石能源发电承担深度调峰和备用功能，进一步挤压了火 力发电市场空间。同时，火电新投产装机保持较大规模，导致近几年 火电机组设备利用小时总体呈持续下降态势，从2006年的5612小时 降至2011年的5305小时，2014年进一步降至4739小时，为上一轮 低谷1999年4719小时以来的年度最低值。
火电机组利用小时数下降，平均负荷率不断降低。对于热电联产机组，由 于其“热电耦合”，导致工业抽汽参数下降，无法满足用户侧需求。对应不可 中断工业用汽负荷，热电厂往往花费高额代价，需要配备备用热源保证工业用 汽供应稳定，企业经营压力明显增加，收益下降，供汽安全性也受到一定挑 战。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于机组调峰工况的工业蒸汽供 应系统及其控制方法，该用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统及其控制方法 可以在机组正常负荷时保持无极可调；在机组调峰或长期处于部分负荷时，通 过控制系统协同调度相关阀组，同样保证射流泵效率，使射流泵可以在较宽机 组负荷下，均具有良好适应性和高效性。
本发明的技术方案如下：
一种用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，包括：锅炉，锅炉的主蒸汽 出口连通高压缸，高压缸的排汽端连通锅炉的再热器，蒸汽经锅炉的再热器后 输出至中压缸，中压缸的排汽进入低压缸，中压缸、低压缸的抽汽口分别通过 第一抽汽管道、第二抽汽管道单向连通射流泵的低压进汽侧；第一抽汽管道上 设有第一阀组，第二抽汽管道上设有第二阀组；锅炉的再热器进出口端分别通 过第三抽汽管道、第四抽汽管道单向连通射流泵的高压进汽侧；第三抽汽管道 上设有第三阀组，第四抽汽管道上设有第四阀组；射流泵出口端提供工业用 汽。
其中，所述高压缸的进汽管和排汽管之间旁通有旁路管道；旁路管道上设 有第五阀组。
其中，所述第一抽汽管道和第二抽汽管道管道交汇后与射流泵的低压进汽 侧连接；且该交汇管道上设有第一止回阀。
其中，所述第三抽汽管道、第四抽汽管道管道交汇后与射流泵的高压进汽 侧连接，且该交汇管道上设有第二止回阀。
其中，所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，还包括控制器，控 制器分别与第一阀组、第二阀组、第三阀组、第四阀组和第五阀组电信号连接 并控制它们的启闭。
其中，所述第三阀组包括隔离阀和减压阀，减压阀后设有喷水减温器；第 四阀组包括隔离阀和减压阀，减压阀后设有喷水减温器。
其中，所述第一阀组和第二阀组为隔离阀，实现射流泵的低压进汽侧隔 离。
其中，所述第五阀组包括隔离阀和减压阀，减压阀后设有喷水减温器。
一种用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统的控制方法，包括所述的用于 机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，步骤如下：
S1、机组处于正常负荷区间，射流泵的高压汽源根据机组负荷及用汽量， 使得第三阀组和/或第四阀组打开，高压缸的排汽端和锅炉的再热器出口端为 射流泵提供高压汽源作为动力蒸汽；射流泵的低压汽源根据机组负荷及用汽 量，使得第一阀组和/或第二阀组打开，中压缸和低压缸的抽汽口为射流泵提 供低压汽源作为引射蒸汽；射流泵在高压汽源引射低压汽源后，在射流泵出口 形成中压蒸汽，供给用户侧使用，通过调整射流泵内部喷针行程，调整输出蒸 汽参数，响应外界用汽负荷变化和用户不同时期需要。
其中，所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统的控制方法，还包括 步骤如下：
S2、机组响应电网调峰后，进入滑压模式运行，主蒸汽参数下降，汽轮机 各汽缸排汽、各段抽汽参数下降，射流泵效率开始下降，射流泵出口工业蒸汽 参数下降；机组负荷低至一定程度时，第一阀组、第二阀组、第三阀组和第四 阀组的状态与步骤S1保持一致；开启第五阀组，提升锅炉的再热器出口蒸汽 参数，进而提升射流泵汽源参数，射流泵根据汽源参数变化，进行进汽参数和 喷针行程调节，维持高效运行状态；
S3、调峰结束后，机组升负荷时，根据主蒸汽、再热蒸汽参数，逐步关小 第五阀组直至全部关闭，射流泵通过改变喷针行程自动调整高压汽源进汽量， 恢复常规运行和调节模式。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明的射流泵利用高压蒸汽引射低压蒸汽，在机组负荷小幅波动 时，通过自身喷针调整，保持对外供汽稳定并具有较高经济性。
2、机组调峰期间，本发明采用部分主蒸汽提升射流泵动力蒸汽参数，保 证对外供汽参数稳定，并能很好的控制机组各项参数维持正常区间。
3、本发明可以保证射流泵在较宽机组负荷下保持高效运行，同时满足电 网调峰和用户用汽需求。
4、本发明相比其他工业用汽保障方案，系统简单，对机组改动小，节约 改造时间和现场空间。
5、本发明可以根据机组负荷和用汽量，切换射流泵的高压汽源和低压汽 源供汽阀组，提升热压机运行灵活性并保持较高效率，适应不同工况需求。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中附图标记表示为：
1、控制器；2、锅炉；3、旁路管道；30、第五阀组；4、高压缸；5、中 压缸；6、低压缸；8、射流泵；10、再热器；11、第一抽汽管道；12、低压进 汽侧；14、高压进汽侧；15、第二抽汽管道；16、第三抽汽管道；17、第四抽 汽管道；18、第一止回阀；19、第二止回阀；110、第一阀组；150、第二阀 组；160、第三阀组；170、第四阀组。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1，一种用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，包括：锅炉2， 锅炉2的主蒸汽出口连通高压缸4，高压缸4的排汽端连通锅炉2的再热器 10，蒸汽经锅炉2的再热器10后输出至中压缸5，中压缸5的排汽进入低压缸 6，中压缸5、低压缸6的抽汽口分别通过第一抽汽管道11、第二抽汽管道15 单向连通射流泵8的低压进汽侧12；第一抽汽管道11上设有第一阀组110， 第二抽汽管道15上设有第二阀组150；锅炉2的再热器10进出口端分别通过第三抽汽管道16、第四抽汽管道17单向连通射流泵8的高压进汽侧14；第三 抽汽管道16上设有第三阀组160，第四抽汽管道17上设有第四阀组170；射 流泵8出口端提供工业用汽。
进一步的，所述高压缸4的进汽管和排汽管之间旁通有旁路管道3；旁路 管道3上设有第五阀组30。
进一步的，所述第一抽汽管道11和第二抽汽管道15管道交汇后与射流泵 8的低压进汽侧12连接；且该交汇管道上设有第一止回阀18。
进一步的，所述第三抽汽管道16、第四抽汽管道17管道交汇后与射流泵 8的高压进汽侧14连接，且该交汇管道上设有第二止回阀19。
进一步的，所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，还包括控制器 1；控制器1分别与第一阀组110、第二阀组150、第三阀组160、第四阀组 170和第五阀组30电信号连接并控制它们的启闭。
进一步的，所述第三阀组160包括隔离阀和减压阀，减压阀后设有喷水减 温器；第四阀组170包括隔离阀和减压阀，减压阀后设有喷水减温器。
进一步的，所述第一阀组110和第二阀组150为隔离阀，实现射流泵8的 低压进汽侧12隔离。
进一步的，所述第一抽汽管道11、第二抽汽管道15、第三抽汽管道16以 及第四抽汽管道17上分别设置有温度表、压力表、流量表，可以反映阀组前 后蒸汽参数。
进一步的，所述第五阀组30包括隔离阀和减压阀，减压阀后设有喷水减 温器。所述旁路管道3上设置有温度表、压力表、流量表，可以反映阀组前后 蒸汽参数。
一种用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统的控制方法，包括所述的用于 机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，步骤如下：
S1、机组处于正常负荷区间，射流泵8的高压汽源根据机组负荷及用汽 量，使得第三阀组160和/或第四阀组170打开，高压缸4的排汽端和锅炉2 的再热器10出口端为射流泵8提供高压汽源作为动力蒸汽；射流泵8的低压 汽源根据机组负荷及用汽量，使得第一阀组110和/或第二阀组150打开，中 压缸5和低压缸6的抽汽口为射流泵8提供低压汽源作为引射蒸汽；射流泵8 在高压汽源引射低压汽源后，在射流泵8出口形成中压蒸汽，供给用户侧使 用，通过调整射流泵8内部喷针行程，调整输出蒸汽参数，响应外界用汽负荷 变化和用户不同时期需要。
S2、机组响应电网调峰后，进入滑压模式运行，主蒸汽参数下降，汽轮机 各汽缸排汽、各段抽汽参数下降，射流泵8效率开始下降，射流泵8出口工业 蒸汽参数下降；机组负荷低至一定程度时，第一阀组110、第二阀组150、第 三阀组160和第四阀组170的状态与步骤S1保持一致；开启第五阀组30，提 升锅炉2的再热器10出口蒸汽参数，进而提升射流泵8汽源参数，射流泵8 根据汽源参数变化，进行进汽参数和喷针行程调节，维持高效运行状态；
S3、调峰结束后，机组升负荷时，根据主蒸汽、再热蒸汽参数，逐步关小 第五阀组30直至全部关闭，射流泵8通过改变喷针行程自动调整高压汽源进 汽量，恢复常规运行和调节模式。
其中，其中射流泵效率由以下方式计算：
η＝Q2/Q1η＝Q2/Q1
(1)
Q1＝Q3+Q4 (2)
其中：
η为射流泵效率；
Q1为射流泵高压汽源流量；
Q2为射流泵低压汽源流量；
Q3为汽轮机高压抽汽流量；
Q4为汽轮机高压抽汽减温水流量；
根据上述流量测量值，进行减温减压前后流量数据的校核，当出现较大偏 差时，需要重新校验仪表，校验公式如下：
H′(p，t)＝Hl(t)+H0(p，t)
其中：
H′为减温减压后蒸汽焓值，由减温减压后蒸汽对应压力参数p和温度 参数t求得；
Hl为减温水焓值，由减温水对应温度参数t求得；
H0为蒸汽减温减压前焓值，由蒸汽减温减压前对应压力参数p和温度 参数t求得；
射流泵通过调整喷针行程或改变进汽流量，在满足用户供汽需求情况下， 改善射流泵高压汽源与低压汽源比例，使射流泵保持较高效率状态。
在机组进入调峰模式时，射流泵优先使用低品质动力汽源，当动力汽源品 质无法满足射流泵需求时，切换高品质汽源，维持射流泵高效运行状态。
调峰状态下，第五阀组30后温度通过以下策略控制：
T＝ft(w)+T1
其中：
T为第五阀组30后控制温度；
ft(w)为机组设计工况下，电负荷w和高压缸排汽温度t关系函 数；
T1为温度修正值。
第五阀组30后压力通过以下策略控制：
P＝fp(w)+P1
其中：
P为第五阀组30后控制压力；
fp(w)为电负荷w和高压缸排汽压力p关系函数，由机组历史运行 数据拟合得出；
P1为压力修正值。
为保证机组整体运行经济性，需适当提高机组背压运行，经济运行背压根 据如下方法控制：
Q′C(H(p，￡)-Hl(p))＝QCpΔt
其中：
Q′C为进入前置加热器乏汽流量；
H(p，t)为乏汽在汽轮机排汽压力p和温度t下焓值；
Hl(p)为乏汽疏水在排汽背压p对应焓值；
Q为热网管线循环水流量；
Cp为水的定压比热；
Δt为热网循环水在前置加热器温升。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运 用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，其特征在于：包括：锅炉（2），锅炉（2）的主蒸汽出口连通高压缸（4），高压缸（4）的排汽端连通锅炉（2）的再热器（10），蒸汽经锅炉（2）的再热器（10）后输出至中压缸（5），中压缸（5）的排汽进入低压缸（6），中压缸（5）、低压缸（6）的抽汽口分别通过第一抽汽管道（11）、第二抽汽管道（15）单向连通射流泵（8）的低压进汽侧（12）；第一抽汽管道（11）上设有第一阀组（110），第二抽汽管道（15）上设有第二阀组（150）；锅炉（2）的再热器（10）进出口端分别通过第三抽汽管道（16）、第四抽汽管道（17）单向连通射流泵（8）的高压进汽侧（14）；第三抽汽管道（16）上设有第三阀组（160），第四抽汽管道（17）上设有第四阀组（170）；射流泵（8）出口端提供工业用汽。
2.根据权利要求1所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，其特征在于：所述高压缸（4）的进汽管和排汽管之间旁通有旁路管道（3）；旁路管道（3）上设有第五阀组（30）。
3.根据权利要求1所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，其特征在于：所述第一抽汽管道（11）和第二抽汽管道（15）管道交汇后与射流泵（8）的低压进汽侧（12）连接；且该交汇管道上设有第一止回阀（18）。
4.根据权利要求1所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，其特征在于：所述第三抽汽管道（16）、第四抽汽管道（17）管道交汇后与射流泵（8）的高压进汽侧（14）连接，且该交汇管道上设有第二止回阀（19）。
5.根据权利要求2所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，其特征在于：还包括控制器（1），控制器（1）分别与第一阀组（110）、第二阀组（150）、第三阀组（160）、第四阀组（170）和第五阀组（30）电信号连接并控制它们的启闭。
6.根据权利要求1所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，其特征在于：所述第三阀组（160）包括隔离阀和减压阀，减压阀后设有喷水减温器；第四阀组（170）包括隔离阀和减压阀，减压阀后设有喷水减温器。
7.根据权利要求1所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，其特征在于：所述第一阀组（110）和第二阀组（150）为隔离阀，实现射流泵（8）的低压进汽侧（12）隔离。
8.根据权利要求2所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，其特征在于：所述第五阀组（30）包括隔离阀和减压阀，减压阀后设有喷水减温器。
9.一种用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统的控制方法，包括如权利要求2所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统，其特征在于：步骤如下：
S1、机组处于正常负荷区间，射流泵（8）的高压汽源根据机组负荷及用汽量，使得第三阀组（160）和/或第四阀组（170）打开，高压缸（4）的排汽端和锅炉（2）的再热器（10）出口端为射流泵（8）提供高压汽源作为动力蒸汽；射流泵（8）的低压汽源根据机组负荷及用汽量，使得第一阀组（110）和/或第二阀组（150）打开，中压缸（5）和低压缸（6）的抽汽口为射流泵（8）提供低压汽源作为引射蒸汽；射流泵（8）在高压汽源引射低压汽源后，在射流泵（8）出口形成中压蒸汽，供给用户侧使用，通过调整射流泵（8）内部喷针行程，调整输出蒸汽参数，响应外界用汽负荷变化和用户不同时期需要。
10.根据权利要求8所述的用于机组调峰工况的工业蒸汽供应系统的控制方法，其特征在于：还包括步骤如下：
S2、机组响应电网调峰后，进入滑压模式运行，主蒸汽参数下降，汽轮机各汽缸排汽、各段抽汽参数下降，射流泵（8）效率开始下降，射流泵（8）出口工业蒸汽参数下降；机组负荷低至一定程度时，第一阀组（110）、第二阀组（150）、第三阀组（160）和第四阀组（170）的状态与步骤S1保持一致；开启第五阀组（30），提升锅炉（2）的再热器（10）出口蒸汽参数，进而提升射流泵（8）汽源参数，射流泵（8）根据汽源参数变化，进行进汽参数和喷针行程调节，维持高效运行状态；
S3、调峰结束后，机组升负荷时，根据主蒸汽、再热蒸汽参数，逐步关小第五阀组（30）直至全部关闭，射流泵（8）通过改变喷针行程自动调整高压汽源进汽量，恢复常规运行和调节模式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110030494A (zh) * 2019-04-15 2019-07-19 陕西延长石油（集团）有限责任公司榆林炼油厂 一种提高低压蒸汽用户单元蒸汽压力的增压系统及方法
CN112282877A (zh) * 2020-09-27 2021-01-29 山东电力工程咨询院有限公司 一种二次再热机组工业抽汽系统及其运行方法
CN113309587A (zh) * 2021-06-23 2021-08-27 山东电力工程咨询院有限公司 一种超超临界机组大流量工业抽汽梯级利用系统及方法
CN113914948A (zh) * 2021-10-15 2022-01-11 国能龙源蓝天节能技术有限公司上海分公司 一种利用旁路供热实现热电机组深度调峰的系统以及方法
CN114215618A (zh) * 2021-12-23 2022-03-22 国能龙源蓝天节能技术有限公司 一种再热热段蒸汽再利用系统、供汽系统及其供汽方法

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