CN116357958B - 火电机组减温水的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了火电机组减温水的控制方法及系统，火电机组包括：熔盐储热系统和至少一个过热器或再热器；该方法包括：在火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，控制熔盐储热系统释放热量将减温水加热至预设温度；控制减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽；第一蒸汽为最末级一个过热器或再热器输出的蒸汽。本申请采用熔盐储热系统加热减温水，能够在需要火电机组提供较大能量进行调峰时，将减温水加热至更高的温度；使汽轮机做功增加，火电机组提供更多发电量；从而提高火电机组的运行灵活性，提高火电机组的调峰能力。

Description

火电机组减温水的控制方法及系统

技术领域

本申请涉及火力发电技术领域，具体涉及火电机组减温水的控制方法及系统。

背景技术

随着新能源技术的不断发展，风电与太阳能发电的装机容量逐渐上涨。但风电与太阳能发电自身的波动性与间歇性对电网的安全运行带来了较大压力。因此，可采用火力发电进行调峰，与新能源发电互补，以促进新能源的消纳。

火电机组的工作原理为，燃煤将水加热成蒸汽，蒸汽经过过热器形成过热蒸汽或者经过再热器形成再热蒸汽，过热蒸汽或再热蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机做功进行发电。目前，在火力发电过程中，常采用减温水与过热蒸汽或再热蒸汽混合，起到防止主蒸汽超温并增大主蒸汽流量的作用。

但是，现有技术中减温水温度较低，导致减温水流量较低，从而导致需要提供较高负荷的发电量时，进入汽轮机的主蒸汽量不足，限制了火电机组的调峰能力。此外，减温水温度低，与过热蒸汽或再热蒸汽形成较大的温度梯度，降低了火电机组的安全性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供火电机组减温水的控制方法及系统，能够提高火电机组的调峰能力。

为解决上述问题，本申请提供的技术方案如下：

本申请第一方面提供火电机组减温水的控制方法，火电机组包括：熔盐储热系统和至少一个过热器或再热器；

该方法包括：

在火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，控制熔盐储热系统释放热量将减温水加热至预设温度；

控制减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽；第一蒸汽为最末级一个过热器或再热器输出的蒸汽。

优选地，还包括：

根据输出的主蒸汽的温度、流量和压力，以及原始蒸汽的温度、流量和压力，控制熔盐储热系统的熔盐流量和减温水的流量。

优选地，至少一个过热器或再热器包括：一级过热器；减温水包括：一号减温水；

控制减温水与第一蒸汽混合，包括：

控制一号减温水与一级过热器输出的第一蒸汽混合。

优选地，减温水还包括：二号减温水；

该方法还包括：

控制二号减温水与原始蒸汽混合；将混合后的蒸汽输入一级过热器。

优选地，还包括：

根据原始蒸汽的温度、流量和压力，控制二号减温水的流量。

优选地，至少一个过热器或再热器包括：一级过热器和二级过热器；二级过热器布置在一级过热器的出口后；

控制减温水与第一蒸汽混合，包括：

控制一号减温水与二级过热器输出的第一蒸汽混合。

优选地，减温水还包括：二号减温水；

该方法还包括：

控制二号减温水与原始蒸汽混合；将混合后的蒸汽输入一级过热器。

优选地，减温水还包括：三号减温水；

该方法还包括：

控制三号减温水与一级过热器输出的蒸汽混合，输入二级过热器。

优选地，还包括：

根据二级过热器输入的蒸汽的温度、流量和压力，控制三号减温水的流量。

本申请第二方面提供火电机组减温水的控制系统，火电机组包括：至少一个过热器或再热器；该系统包括：熔盐储热系统和控制器；

熔盐储热系统，用于在火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，释放热量将减温水加热至预设温度；

控制器，用于控制减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽；第一蒸汽为最末级一个过热器或再热器输出的蒸汽。

优选地，控制器还用于根据第一蒸汽的温度、流量和压力，控制减温水的流量。

优选地，至少一个过热器或再热器包括：一级过热器；减温水包括：一号减温水和二号减温水；

控制器，具体用于控制一号减温水与一级过热器输出的第一蒸汽混合；

控制器，还用于控制二号减温水与原始蒸汽混合，输入一级过热器。

优选地，至少一个过热器或再热器包括：一级过热器和二级过热器；减温水包括：一号减温水、二号减温水和三号减温水；

控制器，具体用于控制一号减温水与二级过热器输出的第一蒸汽混合；

控制器，还用于控制二号减温水与原始蒸汽混合，输入一级过热器；

控制器，还用于控制三号减温水与一级过热器输出的蒸汽混合，输入二级过热器。

由此可见，本申请具有如下有益效果：

本申请提供的火电机组减温水的控制方法，在火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，控制熔盐储热系统释放热量将减温水加热至预设温度；控制减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽；第一蒸汽为最末级一个过热器或再热器输出的蒸汽；采用熔盐储热系统加热减温水，能够在需要火电机组提供较大能量进行调峰时，将减温水加热至更高的温度；减温水温度提高，将导致与第一蒸汽混合时减温水流量更大，从而主蒸汽流量更大，使汽轮机做功增加，火电机组提供更多发电量。本申请提供的火电机组减温水的控制方法，能够提高火电机组的运行灵活性，提高火电机组的调峰能力。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种火电机组减温水的控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的另一种火电机组减温水的控制方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种火电机组减温水的控制系统的示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种火电机组减温水的控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解和实施本申请的技术方案，下面介绍本申请的具体应用场景。

熔盐是盐类熔化后形成的熔融体，是一种优良的传热储热介质。熔盐储热系统是一种利用熔盐在升温和降温过程中的温差实现热能存储的系统。

为了提高火力发电的灵活性与经济性，常常将熔盐储热系统与传统燃煤电站进行结合。具体地，熔盐储热系统可以通过高温熔盐对给水进行预热，或者辅助燃煤将水加热成为蒸汽，推动汽轮机做功发电。熔盐储热系统的加入提高了火电机组的变负荷速率。

火电机组的工作原理为：将水先加热为蒸汽，蒸汽进入过热器或再热器后得到能量更高的过热蒸汽或再热蒸汽，过热蒸汽或再热蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机做功进行发电。

为了提高蒸汽流量并避免过热蒸汽或再热蒸汽温度过高对火电机组造成损坏，常采用减温水与过热蒸汽或再热蒸汽进行混合，混合成为主蒸汽后进入汽轮机。

目前，传统技术方案主要通过电加热将减温水加热到280℃左右，但是，减温水温度较低，导致减温水流量较低，从而进入汽轮机的主蒸汽流量不足，限制火电机组的调峰能力；且减温水温度低，与过热蒸汽或再热蒸汽形成较大的温度梯度，会产生较大的热应力，降低火电机组的安全性。另外，减温水的加热主要依靠汽轮机抽汽对除氧器流出的给水进行预热，汽轮机抽汽会降低能力的利用率。

因此，本申请结合熔盐储热系统，对火电机组中的减温水进行控制，能够提高火电机组的灵活性，提高火电机组的调峰能力。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种火电机组减温水的控制方法的流程图。

其中，火电机组包括：熔盐储热系统和至少一个过热器或再热器。

应该理解，火电机组中可能包括多级过热器或再热器，本申请提供的方法适用于包括至少一个过热器或再热器的任意火电机组。

该方法包括：

S101：在火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，控制熔盐储热系统释放热量将减温水加热至预设温度。

火电机组的功率超过预设功率，表示火电机组运行在高负荷工况；火电机组的功率变化率超过预设变化率，表示火电机组运行在升负荷工况。此时，火电机组需要提供更多发电量，因此，启用熔盐储热系统加热减温水。

本领域技术人员可以根据需求自行调节预设功率以及预设变化率的值，优选地，预设功率为75％额定功率；预设变化率为3％额定功率；本申请对此不作具体限定。

熔盐储热系统中的熔盐具有使用温度高、传热性能好、比热容大等优点，因此，采用熔盐储热系统加热减温水，能够将减温水加热至更高的温度。

应该理解，预设温度比传统技术中采用的减温水温度更高，具体预设温度可以根据火电机组的具体运行情况等设置；优选地，预设温度可以为400℃；本申请对此不做具体限定。

S102：控制减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽。

其中，第一蒸汽为最末级一个过热器或再热器输出的蒸汽。

减温水的作用是降低蒸汽温度，确保送入汽轮机做功的蒸汽达到要求；因此，减温水与最末尾一个过热器或再热器输出的第一蒸汽混合。

减温水温度更高，则将等量的第一蒸汽降温至满足要求的温度时，需要加大减温水的流量。例如：减温水温度为250℃时，采用少量减温水即可达到降温的目的；而减温水温度为400℃时，需要采用更多减温水才能达到降温目的。

主蒸汽的流量＝减温水的流量+第一蒸汽的流量。减温水的流量增加，主蒸汽的流量也增加，因此可以使汽轮机做功增加，火电机组能够提供更多发电量，火电机组的调峰能力得到了提高。

本申请实施例提供的火电机组减温水的控制方法，在火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，控制熔盐储热系统释放热量将减温水加热至预设温度；控制减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽；第一蒸汽为最末级一个过热器或再热器输出的蒸汽；采用熔盐储热系统加热减温水，能够在需要火电机组提供较大能量进行调峰时，将减温水加热至更高的温度；减温水温度提高，将导致与第一蒸汽混合时减温水流量更大，从而主蒸汽流量更大，使汽轮机做功增加，火电机组提供更多发电量。本申请实施例提供的火电机组减温水的控制方法，能够提高火电机组的运行灵活性，提高火电机组的调峰能力。

在一些实施例中，还包括：根据输出的所述主蒸汽的温度、流量和压力，以及原始蒸汽的温度、流量和压力，控制熔盐储热系统的熔盐流量和减温水的流量。

焓值表示了蒸汽所含的热能；焓值由温度、压力和流量共同决定。因此，可以根据主蒸汽及原始蒸汽的温度、流量和压力，控制熔盐流量和减温水的流量。应该理解，该控制为负反馈控制，能够进一步提高减温水控制的准确性，使输出的主蒸汽更准确地满足汽轮机的要求，从而提高火电机组的性能。

在一些实施例中，至少一个过热器或再热器可以包括：一级过热器；减温水可以包括：一号减温水；则一级过热器为最末级的一个过热器，对应地，步骤S102具体为控制一号减温水与一级过热器输出的第一蒸汽混合。

在一些实施例中，减温水还可以包括二号减温水；则火电机组减温水的控制方法还包括：

控制二号减温水与原始蒸汽混合。

其中，原始蒸汽为一级过热器输入的蒸汽。

二号减温水对原始蒸汽也进行了温度控制，输入一级过热器的原始蒸汽参数满足一定条件，能够使后续一级过热器中以及一号减温水的控制更加简便且准确。

具体地，还可以包括：根据原始蒸汽的温度、流量和压力，控制二号减温水的流量。

实际火电机组中，由于汽轮机对蒸汽温度的要求很高，常常布置有多个过热器，下面以火电机组包括两个过热器为例，对本申请提供的火电机组减温水的控制方法进行详细介绍。

参见图2，该图为本申请实施例提供的另一种火电机组减温水的控制方法的流程图。

火电机组包括：熔盐储热系统、一级过热器和二级过热器；二级过热器布置在一级过热器的出口后。

该方法包括：

S201：在火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，控制熔盐储热系统释放热量将减温水加热至预设温度。

减温水包括：一号减温水、二号减温水和三号减温水。步骤S201将所有减温水均加热至预设温度。优选地，预设温度可以为400℃。

具体地，不同类的减温水可以由不同的减温水阀门进行控制。

S202：根据原始蒸汽的温度、流量和压力，控制二号减温水的流量。

S203：控制二号减温水与原始蒸汽混合，输入一级过热器。

应该理解，步骤S202的控制为正反馈控制。

步骤S203混合后的蒸汽输入进一级过热器，对于进入一级过热器的蒸汽进行了控制，相当于对最后输出的主蒸汽温度进行了粗调，使后续过热器中的控制以及减温水的控制更加简洁。

S204：控制三号减温水与一级过热器输出的蒸汽混合，输入二级过热器。

通过控制三号减温水，能够对最后输出的主蒸汽的温度进行进一步微调，且能够保证输入二级过热器的蒸汽温度在标准范围内，避免蒸汽温度过高导致二级过热器损坏。

S205：根据二级过热器输入的蒸汽的温度、流量和压力，控制三号减温水的流量。

同理，由于蒸汽的焓值是由温度、流量和压力共同决定，因此，基于根据二级过热器输入的蒸汽的温度、流量和压力，对三号减温水进行控制。

应该理解，步骤S205的控制为负反馈控制。

S206：根据二级过热器输出的第一蒸汽的温度、流量和压力，控制一号减温水的流量。

一号减温水的作用与上述实施例相同，是为了确保送入汽轮机做功的主蒸汽满足汽轮机要求的温度。

应该理解，步骤S206的控制为正反馈控制。

S207：控制一号减温水与二级过热器输出的第一蒸汽混合，输出主蒸汽。

S208：根据输出的主蒸汽的温度、流量和压力，以及原始蒸汽的温度、流量和压力，控制熔盐储热系统的熔盐流量和减温水的流量。

步骤S208的控制为负反馈控制，能够通过输出的主蒸汽的参数反馈调节熔盐系统的流量和所有减温水的流量，进一步提高了对减温水控制的准确性。

具体地，上述控制均可以通过比例积分控制器实现。

为了验证本申请提供的火电机组减温水的控制方法的效果，以300MW的火电机组为例，当减温水温度为170℃时，减温水流量为28t/h；采用本申请提供的火电机组减温水的控制方法后，减温水温度可达400℃，减温水流量可达135.44t/h，汽水蒸发量能够增加383.7％，使火电机组的调峰性能得到较大提升。

本申请实施例提供的火电机组减温水的控制方法，以火电机组包括一级过热器和二级过热器为例，在增加最后输出的主蒸汽的流量以增加火电机组调峰能力的同时，通过多级减温水对蒸汽进行多级控制，更加准确地控制主蒸汽满足汽轮机要求的温度，还能保护过热器避免因蒸汽温度过高而损坏，还根据主蒸汽的参数反馈调节熔盐储热系统的熔岩流量以及减温水的整体流量，进一步提高了对减温水控制的准确性。

基于以上实施例提供的火电机组减温水的控制方法，本申请实施例还提供一种火电机组减温水的控制系统，下面结合附图进行详细介绍。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种火电机组减温水的控制系统的示意图。

本申请实施例提供的火电机组减温水的控制系统中，火电机组包括：至少一个过热器或再热器；该系统包括：熔盐储热系统100和控制器200。

为了方便描述，图3以包括一个过热器为例进行介绍，即包括一级过热器300。当然，也可以是一级再热器，也可以包括更多级过热器或再热器。

熔盐储热系统100，用于在火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，释放热量将减温水加热至预设温度。

熔盐储热系统中的熔盐具有使用温度高、传热性能好、比热容大等优点，因此，采用熔盐储热系统加热减温水，能够将减温水加热至更高的温度。

应该理解，预设温度比传统技术中采用的减温水温度更高，具体预设温度可以根据火电机组的具体运行情况等设置；优选地，预设温度可以为400℃；本申请对此不做具体限定。

控制器200，用于控制减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽。

第一蒸汽为最末级一个过热器或再热器输出的蒸汽。对应于图3，第一蒸汽为一级过热器300输出的蒸汽。

减温水的流量增加，主蒸汽的流量也增加，因此可以使汽轮机做功增加，火电机组能够提供更多发电量，火电机组的调峰能力得到了提高。

本申请实施例提供的火电机组减温水的控制系统，包括熔盐储热系统和控制器；熔盐储热系统在火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，释放热量将减温水加热至预设温度；控制器控制减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽；第一蒸汽为最末级一个过热器或再热器输出的蒸汽；熔盐储热系统加热减温水，能够在需要火电机组提供较大能量进行调峰时，将减温水加热至更高的温度；减温水温度高，导致与第一蒸汽混合时减温水流量更大，从而主蒸汽流量更大，使汽轮机做功增加，火电机组提供更多发电量。本申请实施例提供的火电机组减温水的控制系统，能够提高火电机组的灵活性，提高火电机组的调峰能力。

在一些实施例中，控制器还用于根据输出的所述主蒸汽的温度、流量和压力，以及原始蒸汽的温度、流量和压力，控制熔盐储热系统的熔盐流量和减温水的流量。

在一些实施例中，至少一个过热器或再热器包括：一级过热器；且减温水包括：一号减温水和二号减温水。

控制器，还用于控制二号减温水与原始蒸汽混合，输入一级过热器。

控制器将二号减温水与原始蒸汽混合，对输入一级过热器的原始蒸汽也进行了温度控制，输入一级过热器的混合后的原始蒸汽参数满足一定条件，能够使后续一级过热器中以及一号减温水的控制更加简便且准确。

下面结合附图介绍一种具体的火电机组减温水的控制系统的实现方式。

参见图4，该图为本申请实施例提供的另一种火电机组减温水的控制系统的示意图。

与以上实施例相同，该系统包括：熔盐储热系统100和控制器(图中未示出)。火电机组具体包括：一级过热器300和二级过热器400。

其中，减温水包括：一号减温水501、二号减温水502和三号减温水503。

熔盐储热系统100将全部减温水加热至预设温度后，具体由控制器控制不同减温水的流量；对不同减温水流量的控制可以通过不同的减温水阀门实现。

控制器，用于控制二号减温水502与原始蒸汽混合，输入一级过热器；进一步地，控制器可以具体根据原始蒸汽的温度、流量和压力，控制二号减温水502的流量。

控制器，还用于控制三号减温水503与一级过热器输出的蒸汽混合，输入二级过热器400；进一步地，控制器可以具体根据二级过热器400输入的蒸汽的温度、流量和压力，进行负反馈控制，以控制三号减温水503的流量。

通过控制三号减温水503，控制器能够对最后输出的主蒸汽的温度进行进一步微调，且能够保证输入二级过热器400的蒸汽温度在标准范围内，避免蒸汽温度过高导致二级过热器400损坏。

控制器，具体用于控制一号减温水与二级过热器输出的第一蒸汽混合，输出主蒸汽。

一号减温水的作用与上述实施例相同，是为了确保送入汽轮机做功的主蒸汽满足汽轮机要求的温度。

本申请实施例提供的火电机组减温水的控制系统，包括熔盐储热系统和控制器；以火电机组包括一级过热器和二级过热器为例，在增加最后输出的主蒸汽的流量实现增加火电机组调峰能力的同时，控制器对减温水进行了多级控制，从而对不同位置的蒸汽进行多级控制，更加准确地控制主蒸汽满足汽轮机要求的温度，还能保护过热器避免因蒸汽温度过高而损坏，控制器还根据主蒸汽的参数反馈调节熔盐储热系统的熔岩流量以及减温水的整体流量，进一步提高了对减温水控制的准确性。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.火电机组减温水的控制方法，其特征在于，所述火电机组包括：熔盐储热系统和至少一个过热器或再热器；

该方法包括：

在所述火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，控制所述熔盐储热系统释放热量将减温水加热至预设温度；

控制所述减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽；所述第一蒸汽为最末级一个所述过热器或再热器输出的蒸汽。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据输出的所述主蒸汽的温度、流量和压力，以及原始蒸汽的温度、流量和压力，控制所述熔盐储热系统的熔盐流量和所述减温水的流量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个过热器或再热器包括：一级过热器；所述减温水包括：一号减温水；

所述控制所述减温水与第一蒸汽混合，包括：

控制所述一号减温水与所述一级过热器输出的第一蒸汽混合。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述减温水还包括：二号减温水；

该方法还包括：

控制所述二号减温水与原始蒸汽混合；将混合后的蒸汽输入所述一级过热器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述原始蒸汽的温度、流量和压力，控制所述二号减温水的流量。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少一个过热器或再热器包括：一级过热器和二级过热器；所述二级过热器布置在所述一级过热器的出口后；

所述控制所述减温水与第一蒸汽混合，包括：

控制所述一号减温水与所述二级过热器输出的第一蒸汽混合。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述减温水还包括：二号减温水；

该方法还包括：

控制所述二号减温水与原始蒸汽混合；将混合后的蒸汽输入所述一级过热器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述减温水还包括：三号减温水；

该方法还包括：

控制所述三号减温水与所述一级过热器输出的蒸汽混合，输入所述二级过热器。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述二级过热器输入的蒸汽的温度、流量和压力，控制所述三号减温水的流量。

10.火电机组减温水的控制系统，其特征在于，所述火电机组包括：至少一个过热器或再热器；该系统包括：熔盐储热系统和控制器；

所述熔盐储热系统，用于在所述火电机组的功率超过预设功率或功率变化率超过预设变化率时，释放热量将减温水加热至预设温度；

所述控制器，用于控制所述减温水与第一蒸汽混合，输出主蒸汽；所述第一蒸汽为最末级一个所述过热器或再热器输出的蒸汽。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于根据所述第一蒸汽的温度、流量和压力，控制所述减温水的流量。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述至少一个过热器或再热器包括：一级过热器；所述减温水包括：一号减温水和二号减温水；

所述控制器，具体用于控制所述一号减温水与所述一级过热器输出的第一蒸汽混合；

所述控制器，还用于控制所述二号减温水与原始蒸汽混合，输入所述一级过热器。

13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述至少一个过热器或再热器包括：一级过热器和二级过热器；所述减温水包括：一号减温水、二号减温水和三号减温水；

所述控制器，具体用于控制所述一号减温水与所述二级过热器输出的第一蒸汽混合；

所述控制器，还用于控制所述二号减温水与原始蒸汽混合，输入所述一级过热器；

所述控制器，还用于控制所述三号减温水与所述一级过热器输出的蒸汽混合，输入所述二级过热器。