CN115506863B - 双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统，包括锅炉、高位汽轮机、再热器、低位汽轮机、高位发电机、低位发电机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器组、除氧器、给水泵、第一高压加热器组、第二高压加热器组、第一调节旁路以及第二调节旁路；第一调节旁路上设有第一烟气换热器和第一旁路调节阀；第二调节旁路上设有第二烟气换热器和第二旁路调节阀。通过分别控制第一旁路调节阀和第二旁路调节阀的开度，来分别调节从低位汽轮机和高位汽轮机中的抽汽量，这样一来，即可实现对低位汽轮机和高位汽轮机单独解耦调频。

Description

双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统

技术领域

本申请涉及热力系统调频技术领域，具体涉及一种双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统。

背景技术

随着能源短缺和大气污染等问题日益严峻，可再生能源利用比例逐年攀升，然而可再生能源大都具有间歇性和波动性，对电力系统的安全稳定性造成巨大冲击，故需要提升电网灵活性。

传统的汽轮机系统一般为高压缸、低压缸同轴布置，在调节汽轮机频率时，任一级抽汽均会影响汽轮机整体频率，影响机组的灵活性。

后来有将汽轮机组设计成高低位布置的形态，但仍然采用的是耦合调频方式，使机组灵活调频受到制约。

因此，有必要设计一种高低位布置频率解耦控制的热力系统，以方便对不同高度布置的汽轮机的频率进行单独的调节。

申请内容

因此，本申请要解决的技术问题在于克服现有技术中的高低位布置的汽轮机组仍然采用耦合调频方式，使机组灵活调频受到制约的缺陷，从而提供一种双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统。

为解决上述技术问题，本申请的技术方案如下：

一种双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统，包括锅炉、高位汽轮机、再热器、低位汽轮机、高位发电机、低位发电机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器组、除氧器、给水泵、第一高压加热器组、第二高压加热器组、第一调节旁路以及第二调节旁路；

所述高位汽轮机的蒸汽进口与所述锅炉的蒸汽出口通过管道相连通，蒸汽驱动所述高位汽轮机内的叶片转动进而带动所述高位发电机发电，所述高位汽轮机的高位抽汽口通过管道连通所述第二高压加热器组的蒸汽进口；所述第二高压加热器组的给水出口与所述锅炉的给水进口通过管道相连通；

所述低位汽轮机的蒸汽进口与所述高位汽轮机的蒸汽出口通过管道及其上的所述再热器相连通，再热蒸汽驱动所述低位汽轮机内的叶片转动进而带动所述低位发电机发电，所述低位汽轮机的第一低位抽汽口与所述第一高压加热器组的蒸汽进口通过管道相连通；所述第一高压加热器组的给水出口与所述第二高压加热器组的给水进口通过管道连通；

所述凝汽器的蒸汽进口与所述低位汽轮机的蒸汽出口通过管道相连通，所述凝汽器的给水出口通过管道及其上的所述凝结水泵与所述低压加热器组的给水进口相连通；

所述低压加热器组的给水出口与所述除氧器的给水进口通过管道相连通；所述除氧器的蒸汽进口与所述低位汽轮机的第二低位抽汽口通过管道相连通，且所述除氧器的给水出口和所述第一高压加热器组的给水进口通过管道及其上的所述给水泵相连通；

所述第一调节旁路的一端与所述给水泵和所述第一高压加热器组的给水进口之间的管道连通；所述第一调节旁路上设有第一烟气换热器和调节经过所述第一烟气换热器的给水量大小的第一旁路调节阀；

所述第二调节旁路的一端与所述第一高压加热器组的给水出口和所述第二高压加热器组的给水进口之间的管道连通；所述第二调节旁路上设有第二烟气换热器和调节经过所述第二烟气换热器的给水量大小的第二旁路调节阀。

进一步地，所述第一低位抽汽口和所述第一高压加热器组之间设有第一阀门，所述高位抽汽口和所述第二高压加热器组之间设有第二阀门。

进一步地，所述第一调节旁路另一端与所述锅炉的给水进口通过管道相连通，所述第二调节旁路的另一端与所述锅炉的给水进口通过管道相连通。

进一步地，所述第一烟气换热器的入口水温为100℃－150℃，所述第二烟气换热器的入口水温为200℃－300℃。

进一步地，所述第一旁路调节阀和所述第二旁路调节阀为电动或气动调节阀。

本申请技术方案，具有如下优点：

1.本申请提供的双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统，通过控制第一旁路调节阀的开度，来控制进入第一高压加热器组中的第一给水量，进而根据第一给水量来调节自低位汽轮机经由第一低位抽汽口的抽汽量，并最终控制低位汽轮机的频率；通过控制第二旁路调节阀的开度，来控制进入第二高压加热器组中的第二给水量，进而根据第二给水量来调节自高位汽轮机经由高位抽汽口的抽汽量，并最终控制高位汽轮机的频率，这样一来，即可对低位汽轮机和高位汽轮机分别调频，使得双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统的调频方式更灵活、也更有目标性，相应地，响应速度也比较快，调频的幅度也更大。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、锅炉；2、高位汽轮机；3、再热器；4、低位汽轮机；5、高位发电机；6、低位发电机；7、凝汽器；8、凝结水泵；9、低压加热器组；10、除氧器；11、给水泵；12、第一高压加热器组；13、第二高压加热器组；21、第一旁路调节阀；22、第一烟气换热器；31、第二旁路调节阀；32、第二烟气换热器；41、第一阀门；51、第二阀门；a、高位抽汽口；b、第一低位抽汽口；c、第二低位抽汽口。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统，包括锅炉1、高位汽轮机2、再热器3、低位汽轮机4、高位发电机5、低位发电机6、凝汽器7、凝结水泵8、低压加热器组9、除氧器10、给水泵11、第一高压加热器组12、第二高压加热器组13、第一调节旁路以及第二调节旁路。

高位汽轮机2的布置高度大于低位汽轮机4的布置高度，高位汽轮机2主要和塔式锅炉连接，通过高位汽轮机2的高位布置可以减少锅炉1与高位汽轮机2之间的连接管道的长度，减少投资成本，还可以减少压损和热损失，提高机组的效率，同时，低位汽轮机4布置在较低位置，使得凝汽器7对应可布置在较低的平台，降低了循环水泵的功耗。

高位汽轮机2的蒸汽进口与锅炉1的蒸汽出口通过管道相连通，蒸汽驱动高位汽轮机2内的叶片转动进而带动高位发电机5发电，高位汽轮机2的高位抽汽口a通过管道连通第二高压加热器组13的蒸汽进口，高位抽汽口a和第二高压加热器组13之间的管道上设有第二阀门51，第二阀门51用以控制从高位汽轮机2的高位抽汽口a抽出的蒸汽量；第二高压加热器组13的给水出口与锅炉1的给水进口通过管道相连通。

低位汽轮机4的蒸汽进口与高位汽轮机2的蒸汽出口通过管道及其上的再热器3相连通，再热蒸汽驱动低位汽轮机4内的叶片转动进而带动低位发电机6发电，低位汽轮机4的第一低位抽汽口b与第一高压加热器组12的蒸汽进口通过管道相连通，第一低位抽汽口b和第一高压加热器组12之间的管道上设有第一阀门41，第一阀门41用以控制从低位汽轮机4的第一低位抽汽口b抽出的蒸汽量；第一高压加热器组12的给水出口与第二高压加热器组13的给水进口通过管道连通。

凝汽器7的蒸汽进口与低位汽轮机4的蒸汽出口通过管道相连通，凝汽器7的给水出口通过管道及其上的凝结水泵8与低压加热器组9的给水进口相连通，自凝结水泵8出来的凝结水被低压加热器组9加热。

低压加热器组9的给水出口与除氧器10的给水进口通过管道相连通，被低压加热器组9加热后的凝结水进入除氧器10后被去除氧气。

除氧器10的蒸汽进口与低位汽轮机4的第二低位抽汽口c通过管道相连通，从第二低位抽汽口c出来的蒸汽经过除氧器10去除氧气，且除氧器10的给水出口和第一高压加热器组12的给水进口通过管道及其上的给水泵11相连通。

第一调节旁路的一端与给水泵11和第一高压加热器组12的给水进口之间的管道连通，第一调节旁路的另一端与锅炉1的给水进口通过管道相连通，具体地，第一调节旁路的另一端与锅炉省煤器通过管道连通；第一调节旁路上设有第一烟气换热器22和第一旁路调节阀21，第一旁路调节阀21用以调节通过第一烟气换热器22的给水量，第一旁路调节阀21为电动或气动调节阀等调节阀，第一烟气换热器22的入口水温为100℃－150℃。

第二调节旁路的一端与第一高压加热器组12的给水出口和第二高压加热器组13的给水进口之间的管道连通，第二调节旁路的另一端与锅炉1的给水进口通过管道相连通，具体地，第二调节旁路的另一端与锅炉省煤器通过管道连通，第二调节旁路上设有第二烟气换热器32和第二旁路调节阀31，第二旁路调节阀31用以调节通过第二烟气换热器32的给水量，第二旁路调节阀31为电动或气动调节阀等调节阀，第二烟气换热器32的入口水温为200℃－300℃。

以下介绍双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统的控制方法：

通过控制第一旁路调节阀21的开度，来控制经过第一烟气换热器22的给水量：

当第一旁路调节阀21的开度变大时，经过第一烟气换热器22的给水量增加，相应地，进入第一高压加热器组12中的第一给水量减少，当第一旁路调节阀21的开度变小时，经过第一烟气换热器22的给水量减少，相应地，进入第一高压加热器组12中的第一给水量增加；当第一给水量的增加时，增加自低位汽轮机4经由第一低位抽汽口b的抽汽量，当第一给水量的减少时，减少自低位汽轮机4经由第一低位抽汽口b的抽汽量，通过抽汽量的变化，调节低位汽轮机4内的蒸汽流量，并最终调节低位汽轮机4的频率；

通过控制第二旁路调节阀31的开度，来控制经过第二烟气换热器32的给水量：

当第二旁路调节阀31的开度变大时，经过第二烟气换热器32的给水量增加，相应地，进入第二高压加热器组13中的第二给水量减少，当第二旁路调节阀31的开度变小时，经过第二烟气换热器32的给水量减少，相应地，进入第二高压加热器组13中的第二给水量增加；当第二给水量的增加时，增加自高位汽轮机2经由高位抽汽口a的抽汽量，当第二给水量的减少时，减少自高位汽轮机2经由高位抽汽口a的抽汽量，通过抽汽量的变化，调节高位汽轮机2内的蒸汽流量，并最终调节高位汽轮机2的频率。

从上述的控制方法可以看出，在本实施例中，高位汽轮机2和低位汽轮机4可以分别依靠第一调节旁路和第二调节旁路来单独调节自身的频率，相比现有技术中的耦合频率调节方式，双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统的调频方式更灵活、也更有目标性，相应地，响应速度也比较快，调频的幅度也更大。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统，其特征在于，包括锅炉(1)、高位汽轮机(2)、再热器(3)、低位汽轮机(4)、高位发电机(5)、低位发电机(6)、凝汽器(7)、凝结水泵(8)、低压加热器组(9)、除氧器(10)、给水泵(11)、第一高压加热器组(12)、第二高压加热器组(13)、第一调节旁路以及第二调节旁路；

所述高位汽轮机(2)的蒸汽进口与所述锅炉(1)的蒸汽出口通过管道相连通，蒸汽驱动所述高位汽轮机(2)内的叶片转动进而带动所述高位发电机(5)发电，所述高位汽轮机的高位抽汽口(a)通过管道连通所述第二高压加热器组(13)的蒸汽进口；所述第二高压加热器组(13)的给水出口与所述锅炉(1)的给水进口通过管道相连通；

所述低位汽轮机(4)的蒸汽进口与所述高位汽轮机(2)的蒸汽出口通过管道及其上的所述再热器(3)相连通，再热蒸汽驱动所述低位汽轮机(4)内的叶片转动进而带动所述低位发电机(6)发电，所述低位汽轮机(4)的第一低位抽汽口(b)与所述第一高压加热器组(12)的蒸汽进口通过管道相连通；所述第一高压加热器组(12)的给水出口与所述第二高压加热器组(13)的给水进口通过管道连通；

所述凝汽器(7)的蒸汽进口与所述低位汽轮机(4)的蒸汽出口通过管道相连通，所述凝汽器(7)的给水出口通过管道及其上的所述凝结水泵(8)与所述低压加热器组(9)的给水进口相连通；

所述低压加热器组(9)的给水出口与所述除氧器(10)的给水进口通过管道相连通；所述除氧器(10)的蒸汽进口与所述低位汽轮机(4)的第二低位抽汽口(c)通过管道相连通，且所述除氧器(10)的给水出口和所述第一高压加热器组(12)的给水进口通过管道及其上的所述给水泵(11)相连通；

所述第一调节旁路的一端与所述给水泵(11)和所述第一高压加热器组(12)的给水进口之间的管道连通；所述第一调节旁路上设有第一烟气换热器(22)和调节经过所述第一烟气换热器(22)的给水量大小的第一旁路调节阀(21)；

所述第二调节旁路的一端与所述第一高压加热器组(12)的给水出口和所述第二高压加热器组(13)的给水进口之间的管道连通；所述第二调节旁路上设有第二烟气换热器(32)和调节经过所述第二烟气换热器(32)的给水量大小的第二旁路调节阀(31)。

2.根据权利要求1所述的双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统，其特征在于，所述第一低位抽汽口(b)和所述第一高压加热器组(12)之间设有第一阀门(41)，所述高位抽汽口(a)和所述第二高压加热器组(13)之间设有第二阀门(51)。

3.根据权利要求2所述的双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统，其特征在于，所述第一调节旁路的另一端与所述锅炉(1)的给水进口通过管道相连通，所述第二调节旁路的另一端与所述锅炉(1)的给水进口通过管道相连通。

4.根据权利要求3所述的双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统，其特征在于，所述第一烟气换热器(22)的入口水温为100℃－150℃，所述第二烟气换热器(32)的入口水温为200℃－300℃。

5.根据权利要求2所述的双旁路高低位布置频率解耦控制的热力系统，其特征在于，所述第一旁路调节阀(21)和所述第二旁路调节阀(31)为电动或气动调节阀。