[发明专利]一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统

说明书

本发明公开了一种缩短燃气‑蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，包括高压主蒸汽管、高压蒸汽旁路、辅助加热蒸汽管、疏水管和辅助蒸汽回收管；高压主蒸汽管连接汽轮机高压汽缸和余热锅炉，高压蒸汽旁路设置在高压主蒸汽管入口端，连接余热锅炉再热器和高压主蒸汽管，辅助加热蒸汽管设置在高压主蒸汽管入口端，位于高压蒸汽旁路下游，疏水管设置在高压主蒸汽管沿程易积水的地势低点，用于排出高压主蒸汽管内的冷凝水，加速蒸汽在高压主蒸汽管内的流动，辅助蒸汽回收管设置在高压主蒸汽管末端，用来回收与高压主蒸汽管换热后的辅助蒸汽。本发明具有降低启动过程污染物排放和发电成本的优势，可提高机组的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种启动方法，尤其涉及一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统。

背景技术

燃气-蒸汽联合循环发电技术是一种先进的发电技术，主要包括燃气轮机、余热锅炉和汽轮机。燃料在燃气轮机燃烧室内与压气机压缩后的空气燃烧释放热能，形成高温高压烟气，然后经燃气轮机透平膨胀做功输出轴功率发电，做完功的乏气排入余热锅炉加热水产生高压蒸汽，高压蒸汽推动汽轮机做功进一步发电，进而实现了能量的梯级利用。与传统的蒸汽发电系统相比，燃气-蒸汽联合循环发电具有发电效率高、负荷调节范围宽、安全性好、可靠性高、更加环保等优势。

由于上述优势，燃气-蒸汽联合循环发电机组经常参与电网调峰运行，机组启停频繁，启动过程中，燃气轮机启动快，调节迅速，而余热锅炉和汽轮机启动慢。这主要是因为在启动过程中，由于蒸汽温度及压力急剧变化，过快的升压或降压会使汽包材料遭受较大的机械应力，而过快的升温与降温则会产生相应较大的热应力，当应力超过材料最大许用应力且持续时间较长时，会对设备造成损坏，缩短设备使用寿命，严重时还会危及机组安全。

燃气蒸汽联合循环发电机组启动过程中，受余热锅炉汽包、汽轮机缸体等热应力和机械应力限制，燃气轮机需长时间运行在低负荷工况，待余热锅炉和汽轮机完成启动后才能逐渐升负荷。而燃气轮机在负荷工况运行时，参与扩散燃烧的燃料比例较大，但扩散燃烧火焰面的温度通常高达2000～2200℃以上，造成大量NOx生成，导致机组启机过程烟囱长时间冒黄烟；此外，燃气轮机在低负荷工况运行的热力性能远低于燃机额定工况的设计性能，燃气蒸汽联合循环启动时间过长，将增加发电成本，降低联合循环发电经济性能。

发明内容

为了缩短燃气蒸汽联合循环发电机组启动时间，减少燃气蒸汽联合循环发电机组启机过程的NOx排放量，降低机组启动过程的发电成本，本发明提出了一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统。本发明采用辅助蒸汽对高压主蒸汽管在机组启动前提前预热的装置，使高压主蒸汽管温度提前达到汽轮机冲转时对主蒸汽的温度要求，这样可确保余热锅炉产生的主蒸汽温度达到汽轮机冲转要求后，高压主蒸汽可立即经主蒸汽管输送至高压缸冲击高压转子膨胀做功，不需考虑高压主蒸汽经主蒸汽管后的温度下降问题，进而缩短机组启动时间，降低启动过程污染物的生成量和发电成本；此外采用对高压主蒸汽管进行保温的方法，减缓燃气蒸汽联合循环机组停机后主蒸汽管对外界环境的散热，提升机组下次启机时高压主蒸汽管的壁温，减小辅助蒸汽加热用量，进一步降低发电成本。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种缩短燃气-蒸汽联合循环发电机组启动时间的系统，包括高压主蒸汽管、高压蒸汽旁路、辅助加热蒸汽管、疏水管和辅助蒸汽回收管；

高压主蒸汽管连接汽轮机高压汽缸和余热锅炉，高压蒸汽旁路设置在高压主蒸汽管入口端，连接余热锅炉再热器和高压主蒸汽管，辅助加热蒸汽管设置在高压主蒸汽管入口端，位于高压蒸汽旁路下游，疏水管设置在高压主蒸汽管沿程易积水的地势低点，用于排出高压主蒸汽管内的冷凝水，加速蒸汽在高压主蒸汽管内的流动，辅助蒸汽回收管设置在高压主蒸汽管末端，用来回收与高压主蒸汽管换热后的辅助蒸汽。

本发明进一步的改进在于，高压主蒸汽管外部包裹有保温层。

本发明进一步的改进在于，高压主蒸汽管上安装有主蒸汽调节阀，用于控制蒸汽流向。