[发明专利]一种提升热电联产电厂整体灵活性和经济性的系统和方法

权利要求书

1.一种提升热电联产电厂整体灵活性和经济性的系统和方法，其特征在于，包括抽汽背压机组、抽汽凝汽式机组、I级压力匹配器、II级压力匹配器、分汽缸和反馈控制系统，其中；

所述抽汽背压式汽轮机(1)通过转轴与抽汽背压汽轮发电机(2)连接，抽汽背压式汽轮机(1)的中间抽汽管道(L1)分为两路，一路通过中压供汽电动阀(V1)与中压工业供汽管道(L2)相连，另一路通过I级压力匹配器(3)I级压力匹配器高压入口电动阀(V2)与I级压力匹配器驱动蒸汽入口管道(L3)相连。抽汽背压式汽轮机(1)的抽汽背压式汽轮机排汽管道(L4)分为两路，一路通过抽背机低压供汽电动阀(V3)与低压供汽分汽缸低压供汽分汽缸(4)连接，另一路通过II级压力匹配器(5)II级压力匹配器高压入口电动阀(V4)与II级压力匹配器(5)的II级压力匹配器驱动蒸汽入口管道(L5)相连。

所述抽汽凝汽式汽轮机高压缸(6)、抽汽凝汽式汽轮机中压缸(7)、抽汽凝汽式汽轮机低压缸(8)及通过转轴依次连接。抽汽凝汽式汽轮机中压缸(7)的抽汽凝汽式汽轮机中压缸中间抽汽管道(L6)分为三路，第一路通过抽凝机低压供汽电动阀(V5)与低压供汽分汽缸(4)连接，第二路通过II级压力匹配器(5)II级压力匹配器低压入口电动阀(V6)与II级压力匹配器(5)的II级压力匹配器低压蒸汽入口管道(L7)相连，第三路通过I级压力匹配器(3)I级压力匹配器低压入口电动阀(V7)与II级压力匹配器(5)的II级压力匹配器出口管道(L8)汇合后与I级压力匹配器(3)的I级压力匹配器低压蒸汽入口管道(L9)相连。

所述I级压力匹配器(3)I级压力匹配器出口管道(L10)与低压供汽分汽缸(4)相连。低压供汽分汽缸(4)出口通过低压供汽电动总阀(V8)与低压工业供汽管道(L11)相连。

在中压工业供汽管道(L2)上安装有第一流量测点(F1)和第一压力测点(P1)，在低压工业供汽管道(L11)上安装有第二流量测点(F2)和第二压力测点(P2)，在抽汽凝汽式汽轮机中压缸(7)的抽汽凝汽式汽轮机中压缸中间抽汽管道(L6)上安装有第三流量测点(F3)和第三压力测点(P3)，在I级压力匹配器(3)I级压力匹配器出口管道(L10)上安装有第四压力测点(P4)，在抽汽凝汽式汽轮发电机(9)上安装有第一功率测点(Q1)。

所述反馈控制系统包括第一反馈控制器(C1)和第二反馈控制器(C2)。第一反馈控制器(C1)的入口与第一流量测点(F1)和第一压力测点(P1)相连通，第一反馈控制器(C1)的出口与中压供汽电动阀(V1)相连通。第二反馈控制器(C2)的入口与第二流量测点(F2)、第二压力测点(P2)、第四压力测点(P4)和第一功率测点(Q1)相连通，第二反馈控制器(C2)的出口与I级压力匹配器(3)I级压力匹配器高压入口电动阀(V2)、抽背机低压供汽电动阀(V3)、II级压力匹配器(5)II级压力匹配器高压入口电动阀(V4)、抽凝机低压供汽电动阀(V5)、II级压力匹配器(5)II级压力匹配器低压入口电动阀(V6)、I级压力匹配器(3)I级压力匹配器低压入口电动阀(V7)和低压供汽电动总阀(V8)相连通。

2.根据权利要求1所述一种提升热电联产电厂整体灵活性和经济性的方法，该方法基于上述一种提升热电联产电厂整体灵活性和经济性的系统，包括如下操作步骤：

步骤一：将第三压力测点(P3)视为第一功率测点(Q1)和第三流量测点(F3)的函数：

P3＝f(Q1，F3)＝k0+k1*Q1+k2*F5+k3*(Q1)²+k4*(F3)²+k5*Q1*F3

其中，k0～k5为特定系数，可根据汽轮机设计参数变工况计算或性能试验得到。

步骤二：基于抽汽背压机组以热定电模式控制，电网调度单独调配抽汽凝汽式机组的发电机功率。收到特定的低压供汽需求指令后，优先由抽汽背压机组承担供汽负荷，提升抽汽背压机组的发电机功率，从而提升全厂总功率。

步骤三：根据用户的中压供汽需求，在第一反馈控制器(C1)中设置第一流量测点(F1)和第一压力测点(P1)的目标值，同时将第一流量测点(F1)和第一压力测点(P1)的测量值传送至第一反馈控制器(C1)。通过中压供汽电动阀(V1)的开度使中压供汽流量及压力满足用户需求。

步骤四：根据用户的低压供汽需求，在C2中设置第二流量测点(F2)和第二压力测点(P2)的目标值P2₀，同时将第二流量测点(F2)测量值F2、第二压力测点(P2)测量值P2、第一功率测点(Q1)测量值Q1、第四压力测点(P4)测量值P4传送至第二反馈控制器(C2)。第二反馈控制器(C2)控制I级压力匹配器(3)I级压力匹配器高压入口电动阀(V2)、II级压力匹配器(5)II级压力匹配器高压入口电动阀(V4)、抽凝机低压供汽电动阀(V5)、II级压力匹配器(5)II级压力匹配器低压入口电动阀(V6)和I级压力匹配器(3)I级压力匹配器低压入口电动阀(V7)保持全关，并通过控制低压供汽电动总阀(V8)和抽背机低压供汽电动阀(V3)的开度使低压供汽流量及压力满足用户需求。

步骤五：当步骤四所述调节方法无法满足低压供汽流量及压力的需求，即低压供汽电动总阀(V8)和抽背机低压供汽电动阀(V3)已全开时第二流量测点(F2)的测量值仍小于目标值，在第二反馈控制器(C2)中，令抽汽凝汽式汽轮机的抽汽流量目标值F3＝ΔF2。将Q1和F3带入步骤一所述函数，计算得出P3并进行判断。

步骤六：当抽汽凝汽式汽轮机的发电机功率Q1较高且抽汽流量F3较低时，步骤五所述P3≥P2₀，第二反馈控制器(C2)控制I级压力匹配器(3)I级压力匹配器高压入口电动阀(V2)、II级压力匹配器(5)II级压力匹配器高压入口电动阀(V4)、II级压力匹配器(5)II级压力匹配器低压入口电动阀(V6)和I级压力匹配器(3)I级压力匹配器低压入口电动阀(V7)保持全关，抽背机低压供汽电动阀(V3)保持全开，并通过控制低压供汽电动总阀(V8)和抽凝机低压供汽电动阀(V5)的开度使低压供汽流量及压力满足用户需求。

步骤七：当抽汽凝汽式汽轮机的发电机功率Q1降低或抽汽流量F3增大时，步骤五所述P3＜P2₀，第二反馈控制器(C2)控制II级压力匹配器(5)II级压力匹配器高压入口电动阀(V4)、抽凝机低压供汽电动阀(V5)和II级压力匹配器(5)II级压力匹配器低压入口电动阀(V6)保持全关，抽背机低压供汽电动阀(V3)保持全开，并通过控制低压供汽电动总阀(V8)、I级压力匹配器(3)I级压力匹配器低压入口电动阀(V7)和I级压力匹配器(3)I级压力匹配器高压入口电动阀(V2)的开度使低压供汽流量及压力满足用户需求。

步骤八：当抽汽凝汽式汽轮机的发电机功率Q1进一步降低或抽汽流量F3进一步增大时，步骤五所述P3＜P2₀，且由于P3低于I级压力匹配器(3)允许的低压蒸汽压力下限，导致步骤八所述第四压力测点(P4)测量值P4＜P2₀，第二反馈控制器(C2)控制抽凝机低压供汽电动阀(V5)和I级压力匹配器(3)I级压力匹配器低压入口电动阀(V7)保持全关，抽背机低压供汽电动阀(V3)保持全开，并通过控制低压供汽电动总阀(V8)、II级压力匹配器(5)II级压力匹配器高压入口电动阀(V4)、II级压力匹配器(5)II级压力匹配器低压入口电动阀(V6)和I级压力匹配器(3)I级压力匹配器高压入口电动阀(V2)的开度使低压供汽流量及压力满足用户需求。