CN215057621U - 一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统 - Google Patents

Abstract

一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，包括凉水塔、给水泵、凝结水泵、双馈发电机、协同驱动汽轮机等。本实用新型是增设协同驱动汽轮机及双馈发电机来协同驱动给水泵和凝结水泵。机组变工况下，给水和凝结水系统的流量同升同降，因此可以协同调节给水泵和凝结水泵的转速，双馈发电机输出的变频电流可以根据给水泵和凝结水泵的运行需求进行协同驱动调节，改变泵的转速从而改变泵的运行工况点。通过基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统实施，可以满足给水和凝结水系统运行需求，提高湿冷机组在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节安全性，节能潜力巨大。

Description

一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统

技术领域

本实用新型属于电站锅炉及汽轮机系统领域，具体涉及一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统。

背景技术

近年来，我国风电、光伏、水电等新能源电力装机容量持续快速增长，在役及在建装机容量均已位居世界第一。风电和光伏等新能源为我们提供了大量清洁电力，但另一方面，其发电出力的随机性和不稳定性也给电力系统的安全运行和电力供应保障带来了巨大挑战。从目前的情况来看，我国电力系统调节能力难以完全适应新能源大规模发展和消纳的要求，部分地区出现了较为严重的弃风、弃光和弃水问题。为挖掘火电机组调峰潜力、提升我国火电运行灵活性、提高新能源消纳能力，火电机组需要在宽负荷高频次的负荷变化的工况运行，电厂主要辅机设备例如水泵、风机等设备耗电率大幅提升，根据现场试验数据，当机组调峰至30％负荷时，厂用电率增加至10％左右，供电效率下降明显。

湿冷机组的锅炉给水泵和凝结水泵的驱动功率较高，是电厂内的重要电能消费者。目前在变工况下，电动给水泵和凝结水泵的调速装置主要有变频器、液力偶合器或节流调节。变频器技术经过十几年的发展已经很成熟，但是依然存在造价较高，运行环境要求苛刻，且运行维护工作量大等缺点。液力偶合器在转速差较大时，滑差热损失会增大，调节效率越低。节流调节技术可靠，但是会产生一定的节流损失，调节效率低。这些调速方式均难以满足湿冷机组在未来高频次宽负荷运行调节的安全性和经济性需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，可以满足给水泵和凝结水泵所有工况的运行需求，降低厂用电率，提高湿冷机组给水泵和凝结水泵在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节的安全性，具有巨大节能潜力。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，包括凉水塔、循环水泵、凝汽器、发电机、汽轮机、凝结水泵、凝泵电动机、低压加热器、除氧器、给水泵、给泵电动机、高压加热器、锅炉、协同驱动汽轮机和双馈发电机；

汽轮机和发电机同轴连接，凝泵电动机和凝结水泵同轴连接，给泵电动机和给水泵同轴连接；

汽轮机的第一段抽汽出口连接至高压加热器的蒸汽进口，高压加热器的疏水出口连接至除氧器的疏水进口，汽轮机的第二段抽汽出口连接至除氧器的蒸汽进口和协同驱动汽轮机的蒸汽进口，汽轮机的第三段抽汽出口连接至低压加热器的蒸汽进口，低压加热器的疏水出口和凝汽器的凝结水出口通过凝结水泵连接至低压加热器的凝结水进口，低压加热器的凝结水出口连接至除氧器的凝结水进口，除氧器的给水出口通过给水泵连接至高压加热器的给水进口，高压加热器的给水出口连接至锅炉的给水进口，锅炉的蒸汽出口连接至汽轮机的蒸汽进口，汽轮机的排汽出口和协同驱动汽轮机的排汽出口连接至凝汽器的蒸汽进口；

凉水塔的循环水出口通过循环水泵连接至凝汽器的循环水进口，凝汽器的循环水出口连接至凉水塔的循环水进口。

本实用新型进一步的改进在于，除氧器的凝结水进口处设置有除氧器上水调门。

本实用新型进一步的改进在于，协同驱动汽轮机的蒸汽进口处设置有小机进汽门。

本实用新型进一步的改进在于，汽轮机组所有运行工况，协同驱动汽轮机均能够同时满足给水泵和凝结水泵的驱动功耗；

当机组负荷升高时，给水系统和凝结水系统的流量均增大，给水泵的转速和凝结水泵的转速同时升高；当机组负荷降低时，给水系统和凝结水系统的流量均减小，给水泵的转速和凝结水泵的转速同时降低，因此能够协同调节给水泵和凝结水泵的转速。

本实用新型进一步的改进在于，双馈发电机输出电流的频率能够根据给水泵和凝结水泵的运行需求进行调节，从而改变给泵电动机和凝泵电动机的转速，进而改变给水泵和凝结水泵的转速，最终改变给水泵和凝结水泵的运行工况点，以满足给水和凝结水系统的运行需求。

本实用新型进一步的改进在于，双馈发电机输出的变频电能能够根据机组的工况协同变化，当机组负荷升高时，双馈发电机输出的变频电能的频率增大来协同调节给水泵和凝结水泵的转速增大；当机组负荷降低时，双馈发电机输出的变频电能的频率减小来协同调节给水泵和凝结水泵的转速降低。

本实用新型进一步的改进在于，协同驱动汽轮机的排汽和汽轮机的排汽均排入凝汽器，在凝汽器中被循环冷却水冷却凝结为凝结水，凝结水经凝结水泵进入低压加热器加热后，进入除氧器加热除氧后，经给水泵升压进入高压加热器加热后，进入锅炉中加热为蒸汽后，进入汽轮机中推动转子做功，从而带动发电机发电。

本实用新型进一步的改进在于，协同驱动汽轮机无可靠汽源或者故障时，暂时由厂用电网供电直接驱动给水泵和凝结水泵旋转，通过节流调节改变给水系统和凝结水系统的管路特性，从而改变给水泵和凝结水泵的运行工况点。

本实用新型进一步的改进在于，汽轮机的第一段抽汽进入高压加热器加热给水后的疏水排至除氧器用来加热给水，汽轮机的第二段抽汽分别进入除氧器和协同驱动汽轮机，汽轮机的第三段抽汽进入了低压加热器加热凝结水后的疏水排至凝汽器与凝结水汇合。

本实用新型进一步的改进在于，凝汽器的循环冷却水出水进入凉水塔与自然风直接换热冷却后，经循环水泵输送至凝汽器继续冷却乏汽。

与现有技术相比，本实用新型是增设协同驱动汽轮机及双馈发电机来协同驱动给水泵和凝结水泵。机组变工况下，给水和凝结水系统的流量同升同降，因此可以协同调节给水泵和凝结水泵的转速，双馈发电机输出的变频电流可以根据给水泵和凝结水泵的运行需求进行协同驱动调节，改变泵的转速从而改变泵的运行工况点。本实用新型的有益效果在于：

(1)可以简化现有湿冷机组电动给水泵和凝结水泵的调速系统，可以实现湿冷机组给水泵和凝结水泵的非变频简易精细化优化协同连续调速，省去了液力偶合器或者变频调节系统，调节效率高。

(2)双馈发电机所发电能可以根据湿冷机组给水系统和凝结水系统的运行需要进行改变，从而协同调节给水泵和凝结水泵的转速。

(3)该双馈优化协同调速系统运行灵活，造价低，可靠性高，操作简单，可用性强。

附图说明

图1是本实用新型一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统示意图。

附图标记说明：

1、凉水塔，2、循环水泵，3、凝汽器，4、发电机，5、汽轮机，6、凝结水泵，7、凝泵电动机，8、低压加热器，9、除氧器上水调门，10、除氧器，11、给水泵，12、小机进汽门，13、给泵电动机，14、高压加热器，15、锅炉，16、协同驱动汽轮机，17、双馈发电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施示例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本发明提供的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，包括凉水塔1、循环水泵2、凝汽器3、发电机4、汽轮机5、凝结水泵6、凝泵电动机7、低压加热器8、除氧器10、给水泵11、给泵电动机13、高压加热器14、锅炉15、协同驱动汽轮机16和双馈发电机17；汽轮机5和发电机4同轴连接，凝泵电动机7和凝结水泵6同轴连接，给泵电动机13和给水泵11同轴连接；汽轮机5的第一段抽汽出口连接至高压加热器14的蒸汽进口，高压加热器14的疏水出口连接至除氧器10的疏水进口，汽轮机5的第二段抽汽出口连接至除氧器10的蒸汽进口和协同驱动汽轮机16的蒸汽进口，汽轮机5的第三段抽汽出口连接至低压加热器8的蒸汽进口，低压加热器8的疏水出口连接至凝汽器3的热井凝结水箱，凝汽器3的凝结水出口通过凝结水泵6连接至低压加热器8的凝结水进口，低压加热器8的凝结水出口连接至除氧器10的凝结水进口，除氧器10的给水出口通过给水泵11连接至高压加热器14的给水进口，高压加热器14的给水出口连接至锅炉15的给水进口，锅炉15的蒸汽出口连接至汽轮机5的蒸汽进口，汽轮机5的排汽出口和协同驱动汽轮机16的排汽出口连接至凝汽器3的蒸汽进口；凉水塔1的循环水出口通过循环水泵2连接至凝汽器3的循环水进口，凝汽器3的循环水出口连接至凉水塔1的循环水进口。

其中，除氧器10的凝结水进口处设置有除氧器上水调门9。协同驱动汽轮机16的蒸汽进口处设置有小机进汽门12。

实施示例1

某配置有电动给水泵和电动凝结水泵的湿冷机组，汽轮机组变工况下运行时，电动给水泵采用液力偶合器调速，该调速装置性能稳定，但是在汽轮机组低负荷工况下，液力偶合器的转差非常大，此时会产生大量的滑差热损失，调节效率极大越低。电动凝结水泵采用变频器调速，该调速技术成熟，但是存在造价较高，运行环境要求苛刻，且运行维护工作量大等缺点。电动给水泵和电动凝结水泵的调速方式均难以满足湿冷机组在未来高频次宽负荷运行调节的安全性和经济性需求。

现增设协同驱动汽轮机及双馈发电机来协同驱动给水泵和凝结水泵。机组变工况下，给水和凝结水系统的流量同升同降，因此可以协同调节给水泵和凝结水泵的转速，双馈发电机输出的变频电流可以根据给水泵和凝结水泵的运行需求进行协同驱动调节，改变泵的转速从而改变泵的运行工况点。基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统可以简化现有湿冷机组电动给水泵和凝结水泵的调速系统，可以简化现有湿冷机组电动给水泵和凝结水泵的调速系统，可以实现湿冷机组给水泵和凝结水泵的非变频简易精细化优化协同连续调速，省去了液力偶合器或者变频调节系统，调节效率高。双馈发电机所发电能可以根据湿冷机组给水系统和凝结水系统的运行需要进行改变，从而协同调节给水泵和凝结水泵的转速。该双馈优化协同调速系统运行灵活，造价低，可靠性高，操作简单，可用性强。

基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统的运行方式。

1、协同驱动汽轮机16有可靠汽源时，协同驱动汽轮机16驱动双馈发电机17发电，并输送至给泵电动机13和凝泵电动机7驱动并调节给水泵11和凝结水泵6旋转。

2、协同驱动汽轮机16无可靠汽源或者故障时，暂时由厂用电网供电直接驱动给水泵11和凝结水泵6旋转，通过节流调节改变给水系统和凝结水系统的管路特性，从而改变给水泵11和凝结水泵6的运行工况点。

通过基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统实施，可以满足湿冷机组给水和凝结水系统所有运行需求，提高湿冷机组给水泵和凝结水泵在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节安全性，节能潜力巨大。

Claims (10)

1.一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，包括凉水塔(1)、循环水泵(2)、凝汽器(3)、发电机(4)、汽轮机(5)、凝结水泵(6)、凝泵电动机(7)、低压加热器(8)、除氧器(10)、给水泵(11)、给泵电动机(13)、高压加热器(14)、锅炉(15)、协同驱动汽轮机(16)和双馈发电机(17)；

汽轮机(5)和发电机(4)同轴连接，凝泵电动机(7)和凝结水泵(6)同轴连接，给泵电动机(13)和给水泵(11)同轴连接；

汽轮机(5)的第一段抽汽出口连接至高压加热器(14)的蒸汽进口，高压加热器(14)的疏水出口连接至除氧器(10)的疏水进口，汽轮机(5)的第二段抽汽出口连接至除氧器(10)的蒸汽进口和协同驱动汽轮机(16)的蒸汽进口，汽轮机(5)的第三段抽汽出口连接至低压加热器(8)的蒸汽进口，低压加热器(8)的疏水出口和凝汽器(3)的凝结水出口通过凝结水泵(6)连接至低压加热器(8)的凝结水进口，低压加热器(8)的凝结水出口连接至除氧器(10)的凝结水进口，除氧器(10)的给水出口通过给水泵(11)连接至高压加热器(14)的给水进口，高压加热器(14)的给水出口连接至锅炉(15)的给水进口，锅炉(15)的蒸汽出口连接至汽轮机(5)的蒸汽进口，汽轮机(5)的排汽出口和协同驱动汽轮机(16)的排汽出口连接至凝汽器(3)的蒸汽进口；

凉水塔(1)的循环水出口通过循环水泵(2)连接至凝汽器(3)的循环水进口，凝汽器(3)的循环水出口连接至凉水塔(1)的循环水进口。

2.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，除氧器(10)的凝结水进口处设置有除氧器上水调门(9)。

3.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，协同驱动汽轮机(16)的蒸汽进口处设置有小机进汽门(12)。

4.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，汽轮机组所有运行工况，协同驱动汽轮机(16)均能够同时满足给水泵(11)和凝结水泵(6)的驱动功耗；

当机组负荷升高时，给水系统和凝结水系统的流量均增大，给水泵(11)的转速和凝结水泵(6)的转速同时升高；当机组负荷降低时，给水系统和凝结水系统的流量均减小，给水泵(11)的转速和凝结水泵(6)的转速同时降低，因此能够协同调节给水泵(11)和凝结水泵(6)的转速。

5.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，双馈发电机(17)输出电流的频率能够根据给水泵(11)和凝结水泵(6)的运行需求进行调节，从而改变给泵电动机(13)和凝泵电动机(7)的转速，进而改变给水泵(11)和凝结水泵(6)的转速，最终改变给水泵(11)和凝结水泵(6)的运行工况点，以满足给水和凝结水系统的运行需求。

6.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，双馈发电机(17)输出的变频电能能够根据机组的工况协同变化，当机组负荷升高时，双馈发电机(17)输出的变频电能的频率增大来协同调节给水泵(11)和凝结水泵(6)的转速增大；当机组负荷降低时，双馈发电机(17)输出的变频电能的频率减小来协同调节给水泵(11)和凝结水泵(6)的转速降低。

7.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，协同驱动汽轮机(16)的排汽和汽轮机(5)的排汽均排入凝汽器(3)，在凝汽器(3)中被循环冷却水冷却凝结为凝结水，凝结水经凝结水泵(6)进入低压加热器(8)加热后，进入除氧器(10)加热除氧后，经给水泵(11)升压进入高压加热器(14)加热后，进入锅炉(15)中加热为蒸汽后，进入汽轮机(5)中推动转子做功，从而带动发电机(4)发电。

8.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，协同驱动汽轮机(16)无可靠汽源或者故障时，暂时由厂用电网供电直接驱动给水泵(11)和凝结水泵(6)旋转，通过节流调节改变给水系统和凝结水系统的管路特性，从而改变给水泵(11)和凝结水泵(6)的运行工况点。

9.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，汽轮机(5)的第一段抽汽进入高压加热器(14)加热给水后的疏水排至除氧器(10)用来加热给水，汽轮机(5)的第二段抽汽分别进入除氧器(10)和协同驱动汽轮机(16)，汽轮机(5)的第三段抽汽进入了低压加热器(8)加热凝结水后的疏水排至凝汽器与凝结水汇合。

10.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的湿冷机组给水和凝结水优化协同系统，其特征在于，凝汽器(3)的循环冷却水出水进入凉水塔(1)与自然风直接换热冷却后，经循环水泵(2)输送至凝汽器(3)继续冷却乏汽。

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