CN113931745A - 一种燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统及其启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统及其启动方法，对余热锅炉系统及启动方法进行改进，以解决现有的燃气蒸汽联合循环机组必须配备启动锅炉的问题。对于燃气蒸汽联合循环机组可以节省投资，节省启动时间，操作维护简单。充分利用燃气蒸汽联合循环机组启动过程中的自产蒸汽，减少蒸汽排入大气，减少工质和热量的浪费。利用燃气蒸汽联合循环机组启动过程中高压汽包内饱和蒸汽对给水进行加热除氧和对中压炉水进行加热，以及利用高压过热蒸汽经减温减压后作为辅助蒸汽供轴封系统使用。对于燃气蒸汽联合循环机组，可不设置启动锅炉，具有系统结构简单、节省投资、运行操作简单的优点。

Description

一种燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统及其启动方法

技术领域

本发明涉及一种燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统及其启动方法。

背景技术

燃气蒸汽联合循环机组具有环保、高效率、调峰能力好等优点，在我国发电行业中占据越来越重要的地位。目前，如9H、9F级等大型燃气蒸汽联合循环机组已成为我国发电机组的主要发展趋势。新建大型燃气蒸汽联合循环机组时，均单独设计配置启动锅炉，由启动锅炉产生蒸汽供应机组启动时所需的辅助蒸汽。机组启动时辅助蒸汽的作用主要有以下三点：

一是提供汽轮机轴封系统用蒸汽。机组启动时，提前投入轴封系统，凝汽器建立真空；当机组启动后，余热锅炉开始产生蒸汽时，可以及时将蒸汽通过旁路系统排入凝汽器；

二是提供余热锅炉给水除氧用蒸汽。机组启动时，余热锅炉低压汽包内的炉水尚未达到饱和状态，无法自除氧，需要提供辅助蒸汽对低压给水进行除氧。当低压汽包内的炉水达到饱和状态后，则可停止提供辅助蒸汽；

三是提供余热锅炉高压炉水提前加热用蒸汽。燃气蒸汽联合循环机组启动时，高压汽包升压速度较快，这就会导致高压汽包上下壁温差很容易超过标准要求的50℃。因此，机组启动前，通常需要从高压蒸发器下集箱通入辅助蒸汽给高压蒸发器和高压汽包中的炉水进行加热，将高压炉水加热至90℃左右。

启动锅炉的优点是可以在机组启动前供应辅助蒸汽，有利于机组的启动；缺点是启动锅炉投资较大，增加运行维护费用。现有大型燃气蒸汽联合循环机组若不设置启动锅炉，则面临难以启动的困难，一是无轴封蒸汽，汽轮机无法投入轴封系统，则无法及时建立真空；二是启动时余热锅炉无蒸汽进行给水除氧，会对锅炉受热面产生不利影响；三是高压炉水无法提前加热，启动时高压汽包上下壁温差很大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中燃气蒸汽联合循环机组必须配置启动锅炉的问题，而提供一种燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统及其启动方法。对于燃气蒸汽联合循环机组，可不设置启动锅炉，具有系统结构简单、节省投资、运行操作简单的优点。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统，其特征是，包括燃气轮机组、余热锅炉系统和汽轮机组，所述余热锅炉系统包括高压汽包、中压汽包、除氧器、低压汽包、高压过热器、辅汽联箱和轴封系统，所述汽轮机组包括再热器、凝汽器和汽轮机；所述高压汽包通过一号蒸汽管道经除氧器连接于低压汽包，所述一号蒸汽管道上安装有电动截止阀一、电动调节减压阀一和电动疏水阀一，所述高压汽包通过二号蒸汽管道与中压汽包连接，所述二号蒸汽管道上安装有电动截止阀二、电动调节减压阀二和电动疏水阀二，所述高压汽包还与高压过热器连接，所述高压过热器连接有三号蒸汽管道，所述三号蒸汽管道连接有四号蒸汽管道、五号蒸汽管道和高压旁路管道，所述四号蒸汽管道与辅汽联箱连接，所述辅汽联箱与轴封系统连接，所述四号蒸汽管道上安装有电动疏水阀三、电动截止阀三、电动调节减压阀三和减温器，所述五号蒸汽管道与汽轮机连接，所述高压旁路管道与再热器连接，所述高压旁路管道上安装有高压旁路减温减压阀，所述再热器经再热蒸汽管道与汽轮机连接，所述再热器经中压旁路管道与凝汽器连接，所述中压旁路管道上安装有中压旁路减温减压阀，所述汽轮机通过排汽管道与凝汽器连接。

进一步的，所述三号蒸汽管道上安装有排汽电动阀。

进一步的，所述电动截止阀一控制一号蒸汽管道的流通与否，所述电动调节减压阀一控制高压汽包内饱和蒸汽通入除氧器的蒸汽量，所述电动疏水阀一在一号蒸汽管道投入初期打开，进行暖管疏水，暖管结束后关闭。

进一步的，所述电动截止阀二控制二号蒸汽管道的流通与否，所述电动调节减压阀二控制高压汽包内饱和蒸汽通入中压汽包的蒸汽量，所述电动疏水阀二在二号蒸汽管道投入初期打开，进行暖管疏水，暖管结束后关闭。

进一步的，所述电动截止阀三控制四号蒸汽管道的流通与否，所述电动调节减压阀三控制高压过热蒸汽通入辅汽联箱的蒸汽压力和流量，所述减温器控制高压过热蒸汽通入辅汽联箱的蒸汽温度，所述电动疏水阀三在四号蒸汽管道投入初期打开，进行暖管疏水，暖管结束后关闭。

进一步的，高压汽包内的饱和蒸汽通过减压节流后变为过热蒸汽，进入除氧器对给水进行加热除氧；高压汽包内的饱和蒸汽通过减压节流后变为过热蒸汽，进入中压汽包对中压炉水进行加热；充分利用机组启动过程中高压汽包内的饱和蒸汽，节省工质和热量，并减缓高压汽包的升压速度，控制高压汽包上下壁温差小于80℃。

进一步的，高压过热蒸汽通过减温减压后通入辅汽联箱，并供给轴封系统；利用机组启动过程中产生的高压过热蒸汽供给辅助蒸汽，不须另配置启动锅炉供给辅助蒸汽，汽轮机可及时建立真空，缩短机组启动时间。

上述燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统的启动方法，包括如下步骤：

S1：启动燃气轮机组，余热锅炉系统开始升温升压，高压汽包首先开始升压；开启电动截止阀一、电动截止阀二、电动截止阀三、电动疏水阀一、电动疏水阀二和电动疏水阀三，将电动调节减压阀一、电动调节减压阀二和电动调节减压阀三开至5%，进行管道暖管疏水；

S2：管道暖管疏水结束后，关闭电动疏水阀一、电动疏水阀二和电动疏水阀三；随着高压汽包的压力逐渐升高，逐渐开大电动调节减压阀一，高压汽包内饱和蒸汽通过减压后成为过热蒸汽进入除氧器，对给水进行加热除氧；逐渐开大电动调节减压阀二，高压汽包内饱和蒸汽通过减压后成为过热蒸汽进入中压汽包，对中压炉水进行加热；逐渐开大电动调节减压阀三，高压过热蒸汽通过减压后进入辅汽联箱；

S3：升压过程中，监测高压汽包、中压汽包、低压汽包的压力和该压力下的饱和温度；将饱和温度的上升速度限制在规定的范围内，高压汽包低于5℃/min，中压汽包低于10℃/min，低压汽包低于20℃/min，同时控制高压汽包、中压汽包、低压汽包的壁温差小于80℃；当高压汽包升压速度较快时，可开大电动调节减压阀一、电动调节减压阀二和电动调节减压阀三，若高压汽包升压速度仍较快，可开大排汽电动阀将高压过热蒸汽排入大气；

S4：高压过热蒸汽通过四号蒸汽管道进入辅汽联箱，随着高压过热蒸汽升温升压，通过电动调节减压阀三和减温器使辅汽联箱的蒸汽压力保持在0.8MPa左右，温度保持在250-300℃；当辅汽联箱的蒸汽压力温度达到要求后，即可将辅助蒸汽投入轴封系统；随着轴封系统的投入，凝汽器的真空逐渐建立；

S5：凝汽器建立真空后，高压旁路和中压旁路可投入使用，二号蒸汽管道上的阀门可完全关闭退出使用；当低压汽包的温度达到100℃以上后，除氧器可利用自产蒸汽除氧时，一号蒸汽管道上的阀门可完全关闭退出使用；

S6：根据汽轮机组需要，利用高压旁路减温减压阀调节高压过热蒸汽压力，利用中压旁路减温减压阀调节再热蒸汽压力；余热锅炉系统启动操作结束。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明系统利用余热锅炉高压汽包饱和蒸汽为除氧器提供除氧用汽，可以为除氧器提供蒸汽对给水进行加热除氧，并可以减缓高压汽包的升压速度，降低高压汽包上下壁温差。

2、本发明系统利用余热锅炉高压汽包饱和蒸汽为中压汽包提供加热蒸汽，可以为中压汽包提供蒸汽对中压炉水进行加热，可以减缓高压汽包的升压速度，降低高压汽包上下壁温差。

3、本发明系统利用余热锅炉高压过热蒸汽为辅汽联箱提供汽源，进而为轴封系统提供蒸汽。

4、本发明系统充分利用机组启动过程中高压汽包内饱和蒸汽和高压过热蒸汽，可减少高压过热蒸汽排入大气，节省工质和热量。

5、本发明对机组启动过程进行改进，不需设置启动锅炉提供启动用辅助蒸汽。可以节省投资，并简化机组的启动过程。

附图说明

图1是本发明实施例中燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统的结构示意图。

图中：燃气轮机组101、余热锅炉系统102、汽轮机组103、

压气机1011、透平1012、发电机1013、

高压汽包1、中压汽包2、除氧器3、低压汽包4、高压过热器5、辅汽联箱6、轴封系统7、再热器8、凝汽器9、汽轮机10、

电动截止阀一11、电动调节减压阀一12、电动疏水阀一13、电动截止阀二14、电动调节减压阀二15、电动疏水阀二16、排汽电动阀17、电动截止阀三18、电动调节减压阀三19、减温器20、电动疏水阀三21、高压旁路减温减压阀22、中压旁路减温减压阀23、

一号蒸汽管道31、二号蒸汽管道32、三号蒸汽管道33、四号蒸汽管道34、五号蒸汽管道35、高压旁路管道36、再热蒸汽管道37、中压旁路管道38、排汽管道39。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中，一种燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统，包括燃气轮机组101、余热锅炉系统102和汽轮机组103，余热锅炉系统102包括高压汽包1、中压汽包2、除氧器3、低压汽包4、高压过热器5、辅汽联箱6和轴封系统7，汽轮机组103包括再热器8、凝汽器9和汽轮机10；高压汽包1通过一号蒸汽管道31经除氧器3连接于低压汽包4，一号蒸汽管道31上安装有电动截止阀一11、电动调节减压阀一12和电动疏水阀一13，高压汽包1通过二号蒸汽管道32与中压汽包2连接，二号蒸汽管道32上安装有电动截止阀二14、电动调节减压阀二15和电动疏水阀二16，高压汽包1还与高压过热器5连接，高压过热器5连接有三号蒸汽管道33，三号蒸汽管道33连接有四号蒸汽管道34、五号蒸汽管道35和高压旁路管道36，四号蒸汽管道34与辅汽联箱6连接，辅汽联箱6与轴封系统7连接，四号蒸汽管道34上安装有电动疏水阀三21、电动截止阀三18、电动调节减压阀三19和减温器20，五号蒸汽管道35与汽轮机10连接，高压旁路管道36与再热器8连接，高压旁路管道36上安装有高压旁路减温减压阀22，再热器8经再热蒸汽管道37与汽轮机10连接，再热器8经中压旁路管道38与凝汽器9连接，中压旁路管道38上安装有中压旁路减温减压阀23，汽轮机10通过排汽管道39与凝汽器9连接。

具体的，电动截止阀一11控制一号蒸汽管道31的流通与否，电动调节减压阀一12控制高压汽包1内饱和蒸汽通入除氧器3的蒸汽量，电动疏水阀一13在一号蒸汽管道31投入初期打开，进行暖管疏水，暖管结束后关闭。电动截止阀二14控制二号蒸汽管道32的流通与否，电动调节减压阀二15控制高压汽包1内饱和蒸汽通入中压汽包2的蒸汽量，电动疏水阀二16在二号蒸汽管道32投入初期打开，进行暖管疏水，暖管结束后关闭。电动截止阀三18控制四号蒸汽管道34的流通与否，电动调节减压阀三19控制高压过热蒸汽通入辅汽联箱6的蒸汽压力和流量，减温器20控制高压过热蒸汽通入辅汽联箱6的蒸汽温度，电动疏水阀三21在四号蒸汽管道34投入初期打开，进行暖管疏水，暖管结束后关闭。

具体的，高压汽包1内的饱和蒸汽通过减压节流后变为过热蒸汽，进入除氧器3对给水进行加热除氧；高压汽包1内的饱和蒸汽通过减压节流后变为过热蒸汽，进入中压汽包2对中压炉水进行加热；充分利用机组启动过程中高压汽包1内的饱和蒸汽，节省工质和热量，并减缓高压汽包1的升压速度，控制高压汽包1上下壁温差小于80℃。高压过热蒸汽通过减温减压后通入辅汽联箱6，并供给轴封系统7；利用机组启动过程中产生的高压过热蒸汽供给辅助蒸汽，不须另配置启动锅炉供给辅助蒸汽，汽轮机10可及时建立真空，缩短机组启动时间。

具体的，三号蒸汽管道33上安装有排汽电动阀17，当排汽电动阀17打开时，可将高压过热蒸汽排入大气。三号蒸汽管道33与五号蒸汽管道35连接给汽轮机10供汽做功。三号蒸汽管道33与高压旁路管道36连接，通过高压旁路减温减压阀22对高压过热蒸汽减温减压后，进入再热器8，再热器8产生的再热蒸汽通过再热蒸汽管道37进入汽轮机10做功。再热器8产生的再热蒸汽通过中压旁路减温减压阀23减温减压后，经中压旁路管道38进入凝汽器9。汽轮机10排汽通过排汽管道39排入凝汽器9。

上述燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统的启动方法，包括如下步骤：

S1：启动燃气轮机组101，余热锅炉系统102开始升温升压，高压汽包1首先开始升压；开启电动截止阀一11、电动截止阀二14、电动截止阀三18、电动疏水阀一13、电动疏水阀二16和电动疏水阀三21，将电动调节减压阀一12、电动调节减压阀二15和电动调节减压阀三19开至5%，进行管道暖管疏水；

S2：管道暖管疏水结束后，关闭电动疏水阀一13、电动疏水阀二16和电动疏水阀三21；随着高压汽包1的压力逐渐升高，逐渐开大电动调节减压阀一12，高压汽包1内饱和蒸汽通过减压后成为过热蒸汽进入除氧器3，对给水进行加热除氧；逐渐开大电动调节减压阀二15，高压汽包1内饱和蒸汽通过减压后成为过热蒸汽进入中压汽包2，对中压炉水进行加热；逐渐开大电动调节减压阀三19，高压过热蒸汽通过减压后进入辅汽联箱6；

S3：升压过程中，监测高压汽包1、中压汽包2、低压汽包4的压力和该压力下的饱和温度；将饱和温度的上升速度限制在规定的范围内，高压汽包1低于5℃/min，中压汽包2低于10℃/min，低压汽包4低于20℃/min，同时控制高压汽包1、中压汽包2、低压汽包4的壁温差小于80℃；当高压汽包1升压速度较快时，可开大电动调节减压阀一12、电动调节减压阀二15和电动调节减压阀三19，若高压汽包1升压速度仍较快，可开大排汽电动阀17将高压过热蒸汽排入大气；

S4：高压过热蒸汽通过四号蒸汽管道34进入辅汽联箱6，随着高压过热蒸汽升温升压，通过电动调节减压阀三19和减温器20使辅汽联箱6的蒸汽压力保持在0.8MPa左右，温度保持在250-300℃；当辅汽联箱6的蒸汽压力温度达到要求后，即可将辅助蒸汽投入轴封系统7；随着轴封系统7的投入，凝汽器9的真空逐渐建立；

S5：凝汽器9建立真空后，高压旁路和中压旁路可投入使用，二号蒸汽管道32上的阀门可完全关闭退出使用；当低压汽包4的温度达到100℃以上后，除氧器3可利用自产蒸汽除氧时，一号蒸汽管道31上的阀门可完全关闭退出使用；

S6：根据汽轮机组103需要，利用高压旁路减温减压阀22调节高压过热蒸汽压力，利用中压旁路减温减压阀23调节再热蒸汽压力；余热锅炉系统启动操作结束。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统，其特征是，包括燃气轮机组（101）、余热锅炉系统（102）和汽轮机组（103），所述余热锅炉系统（102）包括高压汽包（1）、中压汽包（2）、除氧器（3）、低压汽包（4）、高压过热器（5）、辅汽联箱（6）和轴封系统（7），所述汽轮机组（103）包括再热器（8）、凝汽器（9）和汽轮机（10）；所述高压汽包（1）通过一号蒸汽管道（31）经除氧器（3）连接于低压汽包（4），所述一号蒸汽管道（31）上安装有电动截止阀一（11）、电动调节减压阀一（12）和电动疏水阀一（13），所述高压汽包（1）通过二号蒸汽管道（32）与中压汽包（2）连接，所述二号蒸汽管道（32）上安装有电动截止阀二（14）、电动调节减压阀二（15）和电动疏水阀二（16），所述高压汽包（1）还与高压过热器（5）连接，所述高压过热器（5）连接有三号蒸汽管道（33），所述三号蒸汽管道（33）连接有四号蒸汽管道（34）、五号蒸汽管道（35）和高压旁路管道（36），所述四号蒸汽管道（34）与辅汽联箱（6）连接，所述辅汽联箱（6）与轴封系统（7）连接，所述四号蒸汽管道（34）上安装有电动疏水阀三（21）、电动截止阀三（18）、电动调节减压阀三（19）和减温器（20），所述五号蒸汽管道（35）与汽轮机（10）连接，所述高压旁路管道（36）与再热器（8）连接，所述高压旁路管道（36）上安装有高压旁路减温减压阀（22），所述再热器（8）经再热蒸汽管道（37）与汽轮机（10）连接，所述再热器（8）经中压旁路管道（38）与凝汽器（9）连接，所述中压旁路管道（38）上安装有中压旁路减温减压阀（23），所述汽轮机（10）通过排汽管道（39）与凝汽器（9）连接。

2.根据权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统，其特征是，所述三号蒸汽管道（33）上安装有排汽电动阀（17）。

3.一种如权利要求2所述的燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统的启动方法，其特征是，包括如下步骤：

S1：启动燃气轮机组（101），余热锅炉系统（102）开始升温升压，高压汽包（1）首先开始升压；开启电动截止阀一（11）、电动截止阀二（14）、电动截止阀三（18）、电动疏水阀一（13）、电动疏水阀二（16）和电动疏水阀三（21），将电动调节减压阀一（12）、电动调节减压阀二（15）和电动调节减压阀三（19）开至5%，进行管道暖管疏水；

S2：管道暖管疏水结束后，关闭电动疏水阀一（13）、电动疏水阀二（16）和电动疏水阀三（21）；随着高压汽包（1）的压力逐渐升高，逐渐开大电动调节减压阀一（12），高压汽包（1）内饱和蒸汽通过减压后成为过热蒸汽进入除氧器（3），对给水进行加热除氧；逐渐开大电动调节减压阀二（15），高压汽包（1）内饱和蒸汽通过减压后成为过热蒸汽进入中压汽包（2），对中压炉水进行加热；逐渐开大电动调节减压阀三（19），高压过热蒸汽通过减压后进入辅汽联箱（6）；

S3：升压过程中，监测高压汽包（1）、中压汽包（2）、低压汽包（4）的压力和该压力下的饱和温度；将饱和温度的上升速度限制在规定的范围内，同时控制高压汽包（1）、中压汽包（2）、低压汽包（4）的壁温差；当高压汽包（1）升压速度较快时，开大电动调节减压阀一（12）、电动调节减压阀二（15）和电动调节减压阀三（19），若高压汽包（1）升压速度仍较快，开大排汽电动阀（17）将高压过热蒸汽排入大气；

S4：高压过热蒸汽通过四号蒸汽管道（34）进入辅汽联箱（6），随着高压过热蒸汽升温升压，通过电动调节减压阀三（19）和减温器（20）使辅汽联箱（6）的蒸汽压力保持在0.8MPa，温度保持在250-300℃；当辅汽联箱（6）的蒸汽压力温度达到要求后，将辅助蒸汽投入轴封系统（7）；随着轴封系统（7）的投入，凝汽器（9）的真空逐渐建立；

S5：凝汽器（9）建立真空后，高压旁路和中压旁路投入使用，二号蒸汽管道（32）上的阀门完全关闭退出使用；当低压汽包（4）的温度达到100℃以上，除氧器（3）利用自产蒸汽除氧时，一号蒸汽管道（31）上的阀门完全关闭退出使用；

S6：根据汽轮机组（103）需要，利用高压旁路减温减压阀（22）调节高压过热蒸汽压力，利用中压旁路减温减压阀（23）调节再热蒸汽压力；余热锅炉系统启动操作结束。

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