申请/专利权人：清华大学;北京清大天工能源技术研究所有限公司

申请日：2019-11-05

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN110656991B

主分类号：F01K13/00

分类号：F01K13/00;F01K11/02;F01K7/22;F01D15/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2022.04.08#实质审查的生效;2020.01.07#公开

摘要：基于轴向推力平衡及再热平衡的引射配气热电解耦方式，属于热电联产与集中供热技术领域。针对热电厂现状热电牵连导致需大量供热时也需同时加大发电负荷的问题，设置解耦引射装置，其中配气引射器的高压驱动蒸汽进口与新蒸汽管相连，低压蒸汽进口与高压缸排汽冷再管相连，中压排汽出口与锅炉再热器进口相连，锅炉再热器出口热再管设置抽汽口以抽出所需高压力蒸汽，冷再管不设置外供抽汽口，所有高排汽均送入引射器压缩后送出，系统控制方法：热再管的外供抽汽量与配气引射器的驱动蒸汽量加减温水量之和相等；高压缸进汽量与低压缸进汽量接近等比例变化；根据安全解耦模型及其决策与需求曲线，调节引射器最佳引射比，实现无级调节的完全热电解耦。

主权项：1.基于轴向推力平衡及再热平衡的引射配气热电解耦方法，其系统包括锅炉过热器、再热器、汽轮机高压缸、中压缸、低压缸、发电机、解耦引射装置、连接管路，其特征在于：解耦引射装置包括配气引射器（20），配气引射器（20）的高压驱动蒸汽进口（21）与锅炉（1）的过热器（3）的出口和高压缸（4）的进口之间的主蒸汽管（9）相连，配气引射器（20）的低压蒸汽进口（22）通过冷再管（12）与高压缸（4）的排汽口相连，配气引射器（20）的中压排汽出口（23）经配气减温器（24）和配气止回阀（25）与锅炉（1）的再热器（2）的进口相连，再热器（2）的蒸汽出口通过热再管（13）除与中压缸（5）的蒸汽进口相连外，还通过高压减温减压器（27）与高压蒸汽用户（Y1）相通；所述的冷再管（12）设置有冷再止回阀（26），其进、出口分别与配气引射器（20）的低压蒸汽进口（22）和中压排汽出口（23）相连；其工作方法及调度控制方法如下：i.当热再管（13）的外供蒸汽需求量为0时，高压驱动蒸汽进口（21）的执行机构关闭，此时冷再止回阀（26）的蒸汽流量大于零；ii.当热再管（13）的外供蒸汽需求量大于0时，高压驱动蒸汽进口（21）的执行机构打开，且其开度随外供蒸汽量的增大，冷再管（12）的蒸汽进入低压蒸汽进口（22），且如发电负荷需求维持不变则高压缸（4）的进汽量、中压缸（5）的进汽量均维持不变，此时冷再止回阀（26）的蒸汽流量为零；iii.当发电负荷需求变化时，则同时调整高压缸（4）的进汽量和中压缸（5）的进汽量，并维持该两个进汽量近似等比例调整以确保汽轮机轴向推力平衡，且如热再管（13）的外供蒸汽需求量维持不变则过热器（3）的新蒸汽量亦维持不变，而如外供蒸汽需求量变化则过热器（3）的新蒸汽量亦同样变化，其数量按如下关系确定：外供蒸汽需求量=新蒸汽量+减温水量；iv.当只调整高压抽汽量的安全解耦模型及决策方法如下：（一）安全解耦基础模型如下：变量符号定义如下：G2锅炉过热器新蒸汽量；G3再热器进汽量；G41高压缸进汽量；G42高压缸排汽量；G10高旁总蒸汽量；G11高旁纯旁通流量；G21配气引射器驱动蒸汽量；G22配气引射器低压进汽量；G23配气引射器中压排汽量；G24配气引射器配套减温水量；G51中压缸进汽量；G61中压缸进汽量；GY1热再外供抽汽量；GY2中压外供抽汽量；W0汽轮机组发电负荷，MW；W4、W5、W6分别为高、中、低压缸发电负荷，MW；暂只考虑高压供汽量GY1，而不考虑中压缸、低压缸外供抽汽量；GY1、W0为两个外在独立变量，其中W0=W4+W5+W6，取低压缸发电量W6为本模型的输入变量，则高压缸与中压缸发电量之和W45=W4+W5=W0-W6，本模型分析时可将W45代替W0视为独立变量；高压缸因存在厂内工艺抽气如高加用汽等，设安全运行条件下排汽量与进汽量之比为R4=G42G41；基于汽轮机轴向推力平衡，设中压缸与高压缸流量之比保持不变，即R54=G51G41不变，则G51=G41*R54；配气引射器配套减温水量G24可认为与配气引射器中压排汽量G23成比例变化，进而与再热器进汽量G3成比例变化，并设为G24=k*G3，其中k为系数；（二）高压缸进汽量的决策曲线：G41=F4W45，其中函数F4取决于汽轮机特性；（三）中压缸进汽量的决策曲线：G51=F4W45*R54；（四）再热器进汽量的需求曲线：G2=F4W45*R54+GY1；（五）过热器新蒸汽量的决策曲线：G3=F4W45*R54+R4-1+GY11+k；（六）热电解耦运行的调度与决策过程如下：i）如发电负荷W0及替代变量w45不变，而热再外供抽汽量GY1发生变化，则只需根据过热器新蒸汽量的决策曲线调整G3，并根据再热器进汽量的需求曲线调整G2；ii）如热再外供抽汽量GY1不变，而发电负荷W0变化，则在低压缸发电负荷W6自行变化的情况下，W45的负荷需求相应变化，据此根据过热器新蒸汽量的决策曲线调整G3，并同时根据高压缸进汽量的决策曲线调整G41，相应地接近同比例调整了中压缸进汽量G51，进而调整了再热器进汽量G2；iii）如两个外部变量W0和GY1同时发生变化，则仍参照上述决策方法（B）中的步骤调整；v.当不仅调整高压抽汽量、还需调整中压缸排汽的抽汽量时的安全解耦模型还需在上述模型的基础上增加中压外供蒸汽量GY2的外在变量及其模型方程，但涉及到机炉根本安全性问题的核心决策及需求曲线仍遵循上述第iv条中的曲线及调度与决策过程。

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