[发明专利]联合循环汽轮机快速启动暖机系统及方法

说明书

本发明涉及燃气‑蒸汽联合循环系统技术领域，尤其涉及一种联合循环汽轮机快速启动暖机系统及方法。该系统包括燃气轮机、发电机、自动同步离合器、汽轮机及暖机汽源，汽轮机包括高、中、低压缸，暖机汽源连接有通向高、中压缸的暖机蒸汽输送管道。该方法为：燃气轮机和汽轮机盘车运行；将燃气轮机转速提升至m转/分钟；向汽轮机内通入暖机蒸汽，使汽轮机转速提升至n转/分钟，且n＜m；降低燃气轮机转速，自动同步离合器在燃气轮机转速降低至n转/分钟，且汽轮机转速有超越燃气轮机转速的趋势时自动啮合；汽轮机带动燃气轮机转动，开始暖机；当汽轮机中压转子温度达到预设温度或暖机时间达到预设时间时结束暖机。可缩短冷态启动时间。

技术领域

本发明涉及燃气-蒸汽联合循环系统技术领域，尤其涉及一种联合循环汽轮机快速启动暖机系统及方法。

背景技术

汽轮机是电站建设中的关键动力设备之一，是把热能转换成机械能进而转换成电能的能量转换装置。由锅炉产生的高温、高压蒸汽，经过蒸汽透平，将热能与压力势能转换成汽轮机的机械能，带动汽轮机转子输出轴做功，该机械能通过汽轮机转子输出轴传递给发电机，从而将机械能转换成电能。

燃气-蒸汽联合循环系统指将燃气轮机作为前置透平，用余热锅炉来回收燃气轮机的排气余热，产出的蒸汽注入汽轮机，蒸汽在汽轮机中膨胀做功并输出电能。燃气-蒸汽联合循环把具有较高平均吸热温度的燃气轮机与具有较低平均放热温度的蒸汽轮机结合起来，使燃气轮机的高温尾气进入余热锅炉产生蒸汽，并使蒸汽在汽轮机中继续做功发电，使整个联合循环系统的热能利用率较简单循环有了明显提高。联合循环系统发电的净效率可达48％～62％。

燃气-蒸汽联合循环系统中的燃气轮机和汽轮机可以设计成单轴布置或多轴布置。单轴布置即燃气轮机轴系和汽轮机的轴系串联成一个轴系，共同驱动同一台发电机。多轴布置即燃气轮机和汽轮机各自驱动单独的发电机。单轴联合循环机组具有系统简化、布置紧凑、厂房面积小、土建成本低等优点，近年来被迅速推广应用，特别是新一代大功率联合循环中广泛采用单轴联合循环机组。

目前市场上的单轴联合循环机组最广泛的一种是在汽轮机和发电机之间装有自动同步离合器，该种形式的联合循环机组调峰性能优异，燃气轮机可单独运行。但是，该种形式的单轴联合循环机组存在冷态启动时汽轮机启动较慢的现象。冷态启动的过程中，燃气轮机启动速度快，汽轮机启动速度慢。因此，启动时，要么让燃气轮机长时间低负荷运行，等待汽轮机暖机，导致热效率较低；要么让燃气轮机快速加负荷参与调峰运行，此时，由于冷态的汽轮机尚未暖好，大部分余热锅炉产生的蒸汽不被允许进入汽轮机做功，而是直接通过旁路排至凝汽器，这样就不可避免的产生了较大的能源损失，增加了发电成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种减少联合循环汽轮机暖机耗时、缩短冷态启动时间的联合循环汽轮机快速启动暖机系统及方法，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种联合循环汽轮机快速启动暖机系统，包括暖机汽源以及同轴布置且依次连接的燃气轮机、发电机、自动同步离合器和汽轮机，汽轮机包括高压缸、中压缸和低压缸，暖机汽源连接有通向高压缸和中压缸的暖机蒸汽输送管道。

优选地，高压缸的进汽口与高压主蒸汽管道连通，高压主蒸汽管道上从上游至下游依次设有电动隔离阀和高压进汽阀组，暖机蒸汽输送管道通过高压输送管道在电动隔离阀和高压进汽阀组之间与高压主蒸汽管道连通。

优选地，高压输送管道上串联设有两个高压截止阀。

优选地，高压缸的排汽口与高排蒸汽管道连通，高排蒸汽管道上设有高排逆止阀，暖机蒸汽输送管道通过高压输送管道在高排逆止阀和高压缸的排汽口之间与高排蒸汽管道连通。

优选地，还包括再热器，高压缸的排汽口通过高排蒸汽管道与再热器的入口连通，再热器的出口通过中压进汽管道与中压缸的进汽口连通，中压进汽管道上设有中压进汽阀组。