专利名称:起动热电厂的方法
本发明涉及到控制具有汽轮机旁路系统的汽轮机运行的一种方法，更具体地讲，它是关系到热电厂的一种起动方法，这种方法有效地应用于从一中压起动运行状态过渡到向高压汽轮机供汽的过渡状态。
在设有汽轮机旁路系统的现代汽轮机发电厂中，从锅炉来的部分蒸汽通常引到一个汽轮机旁路系统，籍此而能构成一种快速起动或停止操作，并且抑制住在汽轮机中产生任何热应力，对这样的发电厂，设有一个高压汽轮机旁路系统，以资将引到高压汽轮机的蒸汽旁路;和设有一个中压汽轮机旁路系统，以资将引到中压和低压汽轮机的蒸汽旁路。这样的汽轮机发电厂作如下的起动。
1.锅炉点火-汽轮机供汽锅炉产生的蒸汽顺序流经一个高压汽轮机旁路系统、一个在锅炉中的过热器、一个低压汽轮机旁路系统和一个凝汽器。在这一阶段中，蒸汽中含有大量水分，故为湿蒸汽，这样的湿蒸汽不被输入到高、中和低压的任一汽轮机中。
2.汽轮机供汽-带负荷当锅炉中蒸汽达到预定的高温高压时，该蒸汽通过高压汽轮机旁路系统和上述过热器而输入到低压、中压汽轮机和凝汽器。在这一阶段，不向高压汽轮机供汽，但是，通过调节设在中压汽轮机入口处的中间截止阀和设在低压汽轮机旁路系统的低压旁路阀两者的开度而控制一定量的蒸汽输入到低压和中压汽轮机。通过这一控制而使汽轮机起动升速，当汽轮机的速度升到额定值时，发电机即被耦接到电力系统中，这种仅用中压和低压汽轮机投入运行的起动状态称为“中压起动”状态。
3.带负荷运行在仅有低压和中压汽轮机运行的情况下，当负荷增长时，运行就转换到不仅是低压和中压汽轮机投入运行，而且高压汽轮机也投入运行，也即设置在高压汽轮机入口处的蒸汽流量调节阀被打开，所以流经高压汽轮机旁路系统的蒸汽即进入到高压汽轮机。最后，与汽轮机旁路系统相连接的所有旁路阀全部关闭，于是锅炉中发生的蒸汽即流经蒸汽流量调节阀、高压汽轮机、锅炉过热器、中间截止阀和中压、低压汽轮机而流入到凝汽器。
尽管利用汽轮机旁路系统进行中压起动的方法是有效的快速起动操作，但是由于发生转换操作，也即从中压起动运行转换到高压起动运行，在汽流控制方面产生了不期望的复杂化。更详细地讲，在高压汽轮机入口处的蒸汽调节阀打开到流入高压汽轮机的蒸汽达到一预定流量的短时间内发生了一种“冲击”(bottle-up)现象它造成一种过大的热应力、异常的伸长差值、振动和象由于增大了高压汽轮机的内压力和增大了汽耗所产生的同样结果。然而，在先有技术中，对抑制“冲击”现象到足够低的程度方面尚无任何尝试。
例如，按照日本早期公布的专利No.16210/1986所提供的技术，为了维持不出现“冲击”现象所允许的最低可能流量，对过热蒸汽的压力进行检测，并据此确定最小允许流量的设定值。将该值与加在高压汽轮机上的实际负荷进行比较，根据这一比较结果，对高压汽轮机的蒸汽流量进行控制，以便提高相对于过热蒸汽的压力，也即高压汽轮机的背压提高。更详细地讲，对汽轮机入口阀的开度进行调节，以便根据一个比较信号实现对汽轮机的负荷的控制。另一方面，对锅炉的燃料补给量进行调节，以便实现对锅炉的输出进行控制。即使采用了这样的控制，若还担心将发生“冲击”现象，则可将过热蒸汽的压力降低到极限条件以下。
按此先有技术中所述的方法，有可能抑制“冲击”现象的产生，但其可靠性则是低的。因此，它不能满足高速起动运行的要求。此外，也难于使汽轮机和锅炉彼此配合得当。所以这种常规的方法既不合宜而且也不实际。
鉴于上述问题，本发明的目的即在于对设有汽轮机旁路系统的热电厂提供一种起动方法来实现中压起动运行，该方法以简单的布置而有效地抑制了由于蒸汽引入到高压汽轮机而造成的“冲击”现象。
总之，根据本发明，在从蒸汽发生器来的主蒸汽被引到高压汽轮机前，在中压起动状态期间先将此旁路高压汽轮机的过热蒸汽通过一个中间截止阀而引入到中压汽轮机，再通过一个中间截止阀的开度增大而降低过热蒸汽压力，然后再将设在高压汽轮机入口的蒸汽调节阀打开，以致被引到高压汽轮机的蒸汽流量快速地增加，并且由“冲击”现象所造成的不利影响即被抑制到较低程度。
图1，为一系统图，表示在中压起动方式下起动的热电厂接线;以及图2，表示按照本发明进行起动时的状态变化和一个阀的打开程度。
图1示出本发明所应用的具有汽轮机旁路系统的热电厂的接线。在该图中，锅炉1产生驱动汽轮机的蒸汽通过管路2送到高压汽轮机3。主蒸汽截止阀4和汽流调节阀5设置在高压汽轮机3的上流，还有，旁路高压汽轮机3的旁路管道6也连接在管路2上。在旁路管道6上设有一个高压旁路阀7，它的打开或关闭造成主蒸汽旁路。高压汽轮机3的一个出口通过一个单向阀8而汇合到旁路管道6上，汇合的管路接到锅炉1内的一个过热器9上，以便再加热该蒸汽。过热了的蒸汽则通过一个过热蒸汽截止阀10和一个中间截止阀11输到中压汽轮机12，然后通过低压汽轮机13之后输到凝汽器14。再有，从过热器9输出的过剩蒸汽则通过一个低压旁路阀16而注入凝汽器14中，该旁路阀16是设在旁路管道15上的，该旁路管道15将中压汽轮机12和低压汽轮机13进行旁路。双向阀17设在管路20中，该管路20将凝汽器14和高压汽轮机13连接在一起，所以在该电厂处于中压起动状态时，高压汽轮机3的内部保持为真空状态。
将如上述布置的汽轮机发电厂的运行将参照示有一阀开度的图2阐述如下1.锅炉1点火到汽轮机供汽首先，在锅炉1点火到供蒸汽给汽轮机的运行中，完成汽轮机旁路的操作，这时高压和低压旁路阀7和16已完全打开，同时蒸汽调节阀5和中间截止阀11则完全关闭。
这样一来，蒸汽即从锅炉1通过旁路管道6输到过热器9，同时也通过低压旁路阀16和凝汽器14输到过热器9。
2.中压起动阶段在阀7完全打开和阀5完全关闭而使高压汽轮机保持在旁路的状态下，为了使过热蒸汽供到中压汽轮机12，则中间截止阀11被打开，于是蒸汽便流到中压汽轮机12和低压汽轮机13。这一供汽即驱驶汽轮机升速，过剩的过热蒸汽则籍低压旁路阀16的打开而返回到凝汽器14。但是，为了使蒸汽通过中间截止阀11供到中压汽轮机12，在供蒸汽到汽轮机12的同时，该低压旁路阀16是调到节流状态的，这样以便保持过热蒸汽的压力恒定。在汽轮机的速度增长到足够大之后，一个用作将发电机G耦合到电力系统L上的开关装置CB合闸而将电力负荷加到发电机G上。在中压起动操作状态完成后，也即向汽轮机供汽、速度增长并带上负荷之后，锅炉1中产生的主蒸汽不经任何旁路而送到高压汽轮机3。
3.带负荷运行为了在中压起动状态后供汽到高压汽轮机3，在带到一个预定负荷(一般为大于额定负荷)后，即打开蒸汽调节阀5。但是，为了防止汽轮机的排汽温度升高，在蒸汽调节阀5打开操作之前先执行下述操作，即在时间t1将中间截止阀11的开度向完成打开的位置增大，以致过热蒸汽的压力变成等于或低于一预定的过热蒸汽压力。在这种情况下，随着阀11的打开操作，低压旁路阀16也相应地关闭。然后，当过热蒸汽压力达到预定的过烈蒸汽压力的过程中(在时间t2)，蒸汽调节阀5即逐渐打开，而高压旁路阀7同时也逐渐关闭。到时间t3，检测出高压旁路阀7为处于完全关闭位置，至此完成了汽轮机的旁路操作。随后，蒸汽调节阀5被打开以增大压力。如上所述操作，蒸汽调节阀5到打开是根据检测出的过热蒸汽的压力信号进行的，即当由于中间截止阀11的开度增大致使检测的压力下降到低于预定压力值时进行的。
按照此汽轮机运行的操作方法，为了防止高压汽轮机排气的温度升高，中间截止阀11应打开到使过热蒸汽压力降低到等于或低于预定的过热蒸汽压力(在这一压力下将不产生排汽损失)。籍此以降低导入到高压汽轮机3中的过热蒸汽的压力。这样就有了减少低压旁路阀16的容量的可能。所以，低压旁路阀16可以控制较高的过热蒸汽的压力，以致在中压起动的状态下，流过高压汽轮机旁路的流量即能保持在足够高的程度。
此外，图2示出了一个极端的例子，其中蒸汽调节阀5是在中间截止阀11已完全打开后才打开的，但是，如果在蒸汽调节阀5打开操作之前过热蒸汽压力已不大于一预定压力值，则即无需进一步降低过热蒸汽压力，可在中间截止阀11打开操作进行半途中就打开蒸汽调节阀5。
作为本发明的一个改进，可以利用检测过热蒸汽的压力来代替控制中间截止阀11的开度，即如果在阀11完全打开的条件下压力不大于一预定压力值，则可以在阀11完全打开的状态下向高压汽轮机3供汽，这是可能的。
同样，中间截止阀11可以是完全打开以减小过热蒸汽压力，以便永远是使过热蒸汽首先至少送到中压汽轮机12，然后再供汽到高压汽轮机3。在这种情况中，低压旁路阀16当然是被推向完全打开的位置。但如果由于中间截止阀11的打开运行而过热蒸汽压力变得低于一预定压力值时，则它即被完全关闭。
如上面所述的详述，根据本发明，在中压起动状态之后对高压汽轮机的供汽是，利用中间截止阀开度的增大而使过热蒸汽压力降低，然后再为高压汽轮机打开蒸汽调节阀。因此，低压旁路阀的选择容量可以大为降低。此外，籍助于简便的运行操作即可有利地防止了高压汽轮机排气的温度升高。
权利要求
1.在一个热力发电厂中将锅炉中产生的蒸汽通过一个蒸汽调节阀、一个高压汽轮机、一个过热器和一个中间截止阀而输送到一个中压汽轮机和一个低压汽轮机，所述的热力发电厂具有一个将所述的蒸汽调节阀和所述的高压汽轮机旁路的高压旁路系统，还有一个将所述中间截止阀和所述的中压和低压汽轮机旁路的中压和低压旁路系统，其中在起动该热力发电厂时，所述锅炉所产生的蒸汽是通过所述的高压旁路系统、所述的过热器和所述的中间截止阀而输到所述的中压和低压汽轮机，以资加速该汽轮机；并且在同一蒸汽供给一定时间之后所述的蒸汽通过所述的蒸汽调节阀输到一个高压汽轮机来代换输到所述的高压旁路系统，以资增长加在所述发电厂的负荷。一种起动所述热力发电厂的方法，其特征在于包括有一个执行控制所述的蒸汽调节阀在一定条件下打开的步骤，以致由于所述中间截止阀的打开操作而使过热蒸汽的压力变成等于或低于一预定的压力值时，在这样条件下蒸汽调节阀才执行打开操作。
2.按照权利要求
1的一种方法，还包括一在上述蒸汽调节阀打开运行前响应于上述截止阀打开运行，将设置在中压和低压旁路系统中的一个旁路阀予以关闭的步骤。
3.在一个热力发电厂中，将锅炉中产生的蒸汽通过一个蒸汽调节阀、一个高压汽轮机、一个过热器和一个中间截止阀而输送到一个中压汽轮机和一个低压汽轮机、所述的热力发电厂具有一个将所述的蒸汽调节阀和所述的高压汽轮机旁路的高压旁路系统，还有一个将所述中间截止阀和所述的中压和低压汽轮机旁路的中压和低压旁路系统，其中在起动该热力发电厂时所述锅炉所产生的蒸汽是通过所述的高压旁路系统、所述的过热器和所述的中间截止阀而输到所述的中压和低压汽轮机，以资加速该汽轮机，并且在同一蒸汽供给一定时间之后，所述的蒸汽通过所述的蒸汽调节阀输到一个高压汽轮机来代换输到所述的高压旁路系统，以资增长加在所述发电厂的负荷。一种起动所述热力发电厂的方法，其特征为，包括有一个执行控制所述的蒸汽调节阀在所述的中间截止阀变成完全打开的状态下打开的步骤。
4.在一种起动热力发电厂的方法中包括有下述步骤第一步，将锅炉中产生的蒸汽通过旁路一台高压汽轮机、一个蒸汽调节阀和一个过热器的一个高压旁路系统，以及通过一个旁路一个中间截止阀、一个中压汽轮机和一台低压汽轮机的一个低压旁路系统而输送到一个凝汽器;第二步，将所述的蒸汽通过所述的高压旁路系统，所述的过热器、通过流过一部分所述蒸汽的中间截止阀、和通过所述的中压和低压汽轮机而输送到所述的凝汽器;以及第三步，将所述的蒸汽通过所述的蒸汽调节阀、所述的高压汽轮机、所述的过热器、所述的中间截止阀和所述的中压汽轮机及低压汽轮机输送到所述的凝汽器。所述的方法，其特征在于，从所述的第二步骤转换到所述的第三步骤是在过热蒸汽的压力变成等于或低于一予定压力值的条件下进行的。
专利摘要
热力发电厂的主系统中锅炉产生的蒸汽通过蒸汽调节阀送到高压汽轮机；通过中间截止阀送到中、低压汽轮机。该电厂还有旁路调节阀和高压汽轮机的高压旁路系统，以及旁路中间截止阀和中、低压汽轮机的中低压旁路系统，在电厂起动时，锅炉的蒸汽先送到中、低压汽轮机以加速该机，经一段时间后，当由于打开中间截止阀而过热蒸汽压力变成等于或低于预定压力时导致该调节阀打开蒸汽即送到高压汽轮机以增长加在该电厂的负荷。
文档编号F01K7/24GK87101723SQ87101723
公开日1987年9月30日 申请日期1987年3月6日
发明者桥本继男, 乾泰二 申请人:株式会社日立制作所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan