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一種基于蓄熱啟動的燃氣蒸汽聯合循環系統及方法技術方案

技術編號:23188933 閱讀:21 留言:0更新日期:2020-01-24 15:33
本發明專利技術公開了一種基于蓄熱啟動的燃氣蒸汽聯合循環系統及方法,包括燃氣輪機、發電機、余熱鍋爐、汽輪機、凝汽器、低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器、一級高溫蓄熱器、二級中溫蓄熱器、以及連接管路和附屬閥門。本發明專利技術通過設置蓄熱器利用燃氣輪機的高溫煙氣蓄熱,在機組啟動過程中替代啟動鍋爐產生輔助蒸汽,在燃氣輪機低負荷甚至停機狀態下產生供熱蒸汽滿足用戶熱需求,提高聯合循環機組安全穩定運行的同時提高系統熱電協調比例,具有很好的應用前景。

A gas steam combined cycle system and method based on regenerative starting

【技術實現步驟摘要】
一種基于蓄熱啟動的燃氣蒸汽聯合循環系統及方法
本專利技術涉及燃氣蒸汽聯合循環和蓄熱技術,尤其涉及一種基于蓄熱啟動的燃氣蒸汽聯合循環系統及方法。技術背景隨著我國用電結構的改變,電網的峰谷差日趨增大,為保證電力系統的穩定,燃氣蒸汽聯合循環系統由于其啟停速度快,經濟性好作為調峰機組參與電網運行,同時為提高能源利用效率,燃氣蒸汽聯合循環系統采用熱電聯產的供能方式。由于燃氣蒸汽聯合循環機組主要用于調峰,一般采用日開夜?!皟砂嘀啤钡倪\行方式,根據燃氣蒸汽聯合循環機組的啟動特性,需要配備啟動鍋爐以提供機組啟動過程中所需的汽輪機軸封用汽、給水加熱和除氧,而啟動過程中輔助用汽額外消耗大量燃料,同時增加運行人員運行操作的難度,還存在因燃燒器控制不良,風機擋板卡澀、煙氣擋板調整性能差等的缺陷,發生無法啟動及正常運行中多次跳閘現象,造成機組啟動過程中輔助蒸汽供汽不足、軸封蒸汽不能正常供給,導致機組啟動過程被迫中斷和延時啟動的事件偶爾發生,給電廠經濟效益帶來一定的損失。另一方面,由于燃氣蒸汽聯合循環系統作為調峰機組隨時啟停的運行特性,導致熱用戶在一定條件下無法得到滿足。為了解決燃氣蒸汽聯合循環機組啟動過程中所需的大量輔助蒸汽的問題,中國專利201820216462.0和201420402926.9分別提出利用余熱鍋爐自身產生的蒸汽來代替啟動蒸汽,但采用余熱鍋爐自身供應啟動用汽的方式,會延長機組的啟動時間,增加燃料消耗量以及啟動期間與電網調度協調的復雜性,同時,由于聯合循環機組的溫態和熱態啟動次數相對較多,對余熱鍋爐的腐蝕也不容忽視。另外,對于調峰過程中出現的熱電需求不匹配的問題也沒有得到解決。因此,尋求一個替代啟動鍋爐提供輔助蒸汽的其他途徑,以改變依靠啟動鍋爐才能啟動機組的被動局面及相應減少啟動鍋爐能量消耗和實現聯合循環機組在低負荷、高熱電需求比甚至停機條件下的高品位供熱。
技術實現思路
:本專利技術的目的在于克服上述問題,提供一種基于蓄熱啟動的燃氣蒸汽聯合循環系統及方法。為實現上述目的,本專利技術采用以下技術方案:一種基于蓄熱啟動的燃氣蒸汽聯合循環系統,包括燃氣輪機、發電機、另一臺發電機、主煙氣管道、余熱鍋爐、主蒸汽管道、汽輪機、凝汽器、主水管、主水泵、主水入口閥、低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器、旁路煙氣入口閥、旁路煙氣管、一級高溫蓄熱器、二級中溫蓄熱器、蓄熱補水入口閥、蓄熱補水旁路管、蓄熱低壓蒸汽管、蓄熱高壓蒸汽管、蓄熱高壓蒸汽止回閥、抽汽供熱管、抽汽出口閥、供熱蒸汽出口閥、供熱站、低壓加熱抽汽管、高壓加熱抽汽管、除氧器加熱蒸汽支路管、壓力控制器、蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥、蓄熱低壓加熱蒸汽支路管、蓄熱高壓加熱蒸汽支路管、蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥、蓄熱汽封蒸汽旁路入口閥、蓄熱汽封蒸汽旁路管;燃氣輪機與發電機順次連接;燃氣輪機通過主煙氣管道與余熱鍋爐相連;余熱鍋爐通過主蒸汽管道與汽輪機相連;汽輪機與另一臺發電機相連;汽輪機排汽進入凝汽器;凝汽器、主水泵、低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器、余熱鍋爐通過主水管順次相連;主水泵與低壓加熱器之間的主水管上設有主水入口閥;主煙氣管道上設有旁路煙氣管;旁路煙氣管入口設有旁路煙氣入口閥;一級高溫蓄熱器和二級中溫蓄熱器通過旁路煙氣管相連;主水泵與主水入口閥之間的主水管上設有蓄熱補水旁路管;蓄熱補水旁路管入口設有蓄熱補水入口閥,蓄熱補水旁路管、二級中溫蓄熱器、蓄熱低壓蒸汽管順次相連;蓄熱低壓蒸汽管、一級高溫蓄熱器、蓄熱高壓蒸汽管順次相連;高壓蒸汽管和抽汽供熱管并聯后接入供熱站;蓄熱高壓蒸汽管和抽汽供熱管的并聯入口處分別設有蓄熱高壓蒸汽止回閥和抽汽出口閥,供熱站前設有供熱蒸汽出口閥;汽輪機分別通過低壓加熱抽氣管和高壓加熱抽汽管與低壓加熱器和高壓加熱器各自相連;高壓加熱抽汽管上設有除氧器加熱蒸汽支路管,除氧器加熱蒸汽支路管與壓力控制器和除氧器順次相連;蓄熱低壓蒸汽管通過蓄熱低壓加熱蒸汽支路管與低壓加熱抽氣管相連,并在蓄熱低壓加熱蒸汽支路管的入口設有蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥;蓄熱高壓蒸汽管通過蓄熱高壓加熱蒸汽支路管與高壓加熱抽汽管相連,并在蓄熱高壓加熱蒸汽支路管的入口設有蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥;位于蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥上游的蓄熱高壓加熱蒸汽支路管通過蓄熱汽封蒸汽旁路管與汽輪機的汽封進汽口相連,蓄熱汽封蒸汽旁路管的入口設有蓄熱汽封蒸汽旁路入口閥。一種使用上述聯合循環系統的基于蓄熱啟動的燃氣蒸汽聯合循環方法,該方法包括四種工作狀態過程:蓄熱狀態過程:在汽輪機側供熱負荷不足或正常負荷運行時,蓄熱補水入口閥、蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥、蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥、蓄熱汽封蒸汽旁路入口閥處于關閉狀態;打開旁路煙氣入口閥,使得燃氣輪機排出的一部分高溫煙氣經旁路煙氣管順次流入一級高溫蓄熱器和二級中溫蓄熱器進行換熱,將一部分高品位熱能存儲在蓄熱器中,此時,通過降低汽輪機側的熱電負荷,實現蓄熱過程;當蓄熱器達到設定溫度時,關閉旁路煙氣入口閥,完成蓄熱工作;蓄熱供熱狀態過程:當電負荷需求較低,燃氣輪機停機,熱負荷需求存在,旁路煙氣入口閥、主水入口閥、蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥、蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥、蓄熱汽封蒸汽旁路入口閥均處于關閉狀態;打開蓄熱補水入口閥和供熱蒸汽出口閥,冷凝水經過主水泵依次流入二級中溫蓄熱器和一級高溫蓄熱器加熱產生高壓過熱蒸汽,并經蓄熱高壓蒸汽管輸送到供熱站,滿足停機情況下用戶熱需求;蓄熱啟動狀態過程:當電負荷需求再次出現,燃氣輪機重新開始啟動運行,在蓄熱供熱狀態過程的基礎上,開啟蓄熱汽封蒸汽旁路入口閥,蓄熱高壓蒸汽通過汽輪機汽封蒸汽旁路管流入汽輪機中用于汽輪機啟動時的汽封用汽;與此同時,燃氣輪機開始啟動并帶動發電機發電,煙氣通過主煙氣管道進入余熱鍋爐加熱;凝汽器中冷凝水通過主水泵經主水管進入余熱鍋爐產生主蒸汽進入汽輪機;當蓄熱蒸汽充足時,開啟蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥和蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥,二級中溫蓄熱器產生部分低壓蒸汽經過蓄熱低壓加熱蒸汽支路管和低壓加熱抽氣管進入低壓加熱器中加熱給水,一級高溫蓄熱器產生的部分高壓蒸汽經蓄熱高壓加熱蒸汽支路管、高壓加熱抽汽管和除氧器加熱蒸汽支路管分別進入高壓加熱器和除氧器加熱給水;當蓄熱供熱負荷不足時,依次關閉供熱蒸汽出口閥,蓄熱高壓加熱蒸汽支路管,蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥,減少供熱,保證汽封用汽;熱電協同狀態:當用戶側熱需求較小時,此時蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥、蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥、蓄熱汽封蒸汽旁路入口閥、蓄熱補水入口閥、蓄熱高壓蒸汽止回閥均處于關閉狀態,打開旁路煙氣入口閥,使得一部分高溫煙氣依次流入一級高溫蓄熱器和二級中溫蓄熱器中進行蓄熱;當汽輪機6抽氣比達到最大仍無法滿足用戶熱需求時,打開蓄熱補水入口閥、蓄熱高壓蒸汽止回閥,冷凝水經過主水泵依次流入二級中溫蓄熱器和一級高溫蓄熱器加熱產生高壓過熱蒸汽經蓄熱高壓蒸汽管與抽汽供熱管中汽輪機供熱蒸汽匯合到達供熱站,汽輪機和蓄熱器共同完成供熱工作。與現有技術相比,本專利技術的主要優點在于:(1)本專利技術通過引入蓄熱器產生蒸汽,替代啟動爐,本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種基于蓄熱啟動的燃氣蒸汽聯合循環系統,其特征在于包括燃氣輪機(1)、發電機(2-1)、另一臺發電機(2-2)、主煙氣管道(3)、余熱鍋爐(4)、主蒸汽管道(5)、汽輪機(6)、凝汽器(7)、主水管(8)、主水泵(9)、主水入口閥(10)、低壓加熱器(11)、除氧器(12)、高壓加熱器(13)、旁路煙氣入口閥(14)、旁路煙氣管(15)、一級高溫蓄熱器(16)、二級中溫蓄熱器(17)、蓄熱補水入口閥(18)、蓄熱補水旁路管(19)、蓄熱低壓蒸汽管(20)、蓄熱高壓蒸汽管(21)、蓄熱高壓蒸汽止回閥(22)、抽汽供熱管(23)、抽汽出口閥(24)、供熱蒸汽出口閥(25)、供熱站(26)、低壓加熱抽氣管(27)、高壓加熱抽汽管(28)、除氧器加熱蒸汽支路管(29)、壓力控制器(30)、蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥(31)、蓄熱低壓加熱蒸汽支路管(32)、蓄熱高壓加熱蒸汽支路管(33)、蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥(34)、蓄熱汽封蒸汽旁路入口閥(35)、蓄熱汽封蒸汽旁路(36);/n燃氣輪機(1)與發電機(2-1)順次連接;燃氣輪機(1)通過主煙氣管道(3)與余熱鍋爐(4)相連;余熱鍋爐(4)通過主蒸汽管道(5)與汽輪機(6)相連;汽輪機(6)與另一臺發電機(2-2)相連;汽輪機(6)排汽進入凝汽器(7);凝汽器(7)、主水泵(9)、低壓加熱器(11)、除氧器(12)、高壓加熱器(13)、余熱鍋爐(4)通過主水管(8)順次相連;主水泵(9)與低壓加熱器(11)之間的主水管(8)上設有主水入口閥(10);主煙氣管道(3)上設有旁路煙氣管(15);旁路煙氣管(15)入口設有旁路煙氣入口閥(14);一級高溫蓄熱器(16)和二級中溫蓄熱器(17)通過旁路煙氣管(15)相連;主水泵(9)與主水入口閥(10)之間的主水管(8)上設有蓄熱補水旁路管(19);蓄熱補水旁路管(19)入口設有蓄熱補水入口閥(18),蓄熱補水旁路管(19)、二級中溫蓄熱器(17)、蓄熱低壓蒸汽管(20)順次相連;蓄熱低壓蒸汽管(20)、一級高溫蓄熱器(16)、蓄熱高壓蒸汽管(21)順次相連;高壓蒸汽管(21)和抽汽供熱管(23)并聯后接入供熱站(26);蓄熱高壓蒸汽管(21)和抽汽供熱管(23)的并聯入口處分別設有蓄熱高壓蒸汽止回閥(22)和抽汽出口閥(24),供熱站(26)前設有供熱蒸汽出口閥(25);汽輪機(6)分別通過低壓加熱抽氣管(27)和高壓加熱抽汽管(28)與低壓加熱器(11)和高壓加熱器(13)各自相連;高壓加熱抽汽管(28)上設有除氧器加熱蒸汽支路管(29),除氧器加熱蒸汽支路管(29)與壓力控制器(30)和除氧器(12)順次相連;蓄熱低壓蒸汽管(20)通過蓄熱低壓加熱蒸汽支路管(32)與低壓加熱抽汽管(27)相連,并在蓄熱低壓加熱蒸汽支路管(32)的入口設有蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥(31);蓄熱高壓蒸汽管(21)通過蓄熱高壓加熱蒸汽支路管(33)與高壓加熱抽汽管(28)相連,并在蓄熱高壓加熱蒸汽支路管(33)的入口設有蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥(34);位于蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥(34)上游的蓄熱高壓加熱蒸汽支路管(33)通過蓄熱汽封蒸汽旁路管(36)與汽輪機(6)的汽封進汽口相連,蓄熱汽封蒸汽旁路管(36)的入口設有蓄熱汽封蒸汽旁路入口閥(35)。/n...

【技術特征摘要】
1.一種基于蓄熱啟動的燃氣蒸汽聯合循環系統,其特征在于包括燃氣輪機(1)、發電機(2-1)、另一臺發電機(2-2)、主煙氣管道(3)、余熱鍋爐(4)、主蒸汽管道(5)、汽輪機(6)、凝汽器(7)、主水管(8)、主水泵(9)、主水入口閥(10)、低壓加熱器(11)、除氧器(12)、高壓加熱器(13)、旁路煙氣入口閥(14)、旁路煙氣管(15)、一級高溫蓄熱器(16)、二級中溫蓄熱器(17)、蓄熱補水入口閥(18)、蓄熱補水旁路管(19)、蓄熱低壓蒸汽管(20)、蓄熱高壓蒸汽管(21)、蓄熱高壓蒸汽止回閥(22)、抽汽供熱管(23)、抽汽出口閥(24)、供熱蒸汽出口閥(25)、供熱站(26)、低壓加熱抽氣管(27)、高壓加熱抽汽管(28)、除氧器加熱蒸汽支路管(29)、壓力控制器(30)、蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥(31)、蓄熱低壓加熱蒸汽支路管(32)、蓄熱高壓加熱蒸汽支路管(33)、蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥(34)、蓄熱汽封蒸汽旁路入口閥(35)、蓄熱汽封蒸汽旁路(36);
燃氣輪機(1)與發電機(2-1)順次連接;燃氣輪機(1)通過主煙氣管道(3)與余熱鍋爐(4)相連;余熱鍋爐(4)通過主蒸汽管道(5)與汽輪機(6)相連;汽輪機(6)與另一臺發電機(2-2)相連;汽輪機(6)排汽進入凝汽器(7);凝汽器(7)、主水泵(9)、低壓加熱器(11)、除氧器(12)、高壓加熱器(13)、余熱鍋爐(4)通過主水管(8)順次相連;主水泵(9)與低壓加熱器(11)之間的主水管(8)上設有主水入口閥(10);主煙氣管道(3)上設有旁路煙氣管(15);旁路煙氣管(15)入口設有旁路煙氣入口閥(14);一級高溫蓄熱器(16)和二級中溫蓄熱器(17)通過旁路煙氣管(15)相連;主水泵(9)與主水入口閥(10)之間的主水管(8)上設有蓄熱補水旁路管(19);蓄熱補水旁路管(19)入口設有蓄熱補水入口閥(18),蓄熱補水旁路管(19)、二級中溫蓄熱器(17)、蓄熱低壓蒸汽管(20)順次相連;蓄熱低壓蒸汽管(20)、一級高溫蓄熱器(16)、蓄熱高壓蒸汽管(21)順次相連;高壓蒸汽管(21)和抽汽供熱管(23)并聯后接入供熱站(26);蓄熱高壓蒸汽管(21)和抽汽供熱管(23)的并聯入口處分別設有蓄熱高壓蒸汽止回閥(22)和抽汽出口閥(24),供熱站(26)前設有供熱蒸汽出口閥(25);汽輪機(6)分別通過低壓加熱抽氣管(27)和高壓加熱抽汽管(28)與低壓加熱器(11)和高壓加熱器(13)各自相連;高壓加熱抽汽管(28)上設有除氧器加熱蒸汽支路管(29),除氧器加熱蒸汽支路管(29)與壓力控制器(30)和除氧器(12)順次相連;蓄熱低壓蒸汽管(20)通過蓄熱低壓加熱蒸汽支路管(32)與低壓加熱抽汽管(27)相連,并在蓄熱低壓加熱蒸汽支路管(32)的入口設有蓄熱低壓加熱蒸汽支路入口閥(31);蓄熱高壓蒸汽管(21)通過蓄熱高壓加熱蒸汽支路管(33)與高壓加熱抽汽管(28)相連,并在蓄熱高壓加熱蒸汽支路管(33)的入口設有蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥(34);位于蓄熱高壓加熱蒸汽入口閥(34)上游的蓄熱高壓加熱蒸汽支路管(33)通過蓄熱汽封蒸汽旁路管(36)與汽輪機(6)的汽封進汽口相連,蓄熱汽封蒸汽旁路管(36)的入口設有蓄熱汽封蒸汽...

【專利技術屬性】
技術研發人員:李宇晨,張良,林俊光,俞自濤,
申請(專利權)人:浙江大學,
類型:發明
國別省市:浙江;33

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