[發(fā)明專利]蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310525378.9
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104047727A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉田泰浩;吉田卓彌;矢敷達(dá)朗;楠見(jiàn)尚弘;野村健一郎;山中和典;富澤雅昭;高橋佑一;鈴木文之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立制作所
• 主分類號(hào): F02C6/18
• 分類號(hào): F02C6/18;F02C9/50;F01K11/02;F23N1/02;F03G6/06;F24J2/40
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;曹鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。

背景技術(shù)

為了抑制由于以風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電為代表的可再生能源接入電力系統(tǒng)導(dǎo)致的系統(tǒng)電力穩(wěn)定性下降，要求蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)一步縮短。然而，蒸汽渦輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)蒸汽的溫度和流量急劇上升，其結(jié)果是渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的表面與內(nèi)部相比升溫更劇烈，半徑方向上的溫度梯度變大，熱應(yīng)力增大。過(guò)大的熱應(yīng)力可能導(dǎo)致渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的壽命縮短。另外，蒸汽的溫度變化較大時(shí)，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間由于熱容量差異會(huì)產(chǎn)生熱膨脹差。隨著這個(gè)熱膨脹差變大，旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子與靜止的機(jī)殼會(huì)發(fā)生接觸、造成損傷。因此，蒸汽渦輪機(jī)需要采取啟動(dòng)控制，使得渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力、與機(jī)殼之間的熱膨脹差不超過(guò)極限值(參照專利文獻(xiàn)1、2等)。

然而，在專利文獻(xiàn)1、2中，為了調(diào)整熱應(yīng)力和熱膨脹差，通過(guò)控制閥控制向蒸汽渦輪機(jī)供給的蒸汽流量，所以只能以控制閥對(duì)蒸汽流量的調(diào)整幅度調(diào)整熱應(yīng)力和熱膨脹差。另外，將對(duì)蒸汽渦輪機(jī)的蒸汽供給量減少的情況下要通過(guò)旁路閥排出剩余蒸汽，在能量效率方面也存在問(wèn)題。

專利文獻(xiàn)1：日本特許4723884號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2009-281248號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)以上情況提出的，其目的是提供一種能夠增大熱應(yīng)力等熱影響量的調(diào)整幅度、以高效率啟動(dòng)的蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明具備：熱源裝置，其以熱介質(zhì)將低溫流體加熱，生成高溫流體；蒸汽產(chǎn)生裝置，其通過(guò)所述熱源裝置中生成的高溫流體產(chǎn)生蒸汽；蒸汽渦輪機(jī)，其由所述蒸汽產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)；發(fā)電機(jī)，其將所述蒸汽渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為電力；熱介質(zhì)調(diào)整裝置，其調(diào)整對(duì)所述熱源裝置的熱介質(zhì)的供給量；低溫流體調(diào)整裝置，其調(diào)整對(duì)所述熱源裝置的低溫流體的供給流量；預(yù)測(cè)裝置，其在所述蒸汽渦輪機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)基于所述熱介質(zhì)調(diào)整裝置以及所述低溫流體調(diào)整裝置的操作量預(yù)測(cè)所述蒸汽渦輪機(jī)的熱影響量；目標(biāo)操作量設(shè)定裝置，其控制所述熱介質(zhì)調(diào)整裝置以及所述低溫流體調(diào)整裝置，使得所述預(yù)測(cè)裝置的預(yù)測(cè)值不超過(guò)所述熱影響量的極限值。

根據(jù)本發(fā)明，能夠增大熱應(yīng)力等熱影響量的調(diào)整幅度、以高效率啟動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的概要結(jié)構(gòu)圖。

圖2是說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的啟動(dòng)控制步驟的流程圖。

圖3是蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的啟動(dòng)控制步驟的補(bǔ)充說(shuō)明圖。

圖4是說(shuō)明圖2中步驟的工序S104的詳細(xì)內(nèi)容的流程圖。

圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的概要結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的概要結(jié)構(gòu)圖。

圖7是說(shuō)明熱源裝置的運(yùn)行模式的一個(gè)例子的示意圖。

圖8是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的熱源裝置的控制方法的說(shuō)明圖。

符號(hào)說(shuō)明

1???熱源裝置

2???蒸汽產(chǎn)生裝置

3???蒸汽渦輪機(jī)

4???發(fā)電機(jī)

12??熱介質(zhì)調(diào)整裝置

14??低溫流體調(diào)整裝置

22??預(yù)測(cè)裝置

23??目標(biāo)操作量設(shè)定裝置

具體實(shí)施方式

以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

（第1實(shí)施方式）

1.蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備

圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的概要結(jié)構(gòu)圖。

該圖所示的蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備具備熱源裝置1、蒸汽產(chǎn)生裝置2、蒸汽渦輪機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、熱介質(zhì)調(diào)整裝置12、低溫流體調(diào)整裝置14、蒸汽渦輪機(jī)啟動(dòng)控制裝置21。本實(shí)施方式中，以熱源裝置1為燃?xì)鉁u輪機(jī)的情況(即蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備為聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備)為例進(jìn)行說(shuō)明。

熱源裝置1中，低溫流體(本例中為與燃料一起被燃燒的空氣)由熱介質(zhì)(本例中為氣體燃料、液體燃料、含氫燃料等燃料)中保有的熱量加熱，作為高溫流體(本例中為驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒氣體)向蒸汽產(chǎn)生裝置2供給。蒸汽產(chǎn)生裝置2(本例中為排熱回收鍋爐)中，通過(guò)與熱源裝置1中生成的高溫流體的保有熱的熱交換將給水加熱，產(chǎn)生蒸汽。然后，由蒸汽產(chǎn)生裝置2中產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)3。發(fā)電機(jī)4與蒸汽渦輪機(jī)3同軸連結(jié)，蒸汽渦輪機(jī)3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力由發(fā)電機(jī)4轉(zhuǎn)換為電力。發(fā)電機(jī)4的發(fā)電輸出例如輸出給電力系統(tǒng)(圖中未顯示)。