CN111156058A - 一种回热汽轮机运行压力控制方法 - Google Patents

一种回热汽轮机运行压力控制方法 Download PDF

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Abstract

一种回热汽轮机运行压力控制方法，涉及能源与动力技术领域，主要用于解决由于回热汽轮机进汽量高于回热加热器用汽量而导致的除氧器压力升高的问题；回热汽轮机系统包括锅炉、主汽轮机、回热汽轮机、回热汽轮机进汽调节阀、发电机、低压加热器、高压加热器、凝汽器、流量调节阀、除氧器、除氧器进汽调节阀和给水泵；通过判断回热汽轮机背压，使用不同的控制策略保证除氧器和回热汽轮机背压在合理范围，采用这种控制方式，可以在一定程度简化控制系统，提高机组效率，减少回热汽轮机系统不可逆损失，保持回热汽轮机系统的平稳运行。

Description

一种回热汽轮机运行压力控制方法
技术领域
本发明涉及能源与动力技术领域，特别是涉及一种回热汽轮机运行压力控制 方法。
背景技术
随着火电机组容量的提高和参数的增加，使蒸汽过热度显著提高，导致不可 逆损失增加，限制高参数机组效率的提升。将高参数蒸汽通入回热汽轮机，并利 用回热汽轮机为高压加热器和除氧器提供抽汽，可以显著降低蒸汽过热度，减少 不可逆损失，提高效率。
但是由于回热汽轮机是背压式汽轮机，蒸汽压力容易受到回热加热器抽汽量 的影响，这给回热汽轮机系统的功率控制和压力控制增加了很多困难。现有技术 已经提出回热汽轮机背压的控制方法，但是其除氧器布置在回热汽轮机最后一级， 控制除氧器压力即为控制回热汽轮机背压，因此也就限制了回热汽轮机背压要在 高压除氧器的运行范围，为了提高回热汽轮机效率，增加汽轮机蒸汽流通量，在 除氧器后增加一级混合式低压加热器以降低回热汽轮机设计背压。因此回热汽轮 机系统不仅要控制回热汽轮机背压，而且要控制除氧器压力在合理范围运行。除 氧器为压力容器，除氧器压力过高会造成事故，回热汽轮机背压过高会增加排汽 温度，增加部件热应力，背压过低会造成汽轮机末级隔板应力增加，严重时会造 成损坏事故。因此，维持回热汽轮机系统除氧器压力和回热汽轮机背压在许用范 围是至关重要的，而单纯调节流量调节阀或进汽调节阀显然不能同时保证除氧器压力和回热汽轮机背压达到控制标准。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种回热汽轮机运行压力控制方法， 通过不同控制方式的切换，达到简化控制系统，并尽量提高机组效率，保证机组 的稳定运行的目的。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种回热汽轮机运行压力控制方法，回热汽轮机系统包括锅炉1、主汽轮机 2、发电机3、回热汽轮机16、回热汽轮机进汽调节阀13、凝汽器4、低压加热 器5、除氧器9、除氧器进汽调节阀14、给水泵10和高压加热器11，其中主汽 轮机2与发电机3同轴连接，回热汽轮机16主轴分别与小型发电机15和给水泵 10连接，给水泵10通过液力耦合器12调节转速；锅炉1产生的蒸汽进入主汽轮 机2，主汽轮机2的一级抽汽进入高压加热器11和回热汽轮机16，其余抽汽进 入低压加热器5，排汽进入冷凝器4；回热汽轮机16抽汽进入高压加热器11，次 末级抽汽进入除氧器9，排气进入混合式低压加热器7，其中除氧器9进汽管道 连接有除氧器进汽调节阀14，回热汽轮机16排气也与最高级低压加热器通过管 道连接，管道上设置有流量调节阀6；主汽轮机2排气经过凝汽器4冷凝后依次 通过低压加热器5、混合式低压加热器7、除氧器9、给水泵10和高压加热器11， 最终进入锅炉1。
回热汽轮机运行压力控制方法为：变负荷或停运加热器过程中，如果回热汽 轮机16的背压高于低限值，但是除氧器9压力高于高限值时，则通过增加流量 调节阀6的开度，增加回热汽轮机排入低压加热器5的蒸汽量，减少蒸汽进入混 合式低压加热器7的蒸汽量，在降低回热汽轮机16背压的同时，使除氧器9的 压力降低至高限值以内；如果回热汽轮机16的背压低于低限值、且除氧器压力 高于高限值时，一方面增加流量调节阀6的开度，增加回热汽轮机16排入低压 加热器5的蒸汽量，减少进入混合式低压加热器7的蒸汽流量，通过降低回热汽 轮机16的背压，降低除氧器9的压力，另一方面，通过适量减少除氧器进汽调节阀14的开度，减少进入除氧器9的蒸汽量，并增加进入混合式低压加热器7 的蒸汽量，使除氧器9的压力进一步降低的同时，提高回热汽轮机16的背压， 达到除氧器9的压力低于高限值、回热汽轮机16的背压高于低限值的目标；如 果高压加热器停运，除氧器9的压力会迅速升高甚至超过高限值，则首先通过增 加流量调节阀6的开度，增加回热汽轮机16排入低压加热器5的蒸汽量，在蒸 汽量增加至流量调节阀6的流量上限值时，通过逐渐关闭回热汽轮机进汽调节阀 13，减少进入回热汽轮机16的蒸汽量，从而减少进入混合式低压加热器7的蒸 汽量，使回热汽轮机16的背压降低，除氧器9的压力随之降低至高限值以内， 如果调节过程中，回热汽轮机16的背压低于低限值，则通过适当减少除氧器进 汽调节阀14的开度，减少进入除氧器9的蒸汽量，增加进入混合式低压加热器7 的蒸汽量，使回热汽轮机16的背压提高至低限值以上。
优选地，未使用回热汽轮机进汽调节阀13调节除氧器9的压力时，除氧器9 的压力高限值设置为设计压力的1.2倍。
优选地，使用回热汽轮机进汽调节阀13调节除氧器9压力时，除氧器9的 压力高限值设置为设计压力的1.24倍。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
变负荷过程中，使用流量调节阀控制除氧器压力，可以简化控制系统；在回 热汽轮机背压低于低限值的时候，利用流量调节阀控制除氧器压力、除氧器进汽 调节阀控制回热汽轮机背压，使机组能够稳定运行；如果高压加热器停运数量增 加，需要使用回热汽轮机进汽调节阀控制除氧器压力，保证机组在全工况运行。
通过不同控制方式的切换，达到简化控制系统，并尽量提高机组效率，保证 机组的稳定运行的目的。
附图说明
图1为双机回热系统除氧器压力控制结构示意图。
图中：1为锅炉；2为主汽轮机；3为发电机；4为凝汽器；5为低压加热器； 6为流量调节阀；7为混合式低压加热器；8为凝结水泵；9为除氧器；10为给 水泵；11为高压加热器；12为液力耦合器；13为回热汽轮机进汽调节阀；14为 除氧器进汽调节阀；15为小型发电机；16为回热汽轮机。
图2为未使用控制系统，除氧器压力和回热汽轮机背压曲线图。
图3为使用控制系统，除氧器压力和回热汽轮机背压曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，回热汽轮机16一端驱动给水泵10，另一端驱动小型发电机15， 回热汽轮机转速为固定3000r/min，给水泵10通过液力耦合器12进行给水泵10 转速调节。在设计时回热汽轮机发电功率远高于给水泵消耗功率，因此在一定情 况下，回热汽轮机16的背压调节不受回热汽轮机功率的限制。回热汽轮机16最 后一级为混合式低压加热器7，并通过流量调节阀6调节进入低压加热器5的蒸 汽流量，凝结水通过凝结水泵8进入除氧器9，除氧器9的抽汽来自回热汽轮机 16，并通过除氧器进汽调节阀14调节流量；给水经过给水泵10升压，并经过高 压加热器11加热升温。
在负荷降低或高压加热器停运时，回热汽轮机16的进汽量会高于高压加热 器11用汽量，过多蒸汽进入混合式低压加热器7，最终导致除氧器9压力的升高。 如果回热汽轮机16背压高于低限值时，通过增加流量调节阀6的开度，增加回 热汽轮机16排入低压加热器5的蒸汽量，使除氧器9压力低于设计压力的1.2 倍；因为仅使用流量调节阀6降低除氧器9的压力会造成回热汽轮机16的背压 降低，因此在回热汽轮机16的背压低于低限值时，需要适量减少除氧器进汽调 节阀14的开度，减少进入除氧器9的蒸汽量并增加进入混合式低压加热器7的 蒸汽量，使除氧器9的压力低于高限值的同时保证回热汽轮机16的背压高于低 限值；如果高加停运数量增加，需要增加流量调节阀6的蒸汽量来降低除氧器9 的压力，一旦流量调节阀6达到蒸汽量上限值，仅使用流量调节阀6不能继续降 低除氧器9的压力，则需要逐渐关闭回热汽轮机进汽调节阀13减少进入回热汽 轮机的蒸汽量，从而降低除氧器9的压力，并通过减少除氧器进汽调节阀14的 开度提高回热汽轮机16的背压至高于低限值。通过流量调节阀6和除氧器进汽 调节阀14控制回热汽轮机16的背压和除氧器9的压力实际为双输入、双输出的 耦合控制系统，选择除氧器9的压力作为流量调节阀6的控制量的原因为：一方 面由于除氧器9压力变化范围更大，在由于变工况导致的除氧器9和回热汽轮机 16的背压同时升高的时候，除氧器9的压力更容易达到高限值，因此如果保证除 氧器9的压力低于高限值，回热汽轮机16的背压也将会低于高限值；另一方面， 除氧器9和回热汽轮机16的背压同时升高的原因为回热汽轮机16的进汽量高于 高压加热器11的用汽量，调整除氧器进汽调节阀14并不能从根本上解决这个问 题，而只能调节进入除氧器9和混合式低压加热器7的蒸汽比例，因此仅作为一 种辅助控制除氧器9压力的方法，并作为弥补回热汽轮机16背压降低的措施， 因此除氧器进汽调节阀14的控制量为回热汽轮机16的背压而不是除氧器压力9。 以停运两台高压加热器为例，图2为未使用控制系统，除氧器9和回热汽轮机16 背压迅速升高，图3为使用控制系统，通过控制系统调节，除氧器9的压力和回 热汽轮机16的背压均在合理范围，理论上证明控制系统的可行性。通过切换不 同的控制策略，可以保证除氧器和回热汽轮机背压在合理范围的同时，尽量提高 机组效率，减少系统的不可逆损失。

Claims (3)

1.一种回热汽轮机运行压力控制方法，其特征在于，回热汽轮机系统包括锅炉(1)、主汽轮机(2)、发电机(3)、回热汽轮机(16)、回热汽轮机进汽调节阀(13)、凝汽器(4)、低压加热器(5)、除氧器(9)、除氧器进汽调节阀(14)、给水泵(10)和高压加热器(11)，其中主汽轮机(2)与发电机(3)同轴连接，回热汽轮机(16)主轴分别与小型发电机(15)和给水泵(10)连接，给水泵(10)通过液力耦合器(12)调节转速；锅炉(1)产生的蒸汽进入主汽轮机(2)，主汽轮机(2)的一级抽汽进入高压加热器(11)和回热汽轮机(16)，其余抽汽进入低压加热器(5)，排汽进入冷凝器(4)；回热汽轮机(16)抽汽进入高压加热器(11)，次末级抽汽进入除氧器(9)，排气进入混合式低压加热器(7)，其中除氧器(9)进汽管道连接有除氧器进汽调节阀(14)，回热汽轮机(16)排气也与最高级低压加热器通过管道连接，管道上设置有流量调节阀(6)；主汽轮机(2)排气经过凝汽器(4)冷凝后依次通过低压加热器(5)、混合式低压加热器(7)、除氧器(9)、给水泵(10)和高压加热器(11)，最终进入锅炉(1)；
回热汽轮机运行压力控制方法为：变负荷或停运加热器过程中，如果回热汽轮机(16)的背压高于低限值，但是除氧器(9)压力高于高限值时，则通过增加流量调节阀(6)的开度，增加回热汽轮机排入低压加热器(5)的蒸汽量，减少蒸汽进入混合式低压加热器(7的蒸汽量，在降低回热汽轮机(16)背压的同时，使除氧器(9)的压力降低至高限值以内；如果回热汽轮机(16)的背压低于低限值、且除氧器(9)压力高于高限值时，一方面增加流量调节阀(6)的开度，增加回热汽轮机(16)排入低压加热器(5)的蒸汽量，减少进入混合式低压加热器(7)的蒸汽流量，通过降低回热汽轮机(16)的背压，降低除氧器(9)的压力，另一方面，通过减少除氧器进汽调节阀(14)的开度，减少进入除氧器(9)的蒸汽量，并增加进入混合式低压加热器(7)的蒸汽量，使除氧器(9)的压力进一步降低的同时，提高回热汽轮机(16)的背压，达到除氧器(9)的压力低于高限值、回热汽轮机(16)的背压高于低限值的目标；如果高压加热器停运，除氧器(9)的压力会迅速升高甚至超过高限值，则首先通过增加流量调节阀(6)的开度，增加回热汽轮机(16)排入低压加热器(5)的蒸汽量，在蒸汽量达到流量调节阀(6)的流量上限值时，通过逐渐关闭回热汽轮机进汽调节阀(13)，减少进入回热汽轮机(16的蒸汽量，从而减少进入混合式低压加热器(7)的蒸汽量，使回热汽轮机(16)的背压降低，除氧器(9)的压力随之降低至高限值以内，如果调节过程中，回热汽轮机(16)的背压低于低限值，则通过减少除氧器进汽调节阀(14)的开度，减少进入除氧器(9)的蒸汽量，增加进入混合式低压加热器(7)的蒸汽量，使回热汽轮机(16)的背压提高至低限值以上。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：未使用回热汽轮机进汽调节阀(13)调节除氧器(9)的压力时，除氧器(9)的压力高限值设置为设计压力的1.2倍。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：使用回热汽轮机进汽调节阀(13)调节除氧器(9)压力时，除氧器(9)的压力高限值设置为设计压力的1.24倍。
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