【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于火電廠節(jié)能降耗領(lǐng)域，涉及一種火電廠輔機(jī)汽電雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、發(fā)電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，國(guó)家在火電廠節(jié)能減排領(lǐng)域投入巨大，并取得了顯著成就，機(jī)組能耗以及污染物排放等指標(biāo)逐年下降。為有效解決主要耗電設(shè)備諸如鍋爐給水泵、鍋爐引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流過(guò)大對(duì)廠用電系統(tǒng)的沖擊；降低廠用電率，提高供電能力；實(shí)現(xiàn)鍋爐給水泵、鍋爐引風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，以保證鍋爐給水泵、鍋爐引風(fēng)機(jī)在機(jī)組各個(gè)負(fù)荷下始終保持較高效率運(yùn)行等目的，部分火電廠將鍋爐給水泵、鍋爐引風(fēng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)改為小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，部分新建機(jī)組配置汽動(dòng)給水泵、汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)，如圖1所示。但現(xiàn)有采用單一小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)鍋爐給水泵、鍋爐引風(fēng)機(jī)的模式仍存在以下缺點(diǎn)，制約機(jī)組整體經(jīng)濟(jì)性。

1)為滿足機(jī)組啟動(dòng)要求，需冗余配置一臺(tái)一定容量的電動(dòng)啟動(dòng)給水泵/引風(fēng)機(jī)，形成2×50％容量汽動(dòng)給水泵/引風(fēng)機(jī)+1臺(tái)電動(dòng)給水泵/引風(fēng)機(jī)或者1×100％容量汽動(dòng)給水泵/引風(fēng)機(jī)+1臺(tái)電動(dòng)給水泵/引風(fēng)機(jī)的基本配置。電動(dòng)啟動(dòng)給水泵/引風(fēng)機(jī)除機(jī)組啟動(dòng)期間短暫運(yùn)行外長(zhǎng)期處于停運(yùn)狀態(tài)，設(shè)備利用率低。此外對(duì)于處于風(fēng)煙系統(tǒng)工作的引風(fēng)機(jī)，由于煙道擋板關(guān)閉不嚴(yán)造成的電動(dòng)引風(fēng)機(jī)設(shè)備腐蝕情況較為嚴(yán)重，維護(hù)、檢修甚至更換的工作量大大增加。

2)小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵/引風(fēng)機(jī)方案中，小汽輪機(jī)最大容量應(yīng)滿足給水泵/引風(fēng)機(jī)tb工況。小汽輪機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)按照給水泵/引風(fēng)機(jī)tb工況選型，其高效點(diǎn)在bmcr工況點(diǎn)附近。然而近年來(lái)全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)，電力供需形勢(shì)總體富裕、部分地區(qū)過(guò)剩，加之非化石能源如風(fēng)電、水電、光伏等沖擊，火電機(jī)組未來(lái)數(shù)年勢(shì)必處于深度調(diào)峰狀態(tài)，機(jī)組全年負(fù)荷率處于較低水平，引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)長(zhǎng)期偏離高效點(diǎn)運(yùn)行，嚴(yán)重影響機(jī)組整體經(jīng)濟(jì)性。

3)對(duì)于鍋爐引風(fēng)機(jī)，若配置汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)的火電機(jī)組再實(shí)施超凈排放改造工程，因風(fēng)煙阻力升高導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)功率增大，將會(huì)出現(xiàn)小汽輪機(jī)出力無(wú)法滿足引風(fēng)機(jī)最大功率的情況，需要對(duì)小汽輪機(jī)進(jìn)行二次改造，由此造成的投資浪費(fèi)將大幅度增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種火電廠輔機(jī)汽電雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、發(fā)電系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)無(wú)需冗余配置電動(dòng)啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)采用鄰機(jī)輔汽驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)；機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)備用或者自動(dòng)轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)，在各個(gè)負(fù)荷段運(yùn)行小汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)門均可實(shí)現(xiàn)全開(kāi)，高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。具有節(jié)省設(shè)備投資、泵/風(fēng)機(jī)動(dòng)力源備用性高、提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、降低廠用電率等特點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種火電廠輔機(jī)汽電雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、發(fā)電系統(tǒng)，包括小汽輪機(jī)；小汽輪機(jī)的輸出端依次連接電動(dòng)機(jī)和泵/風(fēng)機(jī)，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)雙出軸形式；或者小汽輪機(jī)的輸出端依次連接泵/風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成泵/風(fēng)機(jī)雙出軸形式；小汽輪機(jī)的汽源由主汽輪機(jī)四級(jí)抽汽或鍋爐抽汽提供。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

小汽輪機(jī)采用純凝式或背壓式小汽輪機(jī)。

小汽輪機(jī)通過(guò)齒輪箱和離合器與電動(dòng)機(jī)或泵/風(fēng)機(jī)同軸連接。

電動(dòng)機(jī)和泵/風(fēng)機(jī)之間通過(guò)聯(lián)軸器相連。

電動(dòng)機(jī)與機(jī)組廠用電系統(tǒng)通過(guò)高壓母線連接。

一種火電廠輔機(jī)汽電雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)及發(fā)電方法，包括以下步驟：

1)啟動(dòng)階段：

若離合器處于嚙合狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)首先啟動(dòng)，此時(shí)小汽輪機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，電動(dòng)機(jī)逐步升速使得轉(zhuǎn)速n2大于轉(zhuǎn)速n1，離合器脫開(kāi)，完成啟動(dòng)過(guò)程；其中，轉(zhuǎn)速n1為小汽輪機(jī)輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)齒輪箱減速后的轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速n2為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；

若離合器處于脫開(kāi)狀態(tài)，由電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)鍋爐點(diǎn)火；或由鄰機(jī)輔汽驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)鍋爐點(diǎn)火；

2)運(yùn)行階段，隨著機(jī)組負(fù)荷增加，供給小汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)滿足要求后，小汽輪機(jī)汽源切至本機(jī)；小汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n1與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n2同步時(shí)，離合器實(shí)現(xiàn)嚙合功能，使小汽輪機(jī)和電動(dòng)機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同步驅(qū)動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)；

3)停機(jī)階段，由小汽輪機(jī)或電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)停機(jī)，停機(jī)后離合器處于嚙合或脫開(kāi)狀態(tài)。

步驟2)中，小汽輪機(jī)進(jìn)汽門全開(kāi)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了主要輔機(jī)蒸汽、電力雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，提高運(yùn)行可靠性；無(wú)需配置冗余配置電動(dòng)啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，節(jié)約初投資；機(jī)組實(shí)際運(yùn)行時(shí)小汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)門全開(kāi)，降低進(jìn)汽節(jié)流損失，提高小汽輪機(jī)內(nèi)效率；在滿足泵/風(fēng)機(jī)工作功耗的前提下，原配套的電動(dòng)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，將小汽輪機(jī)剩余功率轉(zhuǎn)換為電能并并入機(jī)組廠用電系統(tǒng)，提高機(jī)組供電能力，降低機(jī)組廠用電率。

【附圖說(shuō)明】

圖1為傳統(tǒng)泵/風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-小汽輪機(jī)；2-齒輪箱；3-聯(lián)軸器；4-泵/風(fēng)機(jī)；5-離合器；6-電動(dòng)機(jī)。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見(jiàn)圖2和3，分別為電動(dòng)機(jī)雙出軸形式和泵/風(fēng)機(jī)雙出軸形式。

實(shí)施例1

如圖2所示，純凝式或背壓式小汽輪機(jī)1通過(guò)齒輪箱2和離合器5與電動(dòng)機(jī)6同軸連接，小汽輪機(jī)汽源由主汽輪機(jī)四級(jí)抽汽或鍋爐抽汽提供，電動(dòng)機(jī)6另一端通過(guò)聯(lián)軸器3與泵/風(fēng)機(jī)4同軸連接，電動(dòng)機(jī)6與機(jī)組廠用電系統(tǒng)通過(guò)高壓母線連接。

實(shí)施例2

如圖3所示，純凝式或背壓式小汽輪機(jī)1通過(guò)齒輪箱2和離合器5與泵/風(fēng)機(jī)4同軸連接，小汽輪機(jī)汽源由主汽輪機(jī)四級(jí)抽汽或鍋爐抽汽提供，泵/風(fēng)機(jī)4另一端通過(guò)聯(lián)軸器3與電動(dòng)機(jī)6同軸連接。

本發(fā)明的工作過(guò)程：

機(jī)組啟動(dòng)時(shí)可由原電動(dòng)機(jī)6直接啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)4，亦可由鄰機(jī)輔汽驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)1啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)4，實(shí)現(xiàn)鍋爐點(diǎn)火。

隨著機(jī)組負(fù)荷增加，本機(jī)供給小汽輪機(jī)1蒸汽參數(shù)滿足要求后，小汽輪機(jī)汽源切至本機(jī)。小汽輪機(jī)1輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)齒輪箱2減速后的轉(zhuǎn)速n1與電動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速n2同步時(shí)，離合器5實(shí)現(xiàn)嚙合功能，小汽輪機(jī)1和電動(dòng)機(jī)6一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同步驅(qū)動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)4。

在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的各個(gè)負(fù)荷下，小汽輪機(jī)1進(jìn)汽調(diào)門均可實(shí)現(xiàn)全開(kāi)，維持高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；小汽輪機(jī)1出力大于泵/風(fēng)機(jī)4所需功耗時(shí)，電動(dòng)機(jī)6自動(dòng)轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)，對(duì)外輸出功率，降低機(jī)組廠用電率。

停機(jī)階段，可由小汽輪機(jī)1或電動(dòng)機(jī)6帶動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)4實(shí)現(xiàn)停機(jī)，停機(jī)后離合器5處于嚙合或脫開(kāi)狀態(tài)。若離合器5處于嚙合狀態(tài)，當(dāng)機(jī)組再次啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)6再次首先啟動(dòng)，此時(shí)小汽輪機(jī)1處于停止?fàn)顟B(tài)，電動(dòng)機(jī)6逐步升速使得n2大于n1，離合器5脫開(kāi)，完成啟動(dòng)過(guò)程。若離合器5本身處于脫開(kāi)狀態(tài)，泵/風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程如前所述。

本發(fā)明的原理：

火電廠輔機(jī)諸如泵、風(fēng)機(jī)配套的小汽輪機(jī)可按照機(jī)組tb點(diǎn)、tha工作點(diǎn)或者大容量工作點(diǎn)選型，通過(guò)離合器及齒輪箱與電動(dòng)機(jī)或泵/風(fēng)機(jī)同軸連接，汽源來(lái)自汽輪機(jī)四段抽汽或者鍋爐抽汽，型式可為純凝式或背壓式。不再配置電動(dòng)啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)可由原電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)，亦可由鄰機(jī)輔汽驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)啟動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)；正常運(yùn)行時(shí)小汽輪機(jī)的調(diào)門處于全開(kāi)狀態(tài)，根據(jù)小汽輪機(jī)選型情況，原電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)電功輸入(耗電)或輸出(發(fā)電)狀態(tài)；停機(jī)階段，可由小汽輪機(jī)或電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵/風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)停機(jī)。

以上內(nèi)容僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。