CN110005487A - 一种蒸汽轮机的启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蒸汽轮机技术领域，尤其涉及一种蒸汽轮机的启动方法，包括：步骤一、蒸汽发生系统启动，换热介质加热给水产生蒸汽，换热介质具有最低工作温度；步骤二、高排管道上的逆止阀关闭，开启主汽阀和主调阀，使主蒸汽进入高压缸，且高压缸的排汽经高排通风管道送入凝汽器中，同时开启再热进汽阀和再热调阀，使蒸汽进入中低压通流，进行冲转，转速升至额定转速后并网；步骤三、保持主调阀开度不变，增大再热调阀开度，进行带初负荷并升负荷；步骤四、在主蒸汽温度升高至高压缸排汽温度高于换热介质最低工作温度时，关闭高排通风阀，开启逆止阀，使高压缸排汽经逆止阀送入再热器，同时增大主调阀的开度，继续升负荷。能够避免换热介质凝固。

Description

一种蒸汽轮机的启动方法
技术领域
本发明涉及蒸汽轮机技术领域，尤其涉及一种蒸汽轮机的启动方法。
背景技术
蒸汽轮机是电站建设中的关键动力设备之一，用于将热能转化为机械能。随着发电技术的不断发展，除了通过煤、垃圾、秸秆等燃料燃烧来获得水蒸汽，还有通过其它换热介质来获得水蒸汽，比如光热发电领域的熔融盐。
光热发电领域采用熔融盐作为传热介质和储热介质，目前较为成熟的是60％NaNO3和40％KNO3的混合盐。该盐在温度低于240℃时将会发生结晶现象，低于220℃时将会凝固，其具有最低工作温度。因此工程上需要确保与熔融盐换热的水或蒸汽的温度高于245℃～260℃。一旦发生熔融盐凝固堵管，将需要花费人力和时间。
通常，蒸汽轮机在启动过程中，高压通流后蒸汽，如高压缸排汽会进入蒸汽发生系统进行再次加热。若蒸汽轮机采用常规的高中压联合启动，当启动蒸汽温度较低时，如冷态启动，在冲转或升负荷阶段，蒸汽轮机的高压通流后温度会较低，进而会导致换热介质凝固，造成额外的经济损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种蒸汽轮机的启动方法，能够避免换热介质凝固，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种蒸汽轮机的启动方法，包括：步骤一、蒸汽发生系统启动，通过换热介质加热给水产生蒸汽并提供给蒸汽轮机，换热介质具有一最低工作温度；步骤二、连通高压缸排汽口与再热器的高排管道上的逆止阀关闭，开启高排通风管道上的高排通风阀，开启主汽阀和主调阀，使主蒸汽进入高压缸，且高压缸的排汽经高排通风管道送入凝汽器中，同时开启再热进汽阀和再热调阀，使蒸汽进入中低压通流，进行冲转，在转速升高至额定转速后并网；步骤三、保持主调阀的开度不变，增大再热调阀的开度，进行带初负荷并升负荷；步骤四、在主蒸汽的温度升高至高压缸的排汽温度高于换热介质的最低工作温度时，关闭高排通风阀，开启逆止阀，使高压缸的排汽经逆止阀送入再热器，同时增大主调阀的开度，使高压缸参与升负荷。
优选地，在步骤四中，当主调阀的开度和再热调阀的开度均增大至全开时，回热系统投入，凝汽器中的冷凝水经回热系统加热至温度高于换热介质的最低工作温度后送入蒸汽发生系统中。
优选地，回热系统包括沿给水流向依次连通的低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器和辅助高压加热器。
优选地，辅助高压加热器的汽源来自于蒸汽发生系统或其他汽源。
优选地，在回热系统投入之前，凝汽器中的冷凝水经电加热器加热至温度高于换热介质的最低工作温度后送入蒸汽发生系统中；在回热系统投入后，关闭电加热器。
优选地，在回热系统投入之前，凝汽器中的冷凝水依次经凝结水泵、除氧器和给水泵送入电加热器中。
优选地，在步骤二中，蒸汽发生系统提供给蒸汽轮机的主蒸汽一分部经主汽阀和主调阀进入高压缸，且另一部分经高压旁路管道送入再热器中，再热器的出口排出的再热蒸汽经再热蒸汽管道及再热进汽阀和再热调阀进入中压通流。
优选地，再热蒸汽管道与凝汽器之间连通有中压旁路管道，在步骤二中，在进行冲转之前，先开启高压旁路管道上的高压旁路阀、中压旁路管道上的中压旁路阀、主汽阀以及再热进汽阀，进行暖阀暖管操作。
优选地，在步骤四中，当主调阀的开度和再热调阀的开度均增大至全开时，关闭高压旁路阀和中压旁路阀。
优选地，换热介质的最低工作温度为T且满足：245℃≤T≤260℃。
与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
蒸汽轮机启动时，在冲转及升负荷阶段，由于蒸汽发生系统产生的主蒸汽温度较低，导致高压缸的排汽温度过低，不能满足换热介质的最低工作温度要求，本发明的蒸汽轮机的启动方法，将冲转及升负荷阶段温度过低的高压缸排汽经高排通风管道送入凝汽器中，而不送入蒸汽发生系统的再热器中，直至主蒸汽的温度升高至高压缸的排汽温度高于换热介质的最低工作温度时再将高压缸排汽送入再热器中，从而避免了温度过低的高压缸排汽与换热介质换热造成换热介质凝固，能够确保换热介质正常工作，避免机组因换热介质凝固而产生额外的经济损失，保证机组安全稳定地运行。
附图说明
图1是本发明实施例中的蒸汽轮机的结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1、换热介质存储罐 2、高温换热介质管道
3、低温换热介质管道 4、过热器
5、再热器 6、汽包
7、蒸发器 8、预热器
9、主蒸汽管道 10、高压旁路管道
11、高压旁路阀 12、主汽阀
13、主调阀 14、高压缸
15、高排管道 16、逆止阀
17、高排通风管道 18、高排通风阀
19、再热蒸汽管道 20、再热进汽阀
21、再热调阀 22、中低压缸
23、凝汽器 24、中压旁路
25、中压旁路阀 26、凝结水泵
27、给水管道 28、低压加热器
29、除氧器 30、给水泵
31、高压加热器 32、辅助高压加热器
33、电加热器
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明实施例提供一种蒸汽轮机的启动方法，本实施例的启动方法可适用于采用熔融盐等作为换热介质对给水或蒸汽进行加热的蒸汽轮机，能够避免换热介质发生凝固的现象。所述蒸汽轮机的结构形式并不局限，可以为一次再热汽轮机或二次再热汽轮机，可以为单缸机组或多缸机组，可以为高、中、低压缸分缸的机型，也可以为高压缸、中低压缸合缸的双缸机型。本实施例以高压缸、中低压缸合缸的双缸、单排汽、一次再热凝汽式蒸汽轮机为例进行说明，其它结构形式的蒸汽轮机对本实例的启动方法的应用与该蒸汽轮机相同，本文不予赘述。参加图1，本实施例中的蒸汽轮机包括换热介质存储罐1、蒸汽发生系统、高压缸14、中低压缸22、凝汽器23、回热系统以及电加热器33。
其中，换热介质存储罐1用于储存换热介质，换热介质优选为熔融盐。换热介质存储罐1内的高温换热介质经高温换热介质管道2送入蒸汽发生系统，加热蒸汽发生系统中的给水，以产生蒸汽，与蒸汽发生系统中的给水换热完毕后的低温换热介质经低温换热介质管道3送回换热介质存储罐1内，加热后循环利用。换热介质在蒸汽发生系统中的流向与给水流向相反。
蒸汽发生系统包括过热器4、再热器5、汽包6、蒸发器7和预热器8。给水先进入预热器8，与换热介质换热后送入汽包6中。汽包6中的水送入蒸发器7，与换热介质换热后送回汽包6。汽包6中的蒸汽送入过热器4，与换热介质换热后产生主蒸汽，主蒸汽通入主蒸汽管道9中。
主蒸汽管道9与高压缸14的进汽口相连通，主蒸汽管道9上在高压缸14的进汽口处沿蒸汽流向依次设有主汽阀12和主调阀13，主汽阀12用于向高压缸14内通入主蒸汽，主调阀13用于调节进汽量。高压缸14的排汽口通过高排管道15与再热器5的入口相连通，高排管道15上设有逆止阀16，逆止阀16具有强开功能，再热器5的出口通过再热蒸汽管道19与中低压缸22的进汽口相连通。高压缸14的排汽可以经过逆止阀16送入再热器5中，与换热介质换热后产生再热蒸汽，再热蒸汽经再热蒸汽管道19送入中低压缸22中。再热蒸汽管道19上在中低压缸22的进汽口处沿蒸汽流向依次设有再热进汽阀20和再热调阀21，再热进汽阀20用于向中低压缸22内通入再热蒸汽，再热调阀21用于调节进汽量。中低压缸22的排汽送入凝汽器23中。再热蒸汽管道19上设有中压旁路24，且中压旁路24位于再热进汽阀20的上游，中压旁路24与凝汽器23相连通，中压旁路24上设有中压旁路阀25。主蒸汽管道9上设有高压旁路管道10，且高压旁路管道10位于主汽阀12的上游，高压旁路管道10在逆止阀16的下游与高排管道15相连通，高压旁路管道10上设有高压旁路阀11。高排管道15上设有高排通风管道17，且高排通风管道17位于逆止阀16的上游，高排通风管道17与凝汽器23相连通，高排通风管道17上设有高排通风阀18。
凝汽器23的出口与凝结水泵26相连通，凝汽器23中的冷凝水经凝结水泵26加压送入给水管道27中，然后经送给水管道27入蒸汽发生系统的预热器8中，实现热力循环。回热系统和电加热器33设置在给水管道27上，回热系统包括沿给水流向依次连通的低压加热器28、除氧器29、给水泵30、高压加热器31和辅助高压加热器32。电加热器33设置在辅助高压加热器32的下游。
下面，结合图1所示的上述蒸汽轮机，对本实施例的蒸汽轮机的启动方法进行描述。具体的，本实施例的蒸汽轮机的启动方法包括以下步骤。
步骤一、蒸汽发生系统启动，通过换热介质加热给水产生蒸汽并提供给蒸汽轮机，换热介质具有一最低工作温度，与换热介质换热的给水或蒸汽的温度应高于该最低工作温度，以保证换热介质不会产生凝固，确保换热介质正常工作。本实施例中，换热介质的最低工作温度为T且满足：245℃≤T≤260℃。蒸汽发生系统启动后，逐渐提供满足蒸汽轮机冲转要求的蒸汽，在这一过程中，可以开启高压旁路阀11和中压旁路阀25，蒸汽发生系统产生的蒸汽送入主蒸汽管道9中后，经高压旁路管道10、高排管道15、再热器5、再热蒸汽管道19和中压旁路24送入凝汽器23中。
步骤二、当蒸汽发生系统提供的蒸汽满足蒸汽轮机冲转要求后，进行冲转，具体为：开启主汽阀12和主调阀13，使主蒸汽进入高压缸14，此时高压缸14的排汽温度较低，不能满足换热介质的最低工作温度要求，因此使连通高压缸14排汽口与再热器5的高排管道15上的逆止阀16处于关闭状态，开启高排通风阀18，使高压缸14的排汽经高排通风管道17送入凝汽器23中；同时开启再热进汽阀20和再热调阀21，使蒸汽进入中低压通流(中低压缸22)，且中低压通流后的蒸汽送入凝汽器23中；高压缸14和中低压通流同时进汽，进行冲转，且由主调阀13的开度和再热调阀21的开度共同控制转速。在此过程中，蒸汽发生系统提供给蒸汽轮机的主蒸汽一分部经主蒸汽管道9上的主汽阀12和主调阀13进入高压缸14，另一部分则经高压旁路管道10送入再热器5中，再热器5的出口排出的再热蒸汽经再热蒸汽管道19及再热进汽阀20和再热调阀21进入中压通流。在冲转升转速过程中，可以根据需要在某一转速下停留一定时间，进行中速或低速暖机，暖机完成后再继续升高转速，直至达到额定转速。在转速升高至额定转速后并网。
在上述步骤二中，优选地，当蒸汽发生系统提供的蒸汽满足蒸汽轮机冲转要求后，可以在进行冲转之前先进行暖阀暖管操作，具体为：高压旁路阀11和中压旁路阀25保持开启状态，开启主汽阀12和再热进汽阀20，且主汽阀12和再热进汽阀20均全开，可以使蒸汽经主蒸汽管道9和主汽阀12流至主调阀13处、经再热蒸汽管道19和再热进汽阀20流至再热调阀21处，从而可对主蒸汽管道9、主汽阀12阀壳、再热蒸汽管道19、再热进汽阀20阀壳进行预暖，实现暖阀暖管。在暖阀暖管操作完成后，再逐渐开启主调阀13和再热调阀21，并打开高排通风阀18，进行冲转。
步骤三、在冲转及并网完成后，保持主调阀13的开度不变，增大再热调阀21的开度，进行带初负荷并升负荷。此时，由于高压缸14的排汽温度仍然较低，不能满足换热介质的最低工作温度要求，因此，逆止阀16仍保持关闭状态，高压缸14的排汽仍经高排通风管道17送入凝汽器23中，可以避免高压通流因小流量产生的鼓风问题，高压通流不参与升负荷过程。随着再热调阀21的开度逐渐增大，中低压通流进汽量逐渐增加，同时，蒸汽发生系统提供的主蒸汽参数和再热蒸汽参数逐渐提高，负荷随之逐渐升高。
步骤四、在主蒸汽的温度升高至高压缸14的排汽温度高于换热介质的最低工作温度时，即高压缸14的排汽温度满足换热介质的最低工作温度要求时，可以将高压缸14的排汽送入再热器5中与换热介质换热。此时，关闭高排通风管道17上的高排通风阀18，开启逆止阀16，使高压缸14的排汽经逆止阀16送入再热器5，同时增大主调阀13的开度，增加高压缸14的进汽量，使高压通流参与升负荷过程，并在主调阀13开度和再热调阀21开度的共同控制下进行升负荷。在此过程中，随着主调阀13的开度逐渐增大，高压缸14的进汽量逐渐增加，可以逐渐关小高压旁路阀11和中压旁路阀25，当主调阀13的开度和再热调阀21的开度均增大至全开时，高压旁路阀11和中压旁路阀25关闭。
在上述步骤四中，优选地，当主调阀13的开度和再热调阀21的开度均增大至全开时，回热系统投入，凝汽器23中的冷凝水经回热系统加热至温度高于换热介质的最低工作温度后送入蒸汽发生系统的预热器8中。凝汽器23中的冷凝水可以经凝结水泵26送入回热系统中，依次经低压加热器28加热、除氧器29除氧、给水泵30增压、高压加热器31加热和辅助高压加热器32加热，使得冷凝水的温度升高至高于换热介质的最低工作温度，然后送入预热器8中与换热介质换热。由此可以保证给水温度满足换热介质的最低工作温度要求，避免产生换热介质因给水温度过低而凝固的现象。回热系统中，低压加热器28和高压加热器31的汽源均可以从蒸汽轮机通流(中低压通流或高压通流)内抽取蒸汽获得，用于与给水换热，实现给水的加热。优选地，辅助高压加热器32的汽源来自于蒸汽发生系统或其他汽源，可保证给水加热温度满足要求。
进一步，在回热系统投入之前，即在上述步骤一、步骤二和步骤三中以及在上述步骤四中回热系统投入之前，电加热器33工作，凝汽器23中的冷凝水可以经凝结水泵26送入给水管道27中，依次经过除氧器29除氧、给水泵30增压后送入电加热器33，并经电加热器33加热，使得冷凝水的温度升高至高于换热介质的最低工作温度，然后送入蒸汽发生系统的预热器8中与换热介质换热。由此可以保证回热系统投入之前，给水温度满足换热介质的最低工作温度要求，避免产生换热介质因给水温度过低而凝固的现象。在回热系统投入后，则可以关闭电加热器33，由回热系统对凝汽器23排出的冷凝水进行加热。
随着高压缸14进汽量、中低压通流进汽量逐渐增加，且蒸汽发生系统提供的主蒸汽参数和再热蒸汽参数逐渐提高，负荷逐渐升高至额定负荷，蒸汽轮机完成启动过程。
综上所述，蒸汽轮机启动时，在冲转及升负荷阶段，由于蒸汽发生系统产生的主蒸汽温度较低，导致高压缸14的排汽温度过低，不能满足换热介质的最低工作温度要求，本实施例的蒸汽轮机的启动方法，将冲转及升负荷阶段温度过低的高压缸14排汽经高排通风管道17送入凝汽器23中，而不送入蒸汽发生系统的再热器中，直至主蒸汽的温度升高至高压缸14的排汽温度高于换热介质的最低工作温度时再将高压缸14排汽送入再热器中，从而避免了温度过低的高压缸14排汽与换热介质换热造成换热介质凝固；在回热系统投入之前，通过电加热器33加热给水，在回热系统投入之后，则通过回热系统加热给水，使得给水温度升高至高于换热介质的最低工作温度后再送入蒸汽发生系统的预热器8中与换热介质换热，由此可使给水温度满足换热介质的最低工作温度要求，避免产生换热介质因给水温度过低而凝固的现象。因此，本实施例的蒸汽轮机的启动方法能够确保换热介质正常工作，避免机组因换热介质凝固而产生额外的经济损失，保证机组安全稳定地运行。该启动方法可适用于现有的蒸汽轮机热力循环系统，不需要增加额外的配置，控制逻辑简单，运行灵活，使用成本低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，包括：
步骤一、蒸汽发生系统启动，通过换热介质加热给水产生蒸汽并提供给蒸汽轮机，所述换热介质具有一最低工作温度；
步骤二、连通高压缸排汽口与再热器的高排管道上的逆止阀关闭，开启高排通风管道上的高排通风阀，开启主汽阀和主调阀，使主蒸汽进入高压缸，且高压缸的排汽经高排通风管道送入凝汽器中，同时开启再热进汽阀和再热调阀，使蒸汽进入中低压通流，进行冲转，在转速升高至额定转速后并网；
步骤三、保持所述主调阀的开度不变，增大所述再热调阀的开度，进行带初负荷并升负荷；
步骤四、在主蒸汽的温度升高至高压缸的排汽温度高于所述换热介质的最低工作温度时，关闭所述高排通风阀，开启所述逆止阀，使高压缸的排汽经所述逆止阀送入所述再热器，同时增大所述主调阀的开度，使高压缸参与升负荷。
2.根据权利要求1所述的蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，在所述步骤四中，当所述主调阀的开度和所述再热调阀的开度均增大至全开时，回热系统投入，所述凝汽器中的冷凝水经所述回热系统加热至温度高于所述换热介质的最低工作温度后送入所述蒸汽发生系统中。
3.根据权利要求2所述的蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，所述回热系统包括沿给水流向依次连通的低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器和辅助高压加热器。
4.根据权利要求3所述的蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，所述辅助高压加热器的汽源来自于蒸汽发生系统或其他汽源。
5.根据权利要求2所述的蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，在所述回热系统投入之前，所述凝汽器中的冷凝水经电加热器加热至温度高于所述换热介质的最低工作温度后送入所述蒸汽发生系统中；在所述回热系统投入后，关闭所述电加热器。
6.根据权利要求5所述的蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，在所述回热系统投入之前，所述凝汽器中的冷凝水依次经凝结水泵、除氧器和给水泵送入所述电加热器中。
7.根据权利要求1所述的蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，在所述步骤二中，蒸汽发生系统提供给蒸汽轮机的主蒸汽一分部经所述主汽阀和主调阀进入高压缸，且另一部分经高压旁路管道送入所述再热器中，所述再热器的出口排出的再热蒸汽经再热蒸汽管道及所述再热进汽阀和再热调阀进入中压通流。
8.根据权利要求7所述的蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，所述再热蒸汽管道与所述凝汽器之间连通有中压旁路管道，在所述步骤二中，在进行冲转之前，先开启所述高压旁路管道上的高压旁路阀、所述中压旁路管道上的中压旁路阀、所述主汽阀以及所述再热进汽阀，进行暖阀暖管操作。
9.根据权利要求8所述的蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，在所述步骤四中，当所述主调阀的开度和所述再热调阀的开度均增大至全开时，关闭所述高压旁路阀和所述中压旁路阀。
10.根据权利要求1所述的蒸汽轮机的启动方法，其特征在于，所述换热介质的最低工作温度为T且满足：245℃≤T≤260℃。
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