基于深度调峰的超临界机组炉水再循环控制方法及系统与流程

基于深度调峰的超临界机组炉水再循环控制方法及系统


背景技术：

1.本发明属于超临界机组炉水再循环技术领域，具体涉及基于深度调峰的超临界机组炉水再循环控制方法及系统。
2.背景技术
3.可再生能源，特别是非水可再生能源近几年呈爆发式增长。近几年来弃风、弃电较为严重。新能源装机占比逐年加大，消纳非水可再生能源，成为紧迫的任务。相对核电、水电，调峰能力相对较强的火电机组承担电网主要调峰任务。
4.深度调峰的最佳主体是电网，通过合理的调度，使得在运行的各机组都处在经济可靠的运行负荷范围，避免大量机组在低效率高能耗高排放的低负荷区间运行。但为了响应国家政策要求，锅炉自身也应具备深度调峰的能力。多数超临界cfb直流锅炉，其启动系统是简单的开放式系统，不能循环，也不能回收工质，功能不够强大，运行方式不够灵活。在启动过程中，要根据水冷壁工作情况缓慢加负荷，不能及时回收工质，床温上升慢，燃料消耗多。随着新能源比重的不断增加，电网对调峰能力提出更高需求，要求火电机组不断降低最小出力，而超临界锅炉为强制循环，深度调峰下负荷的不断降低，需求蒸汽量不断降低，给水量同步下降，低负荷下锅炉安全运行受水冷壁最小流量限制。
5.超临界机组参与深度调峰，当其调峰深度到20％bmcr时，机组已转湿态运行，水冷壁出口工质为汽水混合物。部份机组此时高低加无法正常投入，或投入后给水加热不足，给水温度很低。低给水温度造成锅炉产汽量小，流经过热器受热面的蒸汽量小，且大量工质通过减温减压后排入疏水扩容器，这个过程本身就带来大量热量损失，同时从疏水扩容器排出大量蒸汽带来大量的工质损失。
6.深度调峰升降负荷在20％～30％阶段时，正好处于湿态与干态转换的负荷区间，长期在该负荷下运行，若汽水分离器分离下来的疏水直接排到疏水扩容器将造成大量热量和工质损失，运行的经济性很低。


技术实现要素：

7.针对上述技术问题，本发明提供了基于深度调峰的超临界机组炉水再循环控制方法及系统，可以有利于回收超低负荷下工质和热量，缓解过热器的超温问题。
8.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
9.基于深度调峰的超临界机组炉水再循环控制方法，在锅炉启动处于循环运行方式时，饱和蒸汽经汽水分离器分离后进入过热器，疏水进入储水罐；来自储水罐的一部分饱和水通过锅炉再循环泵和再循环流量调节阀回流到省煤器入口，锅炉循环流体在省煤器进口混合。
10.储水罐内水位过高时，储水罐内的水经过储水罐水位控制阀引出至大气式扩容器内。
11.再循环泵出口泵出的部分水经流量孔板和最小流量调节阀后引至储水罐出口处。
12.当快速降负荷时，从主给水管引出水，并依次经过经调节阀一和截止阀一后引至
储水罐出口。
13.为了防止再循环泵和储水罐水位调节阀受到热冲击，设置再循环泵的加热管路，该管路从省煤器出口引出热水，经截止阀二、调节阀二送至循环泵出口，在泵停运时暖泵水经过循环泵后，从泵入口管道进入储水罐；进入储水罐的暖泵热水和暖阀热水进行热能回收，利用储水罐上原有排水管路或原有排水管路扩容，将加热水通过止回阀引至过热器三级减温水管道。
14.锅炉启动后，控制系统根据指令的要求对再循环泵流量调节阀和储水罐水位调节阀进行相应的控制；
15.控制输入以储水罐水位变送器信号为主，由分离器储水罐的压力作为补偿信号，与锅炉输入指令进行偏差计算后，进行相应的程序选择控制以及联锁保护措施，以满足机组启动阶段的需要；
16.利用再循环流量调节阀控制储水罐的水位；在锅炉清洗和启动初期汽水膨胀阶段，当储水罐水位处于高水位段，利用储水罐水位调节阀控制储水罐水位。
17.基于深度调峰的超临界机组炉水再循环系统，包括依次连通的高压加热器、省煤器、水冷壁、汽水分离器和储水罐，饱和蒸汽经汽水分离器分离后进入过热器，疏水进入储水罐；储水罐通过再循环管路与省煤器入口的给水管路连通，所述再循环管路上依次设有再循环泵、止回阀、截止阀和流量调节阀和流量计，从储水罐出口引出的水依次通过再循环泵、止回阀、截止阀和流量调节阀和流量计后引至省煤器入口的给水管路。
18.还包括疏水扩容器，储水罐通过储水罐疏水管路与疏水扩容器连通，所述储水罐疏水管路上设有储水罐水位调节阀。
19.还包括再循环泵最小流量回流管路，再循环泵的出口处通过再循环泵最小流量回流管路与储水罐的出口处连通，所述再循环泵最小流量回流管路上设有流量孔板和最小流量调节阀；
20.还包括再循环泵过冷管路，高压加热器的出口处通过再循环泵过冷管路与储水罐的出口处连通，再循环泵过冷管路上设有调节阀一和截止阀一。
21.还包括加热管路，省煤器的出口处通过加热管路与循环泵的出口处连通，加热管路上设有截止阀二和调节阀二。
22.本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
23.将汽水分离器分离器下来的疏水又送回省煤器入口，有利于回收超低负荷下工质和热量。储水罐返回省煤器入口的工质直接加热了省煤器入口工质，有利于提高省煤器入口给水温度，也同步提高了水冷壁入口给水温度，在相同燃料量下，炉膛出口产汽量增加，过热器超温问题可以得到有效缓解。
24.(1)在启动过程中回收热量和工质，缩短启动时间，节约启动生产资料。
25.(2)冷态清洗时，开启循环泵进行水冲洗，可以用较少的冲洗水量与再循环流量之和获得较高的水速，达到锅炉快速冲洗的目的。
26.(3)加装炉水循环泵，增加了锅炉水冷壁的质量流速，增强了锅炉水动力，提高了锅炉低负荷状态下水冷壁的安全性。
27.(4)提高了锅炉安全性的前提下，锅炉可以进行更低负荷的深度调峰，降低弃风、弃光率，节约不可再生煤炭资源，提高了机组运行和适应电网需求的灵活性。
附图说明
28.图1是本发明再循环系统的原理图；
29.图2是本发明储水罐水位控制示意图；
具体实施方式
30.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.如图1所示，基于深度调峰的超临界机组炉水再循环控制方法，在锅炉启动处于循环运行方式时，饱和蒸汽经汽水分离器分离后进入过热器，疏水进入储水罐；来自储水罐的一部分饱和水通过锅炉再循环泵和再循环流量调节阀回流到省煤器入口，锅炉循环流体在省煤器进口混合。
32.储水罐内水位过高时，储水罐内的水经过储水罐水位控制阀引出至大气式扩容器内。
33.再循环泵出口泵出的部分水经流量孔板和最小流量调节阀后引至储水罐出口处。可以改善再循环泵的调节特性，维持循环泵的最小安全流量。
34.当快速降负荷时，从主给水管引出水，并依次经过经调节阀一和截止阀一后引至储水罐出口。可以防止再循环泵进口循环水发生闪蒸引起循环泵的汽蚀。
35.为了防止再循环泵和储水罐水位调节阀受到热冲击，设置再循环泵的加热管路，该管路从省煤器出口引出热水，经截止阀二、调节阀二送至循环泵出口，在泵停运时暖泵水经过循环泵后，从泵入口管道进入储水罐；进入储水罐的暖泵热水和暖阀热水进行热能回收，利用储水罐上原有排水管路或原有排水管路扩容，将加热水通过止回阀引至过热器三级减温水管道。调节阀二优选采用针形调节阀。
36.锅炉启动后，控制系统根据指令的要求对再循环泵流量调节阀和储水罐水位调节阀进行相应的控制；
37.控制输入以储水罐水位变送器信号为主，由分离器储水罐的压力作为补偿信号，与锅炉输入指令进行偏差计算后，进行相应的程序选择控制以及联锁保护措施，以满足机组启动阶段的需要。
38.如图2所示，利用再循环流量调节阀控制储水罐的水位；在锅炉清洗和启动初期汽水膨胀阶段，当储水罐水位处于高水位段，利用储水罐水位调节阀控制储水罐水位。
39.如图1所示，基于深度调峰的超临界机组炉水再循环系统，包括依次连通的高压加热器、省煤器、水冷壁、汽水分离器和储水罐，饱和蒸汽经汽水分离器分离后进入过热器，疏水进入储水罐；储水罐通过再循环管路与省煤器入口的给水管路连通，所述再循环管路上依次设有再循环泵、止回阀、截止阀和流量调节阀和流量计，从储水罐出口引出的水依次通过再循环泵、止回阀、截止阀和流量调节阀和流量计后引至省煤器入口的给水管路。
40.具体的：炉水循环泵，泵入口接自361阀入口管，泵出口接至省煤器入口管。循环泵设置在锅炉零米。再循环回路主要由再循环泵、止回阀、再循环流量调节阀等组成，如图所示意，其主要功能是将储水罐出来的经过加热的水送回省煤器入口，实现类似汽包炉水冷
壁系统的循环回路。
41.在锅炉启动处于循环运行方式时，饱和蒸汽经汽水分离器分离后进入过热器，疏水进入储水罐。来自储水罐的一部分饱和水通过锅炉再循环泵和再循环流量调节阀回流到省煤器入口，锅炉循环流体在省煤器进口混合。通过循环流量调节阀控制再循环流量。
42.进一步，为了排放锅炉冷态启动清洗阶段水质不合格的清洗水以及控制机组启动初期由于水冷壁的汽水膨胀现象引起的储水罐水位的急剧上升，利用原有储水罐疏水管路，该管路还用于防止异常情况引起储水罐水位过高，避免过热器带水。
43.还包括疏水扩容器，储水罐通过储水罐疏水管路与疏水扩容器连通，该管路从储水罐出口引出，通过储水罐水位调节阀后引至大气式扩容器，在大气式扩容器中，蒸汽通过管道在炉顶排向大气，水则进入水通过台疏水泵排往凝汽器(水质合格时)或系统外(水质不合格时)。通过储水罐水位调节阀控制储水罐的水位。
44.进一步，为了改善再循环泵的调节特性，维持循环泵的最小安全流量，设置了再循环泵最小流量回流管路。
45.再循环泵的出口处通过再循环泵最小流量回流管路与储水罐的出口处连通，该管路从再循环泵出口引出经流量孔板和最小流量调节阀后至储水罐出口。
46.进一步，为了防止在快速降负荷时，再循环泵进口循环水发生闪蒸引起循环泵的汽蚀，设置了再循环泵过冷管路。高压加热器的出口处通过再循环泵过冷管路与储水罐的出口处连通，该管路从主给水管引出，经调节阀一和截止阀一后引至储水罐出口。优选的：管路容量约为2％bmcr。
47.进一步，为了防止再循环泵和储水罐水位调节阀受到热冲击，设置再循环泵的加热管路，省煤器的出口处通过加热管路与循环泵的出口处连通。
48.该管路从省煤器出口引出热水，经截止阀二、调节阀二送至循环泵出口，在泵停运时暖泵水经过循环泵后，从泵入口管道进入储水罐。具体的：储水罐至大气扩容器疏水管路采用原有省煤器出口暖管管路。
49.进入储水罐的暖泵热水和暖阀热水进行热能回收，利用储水罐上原有排水管路或原有排水管路扩容，将加热水通过止回阀引至过热器三级减温水管道。调节阀二优选采用针形调节阀。
50.进一步，炉水再循环系统控制
51.锅炉启动后，控制系统根据指令的要求对再循环泵流量调节阀和储水罐水位调节阀进行相应的控制。控制输入以储水罐水位变送器信号为主，由分离器储水罐的压力作为补偿信号，与锅炉输入指令进行偏差计算后，进行相应的程序选择控制(高低水位的不同)以及联锁保护措施，以满足机组启动阶段的需要。
52.如图2所示，当储水罐处于低水位段(水位在l0-l1之间)时，利用再循环流量调节阀控制储水罐的水位。在锅炉清洗和启动初期汽水膨胀阶段，当储水罐水位处于高水位段(水位在 l1-l2之间)时，利用储水罐水位调节阀控制储水罐水位。
53.上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。