本發(fā)明涉及高效燃煤發(fā)電，具體涉及全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機及其控制方法。
背景技術：
1、燃煤發(fā)電機組的供電煤耗主要與汽輪機熱耗、鍋爐效率、廠用電率、管道效率等因素有關。
2、現(xiàn)有煤電汽輪機，其高中低壓缸的蒸汽流程采用剛性串聯(lián)布置，為固定式的通流設計，機組全工況范圍內(nèi)主蒸汽均按既定高-中-低壓路徑完成膨脹做功，不具備運行參數(shù)自適應調(diào)節(jié)功能。部分負荷工況下，隨著主汽壓力、再熱壓力及抽汽壓力的滑壓運行，根據(jù)朗肯循環(huán)特性，初參數(shù)下降會引發(fā)循環(huán)吸熱平均溫度降低，致使理論熱效率呈非線性遞減，最終導致機組低負荷工況時的供電煤耗顯著升高。
3、這種固定式的通流設計制約了機組變負荷運行時的熱力學完善度，其30％額定負荷汽輪機熱耗比100％額定負荷增幅大于16％，無法實現(xiàn)30％額定負荷供電煤耗比100％額定負荷增幅不超過15％的供電煤耗指標。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，以提升汽輪機變工況的循環(huán)熱效率，降低部分負荷汽輪機熱耗，從而解決上述技術問題。
2、本發(fā)明的另一目的在于提供一種全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機的控制方法。
3、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，包括：
4、多源協(xié)同汽輪機高壓缸，其進汽口連接鍋爐的主蒸汽輸出管道，并設有高壓調(diào)節(jié)閥；所述多源協(xié)同汽輪機高壓缸的排汽口連接至鍋爐的再熱冷段管道；
5、多源協(xié)同汽輪機中壓缸，其進汽口連接鍋爐的再熱蒸汽輸出管道，并設有中壓缸進汽調(diào)節(jié)閥，其排汽口連接低壓缸的進汽口；
6、多源協(xié)同汽輪機中低壓合缸，其進汽口連接鍋爐的再熱蒸汽輸出管道，并設有中低壓合缸進汽調(diào)節(jié)閥，其排汽口連接凝汽器；
7、多源協(xié)同汽輪機低壓缸，其排汽口連接凝汽器；
8、梯度適配透平，包括梯度適配透平汽缸和梯度適配透平轉(zhuǎn)子，所述梯度適配透平汽缸的進汽口連接鍋爐的主蒸汽輸出管道，并設有梯度適配透平主汽調(diào)節(jié)閥；所述梯度適配透平汽缸的排汽口分為兩路，一路連接于所述高壓調(diào)節(jié)閥的下游，以通往所述多源協(xié)同汽輪機高壓缸的進汽口，另一路通往凝汽器并設有梯度適配透平通風閥；
9、所述多源協(xié)同汽輪機高壓缸、多源協(xié)同汽輪機中壓缸、多源協(xié)同汽輪機中低壓合缸、多源協(xié)同汽輪機低壓缸通過多源協(xié)同汽輪機轉(zhuǎn)子同軸設置并連接主發(fā)電機；
10、所述梯度適配透平另軸設置，所述梯度適配透平轉(zhuǎn)子連接透平發(fā)電機；或者，所述梯度適配透平與多源協(xié)同汽輪機高壓缸同軸設置，所述梯度適配透平轉(zhuǎn)子與所述多源協(xié)同汽輪機高壓缸的轉(zhuǎn)子之間設有離合器。
11、可選地，還包括控制器；所述控制器用于根據(jù)汽輪機負荷率控制所述梯度適配透平主汽調(diào)節(jié)閥、高壓調(diào)節(jié)閥、中壓缸進汽調(diào)節(jié)閥、中低壓合缸進汽調(diào)節(jié)閥和梯度適配透平通風閥。
12、可選地，所述多源協(xié)同汽輪機中壓缸為對置式雙中壓缸，包括對稱設置的第一中壓缸和第二中壓缸，所述第一中壓缸和第二中壓缸設有并聯(lián)的中壓回熱抽汽管道。
13、可選地，所述多源協(xié)同汽輪機低壓合缸為對置式雙低壓缸，包括對稱設置的第一低壓缸和第二低壓缸，所述第一低壓缸和第二低壓缸設有并聯(lián)的低壓回熱抽汽管道。
14、可選地，所述多源協(xié)同汽輪機轉(zhuǎn)子貫穿所述多源協(xié)同汽輪機高壓缸、多源協(xié)同汽輪機中壓缸、多源協(xié)同汽輪機中低壓合缸、多源協(xié)同汽輪機低壓缸、以及主發(fā)電機。
15、可選地，所述透平發(fā)電機的電力輸出端連接于電廠用電網(wǎng)絡，所述主發(fā)電機的電力輸出端連接于供電電網(wǎng)。
16、可選地，所述多源協(xié)同汽輪機中壓缸和多源協(xié)同汽輪機低壓缸的通流面積為總通流面積的m%，所述多源協(xié)同汽輪機中低壓合缸的通流面積為總通流面積的n%，m+n=100。
17、為實現(xiàn)上述另一目的，本發(fā)明提供的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機控制方法，用于控制上述任一項所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，包括：
18、實時獲取汽輪機負荷率，當所述汽輪機負荷率位于m%~100%之間的范圍時，控制梯度適配透平主汽調(diào)節(jié)閥全關，控制高壓調(diào)節(jié)閥隨著汽輪機負荷百分比的增大逐步打開至全開，控制中壓缸進汽調(diào)節(jié)閥全開，控制中低壓合缸進汽調(diào)節(jié)閥全開，主蒸汽滑壓運行，100%負荷時主蒸汽壓力為額定壓力；
19、當所述汽輪機負荷率位于0%~m%時，控制梯度適配透平主汽調(diào)節(jié)閥全開，控制高壓調(diào)節(jié)閥全關，控制中壓缸進汽調(diào)節(jié)閥全開，控制中低壓合缸進汽調(diào)節(jié)閥全關，使所述中低壓合缸零功率運行，m%負荷時，主蒸汽壓力和再熱蒸汽壓力提升為額定工況的壓力值，從而實現(xiàn)主、再熱壓力重新建立額定值。
20、進一步地，當所述汽輪機負荷率高于m%時，還控制梯度適配透平通風閥打開，將梯度適配透平汽缸內(nèi)的蒸汽排放至凝汽器。
21、為實現(xiàn)上述另一目的，本發(fā)明提供的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機控制方法，用于控制上述任一項所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，包括：
22、實時獲取汽輪機負荷率，當所述汽輪機負荷率處于m%~100%之間的范圍時，斷開所述梯度適配透平轉(zhuǎn)子與所述多源協(xié)同汽輪機高壓缸之間的離合器，控制梯度適配透平主汽調(diào)節(jié)閥全關，控制高壓調(diào)節(jié)閥隨著汽輪機負荷百分比的增大逐步打開至全開，控制中壓缸進汽調(diào)節(jié)閥全開，控制中低壓合缸進汽調(diào)節(jié)閥全開，主蒸汽滑壓運行，100%負荷時主蒸汽壓力為額定壓力；
23、當所述汽輪機負荷率處于0%~m%時，接合所述梯度適配透平轉(zhuǎn)子與所述多源協(xié)同汽輪機高壓缸之間的離合器，控制梯度適配透平主汽調(diào)節(jié)閥全開，控制高壓調(diào)節(jié)閥全關，控制中壓缸進汽調(diào)節(jié)閥全開，控制中低壓合缸進汽調(diào)節(jié)閥全關，使所述中低壓合缸零功率運行，m%負荷時，主蒸汽壓力和再熱蒸汽壓力提升為額定工況的壓力值，從而實現(xiàn)主、再熱壓力重新建立額定值。
24、進一步地，當所述汽輪機負荷率高于m%時，還控制梯度適配透平通風閥打開，將梯度適配透平汽缸內(nèi)的蒸汽排放至凝汽器。
25、本發(fā)明所提供的汽輪機采用梯度適配透平與多源協(xié)同汽輪機雙軸布置的創(chuàng)新架構(gòu)，梯度適配透平驅(qū)動透平發(fā)電機獨立運行，多源協(xié)同汽輪機帶動主發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電。多源協(xié)同汽輪機采用高壓缸與可變配置的中低壓缸組合設計，其中可變配置中低壓缸模塊由中壓缸、中低壓合缸和低壓缸構(gòu)成。該技術通過獨創(chuàng)的汽輪機系統(tǒng)布局及控制策略，實現(xiàn)熱力系統(tǒng)優(yōu)化，在部分負荷工況下顯著提升主蒸汽壓力、再熱蒸汽壓力和給水溫度等關鍵參數(shù)，根據(jù)朗肯循環(huán)原理，可有效改善汽輪機在變工況下的循環(huán)熱效率，顯著提升新型電力系統(tǒng)下煤電機組部分負荷運行經(jīng)濟性。
1.全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，其特征在于，還包括控制器（18）；所述控制器（18）用于根據(jù)汽輪機負荷率控制所述梯度適配透平主汽調(diào)節(jié)閥（2）、高壓調(diào)節(jié)閥（6）、中壓缸進汽調(diào)節(jié)閥（8）、中低壓合缸進汽調(diào)節(jié)閥（11）和梯度適配透平通風閥（5）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，其特征在于，所述多源協(xié)同汽輪機中壓缸（10）為對置式雙中壓缸，包括對稱設置的第一中壓缸和第二中壓缸，所述第一中壓缸和第二中壓缸設有并聯(lián)的中壓回熱抽汽管道（9）。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，其特征在于，所述多源協(xié)同汽輪機低壓合缸（14）為對置式雙低壓缸，包括對稱設置的第一低壓缸和第二低壓缸，所述第一低壓缸和第二低壓缸設有并聯(lián)的低壓回熱抽汽管道（13）。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，其特征在于，所述多源協(xié)同汽輪機轉(zhuǎn)子（15）貫穿所述多源協(xié)同汽輪機高壓缸（7）、多源協(xié)同汽輪機中壓缸（10）、多源協(xié)同汽輪機中低壓合缸（12）、多源協(xié)同汽輪機低壓缸（14）、以及主發(fā)電機（16）。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，其特征在于，所述透平發(fā)電機（4）的電力輸出端連接于電廠用電網(wǎng)絡，所述主發(fā)電機（16）的電力輸出端連接于供電電網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，其特征在于，所述多源協(xié)同汽輪機中壓缸（10）和多源協(xié)同汽輪機低壓缸（14）的通流面積為總通流面積的m%，，所述多源協(xié)同汽輪機中低壓合缸（12）的通流面積為總通流面積的n%，m+n=100。
8.全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機控制方法，用于控制上述權(quán)利要求1至7中任一項所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，其特征在于，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機控制方法，其特征在于，當所述汽輪機負荷率高于m%時，還控制梯度適配透平通風閥（5）打開，將梯度適配透平汽缸（3）內(nèi)的蒸汽排放至凝汽器。
10.全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機控制方法，用于控制上述權(quán)利要求1至7中任一項所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機，其特征在于，包括：
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的全工況效率重構(gòu)的多源協(xié)同汽輪機控制方法，其特征在于，當所述汽輪機負荷率高于m%時，還控制梯度適配透平通風閥（5）打開，將梯度適配透平汽缸（3）內(nèi)的蒸汽排放至凝汽器。