一种双轴汽轮机系统及超高参数双轴汽轮系统的启动方法与流程

1.本发明涉及一种双轴汽轮机及超高参数双轴汽轮系统的启动方法，属于蒸汽轮机火电领域。


背景技术：

2.提高火电机组的发电效率最有效的方法之一就是提升机组的进汽参数是，因此，随着火电技术的发展火电机组的进汽参数原来越高，当前火力发电机组的运行参数业绩最高为620℃，而国内各大集团也将650℃作为下一个火电机组进汽参数的研发目标。
3.机组进汽参数达到650℃，高温部件的材料开发和制造工艺性及其制造成本成为了机组开发的难点，为了减少650℃镍基高温材料的用量，提高高温部件制造的工艺性以及降低制造成本，行业内提出了一种650℃超高参数双轴汽轮发电机组的方案，该方案将汽轮机高压模块、中压模块的高温段单独设计一个轴系，将中压模块的低温段和低压模块单独设计另一个轴系，整个机组为双轴汽轮发电机组。


技术实现要素：

4.本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种双轴汽轮机及超高参数双轴汽轮系统的启动方法，该系统和方法可以有效提高汽轮机启动效率，缩短启动时间，实现机组从启动状态向运行状态的平稳过度。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种双轴汽轮机，包括用于提供蒸汽的锅炉，所述锅炉通过管道连通有汽轮机模块a和模块b，所述模块a连接有发电机a，模块b连接有发电机b；
7.所述模块a包括高压缸a和中压缸a，所述锅炉连通高压缸a的进汽，所述高压缸a的排汽通过再热器连通至中压缸a的进汽，所述中压缸a的排汽连通至模块b的进汽，模块b的排汽连通至凝汽器，所述凝汽器连通有给水及回热系统，并通过给水及回热系统连通至锅炉；
8.在锅炉与高压缸a连通的支路上还设置有第一旁通支路，该第一旁通支路通过高压旁路阀连通再热器的再热冷段以及模块b的进汽支路；
9.在再热器与低压缸a连通的支路上还设置有第二旁通支路，并通过第二旁通支路连通至凝汽器，该第二旁通支路上设置有中压旁路阀以用于调节中压缸a的进汽压力；
10.在中压缸a与模块b连通的支路上还设置有第三旁通支路，并通过第三旁通支路连通至凝汽器，该第三旁通支路上设置有低压旁路阀。
11.进一步的，所述锅炉与高压缸a连通的支路上设置有高压主汽阀以及高压调节阀，所述高压主汽阀设置于第一旁通支路连接点的后段，且设置于高压调节阀的前端。
12.进一步的，所述高压缸a连通于再热器的支路上设置有高排逆止阀，且该高排逆止阀设置于第一旁通支路连接点的前段。
13.进一步的，所述再热器与中压缸a连通的支路上设置有中压主汽阀和中压调节阀，
所述中压主汽阀设置于第二旁通支路连接点的后段，且设置于中压调节阀的前端。
14.进一步的，所述中压缸a与模块b连通的支路上设置有低压调节阀和中压缸进汽止逆阀，所述低压调节阀设置于第一旁通支路连接点的前段，且设置于中压缸进汽止逆阀的后端；
15.在第一旁通支路上还设置有启动调节阀，并设置于靠近第一旁通支路与中压缸a与模块b连通的支路的连接点。
16.进一步的，所述模块b包括中压缸b、低压缸a以及低压缸b，所述中压缸b的进汽连通中压缸a的排汽以及第一旁通支路，所述中压缸b的排汽连通低压缸a以及低压缸b的进汽，所述低压缸a以及低压缸b的排汽连通至凝汽器。
17.进一步的，所述中压缸a的排汽端设置有第一气压监测点，所述中压缸b的进汽端设置有第二气压监测点。
18.一种超高参数双轴汽轮机发电机组的启动方法，采用上述的一种双轴汽轮机，包括以下步骤：
19.s1、汽轮机正常工作时，来自锅炉的高温蒸汽通过高压缸a做功进入再热器，然后再依次进入中压缸a、中压缸b、低压缸a、低压缸b进行做功，最后进入凝汽器，形成凝结水后进入下一个循环；
20.s2、汽轮机启动，采用中压缸a和中压缸b联合启动；来自锅炉的蒸汽通过高压旁路阀后进入再热冷段经再热器吸热后进入再热热段；
21.s3、机组冲转开始，来自再热热段的蒸汽经过中压主汽阀、中压调节阀进入a中压缸冲转，直至汽轮机转速稳定在要求转速，其排汽经低压旁路阀进入凝汽器；同时，来自再热冷段的蒸汽经启动调节阀进入中压缸b、低压缸a、低压缸b冲转，直至汽轮机转速稳定在要求转速，锁定启动调节阀阀位，其排汽进入凝汽器，此时低压调节阀为关闭状态；
22.s4、机组并网开始，逐步增大中压调节阀开度，增加中压缸a进汽量，带动电机a并网，当电机a功率达到要求功率时，中压调节阀投入功率闭环，然后逐步关闭低压旁路阀，当中压缸a排汽压力大于中压缸b进汽压力时，中压缸进汽逆止阀打开，同时逐步打开低压调节阀，电机b开始并网，直至低压旁路阀完全关闭以及低压调节阀完全打开；然后，解除启动调节阀阀位锁定，逐步关闭直至全关，在此期间，电机b功率逐步升高；
23.s5、汽轮机升负荷，解除中压调节阀功率闭环，打开高压调节阀，高压缸a进汽，高压调节阀和中压调节阀同步开启，模块a和模块b并网负荷稳步增加，直至高压调节阀和中压调节阀全开，整个机组达到额定负荷。
24.进一步的，在步骤s3中，中压缸a冲转时，升速率为200-500r/min/min,直至汽轮机转速稳定在3000r/min；模块b冲转时，升速率为200-500r/min/min,直至汽轮机转速稳定在3000r/min。
25.进一步的，在步骤s2中，再热冷段的蒸汽参数为：压力1.5-2.0mpa，温度250-300℃；再热热段的蒸汽参数为：1.5-2.0mpa，温度350-400℃；对于再热热段的压力调节通过中压旁路阀调节。
26.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
27.本发明的一种双轴汽轮机系统及超高参数双轴汽轮系统的启动方法，在结构的设计上适用于超高参数双轴汽轮机，有效的将传统的结构设计采用双轴的设计，只是在管路
的设计上具有一定的差异，其相对而言能够有效提高汽轮机启动效率，并且能够有效的缩短启动时间，实现机组从启动状态向运行状态的平稳过渡。
附图说明
28.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
29.图1是本发明的结构示意图。
30.图中标记：1-锅炉，2-再热器，3-高压缸a，4-中压缸a，5-中压缸b，6-低压缸a，7-低压缸b，8-电机a，9-电机b，10-凝汽器，11-给水及回热系统，12-高压主汽阀，13-高压调节阀，14-中压主汽阀，15-中压调节阀，16-低压调节阀，17-高压旁路阀，18-中压旁路阀，19-低压旁路阀，20-高排逆止阀，21-启动调节阀，22-中压缸进汽逆止阀，23-第一气压监测点，24-第二气压监测点。
具体实施方式
31.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
32.本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
33.实施例1
34.一种双轴汽轮机系统，如图1所示，包括用于提供蒸汽的锅炉1，所述锅炉1通过管道连通有汽轮机模块a和模块b，所述模块a连接有发电机a8，模块b连接有发电机b9；
35.所述模块a包括高压缸a3和中压缸a4，所述锅炉1连通高压缸a3的进汽，所述高压缸a3的排汽通过再热器2连通至中压缸a4的进汽，所述中压缸a4的排汽连通至模块b的进汽，模块b的排汽连通至凝汽器10，所述凝汽器10连通有给水及回热系统11，并通过给水及回热系统连通至锅炉1；
36.在锅炉1与高压缸a3连通的支路上还设置有第一旁通支路，该第一旁通支路通过高压旁路阀17连通再热器2的再热冷段以及模块b的进汽支路；
37.在再热器2与低压缸a6连通的支路上还设置有第二旁通支路，并通过第二旁通支路连通至凝汽器10，该第二旁通支路上设置有中压旁路阀18以用于调节中压缸a4的进汽压力；
38.在中压缸a4与模块b连通的支路上还设置有第三旁通支路，并通过第三旁通支路连通至凝汽器10，该第三旁通支路上设置有低压旁路阀19。
39.在上述具体的设计基础上，根据相关管路的设置，具体的，所述锅炉1与高压缸a3连通的支路上设置有高压主汽阀12以及高压调节阀13，所述高压主汽阀12设置于第一旁通支路连接点的后段，且设置于高压调节阀13的前端。
40.更进一步的设计，所述高压缸a3连通于再热器2的支路上设置有高排逆止阀20，且该高排逆止阀20设置于第一旁通支路连接点的前段。
41.在上述具体的设计基础上，作为更加具体的设计，所述再热器2与中压缸a4连通的支路上设置有中压主汽阀14和中压调节阀15，所述中压主汽阀14设置于第二旁通支路连接
点的后段，且设置于中压调节阀15的前端。
42.同步的，所述中压缸a4与模块b连通的支路上设置有低压调节阀16和中压缸进汽止逆阀，所述低压调节阀16设置于第一旁通支路连接点的前段，且设置于中压缸进汽止逆阀的后端；
43.在第一旁通支路上还设置有启动调节阀21，并设置于靠近第一旁通支路与中压缸a4与模块b连通的支路的连接点。
44.更进一步的设计，所述模块b包括中压缸b5、低压缸a6以及低压缸b7，所述中压缸b5的进汽连通中压缸a4的排汽以及第一旁通支路，所述中压缸b5的排汽连通低压缸a6以及低压缸b7的进汽，所述低压缸a6以及低压缸b7的排汽连通至凝汽器10。
45.更进一步的优化，所述中压缸a4的排汽端设置有第一气压监测点23，所述中压缸b5的进汽端设置有第二气压监测点24。更具体的，所述第一气压监测点23和第二气压监测点24通过设置压力表检测气压。
46.实施例2
47.为了便于说明实施例1设计的汽轮机系统的工作原理，并且体现出一种超高参数双轴汽轮机系统的启动方法，更加具体的，如图1所示，包括以下步骤：
48.s1、汽轮机正常工作时，来自锅炉1的高温蒸汽(作为优选的，650℃的高温蒸汽)通过高压缸a3做功进入再热器2，然后再依次进入中压缸a4、中压缸b5、低压缸a6、低压缸b7进行做功，最后进入凝汽器10，形成凝结水后进入下一个循环；
49.s2、汽轮机启动，采用中压缸a4和中压缸b5联合启动；来自锅炉1的蒸汽通过高压旁路阀17后进入再热冷段经再热器2吸热后进入再热热段；
50.s3、机组冲转开始，来自再热热段的蒸汽经过中压主汽阀14、中压调节阀15进入a中压缸冲转，直至汽轮机转速稳定在要求转速，其排汽经低压旁路阀19进入凝汽器10；同时，来自再热冷段的蒸汽经启动调节阀21进入中压缸b5、低压缸a6、低压缸b7冲转，直至汽轮机转速稳定在要求转速，锁定启动调节阀21阀位，其排汽进入凝汽器10，此时低压调节阀16为关闭状态；
51.s4、机组并网开始，逐步增大中压调节阀15开度，增加中压缸a4进汽量，带动电机a8并网，当电机a8功率达到10％tha功率时，中压调节阀15投入功率闭环，然后逐步关闭低压旁路阀19，当中压缸a4排汽压力大于中压缸b5进汽压力时，中压缸进汽逆止阀22打开，同时逐步打开低压调节阀16，电机b9开始并网，直至低压旁路阀19完全关闭以及低压调节阀16完全打开；然后，解除启动调节阀21阀位锁定，逐步关闭直至全关，在此期间，电机b9功率逐步升高；
52.s5、汽轮机升负荷，解除中压调节阀15功率闭环，打开高压调节阀13，高压缸a3进汽，高压调节阀13和中压调节阀15同步开启，模块a和模块b并网负荷稳步增加，直至高压调节阀13和中压调节阀15全开，整个机组达到额定负荷。
53.在上述具体的设计中，作为具体的设计，在步骤s3中，中压缸a4冲转时，升速率为200-500r/min/min,直至汽轮机转速稳定在3000r/min；模块b冲转时，升速率为200-500r/min/min,直至汽轮机转速稳定在3000r/min。
54.更进一步的，在步骤s2中，再热冷段的蒸汽参数为：压力1.5-2.0mpa，温度250-300℃；再热热段的蒸汽参数为：1.5-2.0mpa，温度350-400℃；对于再热热段的压力调节通过中
压旁路阀18调节。
55.作为更加具体的说明，高参数双轴汽轮机分别驱动电机a8、电机b9做功，其工作介质属于同一个热力循环系统。
56.而在上述具体的设计中，高参数双轴汽轮发电机组启动时，设置两路工作汽源：再热热段和再热冷段，两路汽源均来自锅炉1，模块b不需设置额外启动汽源，实现能源的充分充分利用。同时，通过两路汽源的设计，实现模块a和模块b同步启动，不再是依次进汽驱动，从而有效的节省了启动时间。
57.作为更加具体的设计，模块a冲转至低负荷(10％以下)阶段，排汽进入凝汽器10，模块b冲转过程蒸汽起源来自于再热冷段。进一步的，模块b并网及带初负荷过程通过将模块a排汽切入中压缸b5以及切断再热冷段的启动汽源实现。
58.综上所述，本发明的一种双轴汽轮机系统及超高参数双轴汽轮系统的启动方法，在结构的设计上适用于超高参数双轴汽轮机，有效的将传统的结构设计采用双轴的设计，只是在管路的设计上具有一定的差异，其相对而言能够有效提高汽轮机启动效率，并且能够有效的缩短启动时间，实现机组从启动状态向运行状态的平稳过渡。
59.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

技术特征：
1.一种双轴汽轮机系统，其特征在于：包括用于提供蒸汽的锅炉，所述锅炉通过管道连通有汽轮机模块a和模块b，所述模块a连接有发电机a，模块b连接有发电机b；所述模块a包括高压缸a和中压缸a，所述锅炉连通高压缸a的进汽，所述高压缸a的排汽通过再热器连通至中压缸a的进汽，所述中压缸a的排汽连通至模块b的进汽，模块b的排汽连通至凝汽器，所述凝汽器连通有给水及回热系统，并通过给水及回热系统连通至锅炉；在锅炉与高压缸a连通的支路上还设置有第一旁通支路，该第一旁通支路通过高压旁路阀连通再热器的再热冷段以及模块b的进汽支路；在再热器与低压缸a连通的支路上还设置有第二旁通支路，并通过第二旁通支路连通至凝汽器，该第二旁通支路上设置有中压旁路阀以用于调节中压缸a的进汽压力；在中压缸a与模块b连通的支路上还设置有第三旁通支路，并通过第三旁通支路连通至凝汽器，该第三旁通支路上设置有低压旁路阀。2.如权利要求1所述的一种双轴汽轮机系统，其特征在于：所述锅炉与高压缸a连通的支路上设置有高压主汽阀以及高压调节阀，所述高压主汽阀设置于第一旁通支路连接点的后段，且设置于高压调节阀的前端。3.如权利要求2所述的一种双轴汽轮机系统，其特征在于：所述高压缸a连通于再热器的支路上设置有高排逆止阀，且该高排逆止阀设置于第一旁通支路连接点的前段。4.如权利要求3所述的一种双轴汽轮机系统，其特征在于：所述再热器与中压缸a连通的支路上设置有中压主汽阀和中压调节阀，所述中压主汽阀设置于第二旁通支路连接点的后段，且设置于中压调节阀的前端。5.如权利要求4所述的一种双轴汽轮机系统，其特征在于：所述中压缸a与模块b连通的支路上设置有低压调节阀和中压缸进汽止逆阀，所述低压调节阀设置于第一旁通支路连接点的前段，且设置于中压缸进汽止逆阀的后端；在第一旁通支路上还设置有启动调节阀，并设置于靠近第一旁通支路与中压缸a与模块b连通的支路的连接点。6.如权利要求1-5任一项所述的一种双轴汽轮机系统，其特征在于：所述模块b包括中压缸b、低压缸a以及低压缸b，所述中压缸b的进汽连通中压缸a的排汽以及第一旁通支路，所述中压缸b的排汽连通低压缸a以及低压缸b的进汽，所述低压缸a以及低压缸b的排汽连通至凝汽器。7.如权利要求6所述的一种双轴汽轮机系统，其特征在于：所述中压缸a的排汽端设置有第一气压监测点，所述中压缸b的进汽端设置有第二气压监测点。8.一种超高参数双轴汽轮机系统的启动方法，采用权利要求1至7任一项所述的一种双轴汽轮机系统，其特征在于：包括以下步骤：s1、汽轮机正常工作时，来自锅炉的高温蒸汽通过高压缸a做功进入再热器，然后再依次进入中压缸a、中压缸b、低压缸a、低压缸b进行做功，最后进入凝汽器，形成凝结水后进入下一个循环；s2、汽轮机启动，采用中压缸a和中压缸b联合启动；来自锅炉的蒸汽通过高压旁路阀后进入再热冷段经再热器吸热后进入再热热段；s3、机组冲转开始，来自再热热段的蒸汽经过中压主汽阀、中压调节阀进入a中压缸冲转，直至汽轮机转速稳定在要求转速，其排汽经低压旁路阀进入凝汽器；同时，来自再热冷
段的蒸汽经启动调节阀进入中压缸b、低压缸a、低压缸b冲转，直至汽轮机转速稳定在要求转速，锁定启动调节阀阀位，其排汽进入凝汽器，此时低压调节阀为关闭状态；s4、机组并网开始，逐步增大中压调节阀开度，增加中压缸a进汽量，带动电机a并网，当电机a功率达到要求功率时，中压调节阀投入功率闭环，然后逐步关闭低压旁路阀，当中压缸a排汽压力大于中压缸b进汽压力时，中压缸进汽逆止阀打开，同时逐步打开低压调节阀，电机b开始并网，直至低压旁路阀完全关闭以及低压调节阀完全打开；然后，解除启动调节阀阀位锁定，逐步关闭直至全关，在此期间，电机b功率逐步升高；s5、汽轮机升负荷，解除中压调节阀功率闭环，打开高压调节阀，高压缸a进汽，高压调节阀和中压调节阀同步开启，模块a和模块b并网负荷稳步增加，直至高压调节阀和中压调节阀全开，整个机组达到额定负荷。9.如权利要求8所述的一种超高参数双轴汽轮机系统的启动方法，其特征在于：在步骤s3中，中压缸a冲转时，升速率为200-500r/min/min,直至汽轮机转速稳定在3000r/min；模块b冲转时，升速率为200-500r/min/min,直至汽轮机转速稳定在3000r/min。10.如权利要求8所述的一种超高参数双轴汽轮机系统的启动方法，其特征在于：在步骤s2中，再热冷段的蒸汽参数为：压力1.5-2.0mpa，温度250-300℃；再热热段的蒸汽参数为：1.5-2.0mpa，温度350-400℃；对于再热热段的压力调节通过中压旁路阀调节。

技术总结
本发明公开了一种双轴汽轮机及超高参数双轴汽轮系统的启动方法，属于火电领域；该系统包括用于提供蒸汽的锅炉，所述锅炉通过管道连通有汽轮机模块A和模块B，所述模块A连接有发电机A，模块B连接有发电机B；所述模块A包括高压缸A和中压缸A，所述锅炉连通高压缸A的进汽，所述高压缸A的排汽通过再热器连通至中压缸A的进汽，所述中压缸A的排汽连通至模块B的进汽，模块B的排汽连通至凝汽器；本发明在结构的设计上适用于超高参数双轴汽轮机，有效的将传统的结构设计采用双轴的设计，只是在管路的设计上具有一定的差异，其相对而言能够有效提高汽轮机启动效率，并且能够有效的缩短启动时间，实现机组从启动状态向运行状态的平稳过渡。渡。渡。


技术研发人员：高展羽 许朋江 侯明军 谢明江 陈峰 谢林贵 谢峰 陈胜军 薛朝囡 乔朋博 郑卫东 何高祥 曹志华
受保护的技术使用者：华能（浙江）能源开发有限公司玉环分公司 西安热工研究院有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/5/23