[發明專利]一種二次再熱發電系統及其運行方法

有效

• 申請號: 201810502043.8
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108592008B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 呂俊復;王衛良;姜士宏;吳玉新;張揚;張縵;張海;楊海瑞;劉青;李博;李文凱
• 申請（專利權）人: 清華大學;電力規劃總院有限公司
• 主分類號: F22G1/02
• 分類號: F22G1/02;F22G5/04;F22G7/12;F22D1/02;F23C10/10;F23J11/00;F01D15/10;F01K11/02
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

本發明公開了一種二次再熱發電系統及其運行方法。系統包括一次鍋爐、二次鍋爐、汽輪機發電機組等。一次鍋爐、二次鍋爐均包括爐膛、省煤器、再熱器、低溫過熱器、高溫過熱器等。汽輪發電機組包括汽輪機高壓缸、汽輪機中壓缸、汽輪機低壓缸和發電機。鍋爐給水依次經過一次/二次鍋爐爐膛、一次/二次省煤器、一次/二次低溫過熱器、一次/二次高溫過熱器換熱進入汽輪機高壓缸做功，做功后的一次再熱蒸汽通過一次再熱器加熱進入汽輪機中壓缸做功，做功后的二次再熱蒸汽通過二次再熱器加熱進入汽輪機低壓缸做功，一起帶動發電機發電。本發明兩臺鍋爐燃燒系統分別獨立控制，汽水系統聯合控制，在保證再熱汽汽溫的同時，使得系統操作靈活，可靠性增強。

技術領域

本發明涉及的是一種二次再熱發電系統及其運行方法，屬于燃燒設備領域。

背景技術

提高蒸汽壓力、溫度及再熱次數是改善火力發電蒸汽循環效率的有效方法。目前一次再熱超超臨界機組日趨成熟，整體可靠性、經濟性令人滿意。而在此基礎上開發的二次再熱超超臨界機組，則普遍出現了再熱汽溫偏低的問題。尤其是兩級再熱的調節，在部分負荷下，一次再熱汽溫和二次再熱汽溫都影響了機組的安全性和經濟型，致使二次再熱機組在提高效率方面的優勢大打折扣。而且二次再熱的汽溫調節速度乃至整個機組的變負荷速度嚴重滯后，與一次再熱機組性能主要是再熱的汽溫在低負荷下偏離銘牌，在80％負荷時，再熱汽溫就比額定值低50℃左右；更低負荷率下，再熱汽溫更低，表現出不適調峰的特點，這在我國電力生產結構條件下，不能滿足電力調度需要。

為了實現二次再熱，人們進行了各種努力。CN206036987U公布了一種尾部三煙道布置的二次再熱鍋爐型式。三個平行煙道中，分別布置一次再熱、二次再熱和低溫過熱器，調節三個煙道中的流動阻力即通過三個煙道的煙氣流量來調節各自的吸熱量，從而調節一、二次再熱蒸汽溫度。這種調節方式的不足之處是調解過程中相互影響，需要完整的經驗性為基礎。CN102889570A公布了一種雙煙道與擺角燃燒器相結合調節再熱汽溫的二次再熱鍋爐，其中兩次再熱器各自分別布置在平行的兩個煙道中，由擺角燃燒器的角度調節火焰中心，從而調節燃燒器區屬水受熱面的吸熱量，即用來改變進入雙煙道的煙氣溫度，以此調節兩個煙道中再熱蒸汽的總吸熱量，由煙氣擋板調節再熱蒸汽總吸熱量在兩個煙道即一次再熱和二次再熱之間的分配，從而調節一、二次再熱蒸汽溫度，通過兩個煙道的擋板，調整一二次再熱器的吸熱分配，通過調節燃燒器搓角即火焰中心并輔助以過量空氣系數的微調，實現一、二次再熱蒸汽溫度達到銘牌。這一調節方式受到擺角燃燒器的調節效果有關。CN103574588A公布了一種二次再熱鍋爐，采用擋板調節和煙氣再循環聯合使用，一次再熱器和二次再熱器分別位于兩個并列的煙道中，由煙氣再循環流量的變化來調節兩個煙道中再熱蒸汽的總吸熱量。這種調節方式的優勢是兩次再熱汽溫調節邏輯關系明確。但是煙氣再循環需要消耗電耗，尤其不利于低于50％負荷運行。CN206846691U公布了一種二次再熱鍋爐，采用擋板調節和兩級煙氣再循環的方法，即在燃燒器上下兩層布置煙氣再循環，借鑒了CN102889570A中燃燒器擺角對火焰中心的調節，從而具備了擋板調節、煙氣再循環、調節火焰中心。這些布置都試圖緩解二次再熱鍋爐再熱器汽溫調節問題。為了進一步將兩次再熱汽溫調節相互解耦，CN102913892A公布了一種T型布置的鍋爐，從而使得一、二次再熱器分別所在的雙煙道完全分開，即一個爐膛兩個尾部對流豎井。CN106949451A提供了一種二次再熱超超臨界鍋爐及其受熱面布置方法，通過在爐膛設置墻上再熱器的方法，提高部分負荷下墻上再熱器吸熱份額，從而改善再熱汽溫，由于墻上再熱器同時布置一次再熱器低溫段和二次再熱器低溫段，因此，一、二次再熱汽溫可同時改善。CN205878138U的方法與上述相似，但更明確了前后墻對稱布置一次再熱器、左右墻對稱布置二次再熱器。這些設計都無法徹底解決二次再熱機組的汽溫問題。

發明內容

本發明提供了一種采用兩臺鍋爐、一臺汽機有機組合而成的二次再熱發電系統及其運行方法，一臺鍋爐帶50％左右的預熱、蒸發、過熱和100％一次再熱負荷，另一臺鍋爐帶余下的預熱、蒸發、過熱和100％二次再熱負荷，兩臺鍋爐燃燒系統分別獨立控制，汽水系統聯合控制，并與汽機相匹配。

本發明是通過如下技術方案實現的：