專(zhuān)利名稱(chēng)：蒸汽輪機(jī)組的運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有至少兩個(gè)以不同壓力工作的子透平的蒸汽輪機(jī)組的運(yùn)行方法，其中至少一個(gè)蒸汽循環(huán)中采用中間過(guò)熱。在下文中，子透平這一概念也應(yīng)理解為在單缸蒸汽輪機(jī)殼體內(nèi)的不同的級(jí)。
中間過(guò)熱蒸汽輪機(jī)組的運(yùn)行方法是公知的(羅格，能源技術(shù)與動(dòng)力機(jī)械，德國(guó)斯圖加特出版社，1965年，4版，7冊(cè)，619頁(yè))。
已經(jīng)在蒸汽輪機(jī)組的高壓部作過(guò)功的蒸汽在到達(dá)透平的低壓部之前，經(jīng)過(guò)中間過(guò)熱將其溫度重新提高，從而加大有效梯度，提高設(shè)備的效益。
這種帶蒸汽中間過(guò)熱的蒸汽或組合電站運(yùn)行方法另一優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)中間過(guò)熱，減小了透平末級(jí)蒸汽的最終濕度，從而改善了流體動(dòng)力性，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。
通過(guò)將蒸汽送回鍋爐，特別是煙氣加熱的蛇形管過(guò)熱器，或者送入特定的由過(guò)熱的、流動(dòng)的、冷凝著的新蒸汽熱的過(guò)熱器進(jìn)行中間過(guò)熱。
當(dāng)蒸汽在蒸汽機(jī)中膨脹后過(guò)濕時(shí)就要在機(jī)器中采用中間過(guò)熱，經(jīng)過(guò)若干級(jí)后從透平中出來(lái)的蒸汽被送入中間過(guò)熱器，然后重新返回透平。若要獲得非常高的壓力梯度就要采用多重中間過(guò)熱，這樣在未級(jí)就不會(huì)有太大的蒸汽濕度。
雖然中間過(guò)熱循環(huán)具有上述優(yōu)點(diǎn)。特別是對(duì)于組合電站，但也有啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明試圖克服上述缺點(diǎn)。本發(fā)明的任務(wù)是減少這樣一種蒸汽輪機(jī)組的初始啟動(dòng)時(shí)間，其由至少兩個(gè)以不同壓力工作的子透平構(gòu)成并帶中間過(guò)熱器，其不僅可安裝于組合電站，而且也可安裝于普通火力蒸汽電站。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，在運(yùn)行由至少兩個(gè)以彼此不同壓力工作的子透平構(gòu)成的，并與至少一個(gè)中間過(guò)熱器相配合工作的蒸汽輪機(jī)組的操作中，流過(guò)高壓子透平的蒸汽被送入至少一個(gè)中間過(guò)熱器加熱，然后再送入低壓子透平。與滿(mǎn)負(fù)荷/連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相比，在透平初始啟動(dòng)階段，將較涼的蒸汽送入低壓子透平。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是減小了蒸汽輪機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間及減小了機(jī)械負(fù)荷。
在透平機(jī)的啟動(dòng)階段將至少一部分已經(jīng)在高壓子透平中工作過(guò)的蒸汽通過(guò)一旁路直接送入低壓子透平，直到滿(mǎn)負(fù)荷或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才將全部從高壓子透平中排出的蒸汽送入中間過(guò)熱器加熱，然后再送入低壓子透平，這樣做是有利的。
此外，在透平機(jī)的初始階段，也可以將高溫中間過(guò)熱蒸汽在被送入低壓子透平之前用噴水冷卻。
對(duì)經(jīng)過(guò)旁路管道直接送入低壓子透平的作了功的蒸汽在旁路中噴水冷卻是有利的。因?yàn)檫@樣就可以在啟動(dòng)階段對(duì)控制蒸汽輪機(jī)產(chǎn)生足夠的影響。
一種特別實(shí)用的方法是，在蒸汽輪機(jī)組的啟動(dòng)階段將從高壓子透平排出的全部蒸汽經(jīng)過(guò)該旁路直接送入低壓子透平。這樣，就可用相對(duì)涼的蒸汽運(yùn)轉(zhuǎn)低壓子透平。
如果依據(jù)蒸汽輪機(jī)在啟動(dòng)前和啟動(dòng)中的狀態(tài)以及中間過(guò)熱器的流量需求來(lái)調(diào)節(jié)旁路流量則更好。
附圖借助于一由多個(gè)子透平構(gòu)成的裝配在一組合電站中的蒸汽輪機(jī)組描述了兩個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1示出了安裝在一組合電站中的燃?xì)廨啓C(jī)組、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)組、中間過(guò)熱器及發(fā)電機(jī)的布置。其中的蒸汽輪機(jī)是由一高壓(HD)子透平和一低壓(ND)子透平構(gòu)成的；圖2示出了一個(gè)三級(jí)壓力蒸汽輪機(jī)組，在不同的壓力級(jí)之間帶中間過(guò)熱及中間過(guò)熱器的選擇性旁路。
圖中只示出了理解本發(fā)明必不可少的元件。例如該設(shè)備中的除氣器和供水池就沒(méi)有示出。介質(zhì)的流動(dòng)方向由箭頭標(biāo)出。
下面借助于實(shí)施例及圖1和圖2詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明。
在圖1所示的組合電站中吸入大氣1，將其通過(guò)一過(guò)濾系統(tǒng)送入燃?xì)廨啓C(jī)3的壓縮機(jī)2中?？諝庠趬嚎s機(jī)2中被壓縮，然后與燃料4混合并在燃燒室5中燃燒。由此產(chǎn)生的燃?xì)怛?qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)3。通過(guò)與燃?xì)廨啓C(jī)3耦合的發(fā)電機(jī)6發(fā)電。燃?xì)廨啓C(jī)3排出的熱廢氣7經(jīng)過(guò)余熱氣通道到達(dá)廢熱鍋爐8。其絕大部分余熱用于水/蒸汽循環(huán)而被吸收，然后通過(guò)一煙囪排放到大氣中。
余熱鍋爐8由不同的熱交換部9組成。首先在廢氣預(yù)熱器中將水加熱到接近飽溫度。然后在蒸發(fā)器中將其轉(zhuǎn)變成蒸汽。接著在過(guò)熱器中將該飽和蒸汽繼續(xù)加熱，所得到的新蒸汽經(jīng)一高壓蒸汽管道10送入高壓(HD)蒸汽輪機(jī)11中，在那里部分減壓。
部分減壓了的蒸汽經(jīng)一廢蒸汽管道12進(jìn)入中間過(guò)熱器13被加熱，并經(jīng)管道14進(jìn)入低壓(ND)子透平15中。在HD-和ND-透平11、15中熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。蒸汽輪機(jī)又與一發(fā)電機(jī)16耦合產(chǎn)生電流。
離開(kāi)ND-子透平15后，蒸汽在一冷凝器17中轉(zhuǎn)變成水。這些水被導(dǎo)入在此未示出的蓄水池中，未冷凝的氣體也在池中分離。通過(guò)同樣未在圖1中示出的供水泵，將水壓回廢熱鍋爐8中。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是，從通向中間過(guò)熱器13的廢蒸汽通道12分出直接通到ND-子透平15的旁路通道18，從而能夠在初始啟動(dòng)階段以較涼的廢蒸汽沖擊ND-子透平。
在啟動(dòng)階段至少一部分由HD-子透平11中排出的蒸汽經(jīng)旁路管道18直接進(jìn)入ND-子透平15中。該蒸汽的另一部分被送入中間過(guò)熱器13加熱，然后再輸送給ND-透平15。這兩股蒸汽流在ND-透平15的前面或在其入口處混合。
一控制閥19對(duì)旁路通道18進(jìn)行開(kāi)閉。根據(jù)蒸汽輪機(jī)在啟動(dòng)前和啟動(dòng)中的狀態(tài)對(duì)旁路通道的開(kāi)閉進(jìn)行調(diào)整，以便保證最佳啟動(dòng)。例如，對(duì)于蒸汽輪機(jī)處于室溫下的冷啟動(dòng)，就要以較涼的蒸汽。例如300℃開(kāi)動(dòng)子透平15，否則應(yīng)力太大。因此，在本例中的啟動(dòng)階段，全部從HD-透平11中出來(lái)的蒸汽經(jīng)旁路通道18送入，只有在啟動(dòng)階段以后才向中間過(guò)熱器13送汽。
與此相反，在意外停車(chē)以后蒸汽輪機(jī)還很熱，例如500℃時(shí)重新開(kāi)車(chē)，就要對(duì)一部分從HD-透平15中排出的蒸汽進(jìn)行中間過(guò)熱，由來(lái)自中間過(guò)熱器13的中間過(guò)熱蒸汽和HD-透平11的排出蒸汽的混合汽沖擊ND-透平15。
按照ND-子透平受壓狀態(tài)的一特性曲線(xiàn)控制開(kāi)機(jī)，例如，測(cè)量ND-透平前較近距離內(nèi)的溫度，以其信號(hào)控制閥門(mén)19。
此外，可以使閥門(mén)19，也就是旁路管道18的開(kāi)閉適應(yīng)于中間過(guò)熱器13的流量的需要。這樣也可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)(在中間過(guò)熱器13旁沒(méi)有HD-透平11排出蒸汽的旁路管道)相比具有較短的啟動(dòng)時(shí)間。這樣做的另一個(gè)好處是，通過(guò)插入旁路管道穩(wěn)定了中間過(guò)熱循環(huán)壓力。這正是鍋爐和蒸汽輪機(jī)所要求的。
如果HD-透平太熱，也可經(jīng)一圖1中未示出的旁路管道將蒸汽導(dǎo)入如果HD-透平太熱，也可經(jīng)一圖1中未示出的旁路管道蒸汽導(dǎo)入冷凝器，這有益于系統(tǒng)的穩(wěn)定。
在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)閥門(mén)19鎖閉，從HD-透平11排出的全部蒸汽經(jīng)過(guò)中間過(guò)熱器13再驅(qū)動(dòng)ND-透平15。
顯然，本發(fā)明不應(yīng)受到上述實(shí)施例的限制。除了用于由空間上分開(kāi)的HD-和ND-透平構(gòu)成的蒸汽輪機(jī)組，本發(fā)明的方法也可用于帶中間過(guò)熱的單缸蒸汽輪機(jī)。
圖2示出了另一實(shí)施例，該例是一蒸汽輪機(jī)組，包括HD-、中壓(MD)-和ND-子透平11、20、15，并且在HD-與MD-透平11、20之間及MD-與ND-透平20、15之間各帶有蒸汽中間過(guò)熱循環(huán)。借助于旁路管道18、18a和閥門(mén)19、19a來(lái)調(diào)整進(jìn)入中間過(guò)熱器13、13a加熱的蒸汽量或未經(jīng)中間過(guò)熱器13、13a輸送的蒸汽量。
此外，以該方法也可在普通的火力蒸汽電站中使用，并可獲得上述優(yōu)點(diǎn)。
也可以這樣來(lái)減少蒸汽輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間和機(jī)械負(fù)荷，即在開(kāi)機(jī)階段采用旁路管道將至少一部分從在蒸汽中間過(guò)熱器13旁的HD-透平11中排出的蒸汽送入中間過(guò)熱器13中，在那里借助于一圖中未示出的噴水裝置冷卻。二者(中間過(guò)熱器旁的排出蒸汽旁路管道和噴水裝置)結(jié)合采用也是很容易的。
參考標(biāo)記表1大氣
2 壓縮機(jī)3 燃?xì)廨啓C(jī)4 燃料5 燃燒室6 發(fā)電機(jī)7 燃?xì)廨啓C(jī)排出的蒸汽8 廢熱鍋爐9 熱交換部10高壓蒸汽導(dǎo)管11高壓蒸汽子透平12廢蒸汽導(dǎo)管13、13a 中間過(guò)熱器14通向低壓蒸汽子透平的導(dǎo)管15低壓蒸汽子透平16發(fā)電機(jī)17冷凝器18、18a 旁路管道19閥門(mén)20中壓蒸汽子透平
權(quán)利要求
1.運(yùn)行由至少兩個(gè)以彼此不同壓力工作的子透平(11、15)構(gòu)成的，并與至少一個(gè)中間過(guò)熱器相配合工作的蒸汽輪機(jī)組的方法，其中流過(guò)高壓子透平(11)的蒸汽被送入至少一個(gè)中間過(guò)熱器(13)加熱。然后再送入低壓子透平(15)，其特征在于與滿(mǎn)負(fù)荷/連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相比，在透平初始啟動(dòng)階段，將較涼的蒸汽送入低壓子透平(15)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在透平機(jī)的啟動(dòng)階段將至少一部分已經(jīng)在高壓子透平(11)中工作過(guò)的蒸汽通過(guò)一旁路(18)直接送入低壓子透平(15)，直到滿(mǎn)負(fù)荷或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才將全部從高壓子透平(11)中排出的蒸汽送入中間過(guò)熱器(13)加熱，然后再送入低壓子透平(15)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在透平機(jī)的啟動(dòng)階段，將高溫中間過(guò)熱蒸汽在被送入低壓子透平之前用噴水冷卻。
4.如權(quán)利要求2和3所述的方法，其特征在于對(duì)經(jīng)過(guò)旁路管道(18)直接送入低壓子透平(15)的作了功的蒸汽在旁路中噴水冷卻。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在透平開(kāi)機(jī)期間，來(lái)自高壓透平(11)的全部排汽經(jīng)過(guò)旁路管道(18)直接送入低壓透平(15)。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于依據(jù)蒸汽輪機(jī)在啟動(dòng)前和啟動(dòng)中的狀態(tài)以及中間過(guò)熱器(13)的流量需求來(lái)調(diào)節(jié)旁路流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有至少兩個(gè)以不同壓力工作的子透平(11、15)的蒸汽輪機(jī)組的運(yùn)行方法，其中至少一個(gè)蒸汽循環(huán)中采用中間過(guò)熱。與滿(mǎn)負(fù)荷/連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相比，在透平初始啟動(dòng)階段，將較涼的蒸汽送入低壓子透平(15)。例如，在透平機(jī)的啟動(dòng)階段將至少一部分已經(jīng)在高壓子透平(11)中工作過(guò)的蒸汽通過(guò)一旁路(18)直接送入低壓子透平(15)，直到滿(mǎn)負(fù)荷或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才將全部從高壓子透平(11)中排出的蒸汽送入中間過(guò)熱器(13)加熱，然后再送入低壓子透平(15)。
文檔編號(hào)F22G5/12GK1134502SQ9610557
公開(kāi)日1996年10月30日 申請(qǐng)日期1996年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月27日
發(fā)明者R·巴哈曼 申請(qǐng)人:Abb管理有限公司