一种多状态耦合调节的汽轮机组及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种多状态耦合调节的汽轮机组及其控制方法，高压缸的第一级为具有n个并联喷嘴组的调节级，蒸汽分配系统包括主汽管路和前置调节模块，主汽管路和前置调节模块可选择性地连通锅炉的主蒸汽出口，前置调节模块与主汽管路并联，蒸汽分配系统的至少两个蒸汽出口端通过阀门切换系统与调节级连接，通过控制阀门切换系统，主汽管路与i个喷嘴组连接，前置调节模块与n

【技术实现步骤摘要】
一种多状态耦合调节的汽轮机组及其控制方法


[0001]本专利技术属于火力发电调峰与节能
，尤其涉及一种多状态耦合调节的汽轮机组及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着国内降碳要求提高，新能源的占比越来越高。传统形式的火力发电机组面临的调峰压力越来越大，火力发电机组参与深度调峰将成为该领域内必然的发展趋势。而由于传统形式火力发电机组的设计特性，火力发电机组在调峰过程中，特别是低负荷运行时，较设计效率下降很多。所以如何提高火力发电机组在不同的负荷段时调峰下的效率，变得尤为重要。目前火力发电机组低负荷调峰提效主要有以下三种方式：
[0003]一、燃烧调整：改变低负荷时锅炉燃烧效率低、氧量大、再热汽温低的状态，通过燃烧调整，提高低负荷段的燃烧效率；
[0004]二、冷端提效：通过对冷端系统进行改造，发掘低负荷下冷端系统的换热余量，在保证冷端系统安全的情况下，降低机组运行背压，提高机组效率；
[0005]三、增设供热背压小汽轮机：低负荷时采用较高压力蒸汽供汽，通过加装背压小汽轮机，回收部分余压，以提高效率。
[0006]上述的方式，为传统的提效手段，只是结合中低负荷的运行特点，对火力发电机组在一定程度上进行性能改进提升，但是仍然存在如下不足之处：
[0007]一、改造后能耗下降的空间有限，均不超过5g/kWh；
[0008]二、有的技术需要特定的供热(或供汽)条件，不是对所有的机组都适用；
[0009]三、不是对所有的工况都适用，只在某个工况段，节能的效果才明显；
[0010]四、如供汽背压机系统，还涉及到变工况运行时系统的投和切，运行调节不灵活。

技术实现思路

[0011]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种多状态耦合调节的汽轮机组及其控制方法，主要用于解决现有技术中汽轮机组调节范围窄、灵活度不够、节能降耗效果差等问题。
[0012]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0013]第一专利技术点是提供一种多状态耦合调节的汽轮机组，包括锅炉、蒸汽分配系统和高压缸，所述高压缸的第一级为具有n个并联喷嘴组的调节级，所述蒸汽分配系统包括主汽管路和前置调节模块，所述主汽管路和前置调节模块可选择性地连通所述锅炉的主蒸汽出口，所述前置调节模块与所述主汽管路并联，所述蒸汽分配系统的至少两个蒸汽出口端通过阀门切换系统与所述调节级连接，通过控制所述阀门切换系统，所述主汽管路与i个所述喷嘴组连接，所述前置调节模块与n
‑
i个所述喷嘴组连接，其中0≤i≤n，n为大于1的整数。
[0014]在一些实施例中，所述前置调节模块包括至少一个前置汽轮机，所述前置汽轮机并联或串联成一前置调节模块后与所述主汽管路并联。
[0015]在一些实施例中，每个所述喷嘴组前设有调节阀门，至少一对所述喷嘴组之间通过关断阀门连接。
[0016]在一些实施例中，所述喷嘴组的数量为四个，分别为第一喷嘴组、第二喷嘴组、第三喷嘴组和第四喷嘴组，所述第一喷嘴组前设有第一调节阀门，所述第二喷嘴组前设有第二调节阀门，所述第三喷嘴组前设有第三调节阀门，所述第四喷嘴组前设有第四调节阀门，所述前置调节模块的至少一个蒸汽出口端通过第一出汽阀门与所述第一调节阀门、第二调节阀门管路连接，所述主汽管路的蒸汽出口端通过主路出汽阀门与所述第三调节阀门、第四调节阀门管路连接，所述第二调节阀门与第三调节阀门之间通过关断阀门连接。
[0017]在一些实施例中，所述前置汽轮机的数量为两个，分别为第一前置汽轮机和第二前置汽轮机，所述第一前置汽轮机和第二前置汽轮机同轴设置、并用于驱动副发电机运行；
[0018]所述第一前置汽轮机的蒸汽进口端通过第一进汽阀门连通所述锅炉的主蒸汽出口，所述第一前置汽轮机的蒸汽出口端通过第一出汽阀门连通所述蒸汽分配系统的入口；
[0019]所述第二前置汽轮机的蒸汽进口端通过第二进汽阀门连通所述锅炉的主蒸汽出口，所述第二前置汽轮机的蒸汽出口端通过第二出汽阀门连通所述蒸汽分配系统的入口；
[0020]所述第二前置汽轮机的蒸汽出口端还通过切换阀门与所述第一前置汽轮机的蒸汽进口端连接。
[0021]第二专利技术点是提供一种应用于上述多状态耦合调节的汽轮机组的控制方法，包括以下步骤：
[0022]根据喷嘴组的数量n，确定n+1个状态点S
i
(0≤i≤n)，建立状态点与喷嘴组的映射关系表，其中状态点S
i
的负荷率为X
i
％，状态点S
i
的负荷率X
i
％大于状态点S
i+1
的负荷率X
i+1
％，状态点S
i
所对应的喷嘴组接通前置调节模块的数量比状态点S
i+1
的少；
[0023]检测当前负荷率X％：
[0024]当负荷率X
i+1
％<X％≤X
i
％时，选择状态点S
i
对应的喷嘴组接通状态，控制阀门切换系统，确定系统运行方式；
[0025]当负荷率X％≤X
n
％时，选择状态点S
n
对应的喷嘴组接通状态，控制阀门切换系统，确定系统运行方式。
[0026]在一些实施例中，状态点S0对应的负荷率为最大负荷工况X0％，状态点S0对应的喷嘴组接通状态为：将锅炉的主蒸汽出口连通所述主汽管路，所述主汽管路与n个所述喷嘴组连通，所述前置调节模块不与喷嘴组连通；
[0027]状态点S1对应的负荷率为X1％，状态点S1对应的喷嘴组接通状态为：将锅炉的主蒸汽出口连通所述主汽管路和前置调节模块，所述主汽管路与n
‑
1个所述喷嘴组连通，所述前置调节模块与1个所述喷嘴组连通；
[0028]状态点S
n
对应的负荷率为X
n
％，状态点S
n
对应的喷嘴组接通状态为：将锅炉的主蒸汽出口连通所述前置调节模块，所述主汽管路不与所述喷嘴组连通，所述前置调节模块与n个所述喷嘴组连通。
[0029]在一些实施例中，根据喷嘴组的数量n和前置调节模块中所包括前置汽轮机的数量m，确定所述锅炉的主蒸汽出口与高压缸调节级之间通过主汽管路、前置调节模块和n个喷嘴组进行连接的可能的数量f(m,n)；
[0030]根据主蒸汽压力达到设计值确定f(m,n)个状态点，经理论优化和安全分析，剔除
其中部分效率不佳的x个状态点，得到优选的状态点数量f(m,n)
‑
x；
[0031]当负荷率X％运行在优选的两个状态点负荷率之间时，按照负荷率较高状态点的喷嘴组接通状态确定系统运行方式，在两个状态点之间运行时压力采取滑压运行。
[0032]相比现有技术，本专利技术至少包括以下有益效果：
[0033]通过蒸汽分配系统可以控制将主蒸汽的一部分直接进入喷嘴组，另一部分进入前置调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多状态耦合调节的汽轮机组，其特征在于，包括锅炉、蒸汽分配系统和高压缸，所述高压缸的第一级为具有n个并联喷嘴组的调节级，所述蒸汽分配系统包括主汽管路和前置调节模块，所述主汽管路和前置调节模块可选择性地连通所述锅炉的主蒸汽出口，所述前置调节模块与所述主汽管路并联，所述蒸汽分配系统的至少两个蒸汽出口端通过阀门切换系统与所述调节级连接，通过控制所述阀门切换系统，所述主汽管路与i个所述喷嘴组连接，所述前置调节模块与n
‑
i个所述喷嘴组连接，其中0≤i≤n，n为大于1的整数。2.如权利要求1所述的一种多状态耦合调节的汽轮机组，其特征在于，所述前置调节模块包括至少一个前置汽轮机，所述前置汽轮机并联或串联成一前置调节模块后与所述主汽管路并联。3.如权利要求2所述的一种多状态耦合调节的汽轮机组，其特征在于，每个所述喷嘴组前设有调节阀门，至少一对所述喷嘴组之间通过关断阀门连接。4.如权利要求3所述的一种多状态耦合调节的汽轮机组，其特征在于，所述喷嘴组的数量为四个，分别为第一喷嘴组、第二喷嘴组、第三喷嘴组和第四喷嘴组，所述第一喷嘴组前设有第一调节阀门，所述第二喷嘴组前设有第二调节阀门，所述第三喷嘴组前设有第三调节阀门，所述第四喷嘴组前设有第四调节阀门，所述前置调节模块的至少一个蒸汽出口端通过第一出汽阀门与所述第一调节阀门、第二调节阀门管路连接，所述主汽管路的蒸汽出口端通过主路出汽阀门与所述第三调节阀门、第四调节阀门管路连接，所述第二调节阀门与第三调节阀门之间通过关断阀门连接。5.如权利要求2所述的一种多状态耦合调节的汽轮机组，其特征在于，所述前置汽轮机的数量为两个，分别为第一前置汽轮机和第二前置汽轮机，所述第一前置汽轮机和第二前置汽轮机同轴设置、并用于驱动副发电机运行；所述第一前置汽轮机的蒸汽进口端通过第一进汽阀门连通所述锅炉的主蒸汽出口，所述第一前置汽轮机的蒸汽出口端通过第一出汽阀门连通所述蒸汽分配系统的入口；所述第二前置汽轮机的蒸汽进口端通过第二进汽阀门连通所述锅炉的主蒸汽出口，所述第二前置汽轮机的蒸汽出口端通过第二出汽阀门连通所述蒸汽分配系统的入口；所述第二前置汽轮机的蒸汽出口端还通过切换阀门与所述第一前置汽轮机的蒸汽进口端连接。6.一种应用于如权利要求1至5任一项所述多状态耦合调节的汽轮机组的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据喷嘴组的数量n，确定n+1个状态点S
i
(0≤i≤n...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫良，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：