CN114321880A - 火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法 - Google Patents

火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法 Download PDF

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段清文
刘福利
江多林
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Shanghai Saierfu Power Technology Co.,Ltd.
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Chaoyang Yanshanhu Power Generation Co ltd
Shanghai Jingchen Electric Power Technology Center
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Abstract

本发明涉及一种火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,在锅炉与汽轮机之间的蒸汽通道中增加用于安全调压的蒸汽喷射泵;从锅炉出口主蒸汽管道至汽轮机高压缸进汽主汽门前分流部分蒸汽,接至蒸汽喷射泵动力蒸汽入口,汽轮机高压缸排汽出口接至蒸汽喷射泵抽吸口,蒸汽喷射泵排出口接回至锅炉的再热器入口蒸汽管道,蒸汽喷射泵排出口另一路根据需要对外供汽。保证了再热器和高压缸的运行安全;保证了脱硝系统运行安全。本方法在深度调峰时,在保证对外供热的前提下,锅炉负荷降到最低负荷后,仍可继续降低发电功率,实现深度热电解耦。本发明无转动设备,运行维护安全;空冷、湿冷机组均适用。

Description

火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法
技术领域
本发明涉及一种火电安全技术,特别涉及一种火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法。
背景技术
加快发展可再生能源是国际社会应对能源资源紧张、环境恶化、气候变暖的重要手段。火电机组灵活性改造势在必行,由于火电灵活性改造的推动,我国可再生能源消纳情况实现了逐步改善。
目前,我国电能以火电为主,占全国电源装机比重达到67%,但调峰能力普遍只有50%左右。国内火电灵活性改造的核心目标是充分响应电力系统的波动性变化,实现降低最小出力、快速启停、快速升降负荷三大目标,其中降低最小出力,即增加调峰能力是目前最为广泛和主要的改造目标。
因此,为了实现机炉解耦、热电解耦和深度调峰,各电厂都在根据自己的具体情况,选择适合自己的技术路线。
当前主要技术路线,锅炉侧采取各种办法降低不投油稳定燃烧下限;汽机侧主要技术路线有:基于设备改造的汽轮机通流设计与末级叶片性能优化技术、汽轮机旁路技术、低压缸零出力技术和高背压循环水供热技术;将汽轮机部分做功蒸汽对外输出供热,增加了电厂供热能力和调峰能力,且发电能力也随之降低。另外,电锅炉和电锅炉固体储热技术能够大幅增加调峰能力,但存在改造成本高,运行费用高的问题,在市场竞争中难以获得优势;热水罐储能技术既能增加机组低负荷运行能力,也能增加顶负荷能力,投资成本和运行成本较低,具有明显的优势,但存在储能密度低、空间占用大的问题,有必要开发新的成本低、储能密度高的热储能技术。
各种技术路线都有自己的优缺点,也都有需要解决的技术难题。在汽机侧改造的众多难题中,保证锅炉安全运行和脱硝系统安全运行,特别是再热器的安全尤其重要。另一方面,由于汽轮机进汽减少后,高加抽汽不足,给水温度降低,省煤器的温压增加,省煤器出口烟气温度降低,预热器吸热量减小,造成排烟温度降低,即脱硝系统的进口烟温下降,脱硝系统不能稳定运行。
发明内容
针对锅炉和脱硝系统安全运行问题,提出了一种火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法。
本发明的技术方案为:一种火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,在锅炉与汽轮机之间的蒸汽通道中增加用于旁通蒸汽的蒸汽喷射泵;
从锅炉出口主蒸汽管道至汽轮机高压缸进汽主汽门前分流部分蒸汽,接至蒸汽喷射泵动力蒸汽入口,汽轮机高压缸排汽出口接至蒸汽喷射泵抽吸口,蒸汽喷射泵排出口接回至锅炉的再热器入口蒸汽管道。
进一步,所述蒸汽喷射泵出口另有一路出口蒸汽作为加热蒸汽接至高加和除氧器,提高给水温度。
进一步,所述锅炉的再热器进口或出口设置一套减温减压装置接至外部供汽系统,使得蒸汽喷射泵入口主蒸汽的减温水所带入系统的流量也一并抽出,用于对外供汽。
进一步,所述蒸汽喷射泵排出口接回至锅炉的再热器入口蒸汽管道上设置有一个减温装置,减温水降低蒸汽喷射泵出口的蒸汽温度。
进一步,在汽轮机高压缸进汽主汽门前,分流部分主蒸汽作为动力蒸汽,驱动蒸汽喷射泵,抽吸高压缸的排汽,蒸汽喷射泵出口蒸汽的压力、温度参数等于汽轮机进汽未分流工况下所匹配的高排的压力、温度。
进一步,所述锅炉的再热器进口或出口设置一套减温减压装置接至外部供汽系统,使得蒸汽喷射泵入口主蒸汽的减温水所带入系统的流量也一并抽出,再热器进口压力、温度、流量将维持不变。
进一步,所述蒸汽喷射泵选用固定式喷射泵或可调式喷射泵。
本发明的有益效果在于:本发明火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,由于汽轮机高压缸进汽减少、高排参数降低,而再热器进口蒸汽参数仍然能恢复到该锅炉负荷工况下允许进汽参数值,即保证了再热器和高压缸的运行安全性;在喷射泵出口设置一路蒸汽接至高加和除氧器,保证了锅炉给水温度,即保证了脱硝系统运行安全性;本系统在锅炉负荷不变的情况下,能进一步降低发电电功率,实现深度热电解耦;深度调峰时,在保证对外供热的前提下,锅炉负荷降到最低负荷后,在汽轮机高压缸主汽门前将主蒸汽分流,分别接至高压缸和蒸汽喷射泵,实现高压缸进汽减少从而进一步降低发电功率;本系统在降负荷的前提下,机组热效率仍然很高,因为喷射器的热效率远远大于减温减压器;本系统技术成熟,无转动设备,运行维护安全;空冷、湿冷机组均适用。
附图说明
图1为蒸汽喷射泵工作原理图;
图2为本发明蒸汽喷射泵可压缩流动过程图;
图3为本发明系统原理图。
附图标识:1、锅炉;2、汽轮机高压缸进汽主汽门;3、汽轮机高压缸;4、汽轮机中压缸;5、减温装置;6、蒸汽喷射泵;7、8、减温减压装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
再热器是锅炉中将从汽轮机中出来的水蒸气加热成过热蒸汽的加热器。再热器的作用有两个:一是有助于消除或减轻包含于乏汽中的水珠对汽轮机末了几级动叶片的冲蚀作用,延长了动叶片的使用寿命;二是通过中间再过热能使蒸汽在低压汽缸各级内膨胀时的焓降显著增大,终湿度大为减小,因而可提高整套动力装置的循环热效率和汽轮机的功率。因此再热器的安全在电厂中至关重要。
由于锅炉炉膛结构和各受热面的设计是基于整体热平衡进行的,进入锅炉的总热量,扣除各项损失后,全部进入蒸汽;而锅炉各个部分的面积和分布是按照炉膛内蒸汽的热量计算和设计的,一旦某一部分热量发生超限变化,会引起该部分蒸汽的参数发生变化超限,从而影响锅炉安全运行。
对于采用从锅炉出口主蒸汽直接减温减压后对外供汽的方式实现降负荷的机组深调方式,一方面,机组热效率低,损失大;另一方面,由于进入汽轮机的蒸汽减少,将导致高压缸排汽蒸汽压力严重偏离再热器允许值,且造成再热器入口蒸汽量不足,再热器超温,严重影响到锅炉二次汽与一次汽系统的匹配,造成锅炉运行不安全。
同时,由于汽轮机进汽量减少后,高加抽汽量减少,给水温度降低,造成脱硝系统进口烟气温度下降。烟温降低对脱硝系统运行不利,烟温过低,催化活性太低,氧量偏大,从而脱硝入口的NOX折算值过高,结果导致喷氨量增大,存在局部氨逃逸过大,氨逃逸率上升,脱硝系统运行效率下降。如果长时间运行会使空预器堵塞,而且脱硝有退出运行的可能性。
本发明方法通过利用蒸汽喷射泵的升压作用,可将汽轮机高排参数恢复到该工况下再热器的实际所需的工质参数,从而确保再热器的安全运行。为保证脱硝系统安全运行,从蒸汽喷射泵出口接引一路蒸汽去除氧器,保证给水温度。
同时,在蒸汽喷射泵出口至再热器入口前或再热器出口后抽汽对外供汽,仍然可保证供暖或供汽的稳定性。
蒸汽喷射泵的升压原理:蒸汽喷射泵的实质是一个流体压缩机,主要由喷嘴、吸入混合段、文丘里管三部分组成。结构非常简单,没有转动设备。如图1所示蒸汽喷射泵工作原理图,高压蒸汽由动力蒸汽入口A进入蒸汽喷射泵后,通过喷嘴形成超音速汽流,抽吸作用产生的相对低压,带动吸入蒸气入口B的低压蒸汽进入蒸汽喷射泵,低压蒸汽在蒸汽喷射泵中被混合升压后从排汽口C排出。
如图2所示蒸汽喷射泵可压缩流动过程图,动力蒸汽入口A的蒸汽流量为Mp,动力蒸汽压力为PP,动力蒸汽温度为TP;吸入蒸气入口B的低压蒸汽的蒸汽压力为Pe,吸入蒸汽流量为Me,在蒸汽喷射泵中混合轴向各截面1~5压力为P1~5,升压后从排汽口C排出的蒸汽压力为Pc。对应的压力、音速、气流速度如图2中所示。
当锅炉1负荷不变时,如果汽轮机高压缸3进汽量减少,相应高压缸3排汽参数和流量也降低,将导致再热器超温,无法保证再热器安全,此时通过采用蒸汽喷射泵6,将高排蒸汽升压到该工况下再热器所需的匹配参数,保证锅炉各受热面参数稳定。
如图3所示系统原理图,系统连接方式:从锅炉1出口主蒸汽管道至汽轮机高压缸3进汽主汽门2前分流部分蒸汽,接至蒸汽喷射泵6动力蒸汽入口A,高压缸3排汽出口接至蒸汽喷射泵抽吸口B,蒸汽喷射泵排出口C接回至锅炉1的再热器入口蒸汽管道,蒸汽喷射泵出口C另有一路出口蒸汽可接至高加和除氧器作为加热蒸汽,提高给水温度,保证发电厂原脱硝系统稳定运行;或者出口蒸汽可作为对外供汽等其他用途。在蒸汽喷射泵排出口C接回至锅炉1的再热器入口蒸汽管道上设置有一个减温装置5,利用减温水降低蒸汽喷射泵出口C的蒸汽温度,保证再热器安全。
系统流程:
1、在汽轮机高压缸3进汽轮机高压缸进汽主汽门2前,分流部分主蒸汽作为动力蒸汽,驱动蒸汽喷射泵6,抽吸高压缸3的排汽。
2、蒸汽喷射泵6出口蒸汽的压力、温度参数恢复到该锅炉负荷下,对应的汽轮机进汽未分流工况下所匹配的设计高排的压力、温度。
3、根据供汽参数要求,在再热器进口或出口设置一套减温减压装置7或8接至外部供汽系统,使得蒸汽喷射泵6入口主蒸汽的减温水所带入系统的流量也一并抽出,用于对外供汽;这样再热器进口压力、温度、流量将维持不变。
4、进一步配合中压调门改造,可维持汽轮机中压缸4进汽门前的蒸汽参数基本不变,恢复到该工况蒸汽设计参数值。
5、这种设置高压缸蒸汽喷射泵6的方法在保证供热的前提下,保护再热器安全,并同时实现灵活性改造。所降低的高压缸3的电功率的计算等于蒸汽喷射泵6进口的动力蒸汽流量占锅炉出口主蒸汽流量的比例乘以改造前高压缸3发电功率。
蒸汽喷射泵6选用固定式喷射泵或可调式喷射泵。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,其特征在于,在锅炉与汽轮机之间的蒸汽通道中增加用于旁通蒸汽的蒸汽喷射泵;
从锅炉出口主蒸汽管道至汽轮机高压缸进汽主汽门前分流部分蒸汽,接至蒸汽喷射泵动力蒸汽入口,汽轮机高压缸排汽出口接至蒸汽喷射泵抽吸口,蒸汽喷射泵排出口接回至锅炉的再热器入口蒸汽管道。
2.根据权利要求1所述火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,其特征在于,所述蒸汽喷射泵出口另有一路出口蒸汽作为加热蒸汽接至高加和除氧器,提高给水温度。
3.根据权利要求1所述火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,其特征在于,所述锅炉的再热器进口或出口设置一套减温减压装置接至外部供汽系统,使得蒸汽喷射泵入口主蒸汽的减温水所带入系统的流量也一并抽出,用于对外供汽。
4.根据权利要求1所述火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,其特征在于,所述蒸汽喷射泵排出口接回至锅炉的再热器入口蒸汽管道上设置有一个减温装置,减温水降低蒸汽喷射泵出口的蒸汽温度。
5.根据权利要求2所述火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,其特征在于,在汽轮机高压缸进汽主汽门前,分流部分主蒸汽作为动力蒸汽,驱动蒸汽喷射泵,抽吸高压缸的排汽,蒸汽喷射泵出口蒸汽的压力、温度参数等于汽轮机进汽未分流工况下所匹配的高排的压力、温度。
6.根据权利要求3所述火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,其特征在于,所述锅炉的再热器进口或出口设置一套减温减压装置接至外部供汽系统,使得蒸汽喷射泵入口主蒸汽的减温水所带入系统的流量也一并抽出,再热器进口压力、温度、流量将维持不变。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述火电机组深度调峰时锅炉再热器和脱硝系统安全运行方法,其特征在于,所述蒸汽喷射泵选用固定式喷射泵或可调式喷射泵。
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