[發(fā)明專利]用于冗余流量能量回收的液力透平發(fā)電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN115095392A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高強(qiáng);朱丹清;路國行;崔佳瑋;胡以耀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團(tuán)上海能源裝備有限公司
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F01D17/10;F01D21/00;F01K11/02;F01K13/02;F22D11/02
• 代理公司: 上海梵恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31357
• 代理人: 李文鳳

本申請涉及用于冗余流量能量回收的液力透平發(fā)電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，液力透平發(fā)電系統(tǒng)包括除氧器(E1)、鍋爐給水泵(E2)、液力透平發(fā)電機(jī)組(E4、E5)、再循環(huán)閥(V3)，以及連接這些設(shè)備的第一管線(T1)、第二管線(T2)、第三管線(T3)、第四管線(T4)、第五管線(T5)，控制系統(tǒng)，包括：分布式計(jì)算機(jī)控制器DCS和壓力變送器(PT3)，基于輸入的信號和預(yù)設(shè)的算法發(fā)送控制信號至用戶端。分布式計(jì)算機(jī)控制器DCS接收來自壓力變送器(PT3)的壓力信號，將液力透平發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行分為三個(gè)運(yùn)行模式，即第一運(yùn)行模式、第二運(yùn)行模式和第三運(yùn)行模式通過系統(tǒng)中的閥門開/關(guān)來切換，僅在第三運(yùn)行模式導(dǎo)通第三管線(T3)以使液力透平發(fā)電機(jī)組運(yùn)行發(fā)電。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及發(fā)電廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的能量回收利用，特別是，涉及用于發(fā)電廠中鍋爐給水泵下游的冗余流量工作介質(zhì)的能量回收的液力透平發(fā)電系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

火電廠或熱電廠的主機(jī)包括鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，以煤、油或氣為動(dòng)力源，以主要為水的工作介質(zhì)循環(huán)為推動(dòng)力，使汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，為國家電網(wǎng)貢獻(xiàn)大約60％的電力。熱電廠可利用余熱為諸如石化工廠的工業(yè)用戶提供蒸汽，也可為居民提供供暖。

給鍋爐提供工作介質(zhì)或者說工作介質(zhì)在機(jī)組外的循環(huán)由鍋爐給水泵來實(shí)現(xiàn)。鍋爐給水泵有其固有的揚(yáng)程-流量特性(曲線)，在設(shè)計(jì)選型時(shí)，要與鍋爐運(yùn)行所需的壓力-流量相匹配，即鍋爐給水泵的揚(yáng)程-流量略大于鍋爐運(yùn)行所需的壓力-流量。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)電廠的汽輪發(fā)電機(jī)組的供電量是受電網(wǎng)調(diào)度來控制的，隨著供電量的減少，鍋爐所需工作介質(zhì)量減少。鍋爐給水泵提供的流量與鍋爐所需流量之差可稱之為冗余流量。為了鍋爐給水泵的運(yùn)行安全，傳統(tǒng)上冗余流量需要通過配置鍋爐給水泵再循環(huán)系統(tǒng)來釋放，即該系統(tǒng)將鍋爐給水泵出口的部分高溫高壓水經(jīng)過再循環(huán)閥降壓以后返回到除氧器，保證鍋爐給水泵任何時(shí)候的實(shí)際運(yùn)行流量均不低于最小流量工況要求，通過消耗掉部分能量以確保鍋爐給水泵在啟動(dòng)、停機(jī)及快速調(diào)節(jié)時(shí)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

按照實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的國家戰(zhàn)略，國家優(yōu)先發(fā)展非化石能源，例如光伏發(fā)電、風(fēng)電、水電、核電，使得傳統(tǒng)火電機(jī)組逐步向大容量、高參數(shù)以及參與深度調(diào)峰的方向發(fā)展，越來越多的機(jī)組進(jìn)行了靈活性改造，使得再循環(huán)閥門開啟的頻率越來越高、時(shí)間越來越長，尤其在夜間用電低谷時(shí)期機(jī)組處于低負(fù)荷工況，需要長時(shí)間開啟再循環(huán)閥運(yùn)行，因此消耗掉的能量也越來越多。

因此，如何回收鍋爐供水系統(tǒng)的冗余流量的問題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

本申請所要解決的技術(shù)問題是對火電廠或熱電廠的發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)回收利用鍋爐給水泵出口的冗余流量而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本申請的一個(gè)方面，提供一種用于冗余流量能量回收的液力透平發(fā)電系統(tǒng)，包括：鍋爐給水泵，包括進(jìn)口和出口，通過出口以預(yù)定的揚(yáng)程和流量向發(fā)電廠鍋爐提供液體工作介質(zhì)；透平機(jī)，包括進(jìn)口、出口、葉輪和轉(zhuǎn)軸，透平機(jī)的進(jìn)口與鍋爐給水泵的出口流體相通地連接；發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與透平機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接；除氧器，包括多個(gè)工作介質(zhì)進(jìn)口、工作介質(zhì)出口和至少一個(gè)排氣口，多個(gè)工作介質(zhì)進(jìn)口的至少一個(gè)與透平機(jī)的出口流體相通連接，除氧器的工作介質(zhì)出口與鍋爐給水泵的進(jìn)口流體相通連接。透平機(jī)接收來自鍋爐給水泵的預(yù)定冗余流量的工作介質(zhì)，吸收工作介質(zhì)的壓力能驅(qū)動(dòng)透平機(jī)的轉(zhuǎn)軸并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。透平機(jī)僅利用鍋爐給水泵的預(yù)定冗余流量發(fā)電。

根據(jù)本申請的實(shí)施例，用于冗余流量能量回收的液力透平發(fā)電系統(tǒng)還可包括從鍋爐給水泵的出口通向鍋爐的主高壓管道以及依次設(shè)置在主高壓管道上的逆止閥、閘閥、流量測量裝置。

根據(jù)本申請的實(shí)施例，用于冗余流量能量回收的液力透平發(fā)電系統(tǒng)還可包括鍋爐省煤器，并且主管道可通過鍋爐省煤器通向鍋爐。

根據(jù)本申請的實(shí)施例，除氧器的工作介質(zhì)出口與鍋爐給水泵的進(jìn)口流體相通連接可包括第一管線以及依次設(shè)置在第一管線上的壓力傳感器、閘閥、流量測量裝置。