CN216203254U - 一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种缩短燃气‑蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，包括高压主蒸汽管、高压蒸汽旁路、辅助加热蒸汽管、疏水管和辅助蒸汽回收管；高压主蒸汽管连接汽轮机高压汽缸和余热锅炉，高压蒸汽旁路设置在高压主蒸汽管入口端，连接余热锅炉再热器和高压主蒸汽管，辅助加热蒸汽管设置在高压主蒸汽管入口端，位于高压蒸汽旁路下游，疏水管设置在高压主蒸汽管沿程易积水的地势低点，用于排出高压主蒸汽管内的冷凝水，加速蒸汽在高压主蒸汽管内的流动，辅助蒸汽回收管设置在高压主蒸汽管末端，用来回收与高压主蒸汽管换热后的辅助蒸汽。本实用新型具有降低启动过程污染物排放和发电成本的优势，可提高机组的经济效益。

Description

一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统

技术领域

本实用新型涉及一种启动方法，尤其涉及一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统。

背景技术

燃气-蒸汽联合循环发电技术是一种先进的发电技术，主要包括燃气轮机、余热锅炉和汽轮机。燃料在燃气轮机燃烧室内与压气机压缩后的空气燃烧释放热能，形成高温高压烟气，然后经燃气轮机透平膨胀做功输出轴功率发电，做完功的乏气排入余热锅炉加热水产生高压蒸汽，高压蒸汽推动汽轮机做功进一步发电，进而实现了能量的梯级利用。与传统的蒸汽发电系统相比，燃气-蒸汽联合循环发电具有发电效率高、负荷调节范围宽、安全性好、可靠性高、更加环保等优势。

由于上述优势，燃气-蒸汽联合循环发电机组经常参与电网调峰运行，机组启停频繁，启动过程中，燃气轮机启动快，调节迅速，而余热锅炉和汽轮机启动慢。这主要是因为在启动过程中，由于蒸汽温度及压力急剧变化，过快的升压或降压会使汽包材料遭受较大的机械应力，而过快的升温与降温则会产生相应较大的热应力，当应力超过材料最大许用应力且持续时间较长时，会对设备造成损坏，缩短设备使用寿命，严重时还会危及机组安全。

燃气蒸汽联合循环发电机组启动过程中，受余热锅炉汽包、汽轮机缸体等热应力和机械应力限制，燃气轮机需长时间运行在低负荷工况，待余热锅炉和汽轮机完成启动后才能逐渐升负荷。而燃气轮机在负荷工况运行时，参与扩散燃烧的燃料比例较大，但扩散燃烧火焰面的温度通常高达2000～2200℃以上，造成大量NOx生成，导致机组启机过程烟囱长时间冒黄烟；此外，燃气轮机在低负荷工况运行的热力性能远低于燃机额定工况的设计性能，燃气蒸汽联合循环启动时间过长，将增加发电成本，降低联合循环发电经济性能。

实用新型内容

为了缩短燃气蒸汽联合循环发电机组启动时间，减少燃气蒸汽联合循环发电机组启机过程的NOx排放量，降低机组启动过程的发电成本，本实用新型提出了一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统。本实用新型采用辅助蒸汽对高压主蒸汽管在机组启动前提前预热的装置，使高压主蒸汽管温度提前达到汽轮机冲转时对主蒸汽的温度要求，这样可确保余热锅炉产生的主蒸汽温度达到汽轮机冲转要求后，高压主蒸汽可立即经主蒸汽管输送至高压缸冲击高压转子膨胀做功，不需考虑高压主蒸汽经主蒸汽管后的温度下降问题，进而缩短机组启动时间，降低启动过程污染物的生成量和发电成本；此外采用对高压主蒸汽管进行保温的方法，减缓燃气蒸汽联合循环机组停机后主蒸汽管对外界环境的散热，提升机组下次启机时高压主蒸汽管的壁温，减小辅助蒸汽加热用量，进一步降低发电成本。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，包括高压主蒸汽管、高压蒸汽旁路、辅助加热蒸汽管、疏水管和辅助蒸汽回收管；

高压主蒸汽管连接汽轮机高压汽缸和余热锅炉，高压蒸汽旁路设置在高压主蒸汽管入口端，连接余热锅炉再热器和高压主蒸汽管，辅助加热蒸汽管设置在高压主蒸汽管入口端，位于高压蒸汽旁路下游，疏水管设置在高压主蒸汽管沿程易积水的地势低点，用于排出高压主蒸汽管内的冷凝水，加速蒸汽在高压主蒸汽管内的流动，辅助蒸汽回收管设置在高压主蒸汽管末端，用来回收与高压主蒸汽管换热后的辅助蒸汽。

本实用新型进一步的改进在于，高压主蒸汽管外部包裹有保温层。

本实用新型进一步的改进在于，高压主蒸汽管上安装有主蒸汽调节阀，用于控制蒸汽流向。

本实用新型进一步的改进在于，高压主蒸汽管上安装有高压缸进汽调节阀，用于调节蒸汽流量，辅助蒸汽回收管位于高压缸进汽调节阀上游。

本实用新型进一步的改进在于，高压蒸汽旁路上安装有旁路调节阀。

本实用新型进一步的改进在于，辅助加热蒸汽管上安装有辅助加热蒸汽调节阀。

本实用新型进一步的改进在于，疏水管上安装有疏水管调节阀。

本实用新型进一步的改进在于，辅助蒸汽回收管上安装有辅助蒸汽回收调节阀。

本实用新型至少具有如下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，采用辅助蒸汽提前预热高压主蒸汽管以及采用保温层减小高压主蒸汽管散热的方法，在燃气蒸汽联合循环发电机组启动前，即可预热高压主蒸汽管，使高压主蒸汽管壁温达到汽轮机冲转提出的主蒸汽温度参数要求，一旦余热锅炉产生的高压主蒸汽温度达到汽轮机冲转要求，即可将高压主蒸汽送往高压缸对汽轮机进行冲转，加速汽轮机和余热锅炉启动，缩短燃气蒸汽联合循环发电机组的启动时间，具有降低启动过程污染物排放和发电成本的优势，可提高机组的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统示意图。

附图标记说明：

1、高压主蒸汽管；2、高压蒸汽旁路；3、辅助加热蒸汽管；4、疏水管；5、辅助蒸汽回收管；6、保温层；7、旁路调节阀；8、主蒸汽调节阀；9、辅助加热蒸汽调节阀；10、疏水管调节阀；11、辅助蒸汽回收调节阀；12、高压缸进汽调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1，本实用新型提供的一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，包括高压主蒸汽管1、高压蒸汽旁路2、辅助加热蒸汽管3、疏水管4、辅助蒸汽回收管5、保温层6、旁路调节阀7、主蒸汽调节阀8、辅助加热蒸汽调节阀9、疏水管调节阀10、辅助蒸汽回收调节阀11和高压缸进汽调节阀12。

请参阅图1，本实施例中高压主蒸汽管1连接汽轮机高压汽缸和余热锅炉，高压主蒸汽管1外部包裹有保温层6，可减少高压主蒸汽管1对外界环境的散热损失。高压蒸汽旁路2设置在高压主蒸汽管1入口端，连接余热锅炉再热器和高压主蒸汽管1，在高压蒸汽参数不满足汽轮机冲转要求时，余热锅炉产生的高压蒸汽通过高压蒸汽旁路2返回余热锅炉再热器。辅助加热蒸汽管3设置在高压主蒸汽管1入口端，位于高压蒸汽旁路2下游，在机组启动前可提前通入辅助蒸汽加热高压主蒸汽管1，缩短启动时间。疏水管4设置在高压主蒸汽管1沿程易积水的地势低点，用于排出高压主蒸汽管1内的冷凝水，加速蒸汽在高压主蒸汽管1内的流动。辅助蒸汽回收管5设置在高压主蒸汽管1末端，位于高压缸进汽调节阀12上游，用来回收与高压主蒸汽管1换热后的辅助蒸汽。旁路调节阀7、辅助加热蒸汽调节阀9、疏水管调节阀10、辅助蒸汽回收调节阀11分别安装在高压蒸汽旁路2、辅助加热蒸汽管3、疏水管4、辅助蒸汽回收管5上，高压主蒸汽管1上安装有主蒸汽调节阀8和高压缸进汽调节阀12，用于控制蒸汽流向和调节蒸汽流量。

本实施例一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统具体工作方式如下：

在燃气蒸汽联合循环发电机组启动前，关闭旁路调节阀7、主蒸汽调节阀8和高压缸进汽调节阀12，打开辅助加热蒸汽调节阀9和辅助蒸汽回收调节阀11，辅助蒸汽从辅助加热蒸汽管3进入高压主蒸汽管1，对高压主蒸汽管1加热后的乏汽经辅助蒸汽回收管5返回辅助蒸汽加热系统重新加热；在辅助蒸汽加热过程中，根据高压主蒸汽管1疏水点冷凝水水位，及时打开疏水管调节阀10，排出高压主蒸汽管1内冷凝水，加速辅助蒸汽在高压主蒸汽管1内的流动；待高压主蒸汽管1壁温达到汽轮机冲转对主蒸汽温度的要求时，逐渐关小辅助加热蒸汽调节阀9的开度，同时启动燃气轮机和余热锅炉；余热锅炉产生的高压主蒸汽温度和压力不满足汽轮机冲转要求时，打开旁路调节阀7，余热锅炉产生的高压主蒸汽经高压蒸汽旁路2返回余热锅炉再热器继续加热；待余热锅炉产生的高压主蒸汽温度和压力满足汽轮机冲转要求时，关闭旁路调节阀7、辅助加热蒸汽调节阀9、辅助蒸汽回收调节阀11，打开主蒸汽调节阀8和高压缸进汽调节阀12，余热锅炉产生的主蒸汽快速经高压主蒸汽管1进入汽轮机高压缸对汽轮机转子冲转做功，加快余热锅炉和汽轮机的启动速度，缩短燃气蒸汽联合循环发电机组启动时间，减少机组启动过程的污染物排放和发电成本，提升机组启动时的经济性和环保性。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (8)

1.一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，其特征在于，包括高压主蒸汽管(1)、高压蒸汽旁路(2)、辅助加热蒸汽管(3)、疏水管(4)和辅助蒸汽回收管(5)；

高压主蒸汽管(1)连接汽轮机高压汽缸和余热锅炉，高压蒸汽旁路(2)设置在高压主蒸汽管(1)入口端，连接余热锅炉再热器和高压主蒸汽管(1)，辅助加热蒸汽管(3)设置在高压主蒸汽管(1)入口端，位于高压蒸汽旁路(2)下游，疏水管(4)设置在高压主蒸汽管(1)沿程易积水的地势低点，用于排出高压主蒸汽管(1)内的冷凝水，加速蒸汽在高压主蒸汽管(1)内的流动，辅助蒸汽回收管(5)设置在高压主蒸汽管(1)末端，用来回收与高压主蒸汽管(1)换热后的辅助蒸汽。

2.根据权利要求1所述的一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，其特征在于，高压主蒸汽管(1)外部包裹有保温层(6)。

3.根据权利要求1所述的一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，其特征在于，高压主蒸汽管(1)上安装有主蒸汽调节阀(8)，用于控制蒸汽流向。

4.根据权利要求1所述的一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，其特征在于，高压主蒸汽管(1)上安装有高压缸进汽调节阀(12)，用于调节蒸汽流量，辅助蒸汽回收管(5)位于高压缸进汽调节阀(12)上游。

5.根据权利要求1所述的一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，其特征在于，高压蒸汽旁路(2)上安装有旁路调节阀(7)。

6.根据权利要求1所述的一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，其特征在于，辅助加热蒸汽管(3)上安装有辅助加热蒸汽调节阀(9)。

7.根据权利要求1所述的一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，其特征在于，疏水管(4)上安装有疏水管调节阀(10)。

8.根据权利要求1所述的一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，其特征在于，辅助蒸汽回收管(5)上安装有辅助蒸汽回收调节阀(11)。

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