[發明專利]一種基于雙饋系統的直接空冷機組給水和凝結水協同系統

有效

• 申請號: 202110374982.0
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113090540B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 許朋江;居文平;馬汀山;鄧佳;程東濤;呂凱;萬超;荊濤;林軼
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;西安西熱節能技術有限公司
• 主分類號: F04D13/06
• 分類號: F04D13/06;F04D15/00;F01K17/00;F01D25/32;F01D17/10;F28B9/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

一種基于雙饋系統的直接空冷機組給水和凝結水協同系統，包括空冷島、給水泵、凝結水泵、雙頻雙饋發電機、協同驅動汽輪機等。本發明是增設協同驅動汽輪機及雙頻雙饋發電機，雙頻雙饋發電機可以同時輸出兩種頻率的電流，在滿足給水泵和凝結水泵驅動功耗后，多余的電能以50Hz輸送至廠用電網。機組變工況下，給水泵和凝結水泵轉速同升同降，雙頻雙饋發電機輸出的變頻電流可以根據給水泵和凝結水泵的運行需求進行協同驅動調節，改變泵的轉速從而改變泵的運行工況點。通過基于雙饋系統的直接空冷機組給水和凝結水協同系統實施，可以滿足給水和凝結水系統運行需求，提高直接空冷機組在未來高頻次寬負荷應用場景下的調節效率和調節安全性，節能潛力巨大。

技術領域

本發明屬于電站鍋爐及汽輪機系統領域，具體涉及一種基于雙饋系統的直接空冷機組給水和凝結水協同系統。

背景技術

近年來，我國風電、光伏、水電等新能源電力裝機容量持續快速增長，在役及在建裝機容量均已位居世界第一。風電和光伏等新能源為我們提供了大量清潔電力，但另一方面，其發電出力的隨機性和不穩定性也給電力系統的安全運行和電力供應保障帶來了巨大挑戰。從目前的情況來看，我國電力系統調節能力難以完全適應新能源大規模發展和消納的要求，部分地區出現了較為嚴重的棄風、棄光和棄水問題。為挖掘火電機組調峰潛力、提升我國火電運行靈活性、提高新能源消納能力，火電機組需要在寬負荷高頻次的負荷變化的工況運行，電廠主要輔機設備例如水泵、風機等設備耗電率大幅提升，根據現場試驗數據，當機組調峰至30％負荷時，廠用電率增加至10％左右，供電效率下降明顯。

直接空冷系統以節水性能優良和系統調節靈活等優勢，近年來已成為我國北方火電機組汽輪機排汽冷卻的主流技術之一。鍋爐給水泵和凝結水泵的驅動功率較高，是發電廠內的重要電能消費者。目前在變工況下，電動給水泵和凝結水泵的調速方式主要有變頻器變頻調速和液力偶合器調速。變頻器變頻調速技術成熟，但是存在設備造價較高，運行環境要求苛刻，且運維工作量大等缺點。液力偶合器性能穩定，但是轉差越大，滑差熱損失越大，調節效率越低。這兩種調速方式均難以滿足直接空冷機組在未來高頻次寬負荷運行調節的安全性和經濟性需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于雙饋系統的直接空冷機組給水和凝結水協同系統，可以滿足給水泵和凝結水泵所有工況的運行需求，降低廠用電率，提高直接空冷機組給水泵和凝結水泵在未來高頻次寬負荷應用場景下的調節效率和調節的安全性，具有巨大節能潛力。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于雙饋系統的直接空冷機組給水和凝結水協同系統，包括汽輪機、發電機、空冷島、表面式冷卻器、小凝結水泵、凝結水泵、凝泵電動機、除氧器、協同驅動汽輪機、給泵電動機、給水泵和雙頻雙饋發電機；

汽輪機和發電機同軸連接，凝泵電動機和凝結水泵同軸連接，給泵電動機和給水泵同軸連接，雙頻雙饋發電機和協同驅動汽輪機同軸連接；

汽輪機的第一抽汽出口連接至協同驅動汽輪機的蒸汽進口和除氧器的蒸汽進口，汽輪機的排汽出口連接至空冷島的蒸汽進口，協同驅動汽輪機的排汽出口連接至表面式冷卻器的蒸汽進口，表面式冷卻器的凝結水出口連接至小凝結水泵的進口，小凝結水泵的出口和空冷島的凝結水出口通過凝結水泵連接至除氧器的凝結水進口，除氧器的給水出口通過給水泵連接至鍋爐。

本發明進一步的改進在于，協同驅動汽輪機的蒸汽進口處設置有協同驅動汽輪機進汽門，排汽出口處設置有協同驅動汽輪機排汽門。

本發明進一步的改進在于，除氧器的凝結水進口處設置有除氧器上水調門。

本發明進一步的改進在于，汽輪機組最大出力工況運行時，協同驅動汽輪機進汽門全開，協同驅動汽輪機能夠同時滿足給水泵和凝結水泵的驅動功耗；汽輪機組變工況運行時，協同驅動汽輪機進汽門全開，協同驅動汽輪機在滿足給水泵和凝結水泵的驅動功耗后，多余的能量輸送至廠用電網用來驅動廠用電其他用戶。