CN1134502A - 蒸汽轮机组的运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带有至少两个以不同压力工作的子透平(11、15)的蒸汽轮机组的运行方法，其中至少一个蒸汽循环中采用中间过热。与满负荷/连续运转时相比，在透平初始启动阶段，将较凉的蒸汽送入低压子透平(15)。例如，在透平机的启动阶段将至少一部分已经在高压子透平(11)中工作过的蒸汽通过一旁路(18)直接送入低压子透平(15)，直到满负荷或连续运转时才将全部从高压子透平(11)中排出的蒸汽送入中间过热器(13)加热，然后再送入低压子透平(15)。

Description

蒸汽轮机组的运行方法
本发明涉及带有至少两个以不同压力工作的子透平的蒸汽轮机组的运行方法，其中至少一个蒸汽循环中采用中间过热。在下文中，子透平这一概念也应理解为在单缸蒸汽轮机壳体内的不同的级。
中间过热蒸汽轮机组的运行方法是公知的(罗格，能源技术与动力机械，德国斯图加特出版社，1965年，4版，7册，619页)。
已经在蒸汽轮机组的高压部作过功的蒸汽在到达透平的低压部之前，经过中间过热将其温度重新提高，从而加大有效梯度，提高设备的效益。
这种带蒸汽中间过热的蒸汽或组合电站运行方法另一优点在于，通过中间过热，减小了透平末级蒸汽的最终湿度，从而改善了流体动力性，延长了设备寿命。
通过将蒸汽送回锅炉，特别是烟气加热的蛇形管过热器，或者送入特定的由过热的、流动的、冷凝着的新蒸汽热的过热器进行中间过热。
当蒸汽在蒸汽机中膨胀后过湿时就要在机器中采用中间过热，经过若干级后从透平中出来的蒸汽被送入中间过热器，然后重新返回透平。若要获得非常高的压力梯度就要采用多重中间过热，这样在未级就不会有太大的蒸汽湿度。
虽然中间过热循环具有上述优点。特别是对于组合电站，但也有启动时间长的缺点。
本发明试图克服上述缺点。本发明的任务是减少这样一种蒸汽轮机组的初始启动时间，其由至少两个以不同压力工作的子透平构成并带中间过热器，其不仅可安装于组合电站，而且也可安装于普通火力蒸汽电站。
本发明是这样实现的，在运行由至少两个以彼此不同压力工作的子透平构成的，并与至少一个中间过热器相配合工作的蒸汽轮机组的操作中，流过高压子透平的蒸汽被送入至少一个中间过热器加热，然后再送入低压子透平。与满负荷/连续运转时相比，在透平初始启动阶段，将较凉的蒸汽送入低压子透平。
本发明的优点是减小了蒸汽轮机组的启动时间及减小了机械负荷。
在透平机的启动阶段将至少一部分已经在高压子透平中工作过的蒸汽通过一旁路直接送入低压子透平，直到满负荷或连续运转时才将全部从高压子透平中排出的蒸汽送入中间过热器加热，然后再送入低压子透平，这样做是有利的。
此外，在透平机的初始阶段，也可以将高温中间过热蒸汽在被送入低压子透平之前用喷水冷却。
对经过旁路管道直接送入低压子透平的作了功的蒸汽在旁路中喷水冷却是有利的。因为这样就可以在启动阶段对控制蒸汽轮机产生足够的影响。
一种特别实用的方法是，在蒸汽轮机组的启动阶段将从高压子透平排出的全部蒸汽经过该旁路直接送入低压子透平。这样，就可用相对凉的蒸汽运转低压子透平。
如果依据蒸汽轮机在启动前和启动中的状态以及中间过热器的流量需求来调节旁路流量则更好。
附图借助于一由多个子透平构成的装配在一组合电站中的蒸汽轮机组描述了两个本发明的实施例。
图1示出了安装在一组合电站中的燃气轮机组、余热锅炉、蒸汽轮机组、中间过热器及发电机的布置。其中的蒸汽轮机是由一高压(HD)子透平和一低压(ND)子透平构成的；
图2示出了一个三级压力蒸汽轮机组，在不同的压力级之间带中间过热及中间过热器的选择性旁路。
图中只示出了理解本发明必不可少的元件。例如该设备中的除气器和供水池就没有示出。介质的流动方向由箭头标出。
下面借助于实施例及图1和图2详细地叙述本发明。
在图1所示的组合电站中吸入大气1，将其通过一过滤系统送入燃气轮机3的压缩机2中。空气在压缩机2中被压缩，然后与燃料4混合并在燃烧室5中燃烧。由此产生的燃气驱动燃气轮机3。通过与燃气轮机3耦合的发电机6发电。燃气轮机3排出的热废气7经过余热气通道到达废热锅炉8。其绝大部分余热用于水/蒸汽循环而被吸收，然后通过一烟囱排放到大气中。
余热锅炉8由不同的热交换部9组成。首先在废气预热器中将水加热到接近饱温度。然后在蒸发器中将其转变成蒸汽。接着在过热器中将该饱和蒸汽继续加热，所得到的新蒸汽经一高压蒸汽管道10送入高压(HD)蒸汽轮机11中，在那里部分减压。
部分减压了的蒸汽经一废蒸汽管道12进入中间过热器13被加热，并经管道14进入低压(ND)子透平15中。在HD-和ND-透平11、15中热能转换成机械能。蒸汽轮机又与一发电机16耦合产生电流。
离开ND-子透平15后，蒸汽在一冷凝器17中转变成水。这些水被导入在此未示出的蓄水池中，未冷凝的气体也在池中分离。通过同样未在图1中示出的供水泵，将水压回废热锅炉8中。
本发明的实质是，从通向中间过热器13的废蒸汽通道12分出直接通到ND-子透平15的旁路通道18，从而能够在初始启动阶段以较凉的废蒸汽冲击ND-子透平。
在启动阶段至少一部分由HD-子透平11中排出的蒸汽经旁路管道18直接进入ND-子透平15中。该蒸汽的另一部分被送入中间过热器13加热，然后再输送给ND-透平15。这两股蒸汽流在ND-透平15的前面或在其入口处混合。
一控制阀19对旁路通道18进行开闭。根据蒸汽轮机在启动前和启动中的状态对旁路通道的开闭进行调整，以便保证最佳启动。例如，对于蒸汽轮机处于室温下的冷启动，就要以较凉的蒸汽。例如300℃开动子透平15，否则应力太大。因此，在本例中的启动阶段，全部从HD-透平11中出来的蒸汽经旁路通道18送入，只有在启动阶段以后才向中间过热器13送汽。
与此相反，在意外停车以后蒸汽轮机还很热，例如500℃时重新开车，就要对一部分从HD-透平15中排出的蒸汽进行中间过热，由来自中间过热器13的中间过热蒸汽和HD-透平11的排出蒸汽的混合汽冲击ND-透平15。
按照ND-子透平受压状态的一特性曲线控制开机，例如，测量ND-透平前较近距离内的温度，以其信号控制阀门19。
此外，可以使阀门19，也就是旁路管道18的开闭适应于中间过热器13的流量的需要。这样也可实现与现有技术(在中间过热器13旁没有HD-透平11排出蒸汽的旁路管道)相比具有较短的启动时间。这样做的另一个好处是，通过插入旁路管道稳定了中间过热循环压力。这正是锅炉和蒸汽轮机所要求的。
如果HD-透平太热，也可经一图1中未示出的旁路管道将蒸汽导入
如果HD-透平太热，也可经一图1中未示出的旁路管道蒸汽导入冷凝器，这有益于系统的稳定。
在满负荷运转或连续运转时阀门19锁闭，从HD-透平11排出的全部蒸汽经过中间过热器13再驱动ND-透平15。
显然，本发明不应受到上述实施例的限制。除了用于由空间上分开的HD-和ND-透平构成的蒸汽轮机组，本发明的方法也可用于带中间过热的单缸蒸汽轮机。
图2示出了另一实施例，该例是一蒸汽轮机组，包括HD-、中压(MD)-和ND-子透平11、20、15，并且在HD-与MD-透平11、20之间及MD-与ND-透平20、15之间各带有蒸汽中间过热循环。借助于旁路管道18、18a和阀门19、19a来调整进入中间过热器13、13a加热的蒸汽量或未经中间过热器13、13a输送的蒸汽量。
此外，以该方法也可在普通的火力蒸汽电站中使用，并可获得上述优点。
也可以这样来减少蒸汽轮机的启动时间和机械负荷，即在开机阶段采用旁路管道将至少一部分从在蒸汽中间过热器13旁的HD-透平11中排出的蒸汽送入中间过热器13中，在那里借助于一图中未示出的喷水装置冷却。二者(中间过热器旁的排出蒸汽旁路管道和喷水装置)结合采用也是很容易的。
                   参考标记表
        1                    大气
        2             压缩机
        3             燃气轮机
        4             燃料
        5             燃烧室
        6             发电机
        7             燃气轮机排出的蒸汽
        8             废热锅炉
        9             热交换部
        10            高压蒸汽导管
        11            高压蒸汽子透平
        12            废蒸汽导管
        13、13a       中间过热器
        14            通向低压蒸汽子透平的导管
        15            低压蒸汽子透平
        16            发电机
        17            冷凝器
        18、18a       旁路管道
        19            阀门
        20            中压蒸汽子透平

Claims (6)

1.运行由至少两个以彼此不同压力工作的子透平(11、15)构成的，并与至少一个中间过热器相配合工作的蒸汽轮机组的方法，其中流过高压子透平(11)的蒸汽被送入至少一个中间过热器(13)加热。然后再送入低压子透平(15)，其特征在于：与满负荷/连续运转时相比，在透平初始启动阶段，将较凉的蒸汽送入低压子透平(15)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在透平机的启动阶段将至少一部分已经在高压子透平(11)中工作过的蒸汽通过一旁路(18)直接送入低压子透平(15)，直到满负荷或连续运转时才将全部从高压子透平(11)中排出的蒸汽送入中间过热器(13)加热，然后再送入低压子透平(15)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在透平机的启动阶段，将高温中间过热蒸汽在被送入低压子透平之前用喷水冷却。
4.如权利要求2和3所述的方法，其特征在于：对经过旁路管道(18)直接送入低压子透平(15)的作了功的蒸汽在旁路中喷水冷却。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：在透平开机期间，来自高压透平(11)的全部排汽经过旁路管道(18)直接送入低压透平(15)。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于：依据蒸汽轮机在启动前和启动中的状态以及中间过热器(13)的流量需求来调节旁路流量。
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