CN204283513U - 二次再热汽轮机启动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种二次再热汽轮机启动系统，包括锅炉、超高压缸、高压缸、中压缸、低压缸、一级再热器、二级再热器、凝汽器、超高压主汽门、超高压调门、超高排逆止门、高压主汽门、高压调门、高排逆止门、中压主汽门和中压调门；当超高压缸的排汽温度过高时，则关小高压调门和中压调门、开大超高压调门；当高压缸的排汽温度过高时，则关小中压调门、开大超高压调门和高压调门。本申请通过控制超高压调门、高压调门和中压调门的开度来调整超高压缸、高压缸和中压缸之间的进汽流量分配，以防出现超高压缸和高压缸的过热问题，使得该二次再热汽轮机机组具有灵活、快速、低寿命损耗的启动特性。

Description

二次再热汽轮机启动系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽轮机，特别是涉及一种二次再热汽轮机启动系统。

背景技术

汽轮机发电机组是电站建设中的关键动力设备之一，用于将热能转换成机械能、再将机械能转换成电能的能量转换设备。汽轮机发电机组在发电时，由锅炉产生的高温高压蒸汽经过汽轮机，从而将蒸汽的热能和压力势能转换成汽轮机的机械能，进而带动汽轮机的转子输出轴转动做功；汽轮机的机械能通过汽轮机转子的输出轴传递给发电机，从而将机械能转换成电能。由此可知，汽轮机是汽轮机发电机组中的源动机，其常被称为“光明之源”。

进一步降低煤耗、提高汽轮机发电机组的经济性，是现阶段洁净煤发电技术的主要方向。目前，欧盟、美国和日本等国家的大容量高参数火电机组规划中都选择二次再热作为研究方向之一。根据朗肯循环的定义，提高平均吸热温度能够提高循环效率，因此，采用二次再热汽轮机机组比采用一次再热汽轮机机组能够进一步提高机组的热效率，同时二次再热还能够有效降低排汽湿度，保证位于排汽区域内叶片的安全性，这也为汽轮机组进一步提高进汽初参数提供了条件。

与原先一次再热循环相比，采用二次再热循环后，多了一级再热器以及一个再热缸，汽轮机机组中的超高压缸、高压缸和中压缸的进排汽参数都发生了很大的变化，超高压缸和高压缸的排汽温度都有了较大幅度的提升，故原先一次再热汽轮机的启动方式以不能满足二次再热汽轮机启动的要求，并且容易导致在二次再热汽轮机启动过程中、超高压缸和高压缸出现排汽温度过高问题，对安全性有较大影响，进而加速汽轮机的损耗，缩短汽轮机的使用寿命。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种能够满足二次再热汽轮机的灵活快速启动，同时还可以防止在二次再热汽轮机的启动过程中、超高压缸和高压缸产生过热现象的二次再热汽轮机启动系统。

为实现上述目的，本实用新型提供一种二次再热汽轮机启动系统，包括锅炉、超高压缸、高压缸、中压缸、低压缸、一级再热器、二级再热器、以及凝汽器，所述超高压缸、高压缸、中压缸和低压缸按进汽参数由高到低依次排列；

所述锅炉的蒸汽分别通过超高压进汽管道、超高压旁路管道与超高压缸的进汽口、一级再热器的进口相连接，所述超高压缸的排汽口通过超高压排汽管道与一级再热器的进口相连接，所述超高压进汽管道上沿进汽方向依次设有超高压主汽门和超高压调门，所述超高压旁路管道上设有超高压旁路阀，所述超高压排汽管道上设有超高排逆止门；

所述一级再热器的出口分别通过高压进汽管道、第一高压旁路管道与高压缸的进汽口、二级再热器的进口相连接，所述高压缸的排汽口通过高压排汽管道与二级再热器的进口相连接，所述高压进汽管道上沿进汽方向依次设有高压主汽门和高压调门，所述第一高压旁路管道上设有第一高压旁路阀，所述高压排汽管道上设有高排逆止门；

所述二级再热器的出口分别通过中压进汽管道、中压旁路管道与中压缸的进汽口、凝汽器相连接，所述中压缸的排汽口通过中压排汽管道与低压缸的进汽口相连接，所述低压缸的排汽口通过低压排汽管道与凝汽器相连接，所述中压进汽管道上沿进汽方向依次设有中压主汽门和中压调门，所述中压旁路管道上设有中压旁路阀。

进一步地，所述超高压缸的排汽口通过一超高排抽真空管道与凝汽器相连接，所述超高排抽真空管道上设有至少一个超高排通风阀；所述高压缸的排汽口通过一高排抽真空管道与凝汽器相连接，所述高排抽真空管道上设有至少一个高排通风阀。

优选地，所述一级再热器的出口还通过第二高压旁路管道与凝汽器相连接，所述第二高压旁路管道上设有第二高压旁路阀。

如上所述，本实用新型涉及的二次再热汽轮机启动系统，具有以下有益效果：

该二次再热汽轮机启动系统在汽轮机的启动过程中，通过控制超高压调门、高压调门和中压调门的开度来调整超高压缸、高压缸和中压缸之间的进汽流量分配，以防止在汽轮机机组的启动过程中出现超高压缸和高压缸的排汽过热问题，使得该二次再热汽轮机机组具有灵活、快速、低寿命损耗的启动特性。

附图说明

图1为本实用新型中二次再热汽轮机启动系统的结构示意图。

元件标号说明

1                      锅炉

2                      超高压缸

21                     超高压进汽管道

22                     超高压旁路管道

23                     超高压排汽管道

24                     超高压主汽门

25                     超高压调门

26                     超高压旁路阀

27                     超高排逆止门

28                     超高排抽真空管道

29                     超高排通风阀

3                      高压缸

31                     高压进汽管道

32                     第一高压旁路管道

33                     高压排汽管道

34                     高压主汽门

35                     高压调门

36                     第一高压旁路阀

37                     高排逆止门

38                     高排抽真空管道

39                     高排通风阀

310                    第二高压旁路管道

311                    第二高压旁路阀

4                      中压缸

41                     中压进汽管道

42                     中压旁路管道

43                     中压排汽管道

44                     低压排汽管道

45                     中压主汽门

46                     中压调门

47                     中压旁路阀

5                      低压缸

6                      一级再热器

7                     二级再热器

8                     凝汽器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，本实用新型提供一种二次再热汽轮机启动系统，包括锅炉1、超高压缸2、高压缸3、中压缸4、低压缸5、一级再热器6、二级再热器7、以及凝汽器8，所述超高压缸2、高压缸3、中压缸4和低压缸5按进汽参数由高到低依次排列；所述超高压缸2、高压缸3、中压缸4和低压缸5也可称为高压缸、一次再热中压缸、二次再热中压缸和中压缸，即高压缸3起一次再热的作用，中压缸4起二次再热的作用。所述超高压缸2为一个，所述高压缸3、中压缸4和低压缸5均至少有一个；所述超高压缸2、高压缸3、中压缸4和低压缸5均为单轴串联布置或者布置在多轴上。本实施例中，所述超高压缸2、高压缸3和中压缸4均为一个，所述低压缸5有两个；所述超高压缸2、高压缸3、中压缸4以及低压缸5串联为单轴布置。

所述锅炉1的蒸汽分别通过超高压进汽管道21、超高压旁路管道22与超高压缸2的进汽口、一级再热器6的进汽口相连接，所述超高压缸2的排汽口通过超高压排汽管道23与一级再热器6的进汽口相连接，所述超高压进汽管道21上沿进汽方向依次设有超高压主汽门24和超高压调门25，所述超高压旁路管道22上设有超高压旁路阀26，所述超高压排汽管道23上设有超高排逆止门27。所述超高压主汽门24用于开启或关闭超高压缸2，超高压调门25用于控制超高压缸2的进汽流量，超高排逆止门27用于防止超高压缸2的排汽进入超高压缸2中。

所述一级再热器6的排汽口分别通过高压进汽管道31、第一高压旁路管道32与高压缸3的进汽口、二级再热器7的进汽口相连接，所述高压缸3的排汽口通过高压排汽管道33与二级再热器7的进汽口相连接，所述高压进汽管道31上沿进汽方向依次设有高压主汽门34和高压调门35，所述第一高压旁路管道32上设有第一高压旁路阀36，所述高压排汽管道33上设有高排逆止门37。所述高压主汽门34用于开启或关闭高压缸3，高压调门35用于控制高压缸3的进汽流量，高排逆止门37用于防止高压缸3的排汽进入高压缸3中。

所述二级再热器7的排汽口分别通过中压进汽管道41、中压旁路管道42与中压缸4的进汽口、凝汽器8相连接，所述中压缸4的排汽口通过中压排汽管道43与低压缸5的进汽口相连接，所述低压缸5的排汽口通过低压排汽管道44与凝汽器8相连接，所述中压进汽管道41上沿进汽方向依次设有中压主汽门45和中压调门46，所述中压旁路管道42上设有中压旁路阀47。所述中压主汽门45用于开启或关闭中压缸4，中压调门46用于控制中压缸4的进汽流量。

该二次再热汽轮机在启动过程中，主蒸汽为串联流程，即主蒸汽的进汽通道为：锅炉1过热器的出汽口→超高压主汽门24→超高压调门25→超高压缸2→超高排逆止门27→一级再热器6→高压主汽门34→高压调门35→高压缸3→高排逆止门37→二级再热器7→中压主汽门45→中压调门46→中压缸4→低压缸5→凝汽器8。同时，该二次再热汽轮机还配有三级旁路，所述三级旁路分别为：

第一级旁路：为超高压旁路；锅炉1过热器的出汽口所排出的蒸汽，一路通过超高压旁路阀26进入一级再热器6；另一路进入超高压缸2、且从超高压缸2的排汽口所排出的排汽也进入一级再热器6。第一级旁路启动时，超高压旁路(即一级再热器6)的压力需满足一定的限制值，以避免超高压缸2的排汽温度超过最高限制值。

第二级旁路：为高压旁路；由一级再热器6排汽口所排出的蒸汽，一路通过第一高压旁路阀36进入二级再热器7；另一路进入高压缸3、且从高压缸3的排汽口所排出的排汽也进入二级再热器7。第二级旁路用于控制一级再热器6的压力，第二级旁路启动时，高压旁路(即二级再热器7)的压力也需满足一定的限制值，以避免高压缸3的排汽温度超过最高限制值。

第三级旁路：为中压旁路；由二级再热器7排汽口所排出的蒸汽，一路通过中压旁路阀47后直接进入凝汽器8中，另一路通过中压缸4和低压缸5后进入凝汽器8中。第三级旁路用于控制二级再热器7的压力；另外，对于二次再热器汽轮机而言，二级再热器7的压力对高压缸3的排汽温度、以及对中压缸4的排汽温度(低压缸5的进汽温度)的影响是相反的，因此，第三级旁路启动时，二级再热器7的压力设置必须要保证高压缸3的排汽温度和中压缸4的排汽温度同时处在安全范围内。

一般情况下，本实用新型所涉及的二次再热汽轮机启动方式采用超高压-高压-中压联合启动的方式，具体包括如下步骤：

A、开始启动；

B、待锅炉1内的蒸汽参数满足条件后，同时开启超高压主汽门24、高压主汽门34和中压主汽门45，暖阀门；

C、待锅炉1内的蒸汽参数满足汽轮机的冲转条件后，开启超高压调门25，故首先开启超高压缸2，冲转汽轮机；

D、同时开启高压调门35和中压调门46，使汽轮机的转子继续升速；

E、当汽轮机转子的转速维持为3000r/min时，准备并网；

F、发电机并网，开大超高压调门25、高压调门35和中压调门46，则由锅炉1排出的蒸汽流量在超高压缸2、高压缸3和中压缸4三者之间分配，汽轮机机组带负荷运行；

当超高压缸2的排汽温度过高时，即超高压缸2的排汽温度超过最高限制值，说明超高压缸2的进汽流量小，则关小高压调门35和中压调门46、并开大超高压调门25，以减少高压缸3和中压缸4的进汽流量、相应增加超高压缸2的进汽流量，从而降低超高压缸2的排汽温度；

当高压缸3的排汽温度过高时，即高压缸3的排汽温度超过最高限制值，说明高压缸3的进汽流量小，则关小中压调门46、并开大超高压调门25和高压调门35，以减少中压缸4的进汽流量、相应增加超高压缸2和高压缸3的进汽流量，从而降低高压缸3的排汽温度。

由此可知：本实用新型涉及的二次再热汽轮机启动系统及启动方法在机组启动过程中，当因进汽流量在超高压缸2、高压缸3和中压缸4三者之间分配不合理时，即超高压缸2和高压缸3因进汽流量过小或者热太、极热态启动参数高而引起超高压缸2和高压缸3的末级叶片鼓风发热，则可根据超高压缸2的排汽温度和高压缸3的排汽温度来控制超高压调门25、高压调门35和中压调门46的开度，以自动调整超高压缸2、高压缸3和中压缸4三者之间的进汽流量的分配，从而防止在汽轮机机组的启动过程中出现超高压缸2和高压缸3的过热问题，使得该二次再热汽轮机机组具有灵活、快速、低寿命损耗的启动特性。另外，采用二次再热系统提高了汽轮机机组的热效率，从而降低煤耗，提高经济效益。

进一步地，所述超高压缸2的排汽口通过一超高排抽真空管道28与凝汽器8相连接，所述超高排抽真空管道28上设有至少一个超高排通风阀29；所述高压缸3的排汽口通过一高排抽真空管道38与凝汽器8相连接，所述高排抽真空管道38上设有至少一个高排通风阀39；在汽轮机正常启动过程中，所述超高排通风阀29和高排通风阀39均不开启。当超高压缸2的排汽温度过高时，关小高压调门35和中压调门46、并开大超高压调门25以调整进汽流量后，若超高压缸2的排汽温度继续升高，则关闭超高压主汽门24和超高压调门25、并开启超高排通风阀29，将超高压缸2抽真空，切除超高压缸2，将超高压-高压-中压联合的启动方式切换为高压—中压启动；当汽轮机机组带上一定负荷，汽轮机机组的进汽流量或负荷达到一定值后，则重新开启超高压主汽门24和超高压调门25，完成超高压缸2、高压缸3和中压缸4的负荷重新分配。当关小中压调门46、并开大超高压调门25和高压调门35以调整进汽流量后，若高压缸3的排汽温度继续升高，则关闭超高压主汽门24、超高压调门25、高压主汽门34和高压调门35、并开启超高排通风阀29和高排通风阀39，将超高压缸2和高压缸3抽真空，切除超高压缸2和高压缸3，将超高压-高压-中压联合的启动方式切换为中压缸启动，由中压缸4控制汽轮机的转速或负荷；当汽轮机机组带上一定负荷，汽轮机机组的进汽流量或负荷达到一定值后，则重新开启超高压主汽门24、超高压调门25、高压主汽门34和高压调门35，完成超高压缸2、高压缸3和中压缸4的负荷重新分配。

优选地，当汽轮机机组FCB(快速甩负荷再启动)运行时，则同时开启超高排通风阀29和高排通风阀39，实现甩负荷时的快速排空，进一步保证机组FCB运行时的稳定性和安全性。另外，在汽轮机快速甩负荷再启动后，考虑到蒸汽参数较高，维持汽轮机机组转速需要的蒸汽量很小，故可关闭超高压调门25，以直接将超高压缸2切除，由高压调门35和中压调门46控制汽轮机机组并维持机组转速，待并网后再开启超高压缸2。

进一步地，为使汽轮机机组具备安全阀、打循环、FCB功能，第一级旁路按100％BMCR(锅炉最大流量)设置时，为了减少低压旁路的容量，可再设第二高压旁路，如图1所示，所述一级再热器6的排汽口还通过第二高压旁路管道310与凝汽器8相连接，所述第二高压旁路管道310上设有第二高压旁路阀311，故第一高压旁路管道32、第一高压旁路阀36、第二高压旁路管道310和第二高压旁路阀311共同构成了高压旁路，且第二高压旁路管道310和第二高压旁路阀311构成的旁路为一大旁路。当二级再热器7的蒸汽压力过高时，则开启第二高压旁路阀311，将部分一级再热器6排出的蒸汽直接送入凝汽器8，从而既可控制一级再热器6的压力，又可通过减少高压缸3的进汽流量来降低二级再热器7的压力。

另外，本申请中，所述超高压主汽门24、超高压调门25、超高排逆止门27、超高排通风阀29、高压主汽门34、高压调门35、高排逆止门37、高排通风阀39、中压主汽门45、以及中压调门46均与汽轮机的控制系统相连接；所述超高压旁路阀26、第一高压旁路阀36、第二高压旁路阀311、以及中压旁路阀47均与汽轮机的旁路控制器相相连接，旁路控制器控制各旁路阀门、以保持超高压蒸汽和高压蒸汽的压力均为设定的启动压力。

综上所述，本实用新型涉及的启动系统及启动方法适用于二次再热汽轮机机组，达到了汽轮机灵活快速的启动条件，启动过程中通过切换不同汽缸的进汽流量可有效防止超高压缸2或高压缸3过热的问题。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种二次再热汽轮机启动系统，包括锅炉、超高压缸、高压缸、中压缸、低压缸、一级再热器、二级再热器、以及凝汽器，所述超高压缸、高压缸、中压缸和低压缸按进汽参数由高到低依次排列，其特征在于：

所述锅炉的蒸汽分别通过超高压进汽管道、超高压旁路管道与超高压缸的进汽口、一级再热器的进口相连接，所述超高压缸的排汽口通过超高压排汽管道与一级再热器的进口相连接，所述超高压进汽管道上沿进汽方向依次设有超高压主汽门和超高压调门，所述超高压旁路管道上设有超高压旁路阀，所述超高压排汽管道上设有超高排逆止门；

所述一级再热器的出口分别通过高压进汽管道、第一高压旁路管道与高压缸的进汽口、二级再热器的进口相连接，所述高压缸的排汽口通过高压排汽管道与二级再热器的进口相连接，所述高压进汽管道上沿进汽方向依次设有高压主汽门和高压调门，所述第一高压旁路管道上设有第一高压旁路阀，所述高压排汽管道上设有高排逆止门；

所述二级再热器的出口分别通过中压进汽管道、中压旁路管道与中压缸的进汽口、凝汽器相连接，所述中压缸的排汽口通过中压排汽管道与低压缸的进汽口相连接，所述低压缸的排汽口通过低压排汽管道与凝汽器相连接，所述中压进汽管道上沿进汽方向依次设有中压主汽门和中压调门，所述中压旁路管道上设有中压旁路阀。

2.根据权利要求1所述的二次再热汽轮机启动系统，其特征在于：所述超高压缸的排汽口通过一超高排抽真空管道与凝汽器相连接，所述超高排抽真空管道上设有至少一个超高排通风阀；所述高压缸的排汽口通过一高排抽真空管道与凝汽器相连接，所述高排抽真空管道上设有至少一个高排通风阀。

3.根据权利要求1所述的二次再热汽轮机启动系统，其特征在于：所述一级再热器的出口还通过第二高压旁路管道与凝汽器相连接，所述第二高压旁路管道上设有第二高压旁路阀。