一种提高火电机组负荷响应速率的系统及方法与流程

1.本发明属于火力发电厂领域，涉及一种提高火电机组负荷相应速率的系统及方法。


背景技术：

2.目前我国火电的总装机容量约占总装机容量的56％左右，而火电的总发电量约占总发电量的70％左右，我国电源结构仍然以火电为主。近年来随着新能源装机容量的增加，为了提高电网的稳定性，大部分火电机组成为了调峰机组，且电网对火电机组的调峰速率要求也日益提高。然而火电机组的负荷变化速率一般为1～2％mcr/min；若进一步提高机组的负荷变化率，由于锅炉的热惯性较大，加之锅炉燃烧存在一定的滞后性，极易出现超温、超压现象，威胁机组安全运行，同时增加锅炉的不完全燃烧损失，降低机组运行的经济性。
3.伴随着节能减排目标的推进，新能源的装机容量必然会进一步增加，会有更多的火电机组参与调峰，电网也会进一步提高调峰机组的负荷变化速率，因此提高火电机组调峰能力和调峰速度是目前急需解决的一个问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种提高火电机组负荷响应速率的系统及方法，该系统及方法能够提高火电机组的调峰能力及调峰速度。
5.为达到上述目的，本发明所述的提高火电机组负荷相应速率的系统包括锅炉、小汽轮机进汽调节阀、小汽轮机、气体压缩机、涡轮进气调节阀、涡轮、发电机、主发电机及主汽轮机组；
6.锅炉的主蒸汽出口分为两路，其中一路与主汽轮机组的入口相连通，另一路经小汽轮机进汽调节阀与小汽轮机的入口相连通，小汽轮机的输出轴与气体压缩机的驱动轴相连接，主汽轮机组的输出轴与主发电机的驱动轴相连接，主发电机的输出端与外界电网相连接，气体压缩机的出口经涡轮进气调节阀与涡轮的入口相连通，涡轮的出口与气体压缩机的入口相连通，涡轮的输出轴与发电机的驱动轴相连接，发电机的输出端与外界电网相连接。
7.气体压缩机的出口经止回阀与恒压储气罐的入口相连通。
8.气体压缩机的出口与恒压储气罐的入口相连通，恒压储气罐的出口经涡轮进气调节阀与涡轮的入口相连通。
9.涡轮的出口经低压储气罐与气体压缩机的入口相连通。
10.小汽轮机的排汽口与外界的火电机组热力系统相连通。
11.本发明所述的提高火电机组负荷相应速率的方法包括以下步骤：
12.当机组根据电网指令需要调节负荷时，则调整小汽轮机进汽调节阀，以调节小汽轮机及气体压缩机的负荷，从而调节主汽轮机组的进汽量，继而调节主汽轮机组及主发电机的负荷，于此同时，调节涡轮进气调节阀的开度，以提高涡轮及发电机的出力，继而调节
机组上电网的负荷。
13.当机组电负荷稳定时，通过调整小汽轮机进汽调节阀，使小汽轮机及气体压缩机处于基本负荷位置，同时调整涡轮进气调节阀，使涡轮及发电机处于基本负荷，保证恒压储气罐内的气体在设定值，此时主发电机及发电机的总功率为电网下发的负荷。
14.当机组根据电网指令需要增加负荷时，则调整小汽轮机进汽调节阀，降低小汽轮机及气体压缩机的负荷，增加主汽轮机组的进汽量，主汽轮机组及主发电机的负荷增加，与此同时，增大涡轮进气调节阀的开度，提高涡轮及发电机的出力，进一步增加机组上电网的负荷。
15.当机组根据电网指令需要降低负荷时，则调整小汽轮机进汽调节阀，增加小汽轮机及气体压缩机的出力，降低主汽轮机组的进汽量，主汽轮机组及主发电机的负荷降低；与此同时，减小涡轮进气调节阀的开度，降低涡轮及发电机的出力，进一步减小机组上电网的负荷。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明所述的提高火电机组负荷响应速率的系统及方法在具体操作时，当机组根据电网指令需要调节负荷时，则调整小汽轮机进汽调节阀，以调节小汽轮机及气体压缩机的负荷，从而调节主汽轮机组的进汽量，继而调节主汽轮机组及主发电机的负荷，于此同时，调节涡轮进气调节阀的开度，以提高涡轮及发电机的出力，继而调节机组上电网的负荷，以满足机组深度调峰的需求，提高火电机组的调峰能力及调峰速度，继而提高锅炉运行的安全性及经济性。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图；
19.其中，1为小汽轮机进汽调节阀、2为小汽轮机、3为气体压缩机、4为止回阀、5为恒压储气罐、6为涡轮进气调节阀、7为涡轮、8为发电机、9为低压储气罐、10为主发电机、11为主汽轮机组。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
21.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
22.参考图1，本发明所述的提高火电机组负荷相应速率的系统包括小汽轮机进汽调
节阀1、小汽轮机2、气体压缩机3、止回阀4、恒压储气罐5、涡轮进气调节阀6、涡轮7、发电机8、低压储气罐9、主发电机10及主汽轮机组11；
23.锅炉的主蒸汽出口分为两路，其中一路与主汽轮机组11的入口相连通，另一路经小汽轮机进汽调节阀1与小汽轮机2的入口相连通，小汽轮机2的排汽口与外界的火电机组热力系统相连通，小汽轮机2的输出轴与气体压缩机3的驱动轴相连接，主汽轮机组11的输出轴与主发电机10的驱动轴相连接，主发电机10的输出端与外界电网相连接，气体压缩机3的出口经止回阀4与恒压储气罐5的入口相连通，恒压储气罐5的出口经涡轮进气调节阀6与涡轮7的入口相连通，涡轮7的出口与低压储气罐9的入口相连通，低压储气罐9的出口与气体压缩机3的入口相连通，涡轮7的输出轴与发电机8的驱动轴相连接，发电机8的输出端与外界电网相连接。
24.本发明的具体工作过程为：
25.当机组电负荷稳定时，通过调整小汽轮机进汽调节阀1，使小汽轮机2及气体压缩机3处于基本负荷位置，具体为额定负荷40～50％，同时调整涡轮进气调节阀6，使涡轮7及发电机8处于基本负荷，保证恒压储气罐5内的气体在设定值，设定值为总储气量的50％，此时主发电机10及发电机8的总功率为电网下发的负荷。
26.当机组根据电网指令需要增加负荷时，则调整小汽轮机进汽调节阀1，降低小汽轮机2及气体压缩机3的负荷，减少抽汽量，增加主汽轮机组11的进汽量，主汽轮机组11及主发电机10的负荷增加，与此同时，增大涡轮进气调节阀6的开度，提高涡轮7及发电机8的出力，进一步增加机组上电网的负荷，以提高机组在加负荷过程中的速率。
27.当机组根据电网指令需要降低负荷时，则调整小汽轮机进汽调节阀1，增加小汽轮机2及气体压缩机3的出力，增加抽汽量，降低主汽轮机组11的进汽量，主汽轮机组11及主发电机10的负荷降低；与此同时，减小涡轮进气调节阀6的开度，降低涡轮7及发电机8的出力，进一步减小机组上电网的负荷，以提高机组在降负荷过程中的速率。
28.当机组负荷波动幅度较小时，利用上述调整方法可在不调整锅炉负荷时使机组负荷按照电网要求进行调整，从而在保证负荷速率达到要求的同时，减少对锅炉负荷调整，增加锅炉运行的经济性。