一种联合循环调峰调频的湿冷机组及其运行方法与流程

1.本发明属于电站锅炉及汽轮机系统领域，具体涉及一种联合循环调峰调频的湿冷机组及其运行方法。


背景技术：

2.常规的自动控制系统是对锅炉和汽轮机分别进行控制的，一般汽轮机调节机组的转速和负荷，锅炉调节主蒸汽压力。从控制角度来观察锅炉和汽轮机，锅炉是一个时间常数较大，变化较缓慢的对象，而汽轮机是一个时间常熟较小，变化较快的对象。随着单元机组容量的不断增大，电网容量的增大以及电网调频调峰要求的提高，常规控制系统难以满足火电单元机组既要快速响应负荷变化，又要稳定运行参数这两方面的要求。机组负荷的变化必然反映到机组主汽压力的变化，所以必须将锅炉和汽轮机视为一个统一的控制对象进行协调控制，所谓协调控制是指通过控制回路协调锅炉和汽轮机的工作状态，同时给锅炉和汽轮机控制系统发出指令，以达到快速响应负荷变化的要求，又稳定运行参数(主要是机前压力)的目的。协调控制系统(ccs)包括机、炉主控制系统，锅炉的各个自动控制子系统，和汽轮机控制系统，机、炉主控制系统是ccs的核心，锅炉各子系统和汽轮机控制系统是ccs的执行级。
3.由于协调控制系统必须同时控制机组负荷和主汽压力两个参数，必须对锅炉、汽轮机承担的任务做一分工，确保两参数都得到控制。根据锅炉、汽轮机承担的任务不同，分为两种协调控制方式：一种是由锅炉燃烧率调节门控制机组功率，由汽轮机进汽量调节门控制机前压力，称为汽轮机跟随协调控制方法(ccs
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tf)。另一种是由汽轮机进汽量调节门控制机组功率，由锅炉燃烧率调节门控制机前压力，称为锅炉跟随协调控制方法(ccs
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bf)。二者的特点不同，前者负荷响应差，但机组运行稳定；后者负荷响应快，但是能损偏大，由于锅炉的大惯性和延迟性，因此机组运行稳定性相对变差，表现在主汽压力会出现很大的波动，机组对负荷需求响应的速度越快，其波动的幅度也越大，调阀损失越大。
4.湿冷机组以其造价低，背压低，运行经济性好等优点在燃煤发电机组中占有很大比例。目前，为了提高机组的负荷响应速度，湿冷机组大多采用锅炉跟随协调控制方法(ccs
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bf)。对于ccs
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bf控制方法，为了能减小机前压力的波动幅度，减少调阀损失，针对引起波动幅度大的原因，多采用以下控制策略：强化锅炉燃烧率的控制作用，以尽量抵偿锅炉的大惯性和延迟。随着新能源(光伏、风电)装机容量的增速发展，光伏、风电等新能源具有间歇性和不稳定性的特征，因此火电机组的调节任务凸显，在未来高频次宽负荷场景下，如何提高湿冷机组的调节效率具有重要意义。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种联合循环调峰调频的湿冷机组及其运行方法，可以通过湿冷机组增设联合循环锅炉、联合循环汽轮机及其小发电机系统来辅助机组调峰调频，增加了湿冷机组调峰调频的手段和能力，有效缓解了湿冷机组经济
运行和调峰调频能力之间的矛盾，提高了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的安全性，节能潜力巨大。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种联合循环调峰调频的湿冷机组，包括湿冷机组和联合循环发电系统，湿冷机组和联合循环发电系统的电力输出端接电网，所述联合循环发电系统的给水入口接湿冷机组给水出口，联合循环发电系统的排汽口与湿冷机组的排汽口均连通湿冷机组的蒸汽冷凝装置。
7.联合循环发电系统包括依次连接的联合循环锅炉、联合循环汽轮机和联合循环发电机，联合循环锅炉的入口作为联合循环发电系统的给水入口，联合循环汽轮机的排汽口作为联合循环发电系统的排汽口。
8.联合循环汽轮机的入口管道上和排汽管道上分别对应设置联合循环汽轮机进汽调门和联合循环汽轮机排汽门。
9.联合循环发电系统的机组容量不超过10mw。
10.湿冷机组给水出口至联合循环发电系统的给水入口管道上调节阀。
11.联合循环汽轮机的蒸汽入口和排汽口处设置压力和温度变送器。
12.联合循环发电系统的排汽口还连通外部供热管道。
13.基于本发明所述联合循环调峰调频的湿冷机组的运行方法，当电网负荷变化时，优先通过联合循环发电系统参与电网的负荷调节，联合循环发电系统采用锅炉跟随协调控制方法ccs
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bf进行调节，当联合循环汽轮机的出力不能满足调度的调节需要时，通过湿冷机组的汽机跟随协调控制ccs
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tf进行调节。
14.当电网负荷增大时或者新能源的供电量降低时，优先通过联合循环发电系统参与电网的负荷调节，当联合循环汽轮机的最大出力不能满足调度的调节需要时，通过湿冷机组的汽机跟随协调控制ccs
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tf进行增负荷调节。
15.当电网负荷减小时或者新能源的供电量升高时，优先通过联合循环发电系统参与电网的负荷调节，当联合循环汽轮机的最小出力不能满足调度的调节需要时，通过湿冷机组的汽机跟随协调控制ccs
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tf进行减负荷调节。
16.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
17.(1)通过增设联合循环发电系统辅助大机调峰调频，增加了湿冷机组调节的手段和能力，减少湿冷机组汽轮机进汽调门的波动频率，提高了机组运行的安全性和经济性。
18.(2)通过联合循环ccs
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bf与湿冷机组ccs
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tf相结合的调节方式，有效缓解了湿冷机组经济运行和调峰调频能力之间的矛盾，提高了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的安全性，具有巨大节能潜力。
19.(3)该联合循环发电系统可靠性高，运行灵活，操作简单，可用性强。
附图说明
20.图1是本发明一种联合循环调峰调频的湿冷机组示意图；
21.图中，1、锅炉，2、汽轮机进汽调门，3、汽轮机，4、发电机，5、电网，6、电力用户，7、自然通风冷却塔，8、循环水泵，9、凝汽器，10、给水泵，11、联合循环锅炉，12、联合循环汽轮机进汽调门，13、联合循环汽轮机，14、联合循环发电机，15、给泵出口门，16、给泵进口门，17、凝汽器出口门、18、凝汽器进口门，19、循泵出口门，20、循泵进口门，21联合循环汽轮机排汽
门。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明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发明，并不用于限定本发明。
23.参考图1，一种联合循环调峰的湿冷机组，包括湿冷机组和联合循环发电系统，湿冷机组和联合循环发电系统的电力输出端接电网5，所述联合循环发电系统的给水入口接湿冷机组给水出口，联合循环发电系统的排汽口与湿冷机组的排汽口均连通湿冷机组的蒸汽冷凝装置；联合循环发电系统包括依次连接的联合循环锅炉11、联合循环汽轮机13和联合循环发电机14，联合循环锅炉11的入口作为联合循环发电系统的给水入口，联合循环汽轮机13的排气口作为联合循环发电系统的排汽口；联合循环汽轮机13的入口管道上和排汽管道上分别对应设置联合循环汽轮机进汽调门12和联合循环汽轮机排汽门21；给水泵10的出口设置给泵出口门15，给水泵10的入口设置给泵进口门16，给水泵10将高压给水送入联合循环锅炉11和锅炉1，高压给水经联合循环锅炉11和锅炉1后成为合格的主蒸汽，主蒸汽分别对应进入联合循环汽轮机13和汽轮机3做功，联合循环汽轮机13和汽轮机3排汽进入凝汽器8进行冷凝后继续进入高压给水循环；联合循环汽轮机13和汽轮机3驱动联合循环发电机14和发电机4发电并入电网5，电力再经过电网5输送至电力用户6。
24.联合循环发电系统的机组容量不超过10mw。
25.湿冷机组给水出口至联合循环发电系统的给水入口管道上调节阀。
26.联合循环汽轮机13的蒸汽入口和排汽口处设置压力和温度变送器。
27.联合循环发电系统的排汽口还连通外部供热管道。
28.实施示例1
29.某330mw亚临界、一次中间再热、双缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮发电机组，机组型号n310
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16.7/538/538，vwo工况时，主蒸汽压力16.7mpa，主蒸汽温度538℃，再热蒸汽温度538℃，低压缸进汽压力0.802mpa，低压缸进汽温度347.067℃。湿冷机组采用锅炉跟随协调控制方法(ccs
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bf)，可以实现机组对负荷需求指令的快速响应，但与此同时会导致机前压力出现很大的波动，能损增大。光伏、风电等新能源具有间歇性和不稳定性的特征，近些年新能源(光伏、风电)装机容量增速发展，因此火电机组的调节任务凸显。在这种情况下，并网火电企业在电网agc负荷指令频繁变化的情况下，受考核压力增加。机组负荷调节能力下降，实际负荷跟不上agc指令，导致锅炉燃烧不稳定，主、再热蒸汽温度变化剧烈，对设备的安全稳定运行造成极大的影响。
30.现对该机组实施一种联合循环调峰调频的湿冷机组，增设联合循环汽轮机、锅炉及其小发电机系统，大机的最终给水分成两部分，一部分去锅炉，另一部分去联合循环锅炉及其汽轮机系统，联合循环汽轮机的排汽直接排入大汽轮机的蒸汽冷凝装置，不影响大机的功率，湿冷机组的调节控制方式改为汽机协调控制ccs
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tf，以减小能损，，联合循环汽轮机采用锅炉协调控制ccs
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bf的调节模式，优先通过联合循环发电系统的调节来满足电网的调度需求，联合循环发电系统小，惯性小，因此负荷响应快，联合循环汽轮机的机前压力波动相对较小，能损相对较小。当联合循环发电系统的最大出力不能满足调度的调节需要时，才通过是冷机组的调节系统进行调节，保证机组整体高效经济调节。
31.vwo工况，联合循环汽轮机的进汽压力5mpa，进汽温度300℃，联合循环汽轮机的进汽量可以根据运行需要进行调节。
32.联合循环的湿冷机组调节过程及实施系统的运行方式：
33.1、当电网5负荷增大时或者新能源(风电、光伏)的供电量降低时，此时优先通过联合循环发电系统参与电网5的负荷调节，联合循环发电系统采用锅炉跟随协调控制方法ccs
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bf，联合循环汽轮机主控负荷增大，联合循环锅炉跟随控制联合循环汽轮机的机前压力，联合循环发电系统小，惯性小，负荷响应快，且联合循环汽轮机13的机前压力波动相对较小，能损相对较小。当联合循环系统不能满足调度的调节需要时，才通过湿冷机组的汽机锅炉跟随协调控制ccs
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tf进行增负荷调节。
34.2、当电网5负荷减小时或者新能源(风电、光伏)的供电量升高时，此时优先通过联合循环发电系统参与电网5的负荷调节，联合循环发电系统采用锅炉跟随协调控制方法ccs
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bf，联合循环汽轮机主控负荷减小，联合循环锅炉跟随控制联合循环汽轮机的机前压力，联合循环发电系统小，惯性小，负荷响应快，且联合循环汽轮机13的机前压力波动相对较小，能损相对较小。当联合循环系统不能满足调度的调节需要时，才通过湿冷机组的汽机跟随协调控制ccs
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tf进行减负荷调节。
35.通过增设联合循环发电系统辅助大机调峰调频，增加了湿冷机组调节的手段和能力，减少湿冷机组汽轮机进汽调门的波动频率，提高了机组运行的安全性和经济性；通过联合循环ccs
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bf与湿冷机组ccs
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tf相结合的调节方式，有效缓解了湿冷机组经济运行和调峰调频能力之间的矛盾，提高了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的安全性，具有巨大节能潜力；该联合循环发电系统可靠性高，运行灵活，操作简单，可用性强。