一种集成SSS离合器的燃煤发电系统及运行方法

一种集成sss离合器的燃煤发电系统及运行方法
技术领域
1.本发明涉及燃煤发电系统技术领域，具体涉及一种集成sss离合器的燃煤发电系统及运行方法。


背景技术：

2.随着可再生能源的发展，可再生能源发电的比例也在不断增加，由于可再生能源不稳定的缺点，将可再生能源发电并入电网给电网的稳定性带来威胁，因此有必要利用电厂进行调峰以提高电网的稳定性。但是在电厂深度调峰的过程中，由于电厂的运行工况显著偏离设计工况，导致机组的效率显著下降，降低了机组的经济性，而通过配置前置汽轮机可以解决低负荷时机组效率显著降低的问题，为了使前置汽轮机能够灵活运行，前置汽轮机需配置独立的发电机，使得系统的投资成本进一步增加，如果不配置独立的发电机，前置汽轮机在全工况的运行策略更为复杂。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中的机组中配置前置汽轮机之后，为了使前置汽轮机能够灵活运行，前置汽轮机需配置独立的发电机，使得系统的投资成本进一步增加，如果不配置独立的发电机，前置汽轮机在全工况的运行策略更为复杂，从而提供一种集成sss离合器的燃煤发电系统及运行方法。
4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
5.一种集成sss离合器的燃煤发电系统，包括：燃煤发电系统，至少包括相连的锅炉、高压缸、中低压缸以及发电机；前置汽轮机，所述前置汽轮机的进口与所述锅炉的主蒸汽出口相连通，所述前置汽轮机的出口与所述高压缸的进口相连通；sss离合器，所述前置汽轮机的轴通过所述sss离合器与所述高压缸及所述中低压缸的主轴连接。
6.进一步地，该集成sss离合器的燃煤发电系统还包括第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀；所述锅炉的主蒸汽出口包括两个支路，所述第一控制阀设置在所述锅炉通向所述前置汽轮机的支路上，所述第三控制阀设置在所述锅炉通向所述高压缸的支路上；所述第二控制阀设置在所述前置汽轮机的出口与所述高压缸的进口之间的管路上，以使从所述第二控制阀流出的蒸汽与从所述第三控制阀流出的蒸汽进行汇合之后流入所述高压缸的进口。
7.进一步地，所述燃煤发电系统还包括凝汽器、低压加热器组、除氧器、给水泵以及高压加热器组；所述凝汽器的进口与所述中低压缸的蒸汽出口相连，所述凝汽器的出口与所述低压加热器组的给水进口相连；所述低压加热器组的给水出口与所述除氧器的给水进口相连；所述除氧器的给水出口与所述给水泵的进口相连；所述给水泵的出口与所述高压加热器组的给水进口相连；所述高压加热器组的给水出口与所述锅炉的给水进口相连；所述低压加热器组的蒸汽进口与所述中低压缸的第一抽汽口的相连；所述除氧器的蒸汽进口与所述中低压缸的第二抽汽口相连；所述高压加热器组的蒸汽进口与所述高压缸的抽汽口
相连。
8.一种集成sss离合器的燃煤发电系统的运行方法，包括上述所述的集成sss离合器的燃煤发电系统，具体运行方法如下：在系统为高负荷时，若前置汽轮机处于停机状态，则断开sss离合器；若前置汽轮机处于工作状态，则开启sss离合器；在系统为中低负荷时，前置汽轮机处于工作状态，sss离合器将前置汽轮机的轴与高压缸及中低压缸的主轴相连接。
9.进一步地，如果前置汽轮机处于启动或热备用状态，则sss离合器处于关断状态，以断开前置汽轮机的轴与高压缸及中低压缸的主轴之间的连接。
10.进一步地，如果前置汽轮机出现事故，则sss离合器处于关断状态，以断开前置汽轮机的轴与高压缸及中低压缸的主轴之间的连接。
11.进一步地，在系统为中低负荷时，在系统热负荷不变的前提下，通过降低前置汽轮机的蒸汽流量，并将前置汽轮机的轴与高压缸及中低压缸的主轴断开，以提高系统的功率。
12.进一步地，在系统为高、中负荷时，保持锅炉的主蒸汽压力不变：如果高压缸的出口蒸汽温度较高，则通过减少第三控制阀的阀位，以降低系统的功率；如果高压缸的出口蒸汽温度较低，则通过减少第一控制阀的阀位，以降低系统的功率。
13.进一步地，在系统为低负荷时，则通过关闭第三控制阀，并通过降低锅炉的主蒸汽压力，以降低系统的功率。
14.进一步地，如果通过调节锅炉的主蒸汽压力无法达到目标功率的速率要求，则通过减少第一控制阀的阀位辅助功率的调节。
15.本发明技术方案，具有如下优点：
16.本发明提供的集成sss离合器的燃煤发电系统，通过集成sss离合器，使得前置汽轮机可以根据运行状态，切换与高压缸、中低压缸的主轴的连接或断开状态，提高了前置汽轮机的运行灵活性；同时省去了适配于前置汽轮机的独立发电机及其辅助设备，降低了系统的成本。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例中的集成sss离合器的燃煤发电系统的示意图。
19.1、锅炉；2、高压缸；3、中低压缸；4、发电机；5、凝汽器；6、低压加热器组；7、除氧器；8、给水泵；9、高压加热器组；10、第一控制阀；11、第二控制阀；12、第三控制阀；13、前置汽轮机；14、sss离合器；15、第一抽汽口；16、第二抽汽口。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
24.图1为本发明实施例中的集成sss离合器的燃煤发电系统的示意图；如图1所示，本实施例提供一种集成sss(synchro-self-shifting，同步自换档)离合器的燃煤发电系统，包括：燃煤发电系统，至少包括相连的锅炉1、高压缸2、中低压缸3以及发电机4；前置汽轮机13，前置汽轮机13的进口与锅炉1的主蒸汽出口相连通，前置汽轮机13的出口与高压缸2的进口相连通；sss离合器14，前置汽轮机13的轴通过sss离合器14与高压缸2及中低压缸3的主轴连接。
25.本实施例提供的集成sss离合器14的燃煤发电系统，通过集成sss离合器14，使得前置汽轮机13可以根据运行状态，切换其与高压缸2、中低压缸3的主轴的连接或断开状态，提高了前置汽轮机13的运行灵活性；同时省去了适配于前置汽轮机13的独立发电机及其辅助设备，降低了系统的成本。
26.其中，该集成sss离合器14的燃煤发电系统还包括第一控制阀10、第二控制阀11以及第三控制阀12；锅炉1的主蒸汽出口包括两个支路，第一控制阀10设置在锅炉1通向前置汽轮机13的支路上，第三控制阀12设置在锅炉1通向高压缸2的支路上；第二控制阀11设置在前置汽轮机13的出口与高压缸2的进口之间的管路上，以使从第二控制阀11流出的蒸汽与从第三控制阀12流出的蒸汽进行汇合之后流入高压缸2的进口。
27.其中，燃煤发电系统还包括凝汽器5、低压加热器组6、除氧器7、给水泵8以及高压加热器组9；凝汽器5的进口与中低压缸3的蒸汽出口相连，凝汽器5的出口与低压加热器组6的给水进口相连；低压加热器组6的给水出口与除氧器7的给水进口相连；除氧器7的给水出口与给水泵8的进口相连；给水泵8的出口与高压加热器组9的给水进口相连；高压加热器组9的给水出口与锅炉1的给水进口相连；低压加热器组6的蒸汽进口与中低压缸3的第一抽汽口15的相连；除氧器7的蒸汽进口与中低压缸3的第二抽汽口16相连；高压加热器组9的蒸汽进口与高压缸2的抽汽口相连。
28.具体而言，锅炉1的主蒸汽出口的一个支路经过第三控制阀12与高压缸2的进口相连接，高压缸2的蒸汽出口与锅炉1的再热蒸汽进口相连接，锅炉1的再热蒸汽出口与中低压缸3的进口相连接，中低压缸3的蒸汽出口与凝汽器5的进口相连接，凝汽器5的出口与低压加热器组6的给水进口相连接，低压加热器组6的给水出口与除氧器7的给水进口相连接，除氧器7的给水出口与给水泵8的进口相连接，给水泵8的出口与高压加热器组9的给水进口相连接，高压加热器组9的给水出口与锅炉1的给水进口相连接，低压加热器组6、除氧器7和高
压加热器组9的蒸汽进口分别与中低压缸3的第一抽汽口15、第二抽汽口16以及高压缸2的抽汽口相连接；
29.锅炉1的主蒸汽出口的另一个支路为经过第一控制阀10与前置汽轮机13的进口相连接，前置汽轮机13的出口经过第二控制阀11与第三控制阀12的出口汇合，并与高压缸2的进口相连接。
30.前置汽轮机13的轴通过sss离合器14与高压缸2、中低压缸3的主轴的一端连接，发电机4与高压缸2、中低压缸3的主轴的另一端相连接。
31.另一个实施例还提供一种集成sss离合器14的燃煤发电系统的运行方法，包括上述的集成sss离合器14的燃煤发电系统，具体运行方法如下：在系统为高负荷时，若前置汽轮机13处于停机状态，则断开sss离合器14；若前置汽轮机13处于工作状态，则开启sss离合器14；在系统为中低负荷时，前置汽轮机13处于工作状态，sss离合器14将前置汽轮机13的轴与高压缸2及中低压缸3的主轴相连接。
32.其中，如果前置汽轮机13处于启动或热备用状态，则sss离合器14处于关断状态，以断开前置汽轮机13的轴与高压缸2及中低压缸3的主轴之间的连接。
33.其中，如果前置汽轮机13出现事故，则sss离合器14处于关断状态，以断开前置汽轮机13的轴与高压缸2及中低压缸3的主轴之间的连接。
34.其中，在系统为中低负荷时，在系统热负荷不变的前提下，通过降低前置汽轮机13的蒸汽流量，并将前置汽轮机13的轴与高压缸2及中低压缸3的主轴断开，以提高系统的功率。
35.其中，在系统为高、中负荷时，保持锅炉1的主蒸汽压力不变：如果高压缸2的出口蒸汽温度较高，则通过减少第三控制阀12的阀位，以降低系统的功率；如果高压缸2的出口蒸汽温度较低，则通过减少第一控制阀10的阀位，以降低系统的功率。
36.其中，在系统为低负荷时，则通过关闭第三控制阀12，并通过降低锅炉1的主蒸汽压力，以降低系统的功率。
37.其中，如果通过调节锅炉1的主蒸汽压力无法达到目标功率的速率要求，则通过减少第一控制阀10的阀位辅助功率的调节。
38.具体而言，在系统为高负荷时，由于工作状态下的前置汽轮机13蒸汽流量较低，效率不高，因此前置汽轮机13可处于停机状态，也可处于工作状态，如果前置汽轮轨处于停机状态，则断开sss离合器14，否则开启sss离合器14。
39.在系统为中低负荷时，此时前置汽轮机13的蒸汽流量较高，接近设计工况，因此前置汽轮机13应处于工作状态，sss离合器14将前置汽轮机13的轴与高压缸2、中低压缸3的主轴相连接。
40.除此之外，sss离合器14有三种情况下应处于关断状态，首先如果前置汽轮机13处于启动或热备用状态，则不将前置汽轮机13的主轴与高压缸2、中低压缸3的主轴相连接。其次，如果前置汽轮机13如果出现事故，则断开前置汽轮机13与高压缸2、中低压缸3的主轴的连接。再者，在系统的工作中低负荷时，如果减少前置汽轮机13的蒸汽流量，在系统热负荷不变的前提下，系统的功率可以短期内升高，因此可以作为一种调峰方法，通过将前置汽轮机13的蒸汽流量降至最低，并将前置汽轮机13的主轴与高压缸2、中压缸的主轴断开，可以最大程度提高系统的功率。
41.对于系统在不同负荷控制功率的方法为，在系统为高、中负荷时，保持锅炉1的主蒸汽压力不变，通过减少第一控制阀10或第三控制阀12的阀位均可以降低系统功率。虽然这两种调节方法都可以降低锅炉1产生的主蒸汽流量，但是其对系统的影响完全不同，当减少第一控制阀10的阀位时，降低了进入前置汽轮机13的蒸汽流量和压力，降低了前置汽轮机13的效率，但是提高了进入高压缸2的蒸汽温度，提高了系统的安全性。当减少第三控制阀12的阀位时，降低了进入第三控制阀12的蒸汽流量，而进入前置汽轮机13的蒸汽流量和压力变化不明显，因此前置汽轮机13的效率几乎变化，但是降低了进入高压缸2的蒸汽温度，可能会影响系统的安全运行，具体使用哪一种控制策略可以根据高压缸2的出口蒸汽温度进行确定，如果高压缸2的出口蒸汽温度较高，则通过减少第三控制阀12的阀位降低系统的功率，反之则通过减少第一控制阀10的阀位降低系统的功率。
42.在系统为低负荷时，由于锅炉1产生的主蒸汽流量减少，因此应关闭第三控制阀12，并通过降低锅炉1的主蒸汽压力降低系统的功率，以确保系统能够以较高的效率运行，如果通过调节锅炉1的主蒸汽压力无法达到目标功率的速率要求，则通过减少第一控制阀10的阀位辅助功率的调节。
43.综上，本技术中的集成sss离合器的燃煤发电系统及运行方法，使得前置汽轮机可以根据运行状态，切换与主汽轮机轴的连接或断开状态，提高了前置汽轮机的运行灵活性，同时省去了前置汽轮机的独立发电机及其辅助设备，降低了系统的成本，通过制定系统全工况的运行策略，也保证了系统的高效稳定运行。
44.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种集成sss离合器的燃煤发电系统，其特征在于，包括：燃煤发电系统，至少包括相连的锅炉、高压缸、中低压缸以及发电机；前置汽轮机，所述前置汽轮机的进口与所述锅炉的主蒸汽出口相连通，所述前置汽轮机的出口与所述高压缸的进口相连通；sss离合器，所述前置汽轮机的轴通过所述sss离合器与所述高压缸及所述中低压缸的主轴连接。2.根据权利要求1所述的集成sss离合器的燃煤发电系统，其特征在于，还包括第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀；所述锅炉的主蒸汽出口包括两个支路，所述第一控制阀设置在所述锅炉通向所述前置汽轮机的支路上，所述第三控制阀设置在所述锅炉通向所述高压缸的支路上；所述第二控制阀设置在所述前置汽轮机的出口与所述高压缸的进口之间的管路上，以使从所述第二控制阀流出的蒸汽与从所述第三控制阀流出的蒸汽进行汇合之后流入所述高压缸的进口。3.根据权利要求1所述的集成sss离合器的燃煤发电系统，其特征在于，所述燃煤发电系统还包括凝汽器、低压加热器组、除氧器、给水泵以及高压加热器组；所述凝汽器的进口与所述中低压缸的蒸汽出口相连，所述凝汽器的出口与所述低压加热器组的给水进口相连；所述低压加热器组的给水出口与所述除氧器的给水进口相连；所述除氧器的给水出口与所述给水泵的进口相连；所述给水泵的出口与所述高压加热器组的给水进口相连；所述高压加热器组的给水出口与所述锅炉的给水进口相连；所述低压加热器组的蒸汽进口与所述中低压缸的第一抽汽口的相连；所述除氧器的蒸汽进口与所述中低压缸的第二抽汽口相连；所述高压加热器组的蒸汽进口与所述高压缸的抽汽口相连。4.一种集成sss离合器的燃煤发电系统的运行方法，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的集成sss离合器的燃煤发电系统，具体运行方法如下：在系统为高负荷时，若前置汽轮机处于停机状态，则断开sss离合器；若前置汽轮机处于工作状态，则开启sss离合器；在系统为中低负荷时，前置汽轮机处于工作状态，sss离合器将前置汽轮机的轴与高压缸及中低压缸的主轴相连接。5.根据权利要求4所述的集成sss离合器的燃煤发电系统的运行方法，其特征在于，如果前置汽轮机处于启动或热备用状态，则sss离合器处于关断状态，以断开前置汽轮机的轴与高压缸及中低压缸的主轴之间的连接。6.根据权利要求4所述的集成sss离合器的燃煤发电系统的运行方法，其特征在于，如果前置汽轮机出现事故，则sss离合器处于关断状态，以断开前置汽轮机的轴与高压缸及中低压缸的主轴之间的连接。7.根据权利要求4所述的集成sss离合器的燃煤发电系统的运行方法，其特征在于，在系统为中低负荷时，在系统热负荷不变的前提下，通过降低前置汽轮机的蒸汽流量，并将前置汽轮机的轴与高压缸及中低压缸的主轴断开，以提高系统的功率。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的集成sss离合器的燃煤发电系统的运行方法，其特征在于，在系统为高、中负荷时，保持锅炉的主蒸汽压力不变：如果高压缸的出口蒸汽温度较高，则通过减少第三控制阀的阀位，以降低系统的功率；如果高压缸的出口蒸汽温度较低，则通过减少第一控制阀的阀位，以降低系统的功率。9.根据权利要求4-7中任一项所述的集成sss离合器的燃煤发电系统的运行方法，其特征在于，在系统为低负荷时，则通过关闭第三控制阀，并通过降低锅炉的主蒸汽压力，以降低系统的功率。10.根据权利要求9所述的集成sss离合器的燃煤发电系统的运行方法，其特征在于，如果通过调节锅炉的主蒸汽压力无法达到目标功率的速率要求，则通过减少第一控制阀的阀位辅助功率的调节。

技术总结
本发明涉及燃煤发电系统技术领域，提供了一种集成SSS离合器的燃煤发电系统及运行方法，该集成SSS离合器的燃煤发电系统，包括：燃煤发电系统，至少包括相连的锅炉、高压缸、中低压缸以及发电机；前置汽轮机，前置汽轮机的进口与锅炉的主蒸汽出口相连通，前置汽轮机的出口与高压缸的进口相连通；SSS离合器，前置汽轮机的轴通过SSS离合器与高压缸及中低压缸的主轴连接。本发明提供的集成SSS离合器的燃煤发电系统，通过集成SSS离合器，使得前置汽轮机可以根据运行状态，切换与高压缸、中低压缸的主轴的连接或断开状态，提高了前置汽轮机的运行灵活性；同时省去了适配于前置汽轮机的独立发电机及其辅助设备，降低了系统的成本。降低了系统的成本。降低了系统的成本。


技术研发人员：许朋江 石慧 江浩 马汀山 王朝阳 刘明 严俊杰 李辉 白发琪 刘伟 刘思宇
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司 西安交通大学
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/6/27