燃煤发电厂汽轮机组快速启动系统及方法与流程

1.本发明涉及一种燃煤发电厂汽轮机组快速启动系统，本发明还涉及一种在上述系统基础上的燃煤发电厂汽轮机快速启动方法。


背景技术：

2.目前，国内火力发电行业汽轮机的启动方式一般有中压缸启动、高压缸启动、高中压缸联合启动几种型式。但无论采用何种方式启动，机组在热态状态下的正常启动、停运总计时间至少需要3～4小时才能完成，无法满足现有电网高峰、低谷条件下机组的经济可靠运行。在低谷负荷段，机组被迫以极低的负荷(40％额定负荷以下)运行。低负荷运行时，该状态发电机组的能耗高、上网电价低，此时的发电成本一般为￥0.35元/kwh，超出上网总量的电价仅为￥0.07元/kwh，机组每超过最低负荷发一度电亏损达到￥0.28元/kwh。一般在夜间低谷负荷8个小时，一台1000mw燃煤发电机组在低谷要求比最低负荷400mw低100mw运行时，亏损会达到22.4万元/日。按照1台机组年运行时间约为280日，年亏损达到6272万元，对于发电厂而言是一种极大的经济损失。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种燃煤发电厂汽轮机组快速启动系统。
4.本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种在上述系统基础上的燃煤发电厂汽轮机快速启动方法。
5.采用本发明的系统及方法，能让汽轮机快速启动并网，有效减少汽轮机的启动时间，将热态状态下的机组启动时间长度由3
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4小时降低至1小时以内，实现了发电机组低负荷的灵活和精确运行，让发电机组能够随时进行调峰停运、随时启动并网。
6.解决上述第一个技术问题，本发明采用了以下技术方案：
7.一种燃煤发电厂汽轮机组快速启动系统，所述燃煤发电厂汽轮机组至少包括一台运行中的邻机和需快速启动的本机，所述的本机和邻机均设有高压缸、中压缸、低压缸和凝汽器热井，输出端均连接有发电机，本机和邻机的高压缸各自经主蒸汽调节阀输入各自的锅炉来汽，所述的系统其特征是：
8.所述本机和邻机的中压缸的中压联合汽门之间连接有中压主蒸汽联络管道，中压主蒸汽联络管道上并联有两条支路；一是邻机至本机供汽支路，其上设有邻机至本机供汽控制阀、邻机至本机供汽止回阀和邻机至本机供汽调节阀；二是本机至邻机供汽支路，其上设有本机至邻机供汽控制阀、本机至邻机供汽止回阀和本机至邻机供汽调节阀；本机和邻机中压联合汽门前的中压主蒸汽联络管道上还对应接入本机和邻机锅炉中压主蒸汽进汽支路，其上设有本机中压主蒸汽进汽调节阀。
9.所述本机和邻机的凝汽器的热井之间连接有凝汽器联络管道，凝汽器联络管道上并联有两条支路；一是邻机至本机供水支路，其上设有邻机至本机供水控制阀、邻机至本机
供水止回阀、邻机至本机供水调节阀和邻机至本机供水升压泵；二是本机至邻机供水支路，其上设有本机至邻机供水控制阀、本机至邻机供水止回阀、本机至邻机供水调节阀和本机至邻机供水升压泵。
10.解决上述第二个技术问题，本发明所采用的技术方案是：
11.一种在上述系统基础上的燃煤发电厂汽轮机组快速启动方法，其特征是包括以下步骤：
12.1)隔断本机各段抽汽系统用汽；无先后顺序；
13.2)将运行中的邻机的中压缸的中压主蒸汽经过中压主蒸汽联络管道、邻机至本机供汽控制阀、邻机至本机供汽止回阀和邻机至本机供汽调节阀，带动本机中压缸、低压缸带负荷运行或空转、中速运行；
14.3)将本机凝汽器凝结水通过凝结水输水泵升压进入邻机凝汽器热井内，维持邻机工质的流量稳定和凝汽器热井水位稳定；
15.4)通过调节邻机至本机供汽调节阀和本机中压缸进汽调节阀的开度来调整本机中压缸进汽流量，调节和稳定本机启动时的转速，在本机转速达到额定转速后并网并维持在10％以内的功率运行，实现发电机的提前快速并网；
16.5)在引入邻机中压主蒸汽的同时，启动本机锅炉系统，本机锅炉在启动前保持保温保压，确保锅炉系统随时能够快速的启动升温、升压，达到额定运行参数；
17.6)在锅炉蒸汽参数合格后，将本机主蒸汽调节阀的开度从0以0.5％/min的梯度逐渐开启，使高压缸进汽，开始输出功率，同时将本机中压缸的主蒸汽进汽调节阀的开度从0以0.5％/min的梯度逐渐开启，向中压缸引入本机锅炉蒸汽，开始向本机蒸汽做功转换；为保持发电机的功率稳定，逐步减小(开度从100％以0.5％/min的梯度逐渐关闭)邻机至本机供汽控制阀的开度，减少邻机中压主蒸汽供汽量；
18.7)当本机锅炉来汽至高压缸和中压缸的输出功率从0以1mw/min逐渐增加到发电机的稳定功率时，此时邻机至本机供汽控制阀要完全关闭，邻机至本机供汽止回阀依靠压差自动关闭，阻挡邻机至本机供汽切换时本机中压蒸汽对邻机中压缸的冲击；最终完全切换至本机锅炉蒸汽供汽做功，邻机至本机供汽完全切断，完成整个机组的快速启动并网；
19.8)同样的，运行中的本机通过中压主蒸汽联络管道、蒸汽管道、本机至邻机供汽控制阀、本机至邻机供汽止回阀、本机至邻机供汽调节阀将本机中压主蒸汽输出至邻机中压缸，为邻机中压缸提供蒸汽，达到邻机汽轮机的安全快速启动的目的。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.本发明从汽轮机自身特性出发，充分利用汽轮机低负荷运行的特点，使用邻机再热主蒸汽汽源带动本机汽轮发电机转子空载或低负荷运行；仅耗用邻机少量汽源、少量辅机电耗的代价，达到本机能够在15分钟内汽轮机并网、1个小时内机组能够快速切换并提升负荷的目的，实现燃煤发电机组低负荷的灵活和精确运行。
22.具体是通过设置中压主蒸汽联络管道，在本机启动初期使用邻机中压主蒸汽为本机中压缸供汽，提前完成汽轮机冲转及发电机并网；后期在本机锅炉蒸汽参数合格后，逐渐切换至本机锅炉来汽。
23.把机组的正常步骤由锅炉启动
→
汽轮机冲转
→
发电机并网，调整为汽轮机空载
→
发电机并网
→
锅炉启动
→
维持发电机并网运行，使本机启动并网时间减少至1小时以内，实
现机组的快速启动并网。
24.最后还能通过中压主蒸汽联络管道的支管路，将本机中压主蒸汽输出至需要进行启动的邻机的中压缸，为邻机中压缸提供运行所需的蒸汽汽源，达到邻机汽轮机的安全快速启动。
25.本发明能最大限度缩短机组启动的时间，让发电机组在低谷负荷段和电网高峰段之间进行快速转换，随时进行调峰停运、随时启动并网，不仅节约了机组启动时间，还减少了发电厂在低谷条件下低负荷运行的机组的数量，减少了能耗，大大降低了发电厂在低谷负荷段的经济损失。
附图说明
26.图1为本发明实施例的整套系统图。
27.图中：1
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高压缸，2
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中压缸，3
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发电机，4
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邻机至本机供汽控制阀，5
‑
邻机至本机供汽调节阀，6
‑
主蒸汽调节阀，7
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本机至邻机供汽控制阀，8
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本机至邻机供汽调节阀，9
‑
邻机至本机供汽止回阀，10
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本机至邻机供汽止回阀，11
‑
凝汽器热井，12
‑
输水泵，13
‑
低压缸。
具体实施方式
28.下面将结合附图和实施例，详细说明本发明的技术方案，以便本领域普通技术人员更好地理解和实施本发明的技术方案。
29.参见图1，为本发明的燃煤发电厂汽轮机组快速启动系统实施例，所述的燃煤发电厂汽轮机组至少包括一台运行中的邻机和需快速启动的本机，本机和邻机均设有高压缸1、中压缸2、低压缸13和凝汽器热井11，输出端均连接有发电机3，本机和邻机的高压缸1各自经主蒸汽调节阀6输入各自的锅炉来汽。
30.本机和邻机的中压缸的中压联合汽门之间连接有中压主蒸汽联络管道，中压主蒸汽联络管道上设置有两条并联的分支管路：
31.一是邻机至本机供汽支路，其通过蒸汽管道、邻机至本机供汽控制阀4、邻机至本机供汽止回阀9、邻机至本机供汽调节阀5将邻机中压主蒸汽引入本机中压缸，为本机中压缸提供运行所需的蒸汽汽源，达到本机汽轮机的安全快速启动；
32.二是本机至邻机供汽支路，该支管路通过蒸汽管道、本机至邻机供汽控制阀7、本机至邻机供汽止回阀10、本机至邻机供汽调节阀8将本机中压主蒸汽输出至邻机中压缸，为邻机中压缸提供运行所需的蒸汽汽源，达到邻机汽轮机的安全快速启动。
33.本机和邻机中压联合汽门前的中压主蒸汽联络管道上还对应接入本机和邻机锅炉中压主蒸汽进汽支路，该支管路通过蒸汽管道、中压主蒸汽进汽调节阀(图中未示出)将自身中压缸蒸汽引入自身中压主蒸汽联络管道。
34.另外，本机的凝汽器热井11和邻机的凝汽器热井之间连接有凝汽器联络管道，凝汽器联络管道上并联有两条支路；一是邻机至本机供水支路，其上设有邻机至本机供水控制阀、邻机至本机供水止回阀、邻机至本机供水调节阀和邻机至本机供水升压泵；二是本机至邻机供水支路，其上设有本机至邻机供水控制阀、本机至邻机供水止回阀、本机至邻机供水调节阀和本机至邻机的输水泵12。
35.本发明通过把邻机中压主蒸汽引入本机的中压缸2，使本机组能够快速启动，在15
分钟内实现汽轮机并网、1个小时内机组能够快速切换并提升负荷的目的。
36.在引入邻机中压主蒸汽之前需要先隔断本机各段抽汽系统用汽，避免在引入邻机中压主蒸汽时邻机中压主蒸汽进入到本机锅炉系统中；然后将运行中的邻机的中压主蒸汽经过蒸汽管道、邻机至本机供汽控制阀4、邻机至本机供汽止回阀9引入到邻机至本机供汽调节阀5前，通过调节邻机至本机供汽调节阀5和本机中压缸进汽调节阀的开度来调整本机中压缸2进汽流量，使邻机中压主蒸汽进入本机中压缸2、低压缸13做功，推动汽轮机转子升速并达到额定转速；
37.邻机中压主蒸汽在做功的过程中冷凝为凝结水后进入本机的凝汽器热井11，经本机至邻机供水控制阀、本机至邻机供水止回阀、本机至邻机供水调节阀和输水泵12输送至邻机凝汽器热井，保持邻机水量平衡。
38.待汽轮机转速定速后，将发电机3并网，并逐渐增加邻机至本机供汽调节阀5的开度，增加本机中压缸2进汽流量，使发电机3维持在10％以内的功率运行，实现发电机3的提前快速并网。
39.在引入邻机中压主蒸汽的同时，同步进行本机组锅炉系统的启动；本机组锅炉系统在启动前需时刻保持保温保压，确保锅炉系统随时能够快速的启动升温、升压，达到额定运行参数。
40.锅炉蒸汽参数合格后，将本机主蒸汽调节阀6的开度从0以0.5％/min的梯度逐渐开启，使高压缸1进汽，高压缸1开始输出功率，同时将本机中压主蒸汽进汽调节阀的开度从0以0.5％/min的梯度逐渐开启，向中压缸引入本机锅炉蒸汽，本机组开始向本机蒸汽做功转换；为保持发电机3的功率稳定，将邻机至本机供汽控制阀4的开度从100％以0.5％/min的梯度逐渐关闭，减少邻机中压主蒸汽供汽量。
41.当本机锅炉来汽至高压缸1和中压缸2的输出功率从0以1mw/min逐渐增加到发电机3的稳定功率时，此时邻机至本机供汽控制阀4已经完全关闭，邻机至本机供汽止回阀9依靠压差自动关闭，阻挡邻机至本机供汽切换时本机中压蒸汽对邻机中压缸的冲击；最终完全切换至本机锅炉蒸汽供汽做功，邻机至本机供汽完全切断，完成整个机组的快速启动并网。
42.本发明通过设置中压主蒸汽联络管道，并通过中压主蒸汽联络管道上的邻机中压主蒸汽进汽支管路，在本机启动初期使用邻机中压主蒸汽为本机中压缸2供汽，提前完成汽轮机冲转及发电机3并网，通过控制邻机至本机供汽调节阀5和本机中压主蒸汽进汽调节阀的开度，用邻机的一部分中压主蒸汽使本机发电机3维持在10％以内的功率运行。
43.等本机锅炉主蒸汽参数合格后，再通过中压主蒸汽联络管道上的本机锅炉中压主蒸汽进汽支管路为中压缸2提供本机锅炉中压主蒸汽，逐步增大本机中压主蒸汽进汽调节阀和减小邻机至本机供汽控制阀4的开度，向本机锅炉来汽切换，最终完全切换至本机蒸汽供汽做功。
44.本发明将机组启动并网的时间减少至1小时以内，让发电机组在低谷负荷段和电网高峰段之间进行快速转换，实现了发电机组低负荷的灵活性和精确性运行，让发电机组能够随时进行调峰停运、随时启动并网，不仅节约了机组启动时间，还减少了发电厂在低谷条件下低负荷运行的机组的数量，减少了能耗，大大降低了发电厂在低谷负荷段的经济损失。
45.上述实施例仅是本发明较优实施例，但并不能作为对发明的限制，任何基于本发明构思基础上作出的变型和改进，均应落入到本发明保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载为准。