RU2556957C2 - Способ регулирования уровня воды в барабане теплоутилизационной парогенераторной установки (варианты) и теплоутилизационная парогенераторная установка - Google Patents

Способ регулирования уровня воды в барабане теплоутилизационной парогенераторной установки (варианты) и теплоутилизационная парогенераторная установка Download PDF

Info

Publication number
RU2556957C2
RU2556957C2 RU2011121046/06A RU2011121046A RU2556957C2 RU 2556957 C2 RU2556957 C2 RU 2556957C2 RU 2011121046/06 A RU2011121046/06 A RU 2011121046/06A RU 2011121046 A RU2011121046 A RU 2011121046A RU 2556957 C2 RU2556957 C2 RU 2556957C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drum
heat recovery
water level
recovery steam
water
Prior art date
Application number
RU2011121046/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011121046A (ru
Inventor
Раджеева КУМАР
Эрхан КАРАКА
Original Assignee
Дженерал Электрик Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дженерал Электрик Компани filed Critical Дженерал Электрик Компани
Publication of RU2011121046A publication Critical patent/RU2011121046A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2556957C2 publication Critical patent/RU2556957C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/007—Control systems for waste heat boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/22—Drums; Headers; Accessories therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/78—Adaptations or mounting of level indicators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7287—Liquid level responsive or maintaining systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Способ предназначен для регулирования уровня воды в барабане теплоутилизационной парогенераторной установки для энергоустановки с комбинированным циклом. Указанный способ включает определение оптимального уровня воды в барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки на основании характеристической графической модели. Характеристическую графическую модель создают на основании значений давления пара в барабане и значений температуры металла барабана при запуске теплоутилизационной парогенераторной установки. Технический результат изобретения - повышение эффективности регулирования уровня воды в котельном барабане. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] Изобретение относится в целом к режиму комбинированного цикла и, более конкретно, к способу и установке для регулирования уровня воды в барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной (ТУПГ) установки для энергоустановки с комбинированным циклом.
[0002] Обычно энергоустановка с комбинированным циклом содержит газовые турбины, паровые турбины и ТУПГ установки. ТУПГ установки в основном применяются для утилизации тепла отработанных газов, выходящих из газовой турбины, и последующего использования утилизированного тепла для получения пара и его подачи в паровую турбину. В целом, энергоустановка с комбинированным циклом содержит различные резервуары для воды, например котельный барабан, деаэраторный резервуар и конденсаторный резервуар. Обычно котельный барабан обеспечивает непрерывную подачу воды к ТУПГ установке и аккумулирует тепловую энергию для компенсации изменений количества пара, генерируемого или потребляемого в энергоустановке. Регулирование уровня воды в котельном барабане является чрезвычайно важным фактором с точки зрения как защиты энергоустановки, так и безопасности оборудования, и в равной степени относится как к высоким, так и к низким уровням воды в котельном барабане. Кроме того, в котельном барабане специально установлен сепаратор водяного пара, так что возможность попадания влажного пара в паровую турбину отсутствует. Поддержание уровня воды в котельном барабане в заданных пределах является важным фактором, поскольку выход за указанные пределы часто ведет к аварийным отключениям или повреждению оборудования, используемого в ТУПГ установке.
[0003] Кроме того, при запуске энергоустановки с комбинированным циклом уровень воды в котельном барабане резко повышается. Данное пусковое «набухание» уровня в барабане возникает вследствие того, что при нагреве воды в ТУПГ установке высокотемпературными отработанными газами газовой турбины происходит резкое повышение температуры воды в указанной установке и начинается быстрое испарение. В данном состоянии в паровом генераторе одновременно присутствуют паровая и жидкая фазы. Поскольку средний удельный объем (м3/кг) воды очень мал по сравнению с паром, это приводит к резкому подъему уровня воды в котельном барабане. Данный подъем уровня воды может превысить максимально допустимый уровень воды и, следовательно, создать проблему безопасности. Соответственно, при возникновении такого подъема уровня воды необходимо спустить лишнюю воду из барабана. Однако подъем уровня воды происходит настолько быстро, что для спуска лишней воды необходим точный контроль, в противном случае имеют место проблемы безопасности, особенно если ежедневно требуется выполнять периодический запуск и отключение энергоустановки с комбинированным циклом. Кроме того, тепловые потери, связанные со спуском лишней воды, влияют на эффективность указанной энергоустановки.
[0004] Таким образом, для предотвращения явления набухания в котельном барабане перед запуском энергоустановки понижают уровень воды в барабане. Обычно уровень воды в котельном барабане регулируют с обеспечением поддержания приблизительно постоянного уровня путем добавления воды в барабан или ее спуска из него. Однако регулирование уровня воды в котельном барабане представляет собой сложную проблему вследствие сложных динамических характеристик двухфазных потоков, наличия волн, неучтенного тепла, а также колебаний давления и требований по нагрузке.
[0005] Таким образом, существует необходимость в эффективном регулировании уровня воды в котельном барабане во время запуска ТУПГ установки для энергоустановки комбинированного цикла.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] В соответствии с одним вариантом выполнения изобретения предложен способ регулирования уровня воды в котельном барабане ТУПГ установки для энергоустановки с комбинированным циклом во время запуска. Указанный способ включает определение оптимального уровня воды в котельном барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки на основании характеристической графической модели. Характеристическую графическую модель создают на основании значений давления пара в котельном барабане и значений температуры металла указанного барабана при запуске ТУПГ установки.
[0007] В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения предложен способ регулирования уровня воды в котельном барабане ТУПГ установки для энергоустановки с комбинированным циклом во время запуска. Указанный способ включает измерение фактического уровня воды в котельном барабане во время запуска установки. Способ также включает измерение давления пара в котельном барабане. Способ дополнительно включает измерение температуры металла котельного барабана для определения температуры воды в указанном барабане. Кроме того, способ включает определение оптимального уровня воды в котельном барабане во время запуска ТУПГ установки на основании характеристической графической модели и последующее сравнение оптимального уровня и фактического уровня воды в котельном барабане. Наконец, способ включает регулирование уровня воды в котельном барабане путем подачи воды в указанный барабан или спуска воды на основании результатов сравнения оптимального уровня и фактического уровня воды в барабане.
[0008] В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения предложена ТУПГ установка. Указанная установка содержит котельный барабан, предназначенный для размещения воды. Установка также содержит экономайзер, предназначенный для подачи нагретой воды к котельному барабану. Установка дополнительно содержит испаритель, соединенный с котельным барабаном при помощи опускных труб и испарительных труб. Установка содержит перегреватель, расположенный в паровом тракте и предназначенный для приема потока пара и создания потока перегретого пара. Установка также содержит измерительную систему, содержащую датчики для измерения температуры воды в котельном барабане, давления пара в котельном барабане и фактического уровня воды в котельном барабане. Наконец, установка содержит управляющее устройство, предназначенное для регулирования уровня воды в барабане путем подачи воды в указанный барабан или спуска воды на основании сравнения оптимального уровня и фактического уровня воды в барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] Эти и другие особенности, аспекты и преимущества данного изобретения станут более понятны после прочтения нижеследующего подробного описания, выполненного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы и на которых:
[0010] фиг.1 изображает структурную схему варианта выполнения энергетической установки с комбинированным циклом, в которой используется ТУПГ установка,
[0011] фиг.2 изображает характеристическую графическую модель 100, которая показывает несколько характеристических кривых, служащих для определения оптимального уровня воды в котельном барабане во время запуска ТУПГ установки для энергоустановки с комбинированным циклом,
[0012] фиг.3 изображает блок-схему способа регулирования уровня воды в котельном барабане ТУПГ установки для энергоустановки с комбинированным циклом.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0013] Данное изобретение в целом относится к режиму комбинированного цикла, более конкретно, к способу и установке для регулирования уровня воды в котельном барабане во время запуска ТУПГ установки для энергоустановки с комбинированным циклом. Используемое в данном документе выражение «режим холодного запуска» подразумевает низкое давление в котельном барабане, температура воды в котором гораздо ниже температуры насыщения воды во время запуска. Кроме того, выражение «режим горячего запуска» подразумевает высокое давление в котельном барабане, температура воды в котором приблизительно равна температуре насыщения воды во время запуска. Способ включает создание характеристической графической модели на основании геометрических параметров барабана, испарителя и опускного стояка, а также на основании значений давлений насыщенного пара в барабане и значений температуры металла барабана при запуске ТУПГ установки для энергоустановки с комбинированным циклом.
[0014] При введении элементов различных вариантов выполнения данного изобретения подразумевается, что использование их названий в единственном числе и термина «указанный» означает наличие одного или более определяемых элементов. Подразумевается, что термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» являются включающими и означают, что возможно наличие дополнительных элементов, отличающихся от перечисленных. Любые примеры рабочих параметров не являются исключительными по отношению к другим параметрам описываемых вариантов выполнения.
[0015] На фиг.1 изображена структурная схема иллюстративного варианта выполнения энергетической установки 10 с комбинированным циклом, содержащей теплоутилизационную парогенераторную установку 12. Установка 10 содержит газовую турбину 14, предназначенную для приведения в действие первой нагрузки 16. Газовая турбина 14 обычно содержит турбину 18 и компрессор 20. Установка 10 также содержит паровую турбину (ПТ) 22, предназначенную для приведения в действие второй нагрузки 24. В одном варианте выполнения первая нагрузка 16 и вторая нагрузка 24 представляют собой электрический генератор, предназначенный для выработки электроэнергии. В другом варианте выполнения первая нагрузка 16 и вторая нагрузка 24 представляют собой нагрузки других типов, которые могут приводиться в действие при помощи газовой турбины 14 и паровой турбины 22. Кроме того, газовая турбина 14 и паровая турбина 22 также могут использоваться совместно для приведения в действие единой нагрузки через единый вал. В одном варианте выполнения паровая турбина 22 содержит ступень низкого давления, ступень среднего давления и ступень высокого давления. Однако конкретная конфигурация паровой турбины 22, а также газовой турбины 14 может определяться конкретным вариантом реализации и содержать любую комбинацию ступеней.
[0016] Как показано на фиг.1, энергетическая установка 10 содержит многоступенчатую теплоутилизационную парогенераторную (ТУПГ) установку 12. ТУПГ установка 12 упрощенно иллюстрирует обычный режим работы и не является ограничивающей. Из газовой турбины 14 в ТУПГ установку 12 поступают горячие отработанные газы 26, служащие для нагрева воды и пара. Обычная ТУПГ установка, помимо канала, по которому проходят горячие отработанные газы 26, в своем самом общем виде содержит три дополнительных компонента: перегреватель 28, испаритель 30 и экономайзер 32 или подогреватель питающей воды, которые расположены в порядке, соответствующем потоку отработанных газов 26 в канале. ТУПГ установка 12 содержит опускные трубы 36 и испарительные трубы 37. Экономайзер 32 и перегреватель 28 тоже содержат трубы, предназначенные для протекания воды или пара по ТУПГ установке 12. Кроме того, ТУПГ установка 12 содержит котельный барабан 34. Назначение барабана 34 заключается в обеспечении подачи постоянного количества воды к испарителю 30 по опускным трубам 36, а также в аккумуляции тепловой энергии, необходимой для компенсации изменений количества генерируемого или потребляемого пара. Пар, генерируемый в ТУПГ установке 12, подается в паровую турбину 22 по линии 38. К паровой турбине 22 может быть присоединен генератор (не показан) для выработки электричества.
[0017] Более того, выхлоп 40 из паровой турбины 22 направляется в конденсатор 42. Конденсат из конденсатора 42, в свою очередь, может направляться по линии 46 в ТУПГ установку 12 с помощью конденсатного насоса 44. Конденсат, проходящий через экономайзер 32, нагревается, но остается жидким, а затем подается в котельный барабан 34. Кроме того, перед поступлением в экономайзер 32 конденсат может быть пропущен через деаэратор (не показан) для удаления воздуха и других растворенных газов. Затем вода, накопленная в барабане 34, проходит через испаритель 30 для преобразования ее в насыщенный пар, а затем через перегреватель 28, который преобразует указанный насыщенный пар в перегретый пар. В одном варианте выполнения ТУПГ установка 12 может содержать ступень низкого давления, ступень среднего давления и ступень высокого давления.
[0018] Для поддержания безопасной работы барабана 34 ТУПГ установка 12 содержит систему регулирования уровня воды в котельном барабане, которая содержит управляющее устройство, предназначенное для регулирования уровня воды в барабане 34 путем подачи воды в котельный барана или спуска воды на основании сравнения оптимального уровня воды в барабане 34 и фактического уровня воды в указанном барабане 34 во время запуска ТУПГ установки 12. В одном варианте выполнения барабан 34 содержит спускной клапан, имеющий оптимальный размер и предназначенный для регулирования набухания во время запуска ТУПГ установки 12. Установка 12 также содержит измерительную систему, содержащую датчики, измеряющие температуру металла котельного барабана для определения температуры воды в котельном барабане, давление паров в барабане 34, а также фактический уровень воды в барабане 34. Система регулирования уровня воды в котельном барабане определяет оптимальный уровень воды в указанном барабане во время запуска на основании характеристической графической модели, изображенной на фиг.2.
[0019] Фиг.2 изображает характеристическую графическую модель 100, которая показывает несколько характеристических кривых, построенных с учетом паросодержания и отражающих зависимость между различными объемами воды при запуске для заданной котельной барабанной установки в виде функции давления и температуры в барабане во время запуска ТУПГ установки для энергоустановки с комбинированным циклом. Котельная барабанная установка обычно содержит котельный барабан, опускные трубы и испарительные трубы (котельный барабан 34, опускные трубы 36 и испарительные трубы 37, показанные на фиг.1). По оси X, обозначенной стрелкой 102, отложено давление в барабане. По оси Y, обозначенной стрелкой 104, отложен начальный объем воды, выраженный в виде доли объема котельного барабана. Изображенные характеристические кривые 106, 107 и 108 построены с использованием уравнения водно-парового массового равновесия, в которое входят такие параметры, как плотность воды, плотность пара, объем котельного барабана, объем опускного стояка (объем опускных труб 36, показанных на фиг.1), объем испарителя (объем испарительных труб 37, показанных на фиг.1), паросодержание при различных температурах металла котельного барабана и давление в указанном барабане во время запуска. Необходимо отметить, что температура металла котельного барабана служит показателем температуры воды, а давление в котельном барабане служит показателем давления пара в указанном барабане во время запуска энергоустановки с комбинированным циклом. Как показано на модели 100, характеристическая кривая 106 рассчитана для температуры металла барабана, которая существенно ниже температуры насыщения. Таким образом, характеристическая кривая 106 представляет собой кривую, построенную для режима холодного запуска. Характеристическая кривая 108 рассчитана для температуры металла барабана, которая по существу близка к температуре насыщения. Таким образом, характеристическая кривая 106 представляет собой кривую, построенную для режима горячего запуска. Необходимо отметить, что температура металла барабана влияет на паросодержание в котельном барабане. Поскольку имеет место повышение паросодержания, то кривая 106 отражает повышение паросодержания относительно кривой 108, как показано на фиг.2. В одном варианте выполнения для модели 100 может быть создано несколько характеристических кривых, построенных на основании значений температуры металла барабана, изменяющихся между режимом холодного запуска и режимом горячего запуска ТУПГ установки. Одна такая промежуточная характеристическая кривая 107 изображена между кривыми 106 и 108. Линия 110 изображает минимальный безопасный уровень воды в котельном барабане во время запуска. В конкретном варианте выполнения построение графической характеристической модели 100 предполагает вычисления, выполняемые с использованием процессора.
[0020] Следует отметить, что варианты выполнения изобретения не ограничены каким-либо конкретным процессором, предназначенным для выполнения задач обработки данных согласно изобретению. Подразумевается, что используемый в данном документе термин «процессор» обозначает любое устройство, способное производить расчеты, или вычислительные операции, необходимые для выполнения задач изобретения. Подразумевается, что термин «процессор» означает любое устройство, способное осуществлять прием структурированных входных данных и обрабатывать их в соответствии с установленными правилами с обеспечением получения выходных данных. Кроме того, следует отметить, что процессор может содержать комбинацию аппаратного и программного обеспечения для выполнения задач изобретения, как должно быть понятно специалистам.
[0021] В качестве неограничивающего примера, уравнение водно-парового массового равновесия, применяемое для расчета характеристических кривых паросодержания в изображенной модели 100, может иметь следующий вид:
M w a t e r + M s t e a m | P d r u m 0 = M w a t e r + M s t e a m | P d r u m 0 + Δ P       ( 1 )
Figure 00000001
[0022] Уравнение (1) приведено для разных давлений (Pdrum0 и Pdrum0+ΔP). Общие уравнения (2) и (3) для определения массы воды и пара при давлениях Pdrum0 и Pdrum0+ΔP могут иметь следующий вид:
M P d r u m 0 = ( x V d r u m + V d o w n c o m e r + V e v a p ) ρ w + ( 1-x ) V d r u m ρ s     ( 2 )
Figure 00000002
M P d r u m 0 + Δ P = ( x V d r u m + V d o w n c o m e r + ( 1 - α ¯ ν ) + V e v a p ) + ρ s ( α ¯ ν V e v a p + x V d r u m )     ( 3 )
Figure 00000003
[0023] Величина «х» обозначает объем воды, выраженный в виде доли объема барабана. Величины объема барабана, объема опускного стояка, объема испарителя, плотности воды и плотности пара в уравнениях (1) и (2) обозначены соответственно как Vdrum, Vdowncomer, Vevap, ρw и ρs. Величина α ¯ ν
Figure 00000004
 представляет собой среднюю объемную долю, которая зависит от плотности ρw воды, плотности ρs пара и паросодержания αr на выходе испарителя и определяется следующим соотношением:
[0024] α ¯ ν = ρ w ρ w - ρ s ( 1 - ln ( 1 + η ) η     ( 4 ) )
Figure 00000005
 , где η = ρ w - ρ s ρ s α r
Figure 00000006
[0025] Паросодержание αr на выходе испарителя изменяется с изменением значений температуры металла барабана. Необходимо отметить, что расчет вышеприведенных уравнений (1), (2) и (3) выполняют на основании ряда допущений, таких как линейное изменение паросодержания в испарителе, максимальный уровень в котельном барабане при изменении давления в барабане от приблизительно 100 до 150 фунтов/кв.дюйм (от 75,70 до 113,55 кПа) и отсутствие пара в опускном стояке. В результате строят несколько характеристических кривых паросодержания (например, кривые 106, 107, 108, изображенные на фиг.2) и, как следствие, получают характеристическую графическую модель 100. Таким образом, модель 100 может использоваться для определения оптимального уровня воды в барабане при запуске, выраженного в виде доли объема котельного барабана и обеспечивающего безопасную работу указанного барабана.
[0026] На фиг.3 изображена блок-схема способа 200 регулирования уровня воды в котельном барабане ТУПГ установки для энергоустановки с комбинированным циклом. На этапе 202 способа измеряют фактический уровень воды в котельном барабане во время запуска установки. На этапе 204 способа дополнительно измеряют давление пара в котельном барабане и температуру металла барабана для определения температуры воды в указанном барабане. ТУПГ установка содержит измерительную систему, предназначенную для измерения фактического уровня воды в барабане, температуры металла барабана и давления пара в барабана. Способ также включает сравнение измеренной температуры металла барабана с температурой насыщения воды. Далее, на этапе 206 способа определяют оптимальный уровень воды в барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки на основании характеристической графической модели. Как изложено выше применительно к фиг.2, характеристическую графическую модель строят на основании значений давления насыщенного пара в барабане и значений температуры металла барабана при запуске ТУПГ установки. Указанная модель изображает характеристические кривые паросодержания для различных температур металла барабана при разном давлении в барабане во время запуска. Таким образом, измеренные при запуске температура металла барабана и давление в барабане облегчают эффективное определение оптимального уровня воды в барабане во время запуска ТУПГ установки на основании характеристической модели. На этапе 208 способа сравнивают оптимальный уровень и измеренный фактический уровень воды в котельном барабане. Наконец, на этапе 210 способа выполняют регулирование уровня воды в котельном барабане путем подачи воды в указанный барабан или спуска воды на основании результатов сравнения оптимального уровня и фактического уровня воды в котельном барабане. В одном варианте выполнения регулирование итогового уровня воды в котельном барабане также может осуществляться путем управления величиной нагрузки газовой турбины энергоустановки с комбинированным циклом для замедления кипения в испарителе ТУПГ установки. В другом варианте выполнения уровень воды в барабане регулируют путем подачи холодной воды в котельный барабан. Необходимо отметить, что температура используемой холодной воды может быть приблизительно на 30-40°С ниже температуры металла барабана. Температуру холодной воды выбирают с обеспечением отсутствия быстрого охлаждения котельного барабана.
[0027] Преимущественно данный способ и установка в соответствии с одним вариантом выполнения обеспечивают возможность определения оптимального уровня воды в котельном барабане во время запуска энергоустановки с комбинированным циклом. Это обеспечивает возможность энергетически эффективной регулировки уровня воды в котельном барабане путем спуска минимально возможного количества горячей воды из указанного барабана во время запуска с исключением, таким образом, тепловых потерь. Более того, данное изобретение также предусматривает создание характеристической графической модели, которая облегчает определение оптимального уровня воды в барабане во время запуска на основании измеренных температуры металла котельного барабана и давления в указанном барабане. Данная характеристическая модель обеспечивает возможность определения наиболее подходящего уровня воды в котельном барабане. Это эффективно препятствует возникновению явления набухания котельного барабана во время запуска и обеспечивает безопасную работу барабана.
[0028] Несмотря на то что в данном документе изображены и описаны лишь некоторые характерные особенности изобретения, специалистом в данной области техники может быть создано множество модификаций и изменений. Таким образом, следует понимать, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие модификации и изменения как находящиеся в рамках идеи изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ
10 энергетическая установка с комбинированным циклом
12 ТУПГ установка
14 газовая турбина
16 первая нагрузка
18 турбина
20 компрессор
22 паровая турбина
24 вторая нагрузка
26 горячие отработанные газы
28 перегреватель
30 испаритель
32 экономайзер
34 котельный барабан
36 опускные трубы
37 испарительные трубы
38 линия
40 выхлоп
42 конденсатор
44 конденсатный насос
46 линия
100 графическая модель, изображающая характеристические кривые, построенные с учетом паросодержания и отражающие зависимость между различными объемами воды при запуске для заданной котельной барабанной установки в виде функции давления и температуры в барабане во время запуска ТУП Г установки для энергоустановки с комбинированным циклом
102 ось X, отображающая давление в барабане
104 ось Y, отображающая начальный объем воды в виде доли объема котельного барабана
106 характеристическая кривая
107 характеристическая кривая
108 характеристическая кривая
200 способ регулирования уровня воды в котельном барабане ТУПГ установки для энергоустановки с комбинированным циклом
202 этап измерения фактического уровня воды в котельном барабане во время запуска установки
204 этап измерения давления пара в котельном барабане и температуры металла барабана для определения температуры воды в котельном барабане
206 этап определения оптимального уровня воды в барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки на основании графической характеристической модели
208 этап сравнения оптимального уровня и измеренного фактического уровня воды в котельном барабане
210 этап регулирования уровня воды в котельном барабане путем подачи воды в котельный барабан или спуска воды на основании результатов сравнения оптимального уровня и фактического уровня воды в котельном барабане.

Claims (10)

1. Способ регулирования уровня воды в барабане (34) теплоутилизационной парогенераторной установки (12) для энергоустановки (10) с комбинированным циклом, включающий:
определение оптимального уровня воды в барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки (12) на основании характеристической графической модели (100),
причем характеристическую графическую модель (100) создают на основании значений давления пара в барабане и значений температуры металла барабана при запуске теплоутилизационной парогенераторной установки (12).
2. Способ по п.1, в котором характеристическая графическая модель (100) изображает зависимость объемов воды, выраженных в виде доли объема барабана, от давлений в барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки (12).
3. Способ по п.1, в котором характеристическая графическая модель (100) изображает кривые паросодержания при различных температурах металла барабана относительно значений температуры насыщения воды, соответствующих давлениям пара в барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки (12).
4. Способ по п.1, в котором характеристическую графическую модель (100) рассчитывают с помощью процессора, который обрабатывает входные данные на основании значений давления пара в барабане и значений температуры металла барабана при запуске теплоутилизационной парогенераторной установки (12).
5. Способ (200) регулирования уровня воды в барабане теплоутилизационной парогенераторной установки (12) для энергоустановки (10) с комбинированным циклом, включающий:
измерение (202) фактического уровня воды в барабане во время запуска установки,
измерение (204) давления пара в барабане,
измерение температуры металла барабана для определения температуры воды в барабане,
определение (206) оптимального уровня воды в барабане во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки на основании характеристической графической модели,
причем характеристическую графическую модель создают на основании значений давления пара в барабане и значений температуры металла барабана при запуске теплоутилизационной парогенераторной установки,
сравнение (208) оптимального уровня и фактического уровня воды в барабане и
регулирование (210) уровня воды в барабане путем подачи воды в барабан или спуска воды на основании результатов сравнения оптимального уровня и фактического уровня воды в барабане.
6. Способ по п.5, в котором дополнительно сравнивают измеренную температуру металла барабана с температурой насыщения воды.
7. Способ по п.5, в котором уровень воды в барабане регулируют путем управления величиной нагрузки газовой турбины энергоустановки (10) с комбинированным циклом для замедления кипения в испарителе теплоутилизационной парогенераторной установки (12).
8. Теплоутилизационная парогенераторная установка (12), содержащая:
барабан (34), предназначенный для размещения воды,
экономайзер (32), предназначенный для подачи нагретой воды к барабану (34),
испаритель (30), соединенный с барабаном (34) при помощи опускных труб (36) и испарительных труб (37),
перегреватель (28), расположенный в паровом тракте и предназначенный для приема потока пара и создания потока перегретого пара,
измерительную систему, содержащую датчики для измерения температуры воды в барабане, давления пара в барабане (34) и фактического уровня воды в барабане (34), и
управляющее устройство, предназначенное для регулирования уровня воды в барабане путем подачи воды в барабан (34) или спуска воды на основании сравнения оптимального уровня и фактического уровня воды в барабане (34) во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки (12).
9. Теплоутилизационная парогенераторная установка (12) по п.8, в которой управляющее устройство дополнительно выполнено с возможностью определения оптимального уровня воды в барабане на основании характеристической графической модели во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки (12), причем указанная характеристическая графическая модель (100) создана на основании значений давления пара в барабане (34) и значений температуры металла барабана при запуске теплоутилизационной парогенераторной установки (12).
10. Теплоутилизационная парогенераторная установка (12) по п.8, в которой барабан (34) содержит спускной клапан, имеющий оптимальный размер и предназначенный для регулирования набухания во время запуска теплоутилизационной парогенераторной установки (12).
RU2011121046/06A 2010-05-28 2011-05-26 Способ регулирования уровня воды в барабане теплоутилизационной парогенераторной установки (варианты) и теплоутилизационная парогенераторная установка RU2556957C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/789,847 2010-05-28
US12/789,847 US8463445B2 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Method and system for safe drum water level determination in a combined cycle operation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011121046A RU2011121046A (ru) 2012-12-10
RU2556957C2 true RU2556957C2 (ru) 2015-07-20

Family

ID=44583559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011121046/06A RU2556957C2 (ru) 2010-05-28 2011-05-26 Способ регулирования уровня воды в барабане теплоутилизационной парогенераторной установки (варианты) и теплоутилизационная парогенераторная установка

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8463445B2 (ru)
EP (1) EP2390565B1 (ru)
JP (1) JP5981693B2 (ru)
RU (1) RU2556957C2 (ru)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8757105B2 (en) * 2008-12-08 2014-06-24 General Electric Company System and method for controlling liquid level in a vessel
US20140202155A1 (en) * 2011-12-27 2014-07-24 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Solar thermal electric power generation system
CN102620278B (zh) * 2012-04-18 2014-04-09 广东电网公司电力科学研究院 锅炉给水流量的控制方法及装置
US8887747B2 (en) 2012-05-31 2014-11-18 General Electric Company System and method for drum level control
US9147018B2 (en) 2013-01-10 2015-09-29 General Electric Company Method and system for use in controlling a pressure vessel
US9476584B2 (en) 2013-12-12 2016-10-25 General Electric Company Controlling boiler drum level
US10323547B2 (en) * 2016-02-23 2019-06-18 General Electric Company Steam drum level control system, computer program product and related methods
CN105786031B (zh) * 2016-04-27 2018-08-31 广州鹏微电子有限公司 一种智能水位控制器和水位监控方法
US10061298B2 (en) 2016-04-27 2018-08-28 General Electric Company Control of machinery with calibrated performance model
US10185332B2 (en) 2016-05-26 2019-01-22 General Electric Company System and method for drum level control with transient compensation
US10954824B2 (en) * 2016-12-19 2021-03-23 General Electric Company Systems and methods for controlling drum levels using flow
CN107191913A (zh) * 2017-07-28 2017-09-22 林琳 锅炉汽包的水位控制方法
US11208920B2 (en) 2019-06-06 2021-12-28 General Electric Company Control of power generation system with water level calibration for pressure vessel
CN110925741B (zh) * 2019-12-13 2021-03-26 吉林大学 一种基于减温水量的主蒸汽各过热器进出口温度获取方法
CN112097241B (zh) * 2020-08-20 2022-12-20 中国能源建设集团华东电力试验研究院有限公司 一种汽轮机fcb试验汽包水位控制前馈结构及其控制方法
CN114562719A (zh) * 2022-02-07 2022-05-31 广州发展鳌头能源站有限公司 一种燃气锅炉汽包的水位管控方法、装置及系统
KR102742936B1 (ko) * 2022-05-24 2024-12-16 주식회사 이루리플라잉카 과열 가스 연소 보일러 및 이를 갖는 저가 제조가 가능한 고신뢰성 소형 열병합 발전시스템

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3310039A (en) * 1965-10-11 1967-03-21 Broaches Grocery Safety control system for steam generators
DE3006222A1 (de) * 1979-02-21 1980-09-04 Hitachi Ltd Wasserstands-regelverfahren und -anordnung fuer ein kombinationskreislauf- kraftwerk
US4457266A (en) * 1983-08-02 1984-07-03 Phillips Petroleum Company Boiler control
SU1229513A1 (ru) * 1983-06-03 1986-05-07 Предприятие П/Я А-3513 Система автоматического управлени питанием барабанного котла
US4802446A (en) * 1987-04-27 1989-02-07 Triggs Leonard E Safety device for subcritical pressure steam boilers
SU1760242A1 (ru) * 1990-01-25 1992-09-07 Предприятие "Дальтехэнерго" Производственного Объединения По Наладке, Совершенствованию Технологии И Эксплуатации Электростанций И Сетей "Союзтехэнерго" Система автоматического регулировани уровн в барабане котла

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57157909A (en) * 1981-03-26 1982-09-29 Babcock Hitachi Kk Drum level control system for waste heat recovery boiler
US4656335A (en) 1983-05-16 1987-04-07 The Babcock & Wilcox Company Start-up control system and vessel for LMFBR
US4555906A (en) * 1984-10-25 1985-12-03 Westinghouse Electric Corp. Deaerator pressure control system for a combined cycle steam generator power plant
US4552099A (en) * 1984-10-25 1985-11-12 Westinghouse Electric Corp. Anticipatory boiler feedpump suction head controller system
US4735043A (en) 1985-07-08 1988-04-05 International Power Technology Method and apparatus for improved start-up procedures in conventional steam power generators and dual fluid Cheng cycle engines
US4854121A (en) * 1986-10-09 1989-08-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Combined cycle power plant capable of controlling water level in boiler drum of power plant
JPS63169401A (ja) * 1987-01-07 1988-07-13 株式会社日立製作所 コンバインドプラントの運転方法
US4969324A (en) * 1988-07-13 1990-11-13 Gas Research Institute Control method for use with steam injected gas turbine
US5249551A (en) 1991-04-09 1993-10-05 Kirkpatrick William J Steam generation system mass and feedwater control system
JPH07233907A (ja) * 1994-02-21 1995-09-05 Miura Co Ltd 蒸気ボイラの水位制御方法及びその装置
DE19510619A1 (de) * 1995-03-23 1996-09-26 Abb Management Ag Verfahren zur Speisewasserregelung bei Abhitzedampferzeugern
JP2001173410A (ja) * 1999-12-21 2001-06-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd １軸型複合サイクル発電プラントのガスタービン制御装置及びガスタービン出力算出方法
US6510739B1 (en) * 2001-07-03 2003-01-28 Alstom (Switzerland) Ltd Apparatus for continuously monitoring liquid level conditions in a liquid-vapor separating device
US7120218B2 (en) * 2002-09-25 2006-10-10 Westinghouse Electric Co, Llc Method for calibrating steam generator water level measurement
WO2005042947A1 (de) * 2003-10-30 2005-05-12 Alstom Technology Ltd Verfahren zum betrieb einer kraftwerksanlage
JP4115958B2 (ja) 2004-03-26 2008-07-09 株式会社東芝 プラントの運転スケジュール最適化方法および最適化システム
US7243618B2 (en) * 2005-10-13 2007-07-17 Gurevich Arkadiy M Steam generator with hybrid circulation
US7931041B2 (en) * 2007-12-19 2011-04-26 General Electric Company System and method for controlling liquid level in a vessel
US20090313997A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-24 Frederick John Bayley Unitary engine and energy accumulation system
US8757105B2 (en) 2008-12-08 2014-06-24 General Electric Company System and method for controlling liquid level in a vessel

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3310039A (en) * 1965-10-11 1967-03-21 Broaches Grocery Safety control system for steam generators
DE3006222A1 (de) * 1979-02-21 1980-09-04 Hitachi Ltd Wasserstands-regelverfahren und -anordnung fuer ein kombinationskreislauf- kraftwerk
SU1229513A1 (ru) * 1983-06-03 1986-05-07 Предприятие П/Я А-3513 Система автоматического управлени питанием барабанного котла
US4457266A (en) * 1983-08-02 1984-07-03 Phillips Petroleum Company Boiler control
US4802446A (en) * 1987-04-27 1989-02-07 Triggs Leonard E Safety device for subcritical pressure steam boilers
SU1760242A1 (ru) * 1990-01-25 1992-09-07 Предприятие "Дальтехэнерго" Производственного Объединения По Наладке, Совершенствованию Технологии И Эксплуатации Электростанций И Сетей "Союзтехэнерго" Система автоматического регулировани уровн в барабане котла

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011247577A (ja) 2011-12-08
JP5981693B2 (ja) 2016-08-31
US8463445B2 (en) 2013-06-11
US20110295432A1 (en) 2011-12-01
RU2011121046A (ru) 2012-12-10
EP2390565B1 (en) 2016-04-27
EP2390565A1 (en) 2011-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2556957C2 (ru) Способ регулирования уровня воды в барабане теплоутилизационной парогенераторной установки (варианты) и теплоутилизационная парогенераторная установка
RU2545255C2 (ru) Регулирование теплового циклического процесса
EP0195326A1 (en) A protection-driving method of a feedwater heater and the device thereof
Taler et al. Optimization of the boiler start-up taking into account thermal stresses
US6742336B2 (en) Steam turbine power plant
US7931041B2 (en) System and method for controlling liquid level in a vessel
JP6046890B2 (ja) 蒸気タービンの装荷方法及び装荷システム
US8887747B2 (en) System and method for drum level control
RU2530938C2 (ru) Система, способ и устройство для повышения эффективности цикла калины
JP2008309046A (ja) 排熱発電装置、排熱発電装置の作動媒体蒸気過熱度制御方法
CN101932796B (zh) 直流式蒸汽发生器的起动方法和直流式蒸汽发生器
US9208905B2 (en) Auxiliary feedwater valve control apparatus of steam generator
US20070104306A1 (en) Thermal efficiency diagnosing system for nuclear power plant, thermal efficiency diagnosing program for nuclear power plant, and thermal efficiency diagnosing method for nuclear power plant
JP6684453B2 (ja) 蒸気タービン発電機の抽気制御方法及びその制御装置
JP2013087644A (ja) 蒸気発電プラントにおける増出力運転方法
CN111927576B (zh) 一种汽轮发电机组空载能耗测试方法
RU2592563C2 (ru) Устройство для управления выходной мощностью энергоустановки
CA2405664A1 (en) Gas turbine, control device, gas turbine combined plant, cooling steam pressure adjusting method, and computer product
CN207538875U (zh) 一种螺杆膨胀发电机组全自动控制系统
KR101638296B1 (ko) 증기터빈 발전설비의 출력 제어장치 및 제어방법
Yoshida et al. Coordinated control of gas and steam turbines for efficient fast start-up of combined cycle power plants
JP2021032191A (ja) 熱水貯蔵発電システム及び熱水貯蔵発電システムの運転方法
JPS6152361B2 (ru)
JPS5870007A (ja) コンバインドサイクル発電所の制御装置
De Paepe et al. Control Strategy Development for Optimized Operational Flexibility From Humidified Microgas Turbine: Saturation Tower Performance Assessment