用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统技术方案

本申请涉及用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统，液力透平发电系统包括除氧器(E1)、锅炉给水泵(E2)、液力透平发电机组(E4、E5)、再循环阀(V3)，以及连接这些设备的第一管线(T1)、第二管线(T2)、第三管线(T3)、第四管线(T4)、第五管线(T5)，控制系统，包括：分布式计算机控制器DCS和压力变送器(PT3)，基于输入的信号和预设的算法发送控制信号至用户端。分布式计算机控制器DCS接收来自压力变送器(PT3)的压力信号，将液力透平发电系统的运行分为三个运行模式，即第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式通过系统中的阀门开/关来切换，仅在第三运行模式导通第三管线(T3)以使液力透平发电机组运行发电。以使液力透平发电机组运行发电。以使液力透平发电机组运行发电。

【技术实现步骤摘要】
用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统


[0001]本申请涉及发电厂的生产环节中的能量回收利用，特别是，涉及用于发电厂中锅炉给水泵下游的冗余流量工作介质的能量回收的液力透平发电系统及其控制系统。

技术介绍

[0002]火电厂或热电厂的主机包括锅炉、汽轮机和发电机，以煤、油或气为动力源，以主要为水的工作介质循环为推动力，使汽轮发电机组发电，为国家电网贡献大约60％的电力。热电厂可利用余热为诸如石化工厂的工业用户提供蒸汽，也可为居民提供供暖。
[0003]给锅炉提供工作介质或者说工作介质在机组外的循环由锅炉给水泵来实现。锅炉给水泵有其固有的扬程
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流量特性(曲线)，在设计选型时，要与锅炉运行所需的压力
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流量相匹配，即锅炉给水泵的扬程
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流量略大于锅炉运行所需的压力
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流量。然而，在实际运行中，发电厂的汽轮发电机组的供电量是受电网调度来控制的，随着供电量的减少，锅炉所需工作介质量减少。锅炉给水泵提供的流量与锅炉所需流量之差可称之为冗余流量。为了锅炉给水泵的运行安全，传统上冗余流量需要通过配置锅炉给水泵再循环系统来释放，即该系统将锅炉给水泵出口的部分高温高压水经过再循环阀降压以后返回到除氧器，保证锅炉给水泵任何时候的实际运行流量均不低于最小流量工况要求，通过消耗掉部分能量以确保锅炉给水泵在启动、停机及快速调节时的安全稳定运行。
[0004]按照实现碳达峰、碳中和目标的国家战略，国家优先发展非化石能源，例如光伏发电、风电、水电、核电，使得传统火电机组逐步向大容量、高参数以及参与深度调峰的方向发展，越来越多的机组进行了灵活性改造，使得再循环阀门开启的频率越来越高、时间越来越长，尤其在夜间用电低谷时期机组处于低负荷工况，需要长时间开启再循环阀运行，因此消耗掉的能量也越来越多。
[0005]因此，如何回收锅炉供水系统的冗余流量的问题亟待解决。

技术实现思路

[0006]本申请所要解决的技术问题是对火电厂或热电厂的发电机组低负荷运行时回收利用锅炉给水泵出口的冗余流量而实现节能减排。
[0007]为解决上述技术问题，根据本申请的一个方面，提供一种用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统，包括：锅炉给水泵，包括进口和出口，通过出口以预定的扬程和流量向发电厂锅炉提供液体工作介质；透平机，包括进口、出口、叶轮和转轴，透平机的进口与锅炉给水泵的出口流体相通地连接；发电机，发电机的转轴通过联轴器与透平机的转轴连接；除氧器，包括多个工作介质进口、工作介质出口和至少一个排气口，多个工作介质进口的至少一个与透平机的出口流体相通连接，除氧器的工作介质出口与锅炉给水泵的进口流体相通连接。透平机接收来自锅炉给水泵的预定冗余流量的工作介质，吸收工作介质的压力能驱动透平机的转轴并带动发电机的转轴旋转而发电。透平机仅利用锅炉给水泵的预定冗余流量发电。
[0008]根据本申请的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统还可包括从锅炉给水泵的出口通向锅炉的主高压管道以及依次设置在主高压管道上的逆止阀、闸阀、流量测量装置。
[0009]根据本申请的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统还可包括锅炉省煤器，并且主管道可通过锅炉省煤器通向锅炉。
[0010]根据本申请的实施例，除氧器的工作介质出口与锅炉给水泵的进口流体相通连接可包括第一管线以及依次设置在第一管线上的压力传感器、闸阀、流量测量装置。
[0011]根据本申请的实施例，透平机的进口与锅炉给水泵的出口流体相通地连接可包括第三管线以及设置在第三管线上的压力调节阀和闸阀。
[0012]根据本申请的实施例，多个工作介质进口的至少一个与透平机的出口流体相通连接可包括第五管线以及设置在第五管线上的隔离阀和逆止阀。
[0013]根据本申请的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统还可包括流体相通地连接锅炉给水泵的出口和除氧器的多个工作介质进口之一的第二管线以及设置在第二管线上的再循环前隔离阀、再循环阀、再循环后隔离阀、逆止阀。
[0014]根据本申请的实施例，锅炉给水泵可为多级离心叶轮串联组合式给水泵。
[0015]根据本申请的实施例，发电机产生的电力可通过变压器并入厂用电电网。
[0016]根据本申请的实施例，发电厂锅炉可为调峰式汽轮发电机组提供蒸汽动力。
[0017]根据本申请的实施例，工作介质可为经过处理后的水以及溶解在水中的必要药剂。
[0018]根据本申请的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统在不同的工况下具有第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式，第一至第三运行模式通过系统中的阀门开/关来切换。
[0019]根据本申请的实施例，在第一运行模式时，锅炉给水泵仅给发电厂锅炉输送工作介质；在第二运行模式时，第三管线上的压力调节阀关闭，第二管线上的再循环阀开启，锅炉给水泵可给发电厂锅炉输送工作介质的同时，可通过第二管线上的再循环阀分流部分流量而保持锅炉给水泵安全稳定运行；在第三运行模式时，第三管线上的压力调节阀开启，第二管线上的再循环阀关闭，锅炉给水泵可给发电厂锅炉输送工作介质的同时，可将冗余流量的工作介质通过第三管线提供给透平机且驱动发电机发电而回收工作介质的压力能。
[0020]根据本申请的另一个方面，提供一种用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统包括收集各路工作介质并使其脱氧除气的除氧器、给发电厂锅炉提供工作介质的锅炉给水泵、利用锅炉给水泵冗余流量的液力透平发电机组、用于过压保护的再循环阀，以及连接除氧器的出口至锅炉给水泵的进口的第一管线、连接锅炉给水泵的出口经由再循环阀至除氧器的进口的第二管线、连接锅炉给水泵的出口经由液力透平发电机组的液力透平机的进口的第三管线、连接锅炉给水泵的出口至发电厂锅炉的第四管线、连接液力透平发电机组的液力透平机的出口至除氧器的进口的第五管线，控制系统，包括：分布式计算机控制器DCS，基于输入的信号和预设的算法发送控制信号至用户端，并与发电厂的主控室通信；以及压力变送器，输出锅炉给水泵的出口的压力信号至分布式计算机控制器DCS。分布式计算机控制器DCS接收来自压力变送器输出的锅炉给水泵的出口的压力信号，分布式计算机控制器DCS将接收的锅炉给水泵的出口
的压力信号分为三个运行模式，即第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式，第一至第三运行模式通过系统中的阀门开/关来切换。分布式计算机控制器DCS仅在第三运行模式导通第三管线，并且使液力透平发电机组运行发电。
[0021]根据本申请的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括设置在除氧器的出口处的第一压力变送器、设置在锅炉给水泵的进口处的第二压力变送器、设置在锅炉给水泵的出口处的第三压力变送器、设置在液力透平机的进口处的第四压力变送器、设置在液力透平机的出口的第五压力变送器及设置在发电厂锅炉的进口处的第六压力变送器。分布式计算机控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统，所述用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统包括收集各路工作介质并使其脱氧除气的除氧器(E1)、给发电厂锅炉(E3)提供工作介质的锅炉给水泵(E2)、利用所述锅炉给水泵(E2)冗余流量的液力透平发电机组(E4、E5)、用于过压保护的再循环阀(V3)，以及连接所述除氧器(E1)的出口至所述锅炉给水泵(E2)的进口的第一管线(T1)、连接所述锅炉给水泵(E2)的出口经由所述再循环阀(V3)至所述除氧器(E1)的进口的第二管线(T2)、连接所述锅炉给水泵(E2)的出口经由所述液力透平发电机组(E4、E5)的液力透平机的进口的第三管线(T3)、连接所述锅炉给水泵(E2)的出口至所述发电厂锅炉(E3)的第四管线(T4)、连接所述液力透平发电机组(E4、E5)的所述液力透平机的出口至所述除氧器(E1)的进口的第五管线(T5)，所述控制系统，包括：分布式计算机控制器DCS，基于输入的信号和预设的算法发送控制信号至用户端，并与发电厂的主控室通信；以及压力变送器(PT3)，输出所述锅炉给水泵(E2)的出口的压力信号至所述分布式计算机控制器DCS，其中，所述分布式计算机控制器DCS接收来自所述压力变送器(PT3)输出的所述锅炉给水泵(E2)的出口的压力信号，所述分布式计算机控制器DCS基于接收的所述锅炉给水泵(E2)的出口的压力信号将所述用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的运行分为三个运行模式，即第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式，所述第一至第三运行模式通过系统中的阀门开/关来切换，并且其中，所述分布式计算机控制器DCS仅在所述第三运行模式导通所述第三管线(T3)，并且使所述液力透平发电机组(E4、E5)运行发电。2.如权利要求1所述的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统，还包括设置在所述除氧器(E1)的出口处的第一压力变送器(PT1)、设置在所述锅炉给水泵(E2)的进口处的第二压力变送器(PT2)、设置在所述液力透平机的进口处的第四压力变送器(PT4)、设置在所述液力透平机的出口的第五压力变送器(PT5)及设置在所述发电厂锅炉的进口处的第六压力变送器(PT6)，其中，所述分布式计算机控制器DCS接收来自上述压力变送器(PT1、2、4、5、6)的压力信号，并且结合来自压力变送器(PT3)的压力信号，按照预定的算法综合判断所述用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的运行情况，确定其下一步的运行步骤。3.如权利要求1所述的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，朱丹清，路国行，崔佳玮，胡以耀，
申请(专利权)人：中国电建集团上海能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：