一种燃煤电厂待机工况辅助加热系统及工作方法

技术领域

本发明属于燃煤电站技术领域，具体涉及一种燃煤电厂待机工况辅助加热系统及工作方法。

背景技术

随着可再生能源的不断发展，可再生能源发电的占比也不断增加，但是由于可再生能源具有间歇性和不可预测的特点，为了维持电网的稳定性，燃煤电厂的调峰任务也不断增加。快速变负荷和启停是燃煤电厂调峰的有效方法，有些机组由于电网调峰需要而停机，并在24小时内再次启动，一般机组停机后，由于散热原因，机组的温度水平不断降低，再次启动时需要重新预热，导致机组启动时间和启动能耗的增加。因此，如何在机组停机后维持合适的温度，以降低启动时间和能耗是提高机组调峰性能的重要方面。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种燃煤电厂待机工况辅助加热系统及工作方法，通过配置蒸汽储热罐，在降负荷工况，回收主蒸汽为蒸汽储热罐充能，在电厂待机工况，通过蒸汽储热罐储存的能量，加热汽水系统和汽轮机，从而在电厂启动工况，减少启动时间，降低启动能耗，有利于提高电厂的灵活性。

为了达到上述目的，一种燃煤电厂待机工况辅助加热系统，包括省煤器，省煤器连接水冷壁，水冷壁连接启动分离器，启动分离器的液体出口通过管路连接储水罐，启动分离器的气体出口通过管路连接过热器，过热器连接汽轮机组和蒸汽储热罐的气体入口，蒸汽储热罐的蒸汽出口通过管路连接水冷壁和汽轮机组。

蒸汽储热罐的补充水入口连接凝结水系统，蒸汽储热罐的补充水入口管路上设置有蒸汽储热罐补水阀。

凝结水系统包括凝汽器，凝汽器连接回热加热器的冷源侧入口，回热加热器的热源侧连接汽轮机组，回热加热器的冷源侧出口连接蒸汽储热罐的补充水入口和省煤器。

凝汽器与回热加热器的连接管路上设置有凝结水泵，回热加热器的冷源侧出口管路上设置有给水泵和给水调节阀。

储水罐的出口通过管路连接凝汽器和省煤器，储水罐与凝汽器的连接管路上设置有水位调节阀和疏水泵，储水罐与省煤器的连接管路上设置有再循环泵和再循环阀。

过热器与蒸汽储热罐的连接管路上设置有蒸汽储热罐补汽阀，蒸汽储热罐与汽轮机组的连管路上设置有汽轮机供气阀和减温器，蒸汽储热罐与水冷壁的连接管路上设置有水冷壁供汽阀。

一种燃煤电厂待机工况辅助加热系统的工作方法，包括以下步骤：

在降负荷工况时，过热器产生的蒸汽送入蒸汽储热罐中进行储存；

在待机工况时，优化水冷壁供汽阀的阀位信号、汽轮机供气阀的阀位信号和减温器的减温水流量，将蒸汽储热罐内储存的蒸汽送入水冷壁和汽轮机组中，提升工作温度。

优化水冷壁供汽阀的阀位信号、汽轮机供气阀的阀位信号和减温器的减温水流量的具体方法如下：

分别建立省煤器、水冷壁、启动分离器和储水罐压力与蓄热的计算函数F

测量汽水系统省煤器、水冷壁、启动分离器和储水罐的压力P

假设省煤器、水冷壁、启动分离器和储水罐的最优运行压力为P

将省煤器、水冷壁、启动分离器和储水罐的测量压力P

粒子群算法的适应度函数为：

f＝U

式中：U

约束条件为：

U

|T

P

T

式中：U

与现有技术相比，本发明在电厂降负荷过程中，回收过热蒸汽储存在蒸汽储热罐中，在电厂待机过程中，利用蒸汽储热罐的蒸汽加热汽水系统和汽轮机，在电厂待机工况对蒸汽发生系统和汽轮机组进行预热，可以在电厂启动过程中减少启动时间，降低启动能耗，并通过粒子群算法对维持的温度进行优化，使电厂再次启动的过程中降低能耗；本发明可以提高燃煤机组的启动速率，降低启动能耗，提高了电厂的调峰性能，提高燃煤机组的灵活性。

附图说明

图1为本发明的系统图；

其中，1、省煤器、2、水冷壁、3、启动分离器、4、储水罐、5、再循环泵、6、再循环阀、7、过热器、8、汽轮机组、9、凝汽器、10、凝结水泵、11、回热加热器组、12、给水泵、13、给水调节阀、14、蒸汽储热罐补水阀、15、水位调节阀、16、疏水泵、17、水冷壁供汽阀、18、汽轮机供气阀、19、减温器、20、蒸汽储热罐补汽阀、21、蒸汽储热罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1，一种燃煤电厂待机工况辅助加热系统，包括省煤器1，省煤器1连接水冷壁2，水冷壁2连接启动分离器3，启动分离器3的液体出口通过管路连接储水罐4，启动分离器3的气体出口通过管路连接过热器7，过热器7连接汽轮机组8和蒸汽储热罐21的气体入口，蒸汽储热罐21的蒸汽出口通过管路连接水冷壁2和汽轮机组8。过热器7与蒸汽储热罐21的连接管路上设置有蒸汽储热罐补汽阀20，蒸汽储热罐21与汽轮机组8的连管路上设置有汽轮机供气阀18和减温器19，蒸汽储热罐21与水冷壁2的连接管路上设置有水冷壁供汽阀17。

蒸汽储热罐21的补充水入口连接凝结水系统，蒸汽储热罐21的补充水入口管路上设置有蒸汽储热罐补水阀14。凝结水系统包括凝汽器9，凝汽器9连接回热加热器11的冷源侧入口，回热加热器11的热源侧连接汽轮机组8，回热加热器11的冷源侧出口连接蒸汽储热罐21的补充水入口和省煤器1。凝汽器9与回热加热器11的连接管路上设置有凝结水泵10，回热加热器11的冷源侧出口管路上设置有给水泵12和给水调节阀13。储水罐4的出口通过管路连接凝汽器9和省煤器1，储水罐4与凝汽器9的连接管路上设置有水位调节阀15和疏水泵16，储水罐4与省煤器1的连接管路上设置有再循环泵5和再循环阀6。

一种燃煤电厂待机工况辅助加热系统的工作方法，包括以下步骤：

省煤器1的出口与水冷壁供汽阀17的出口汇合后，与水冷壁2的进口相连接，水冷壁2的出口则与启动分离器3的进口相连接；启动分离器3的蒸汽出口与过热器7的进口相连接，过热器7的出口分为两个支路，一个支路与汽轮机组8的进口相连接，另一个支路通过蒸汽储热罐补汽阀20与蒸汽储热罐21的补汽进口相连接；汽轮机组8的乏汽出口与凝汽器9的乏汽进口相连接，汽轮机组8的抽汽出口与回热加热器组11的蒸汽进口相连接，凝汽器9的凝结水出口经过凝结水泵10，与回热加热器组11的凝结水进口相连接，回热加热器组11的出口与给水泵12的进口相连接，给水泵12的出口分为两个支路，一个支路通过蒸汽储热罐补水阀14与蒸汽储热罐21的给水进口相连接，另一个支路与给水调节阀13的进口相连接；启动分离器3的给水出口与储水罐4的进口相连接，储水罐4的出口分为两个支路，一个支路依次经过水位调节阀15和疏水泵16，与汽轮机组8的轴封蒸汽出口汇合，然后与凝汽器9的热井进口相连接，另一个支路依次经过再循环泵5和再循环阀6，与给水调节阀13的出口汇合，并与省煤器1的进口相连接；蒸汽储热罐21的蒸汽出口分为两个支路，一个支路经过水冷壁供汽阀17与省煤器1的出口汇合，另一个支路依次经过汽轮机供气阀18和减温器19，并与汽轮机组8的轴封蒸汽进口相连接。

在降负荷工况回收过热器7产生的蒸汽储存于蒸汽储热罐21中，具体运行方法为：

打开蒸汽储热罐补汽阀20，关闭水冷壁供汽阀17和汽轮机供气阀18，在蒸汽储热罐21的压力升高至高限值时，关闭蒸汽储热罐补汽阀20，如果蒸汽储热罐21的水工质不足，则打开蒸汽储热罐补水阀14补充水工质。

在待机工况利用蒸汽储热罐21储存的能量提升水冷壁2和汽轮机组8的温度，具体运行方法为：

打开水冷壁供汽阀17、再循环泵5、再循环阀6、水位调节阀15和疏水泵16，以启动汽水系统再循环回路，打开汽轮机供气阀18和减温器19，利用蒸汽对汽轮机组8进行加热，疏水则送入至凝汽器9中，通过粒子群算法，对水冷壁供汽阀17的阀位信号、汽轮机供气阀18的阀位信号和减温器19的减温水流量进行优化。

在待机工况，优化水冷壁供汽阀17的阀位信号、汽轮机供气阀18的阀位信号和减温器19的减温水流量的具体算法为：

(一)获取设备蓄热和启动能耗计算的相关函数

首先分别建立汽水系统(省煤器1、水冷壁2、启动分离器3、储水罐4)、汽轮机组8和蒸汽储热罐21的稳态和动态仿真模型，然后通过仿真模拟得到汽水系统(省煤器1、水冷壁2、启动分离器3、储水罐4)在不同运行压力下的蓄热、单位散热量和启动能耗，汽轮机组8在不同运行温度下的蓄热、单位散热量和启动能耗，以及蒸汽储热罐21在不同运行压力下的蓄热结果，最后对结果进行拟合，可以获得汽水系统(省煤器1、水冷壁2、启动分离器3、储水罐4)的压力与蓄热的计算函数F

F(x)＝a

式中：a

汽水系统(省煤器1、水冷壁2、启动分离器3、储水罐4)的压力与蓄热的计算函数F

压力与单位时间散热的计算函数F

压力与启动能耗的计算函数F

汽轮机组8温度与蓄热的计算函数F

温度与单位时间散热的计算函数F

温度与启动能耗的计算函数F

蒸汽储热罐21的压力与蓄热的计算函数F

(二)获取机组目前的热力学状态参数

通过压力传感器测量汽水系统(省煤器1、水冷壁2、启动分离器3、储水罐4)的压力P

(三)优化汽水系统运行压力以及汽轮机运行温度

假设汽水系统(省煤器1、水冷壁2、启动分离器3、储水罐4)的最优运行压力为P

(四)生成阀位的控制信号

将汽水系统(省煤器1、水冷壁2、启动分离器3、储水罐4)的测量压力P

在待机工况，优化水冷壁供汽阀17的阀位信号、汽轮机供气阀18的阀位信号和减温器19的减温水流量时，粒子群算法的适应度函数目标为使得电厂待机和启动过程的能耗消耗最少，具体公式为：

f＝U

式中：U

约束条件为：

U

|T

P

T

式中：U

上述相关函数均通过各个设备的现有仿真模型进行模拟的结构拟合得出。

通过优化待机工况时，汽水系统的运行压力和汽轮机组的运行温度，使燃煤电厂在待机工况维持一定的温度水平，有利于减少启动时间，降低启动能耗，提高燃煤电厂的调峰性能。