CN112983567A - 一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统 - Google Patents

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王小辉
吕凯
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Abstract

本发明公开了一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，包括引风机、双馈电机、空冷岛等。本发明是把电动引风机改为汽电双驱，增设引风机驱动小汽轮机及冷凝装置；并把电动机改为双馈电机。在满足引风机工作功耗前提下，双馈电机自动转为发电机状态，将小汽轮机剩余功率转换为电能并并入厂用电系统，提高机组供电能力，双馈电机所发电能为50Hz，可直接上网；当小汽轮机故障，双馈电机做电动机运行时，可以直接调节引风机转速，从而调节引风机运行工况。通过基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统实施，可以满足引风机所有运行需求，降低厂用电率，提高引风机在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节的安全性，具有巨大节能潜力。

Description

一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统
技术领域
本发明属于电站锅炉及汽轮机系统领域，具体涉及一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统。
背景技术
近年来，我国风电、光伏、水电等新能源电力装机容量持续快速增长，在役及在建装机容量均已位居世界第一。风电和光伏等新能源为我们提供了大量清洁电力，但另一方面，其发电出力的随机性和不稳定性也给电力系统的安全运行和电力供应保障带来了巨大挑战。从目前的情况来看，我国电力系统调节能力难以完全适应新能源大规模发展和消纳的要求，部分地区出现了较为严重的弃风、弃光和弃水问题。为挖掘火电机组调峰潜力、提升我国火电运行灵活性、提高新能源消纳能力，火电机组需要在宽负荷高频次的负荷变化的工况运行，电厂主要辅机设备例如水泵、风机等设备耗电率大幅提升，根据现场试验数据，当机组调峰至30％负荷时，厂用电率增加至10％左右，供电效率下降明显。
直接空冷系统以节水性能优良和系统调节灵活等优势，近年来已成为我国北方火电机组汽轮机排汽冷却的主流技术之一。锅炉引风机的驱动功率较高，是发电厂内的主要电能消费者。两台引风机的电功率约占机组发电总量的1.48％。电厂中引风机的电耗占厂用电的30％左右，因此引风机驱动方式及调速方式的合理性对于未来高频次宽负荷场景下机组运行的经济性非常关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，可以满足引风机所有工况的运行需求，降低厂用电率，提高引风机在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节的安全性，具有巨大节能潜力。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，包括汽轮机、热井、空冷岛、小循环水泵、双馈电机、引风机、小汽轮机、小凝结水泵、机力塔和小凝汽器；
汽轮机的排汽出口连接至空冷岛的蒸汽进口；
双馈电机和小汽轮机分别与引风机同轴连接，小汽轮机的排汽出口连接至小凝汽器的蒸汽进口，小凝汽器的凝结水出口通过小凝结水泵输送入热井与空冷岛的凝结水汇合，热井的出口连接至回热系统；
机力塔的循环水出口通过小循环水泵连接至小凝汽器的循环水进口，小凝汽器的循环水出口连接至机力塔的循环水进口。
本发明进一步的改进在于，小循环水泵的进出口处分别设置有小循泵进口阀门和小循泵出口阀门。
本发明进一步的改进在于，小凝结水泵的进出口处分别设置有小凝泵进口门和小凝泵出口门。
本发明进一步的改进在于，引风机采用双馈电机驱动，或者采用小汽轮机驱动。
本发明进一步的改进在于，小汽轮机的排汽至小凝汽器，小凝汽器的凝结水通过小凝结水泵送入热井与空冷岛排入的凝结水汇合，然后一起进入回热系统。
本发明进一步的改进在于，双馈电机能够在发电机状态运行，并输出恒定工频50HZ的电能，直接上厂用电网，或者在电动机状态运行，并根据引风机的运行状态调整输出电流的频率，调节引风机的转速。
本发明进一步的改进在于，在满足引风机工作功耗的前提下，双馈电动机自动转变为发电机状态，将小汽轮机剩余功率转换为电能并并入厂用电系统，提高机组供电能力，双馈电机所发电能为50HZ，无需变压，可直接上网。
本发明进一步的改进在于，当小汽轮机故障，双馈电机做电动机运行时，改变频率来调节引风机转速，从而调节引风机运行工况。
本发明进一步的改进在于，双馈电机电动机状态运行时，其调速范围是根据引风机的实际运行需要的精确的转速范围设置的。
与现有技术相比，本发明是把直接空冷机组的电动引风机改为汽电双驱，增设引风机驱动小汽轮机及冷凝装置；并把电动机改为双馈电机，根据引风机实际运行的精确的转速范围，设置双馈电动机的调节范围。在满足引风机工作功耗的前提下，双馈电机自动转变为发电机状态，将小汽轮机剩余功率转换为电能并并入厂用电系统，提高机组供电能力，双馈电机所发电能为50Hz，可直接上网；当小汽轮机故障，双馈电机做电动机运行时，可以改变频率来调节引风机转速，从而调节引风机运行工况。本发明的有益效果在于：
(1)可以满足引风机所有运行状态，提高引风机在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节的安全性，具有巨大节能潜力。
(2)双馈发电机所发电能可以直接上网，无需变压或者整流；双馈电动机驱动时，双馈电动机可以直接调节引风机的转速，可以实现直接空冷机组引风机的非变频简易精细化连续调速，省去了动叶调节系统或者变频调节系统，调节效率高。
(3)小汽轮机驱动时，可以减少厂用电，提高机组的供电量，提高电厂的营业收益。
(4)相比于引风机自身的动叶调节或者变频调节，该双馈系统的占地面积很小，且造价低，可靠性高。
(5)系统运行灵活，操作简单，可用性强，可靠性高。
附图说明
图1是本发明一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统示意图。
附图标记说明：
1、汽轮机，2、热井，3、空冷岛，4、小循泵进口阀门，5、小循环水泵，6、小循泵出口阀门，7、双馈电机，8、引风机，9、小汽轮机，10、小凝泵出口门，11、小凝泵进口门，12、小凝结水泵，13、机力塔，14、小凝汽器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施示例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供的一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，包括汽轮机1、热井2、空冷岛3、小循环水泵5、双馈电机7、引风机8、小汽轮机9、小凝结水泵12、机力塔13和小凝汽器14；汽轮机1的排汽出口连接至空冷岛3的蒸汽进口；双馈电机7和小汽轮机9分别与引风机8同轴连接，小汽轮机9的排汽出口连接至小凝汽器14的蒸汽进口，小凝汽器14的凝结水出口连接至小凝结水泵12的进口，小凝结水泵12的出口和空冷岛3的凝结水出口连接至热井2的进口，热井2的出口连接至回热系统；机力塔13的循环水出口通过小循环水泵5连接至小凝汽器14的循环水进口，小凝汽器14的循环水出口连接至机力塔13的循环水进口。
其中，小循环水泵5的进出口处分别设置有小循泵进口阀门4和小循泵出口阀门6。小凝结水泵12的进出口处分别设置有小凝泵进口门11和小凝泵出口门10。
引风机8采用双馈电机7驱动，或者采用小汽轮机9驱动，小汽轮机9的排汽至小凝汽器14，小凝汽器14的凝结水通过小凝结水泵12送入热井2与空冷岛3排入的凝结水汇合，然后一起进入回热系统。
实施示例1
某配置有电动引风机的直接空冷机组，引风机靠电动机驱动，厂用电率特别高，严重影响了机组的经济性参数。现把电动引风机改为汽电双驱，增设引风机驱动小汽轮机及冷凝装置；并把电动机改为双馈电机，根据引风机实际运行的精确的转速范围，设置双馈电动机的调节范围。在满足引风机工作功耗的前提下，双馈电机自动转变为发电机状态，将小汽轮机剩余功率转换为电能并并入厂用电系统，提高机组供电能力，双馈电机所发电能为50Hz，可直接上网；当小汽轮机故障，双馈电机做电动机运行时，可以改变频率来调节引风机转速，从而调节引风机运行工况。
基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统运行灵活，操作简单，可用性强，可靠性高。
1、直接空冷机组启动时，基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统的运行方式。
若小汽轮机有临机汽源，则采用小汽轮机驱动引风机，在满足引风机工作功耗的前提下，双馈电机自动转变为发电机状态，将小汽轮机剩余功率转换为电能并并入厂用电系统，提高机组供电能力；若小汽轮机的输出功率不能满足引风机的驱动需求，则双馈电机转变为电动机状态，共同驱动引风机。
若小汽轮机没有临机汽源，则引风机为纯电动驱动，此时双馈电机为电动机驱动，并且可以直接调节引风机的转速。
2、直接空冷机组正常运行时，基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统的运行方式。
采用小汽轮机驱动引风机，在满足引风机工作功耗的前提下，双馈电机自动转变为发电机状态，将小汽轮机剩余功率转换为电能并并入厂用电系统，提高机组供电能力；若小汽轮机的输出功率不能满足引风机的驱动需求，则双馈电机转变为电动机状态，共同驱动引风机；若小汽轮机故障，则引风机为纯电动驱动，此时双馈电机为电动机驱动，并且可以直接调节引风机的转速。
通过基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统实施，可以满足引风机所有运行状态，降低厂用电率，提高引风机在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节的安全性，具有巨大节能潜力。

Claims (9)

1.一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，其特征在于，包括汽轮机(1)、热井(2)、空冷岛(3)、小循环水泵(5)、双馈电机(7)、引风机(8)、小汽轮机(9)、小凝结水泵(12)、机力塔(13)和小凝汽器(14)；
汽轮机(1)的排汽出口连接至空冷岛(3)的蒸汽进口；
双馈电机(7)和小汽轮机(9)分别与引风机(8)同轴连接，小汽轮机(9)的排汽出口连接至小凝汽器(14)的蒸汽进口，小凝汽器(14)的凝结水出口通过小凝结水泵(12)输送入热井(2)与空冷岛(3)的凝结水汇合，热井(5)的出口连接至回热系统；
机力塔(13)的循环水出口通过小循环水泵(5)连接至小凝汽器(14)的循环水进口，小凝汽器(14)的循环水出口连接至机力塔(13)的循环水进口。
2.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，其特征在于，小循环水泵(5)的进出口处分别设置有小循泵进口阀门(4)和小循泵出口阀门(6)。
3.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，其特征在于，小凝结水泵(12)的进出口处分别设置有小凝泵进口门(11)和小凝泵出口门(10)。
4.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，其特征在于，引风机(8)采用双馈电机(7)驱动，或者采用小汽轮机(9)驱动。
5.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，其特征在于，小汽轮机(9)的排汽至小凝汽器(14)，小凝汽器(14)的凝结水通过小凝结水泵(12)送入热井(2)与空冷岛(3)排入的凝结水汇合，然后一起进入回热系统。
6.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，其特征在于，双馈电机(7)能够在发电机状态运行，并输出恒定工频50HZ的电能，直接上厂用电网，或者在电动机状态运行，并根据引风机(8)的运行状态调整输出电流的频率，调节引风机(8)的转速。
7.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，其特征在于，在满足引风机(8)工作功耗的前提下，双馈电动机(7)自动转变为发电机状态，将小汽轮机(9)剩余功率转换为电能并并入厂用电系统，提高机组供电能力，双馈电机所发电能为50HZ，无需变压，可直接上网。
8.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，其特征在于，当小汽轮机(9)故障，双馈电机(7)做电动机运行时，改变频率来调节引风机(8)转速，从而调节引风机(8)运行工况。
9.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的直接空冷机组电动引风机系统，其特征在于，双馈电机(7)电动机状态运行时，其调速范围是根据引风机(8)的实际运行需要的精确的转速范围设置的。
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