[发明专利]一种纯凝机组宽负荷调峰系统及运行方法

说明书

本发明公开了一种纯凝机组宽负荷调峰系统及运行方法，包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、发电机、低压加热器、高压加热器和除氧器以及蓄热装置，汽轮机低压缸采用小于同容量的汽缸，解决了小容积流量叶片安全运行问题，利用低压缸出力小的特性，用电低谷时，汽轮机的最小技术出力可下调到机组额定容量的20%～30%；汽轮机高压缸和中压缸采用同容量的汽缸，并允许进汽压力超过额定压力5%，利用高压缸、中压缸的过负荷能力以及蓄热装置的蓄热能力，对低压缸少出力的部分进行了弥补，用电高峰时，汽轮机的最大技术出力可达到机组额定容量的100%。本发明系统简单、性能可靠，解决了纯凝汽轮机不能深度调峰的问题。

技术领域

本发明属于火电厂的纯凝机组调峰技术领域，具体涉及一种纯凝机组宽负荷调峰系统及运行方法，尤其适用于电网峰谷差较大的调峰需求，机组负荷“能上能下”。

背景技术

我国电源结构以火电为主，电源结构单一，而近些年来以风电为代表的新能源迅猛增长，为有效消纳新能源资源，降低了火电机组负荷率，加大了火电机组调峰深度，部分地区满负荷运行工况难得一见。在电网峰谷差日益增大的趋势下以及新能源发电具有间歇性、随机性、不可控性的特点，给火电机组调峰带来极大困难，电力系统调节能力不足。为保电网频率稳定、可靠供电，要求火电机组在用电低谷时段能够进行深度调峰，在用电高峰时段具有顶峰能力，机组负荷“能上能下”。

我国火电燃煤机组按照负荷的70%以上设计，国内纯凝机组调峰能力达到50%，这种情况造成了电网灵活性不足，当新能源出力较多的时候，受网内的火电机组调峰能力限制，无法进行全部消纳，部分地区出现较为严重的弃风、弃光和弃水问题。为促进可再生能源消纳，各地相继出台了辅助服务市场运营规则，加大调峰补偿力度，鼓励火电机组进行深度调峰，但让本应承担基本负荷的机组进行深度调峰，不但使机组经济性大幅下降，更影响机组安全运行，给机组本身造成严重的负担、甚至于设备损坏，极大地缩短了机组的使用寿命。近年来的事故频发，特别是低压缸的末级叶片水蚀及损坏，有很大的原因正是源于此所带来的后果。

高负荷运行时，高温、高压蒸汽依次流过高、中压缸，经中压缸排出，并全部进入低压缸，蒸汽到达低压缸次末级和末级时，蒸汽压力，温度降了很低，蒸汽比容增加很大，排汽容积流量很大，为使蒸汽能从低压缸顺利排出，次末级，尤其是末级必须有足够的通流面积，需要尽可能长的末级叶片。

低负荷运行时，低压缸末级叶片需要有最小的蒸汽通过，才能保证其安全运行，否则会对末级叶片产生负面影响：①蒸汽不但不对外做功，而且消耗外界功，出现“鼓风”现象，排汽缸温度上升，引起机组振动；②叶片动应力和动频率发生变化，容易出现大负冲角运行，导致叶片颤振，甚至叶片断裂；③低压缸末级汽流中水滴含量大，当发生回流时，液滴冲击动叶出口边，末级叶片易发生水蚀。

低压缸末级叶片长度确定后，让它满足较大负荷需求时，它就不能满足较小负荷需求，反之亦然。按照基本负荷设计的汽轮机，理论上汽轮机最小技术出力可达30%额定负荷，实际运行中受汽轮机低压缸末级叶片最小冷却蒸汽流量以及锅炉最低稳燃限制，为保证末级叶片安全运行，纯凝机组调峰能力在40%左右，调峰深度以及宽度未能满足电网负荷“能上能下”的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种设计合理、运行可靠的纯凝机组宽负荷调峰系统及运行方法，在保证低压缸末级叶片安全的前提下，满足纯凝机组宽负荷调峰需求，机组负荷“能上能下”。