一种高参数联合循环超发空冷机组及其运行方法与流程

本发明属于电站锅炉及汽轮机系统领域，具体涉及一种高参数联合循环超发空冷机组及其运行方法。

背景技术：

随着新能源(光伏、风电)的装机容量增速发展的大背景下，新能源(光伏、风电)发电具有间歇性和不稳定性，火电机组的短时超发任务突显，并网火电企业在电网agc负荷指令频繁变化的情况下，受考核压力增加。机组负荷调节能力下降，实际负荷跟不上agc指令，导致锅炉燃烧不稳定，主、再热蒸汽温度变化剧烈，对设备的安全稳定运行造成极大的影响。

随着直接空冷和间接空冷技术的逐步完善，空冷机组的初参数和容量也逐渐增大。有鉴于空冷机组的节水性能，在“富煤缺水”的地域，近年来已成为火电机组建设的主流机组之一。因此，增加空冷机组的超发能力和负荷响应速度对未来高频次宽负荷场景下空冷机组优化运行经济性和安全性有重要意义。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高参数联合循环超发空冷机组及其运行方法，可以通过直接空冷机组增设高参数联合循环高背压汽轮发电机系统来辅助大机进行超额定负荷发电，增加了直接空冷机组超发的能力和手段，提高了直接空冷机组在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节的安全性，节能潜力巨大。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高参数联合循环超发空冷机组，包括现有汽轮发电机组和联合循环发电系统，联合循环发电系统与现有汽轮发电机组接同一个给水出口，联合循环发电系统的排汽出口接现有汽轮发电机组的主汽轮机，现有汽轮发电机组和联合循环发电系统的电能输出均接电网；现有汽轮发电机组为空冷机组。

联合循环发电系统包括依次连接的高参数联合循环锅炉、高参数联合循环高背压汽轮机以及联合循环发电机；联合循环发电机排汽口连通汽轮机蒸汽入口，高参数联合循环锅炉的入口接给水出口。

高参数联合循环高背压汽轮机的蒸汽入口处设置压力和温度变送器。

高参数联合循环高背压汽轮机的排汽口接主汽轮机中的低压缸进口。

联合循环发电系统的排汽出口至现有汽轮发电机组的主汽轮机的管道上设置调节阀、压力和温度变送器。

给水出口至高参数联合循环锅炉的入口管道上设置调节阀。

联合循环发电系统的机组的进汽流量不超过空冷机组低压缸设计进汽量的最大裕量，所述进汽流量为低压缸设计进汽流量的10％。本发明所述高参数联合循环超发空冷机组的应用，用于响应电网的超发指令。

本发明所述高参数联合循环超发空冷机组的运行方法，当电网负荷增大或者新能源的供电量减少，需要火电机组超发时，高参数联合循环系统根据电网的需要配合现有汽轮发电机组参与超发，通过增大联合循环发电系统中汽轮机的进汽量，调整联合循环发电系统中汽轮机的出力，满足电网的调度需求。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)通过高参数联合循环系统辅助空冷机组实现超发，增加了空冷机组超额定功率发电的手段和能力，提高了空冷机组运行的经济性。

(2)减少了空冷机组汽轮机进汽调门的波动频率，提高了空冷机组运行的安全性。

(3)该高参数联合循环高背压汽轮发电机系统可靠性高，运行灵活，操作简单。

附图说明

图1是本发明一种高参数联合循环超发空冷机组示意图；

图中，1、高参数联合循环锅炉，2、联合循环高背压汽轮机进汽调门，3、高参数联合循环高背压汽轮机，4、联合循环发电机，5、主锅炉，6、主汽轮机进汽调门，7、主汽轮机，8、主发电机，9、电网，10、各种电力用户，11、给水泵，12、空冷岛，13、风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施示例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1，一种高参数联合循环超发空冷机组，包括现有汽轮发电机组和联合循环发电系统，联合循环发电系统与现有汽轮发电机组接同一个给水出口，联合循环发电系统的排汽出口接现有汽轮发电机组的主汽轮机7，现有汽轮发电机组和联合循环发电系统的电能输出均接电网9；现有汽轮发电机组为空冷机组；现有汽轮发电机组的给水泵11将高压给水送入高参数联合循环锅炉1和主锅炉5，主锅炉5的蒸汽经主汽轮机进汽调门6进入主汽轮机7做功，做功后的蒸汽进入空冷岛12进行空冷，空冷过程中采用风机13加强换热效率，主汽轮机7带动主发电机8发电并入电网9，电能经电网供给各种电力用户10；进入高参数联合循环锅炉1的给水形成高参数蒸汽经联合循环高背压汽轮机进汽调门2进入高参数联合循环高背压汽轮机3做功，带动联合循环发电机4发电并入电网9。

联合循环发电系统包括依次连接的高参数联合循环锅炉1、高参数联合循环高背压汽轮机3以及联合循环发电机4；联合循环发电机4排汽口连通汽轮机7蒸汽入口，高参数联合循环锅炉1的入口接给水出口。

高参数联合循环高背压汽轮机3的蒸汽入口处设置压力和温度变送器。

高参数联合循环高背压汽轮机3的排汽口接汽轮机7中的低压缸进口。

联合循环发电系统的排汽出口至现有汽轮发电机组的主汽轮机7的管道上设置调节阀、压力和温度变送器。

给水出口至高参数联合循环锅炉1的入口管道上设置调节阀。

联合循环发电系统的机组的进汽流量不超过空冷机组低压缸设计进汽量的最大裕量，所述进汽流量一般为低压缸设计进汽流量的10％。

本发明所述高参数联合循环超发空冷机组的应用，用于响应电网的超发指令。

现有汽轮发电机组为300～1000mw级机组中的任一种

实施示例1

某东方汽轮机有限公司制造的nzk600－24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机组，tha工况时，主蒸汽压力24.2mpa，主蒸汽温度566℃，再热蒸汽温度566℃，低压缸进汽压力1.06mpa，进汽焓值3193.4kj/kg。近些年在新能源(光伏、风电)的装机容量增速发展的大背景下，由于新能源(光伏、风电)的间歇性和不稳定性，因此火电机组的短时超发任务突显，随着省电网公司“两个细则”(《并网发电厂辅助服务管理实施细则》、《发电厂并网运行管理实施细则》)的实施，电网调度部门加大了对所属并网发电企业agc(电力系统自动发电控制，即电力系统频率与有功功率的自动控制)运行质量的考核。在这种情况下，并网火电企业在电网agc负荷指令频繁变化的情况下，受考核压力增加。机组负荷调节能力下降，实际负荷跟不上agc指令，导致锅炉燃烧不稳定，主、再热蒸汽温度变化剧烈，对设备的安全稳定运行造成极大的影响。

现对该机组实施一种高参数联合循环超发空冷机组，增设高参数联合循环锅炉、高参数联合循环高背压汽轮机及其发电机系统，从主锅炉的给水中分出一部分去高参数联合循环锅炉及其汽轮机系统，高参数联合循环高背压汽轮机的排汽直接排入直接空冷机组主汽轮机的低压缸进口继续做功发电，高参数联合循环汽轮机的排汽温度高于排入口处大汽轮机的温度，混合后会提高大汽轮机的蒸汽温度，实现大汽轮机超发，同时高参数联合循环汽轮机也做功发电，高参数联合循环系统辅助大汽轮机响应agc的指令，满足电网的需求，提高了机组运行的经济性，同时，减少空冷机组汽轮机进汽调门的波动频率，提高了空冷机组运行的安全性。通过高参数联合循环系统辅助空冷机组实现超发，增加了空冷机组超额定功率发电的手段和能力，提高了空冷机组运行的经济性；减少了空冷机组汽轮机进汽调门的波动频率，提高了空冷机组运行的安全性；该高参数联合循环高背压汽轮发电机系统可靠性高，运行灵活，操作简单。

vwo工况，高参数联合循环汽轮机的进汽压力5mpa，进汽温度800℃，排汽温度552.542℃，高参数联合循环汽轮机的排汽管连接至中低压连通管，进入低压缸继续做功。高参数联合循环汽轮机的进汽量可以根据运行需要进行调节。

表1为直接空冷机组tha工况时高参数联合循环系统的运行参数。从表1中可知，当高参数联合循环汽轮机的进汽量为30t/h时，联合循环系统可以发电4.586mw，大汽轮机超发5.127mw，总超发功率9.713mw；当高参数联合循环汽轮机的进汽量为65t/h时，联合循环系统可以发电9.786mw，大汽轮机超发11.244mw，总超发功率21.03mw；当高参数联合循环汽轮机的进汽量为130t/h时，联合循环系统可以发电19.028mw，大汽轮机超发22.946mw，总超发功率41.974mw。

表1直接空冷机组tha工况时高参数联合循环系统运行参数

高参数联合循环超发空冷机组的运行方式：

当电网9负荷增大或者新能源(风电、光伏)的供电量减少时需要火电机组超发时，此时高参数联合循环系统根据电网9的需要配合汽轮机7参与超发，通过调节联合循环汽轮机进汽调门2的开度，调整高参数联合循环汽轮机3的出力，满足电网9的调度需求。