CN114251139A - 一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，本发明能够从锅炉本体蒸汽系统中的本机低压加热器抽取蒸汽，选用与机组启动冲转参数更为接近的蒸汽参数，具有更好的匹配性与热经济性；通过蒸汽切换系统控制从邻炉抽取的蒸汽流量，按汽轮机并网起步流量10％额定流量选取，将抽汽对邻炉、邻机的安全运行的影响降到最低；设置完善的疏水、预暖系统，缩小冲转蒸汽与管道金属之间的温差，避免在管路和阀门中产生较大的热应力，同时免影响机组寿命。与此同时，本发明提出了邻炉加热系统与本机系统之间的切换、退出的控制机制，确保安全、平稳过渡。
Description
技术领域
本发明属于火力发电机组领域，具体涉及一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统。
背景技术
现如今，水电、风电、太阳能发电等可再生能源呈快速发展势头。但风能发电出力随机性强，波动性大，基本无法与负荷匹配，削峰填谷能力弱；太阳能间歇性、波动性特点决定了其出力稳定性难以保证，随着风电、太阳能等清洁能源的大规模集中并网，电网调峰需求和调峰难度进一步增大。某地区的电网典型日负荷曲线显示，其峰谷差已经达到30.6％。现如今，燃煤火电机组的装机容量与发电量仍占据主导地位，依靠燃煤火电机组调峰是解决当前电力系统面临的峰谷差距逐渐增大问题和保障电网消纳风能、太阳能等新能源的根本途径。未来很长时间我国三北地区的电网调峰还都会是以燃煤火电调峰为主。这也就是我们要探索更经济，更环保的燃煤火电调峰方式的动因。
随着我国产业结构转型与能源结构调整的深入，机组负荷快速、大幅、频繁波动将成为我国燃煤火电机组运行的新常态。其中，机组的启动速度是制约机组运行灵活性的一大瓶颈。
为提高燃煤火力发电机组的启动速度，较多的采用了邻机辅助蒸汽加热凝结水、给水的办法，提高锅炉的启动速度，但提高的程度不多；专利“一种火力发电单元机组的高压缸快速启动系统”(申请号201520222755.6)提出了直接用邻机主蒸汽或再热蒸汽冲转本机汽轮机的思路，但未对冲转参数选择、抽汽流量和管路预暖、阀门设置与控制策略等进行可行的技术限定；也未对中压缸启动方式下的邻炉加热方式进行描述。
目前300MW等级燃煤火电机组基本为单元制一次再热机组，一般可分为高中压联合启动、高压缸启动及中压缸启动这三种启动方式。专利“一种火力发电单元机组的高压缸快速启动系统”提出的快速启动系统需引入邻炉主蒸汽或再热蒸汽对汽轮机进行冲转，实际上，用再热蒸汽是不合适的。由于机组启动时所需的进汽压力一般为额定进汽压力的40％，邻机正常运行时再热蒸汽压力一般难以达到主蒸汽压力的40％，这也决定了不能采用邻机的再热蒸汽作为本机高压缸启动的冲转蒸汽。
专利“一种火力发电单元机组的高压缸快速启动系统”未对从邻机抽取主蒸汽加热本机启动对邻机运行所造成的影响进行评估和采取对策。邻机快速启动系统从邻机主蒸汽系统抽取部分流量将对邻炉正常运行产生不利的影响，邻炉来主蒸汽流量不能太大，否则可能影响邻炉再热器蒸汽温度。
专利“一种火力发电单元机组的高压缸快速启动系统”提出冲转邻机时，利用原有主汽阀前疏水系统进行暖管预热是不够的。邻机加热管路在投运前，切换关断阀是关闭的，阀后管道至汽轮机进汽管路均为冷态(尤其是冷态启动是温差更大)，如果直接用邻机正常状态的高温蒸汽通过，会在管路和阀门中产生较大的热应力，存在安全隐患或影响机组寿命。
采用邻炉加热系统对本单元机组的汽机进行预暖、冲转、并网后，如何切换回来自本单元机组的的锅炉主蒸汽和再热蒸汽，切换点的选择和控制方式在专利“一种火力发电单元机组的高压缸快速启动系统”中并未给出技术限定。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，能够避免快速启动对邻炉正常运行产生不利的影响，解决了冷态启动对机组和管道系统的热冲击问题。
为了达到上述目的，本发明包括高压缸，高压缸的蒸汽入口连接蒸汽切换系统，蒸汽切换系统连接邻炉过热器蒸汽出口和本机过热器主蒸汽出口，蒸汽切换系统连接中压缸，中压缸连接低压缸，低压缸连接凝汽器和发电机，凝汽器的凝结水出口连接本机低压加热器和邻机低压加热器，凝汽器与邻机低压加热器的连接管路上设置有水平衡调节系统。
蒸汽切换系统包括连接邻炉二级过热器蒸汽出口的二级蒸汽管路、连接邻炉次末级过热器蒸汽出口的次末级蒸汽管路和连接本机过热器主蒸汽出口的主蒸汽管路，主蒸汽管路连接高压缸，二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路的合并管路连接高压缸和中压缸。
二级蒸汽管路上设置有第一截止阀；
次末级蒸汽管路上设置有第二截止阀和第一止回阀；
二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路连接高压缸的合并管路上设置有第三截止阀、第一调节阀和第二止回阀；
二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路连接中压缸的合并管路上设置有第四截止阀、第二调节阀和第三止回阀；
主蒸汽管路上设置有闸阀和第四止回阀。
二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路连接高压缸和中压缸的合并管路均连接本体疏水扩容器，二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路与本体疏水扩容器的连接管路上设置有预暖疏汽阀。
主蒸汽管路连接本机再热器入口，主蒸汽管路与本机再热器入口的连接管路连接高压旁路。
水平衡调节系统包括设置在凝汽器与邻机低压加热器的连接管路上的第四截止阀、第三调节阀和第五截止阀，第四截止阀、第三调节阀和第五截止阀并联设置有第六截止阀。
高压缸的蒸汽出口连接本机再热器入口，本机再热器出口连接凝汽器。
本机再热器出口与凝汽器的连接管路连接低压旁路。
中压缸的再热气体入口连接本机再热器的出口，中压缸与本机再热器的连接管路上设置有第二闸阀和第五止回阀。
凝汽器的凝结水出口与本机低压加热器和邻机低压加热器的连接管路上设置有凝结水泵。
与现有技术相比，本发明能够从锅炉本体蒸汽系统中的本机低压加热器抽取蒸汽，选用与机组启动冲转参数更为接近的蒸汽参数，具有更好的匹配性与热经济性；通过蒸汽切换系统控制从邻炉抽取的蒸汽流量，按汽轮机并网起步流量10％额定流量选取，将抽汽对邻炉、邻机的安全运行的影响降到最低；设置完善的疏水、预暖系统，缩小冲转蒸汽与管道金属之间的温差，避免在管路和阀门中产生较大的热应力，同时免影响机组寿命。与此同时，本发明提出了邻炉加热系统与本机系统之间的切换、退出的控制机制，确保安全、平稳过渡。采用本发明系统后，温态快速启动及热态快速启动可分别缩短至130分钟和70分钟，基本上机组温态快速启动可以用在应对周末调峰或为风电调峰，机组热态快速启动可以作为日调峰或为光伏发电调峰。从而解决以煤电为主力向风电、光伏等新能源结构转型过渡过程中的问题。
附图说明
图1为本发明的系统图；
其中，1、高压缸，2、蒸汽切换系统，3、中压缸，4、低压缸，5、凝汽器，6、发电机，7、第一截止阀，8、第二截止阀，9、第一止回阀，10、第三截止阀，11、第一调节阀，12、第二止回阀，13、第四截止阀，14、第二调节阀，15、第三止回阀，16、闸阀，17、第四止回阀，18、第四截止阀，19、第三调节阀，20、第五截止阀，21、第六截止阀，22、第二闸阀，23、第五止回阀，24、预暖疏汽阀，25、高压旁路，26、低压旁路，27、凝结水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，本发明包括高压缸1，高压缸1的蒸汽入口连接蒸汽切换系统2，蒸汽切换系统2连接邻炉过热器蒸汽出口和本机过热器主蒸汽出口，蒸汽切换系统2连接中压缸3，中压缸3连接低压缸4，低压缸4连接凝汽器5和发电机6，凝汽器5的凝结水出口连接本机低压加热器和邻机低压加热器，凝汽器5与邻机低压加热器的连接管路上设置有水平衡调节系统7。
蒸汽切换系统2包括连接邻炉二级过热器蒸汽出口的二级蒸汽管路、连接邻炉次末级过热器蒸汽出口的次末级蒸汽管路和连接本机过热器主蒸汽出口的主蒸汽管路，主蒸汽管路连接高压缸1，二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路的合并管路连接高压缸1和中压缸3。
二级蒸汽管路上设置有第一截止阀7；次末级蒸汽管路上设置有第二截止阀8和第一止回阀9；二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路连接高压缸1的合并管路上设置有第三截止阀10、第一调节阀11和第二止回阀12；二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路连接中压缸3的合并管路上设置有第四截止阀13、第二调节阀14和第三止回阀15；主蒸汽管路上设置有闸阀16和第四止回阀17。
二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路连接高压缸1和中压缸3的合并管路均连接本体疏水扩容器，二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路与本体疏水扩容器的连接管路上设置有预暖疏汽阀24。
主蒸汽管路连接本机再热器入口，主蒸汽管路与本机再热器入口的连接管路连接高压旁路25。
水平衡调节系统7包括设置在凝汽器5与邻机低压加热器的连接管路上的第四截止阀18、第三调节阀19和第五截止阀20，第四截止阀18、第三调节阀19和第五截止阀20并联设置有第六截止阀21。
高压缸1的蒸汽出口连接本机再热器入口，本机再热器出口连接凝汽器5。本机再热器出口与凝汽器5的连接管路连接低压旁路26。
中压缸3的再热气体入口连接本机再热器的出口，中压缸3与本机再热器的连接管路上设置有第二闸阀22和第五止回阀23。
凝汽器5的凝结水出口与本机低压加热器和邻机低压加热器的连接管路上设置有凝结水泵27。
本发明设置有邻机来汽的第一调节阀11，用于将邻机主汽压力调节到本机冲转所需的参数，同时第一调节阀11前设置第三截止阀10，在并入本机主汽管道处还需设置第二止回阀12。而为了将邻机主汽及本炉主汽隔离运行，还需在本机主蒸汽母管上设置隔离闸阀16及第四止回阀17。在邻机加热管路锅炉端第三截止阀10与汽机端的第四截止阀13之间设置疏水、预暖系统。在投运前，先打开锅炉端第三截止阀10，通过阀后管道上的疏水预暖系统和原主蒸汽进口疏水系统对整个管路系统进行小流量同时预暖，然后缓慢加大进汽流量，缩小蒸汽与管道金属之间的温差，避免在管路和阀门中产生较大的热应力，以免影响机组寿命。考虑到启动蒸汽参数的匹配性和经济性，启动蒸汽不从末级过热器出口(主蒸汽)引出，而从与冲转温度更为接近邻炉的次末级过热器或二级过热器出口联箱处引出。为避免快速启动对邻炉正常运行产生不利的影响，按满足本机启动10％的起步负荷选取，对应邻炉～16％BMCR主蒸汽流量。按此流量和推荐流速可选择邻炉加热管道系统的管径。
本发明邻炉加热系统投入使得本机快速启动并网后，当本机组锅炉过热蒸汽参数达到要求后，应打开本机主蒸汽母管隔离闸阀16，逐步关小本机高、低压旁路阀，使得本机组锅炉与邻炉共同为本机供汽。期间，调节高、低压旁路阀，使其逐渐关小，直至完全关闭。当机前压力达到旁路系统设定压力时，旁路系统自动进入定压方式运行，高旁自动调节以控制机前压力与设定值一致。当机前压力大于设定值时，高、低压旁路调节阀自动关闭，旁路系统自动进入滑压方式运行。随着本机组锅炉燃料供应的增加，逐步提高本炉所带负荷。当本炉主蒸汽压力和温度达到10～15％负荷所需参数时，逐步关小邻机来主蒸汽减温第一调节阀11直至完全关闭，最后关闭邻机来主蒸汽第三截止阀10，邻机来主汽全部切换为本机组锅炉供汽，本机快速启动结束。
另外由于快速启动机组引入了邻机蒸汽，必然会破坏本机及邻机的汽水平衡，因此还需设置机组水平衡调节系统7用于平衡分配两台机组的汽水工质。该水平衡调节系统7主要由第四截止阀18、第三调节阀19、第五截止阀20及旁路第六截止阀21组成。
Claims (10)
1.一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，包括高压缸(1)，高压缸(1)的蒸汽入口连接蒸汽切换系统(2)，蒸汽切换系统(2)连接邻炉过热器蒸汽出口和本机过热器主蒸汽出口，蒸汽切换系统(2)连接中压缸(3)，中压缸(3)连接低压缸(4)，低压缸(4)连接凝汽器(5)和发电机(6)，凝汽器(5)的凝结水出口连接本机低压加热器和邻机低压加热器，凝汽器(5)与邻机低压加热器的连接管路上设置有水平衡调节系统(7)。
2.根据权利要求1所述的一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，蒸汽切换系统(2)包括连接邻炉二级过热器蒸汽出口的二级蒸汽管路、连接邻炉次末级过热器蒸汽出口的次末级蒸汽管路和连接本机过热器主蒸汽出口的主蒸汽管路，主蒸汽管路连接高压缸(1)，二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路的合并管路连接高压缸(1)和中压缸(3)。
3.根据权利要求2所述的一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，二级蒸汽管路上设置有第一截止阀(7)；
次末级蒸汽管路上设置有第二截止阀(8)和第一止回阀(9)；
二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路连接高压缸(1)的合并管路上设置有第三截止阀(10)、第一调节阀(11)和第二止回阀(12)；
二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路连接中压缸(3)的合并管路上设置有第四截止阀(13)、第二调节阀(14)和第三止回阀(15)；
主蒸汽管路上设置有闸阀(16)和第四止回阀(17)。
4.根据权利要求2所述的一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路连接高压缸(1)和中压缸(3)的合并管路均连接本体疏水扩容器，二级蒸汽管路和次末级蒸汽管路与本体疏水扩容器的连接管路上设置有预暖疏汽阀(24)。
5.根据权利要求2所述的一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，主蒸汽管路连接本机再热器入口，主蒸汽管路与本机再热器入口的连接管路连接高压旁路(25)。
6.根据权利要求1所述的一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，水平衡调节系统(7)包括设置在凝汽器(5)与邻机低压加热器的连接管路上的第四截止阀(18)、第三调节阀(19)和第五截止阀(20)，第四截止阀(18)、第三调节阀(19)和第五截止阀(20)并联设置有第六截止阀(21)。
7.根据权利要求1所述的一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，高压缸(1)的蒸汽出口连接本机再热器入口，本机再热器出口连接凝汽器(5)。
8.根据权利要求7所述的一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，本机再热器出口与凝汽器(5)的连接管路连接低压旁路(26)。
9.根据权利要求1所述的一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，中压缸(3)的再热气体入口连接本机再热器的出口，中压缸(3)与本机再热器的连接管路上设置有第二闸阀(22)和第五止回阀(23)。
10.根据权利要求1所述的一种单元制火力发电机组邻机快速启动系统，其特征在于，凝汽器(5)的凝结水出口与本机低压加热器和邻机低压加热器的连接管路上设置有凝结水泵(27)。
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