[发明专利]一种功率平衡发电汽电同轴双驱给水泵系统及方法

说明书

本发明公开了一种功率平衡发电汽电同轴双驱给水泵系统及方法，利用依次同轴布设的给水泵汽轮机、离合器、发电机、调速装置和给水泵，实现给水泵汽轮机与发电机对给水泵的双驱动；发电机在电动状态与发电状态之间切换，当给水泵汽轮机转速超过离合器设定转速时或其他变量超过设定值时作为发电机，将给水泵汽轮机输出功率的一部分或全部，转换为电功率输出。在给水泵汽轮机的输出转速低于设定数值后或其他变量低于设定数值后以电动机模式运行，驱动给水泵。本发明应用于双机回热热力系统中回热式驱动给水泵汽轮机系统时，能够简化高压加热器及附属阀门及管道系统，减少故障点，降低管道阻力，能够起到备用给水泵的作用。

技术领域

本发明属于电厂锅炉给水泵驱动技术领域，尤其涉及一种功率平衡发电汽电同轴双驱给水泵系统及方法。

背景技术

一般火(热)电厂机组，给水泵采用电动机驱动或者采用小汽轮机驱动，特别对双机回热系统来说，给水泵是采用双机回热小汽轮机来驱动，同时，双机回热小汽轮机还拖动一台小发电机，本文称之为功率平衡发电机。

所谓双机回热系统，即在热力系统中主汽轮机之外，设置一台能够提供若干级回热抽汽替代主汽轮机若干级回热抽汽来逐级加热给水的热力系统。通常该独立于主汽轮机的回热式汽轮机还用于拖动给水泵及功率平衡发电机，称之为回热式驱动汽轮机。

随着材料高温性能的持续提升，燃煤发电机组的蒸汽参数不断提高以获得更高的循环效率，进一步降低机组的煤耗，减少温室气体和其它污染物排放。20世纪90年代末期和21世纪初，欧盟、美国和日本先后启动了700℃及以上的先进超超临界(USC)发电技术研究计划，为下一代火电装备的更新提供技术。欧盟于1998年1月启动的“AD700”先进超超临界发电计划，其目标是建立500MW、700℃/720℃/35MPa等级的示范电站，结合烟气余热利用、降低背压、降低管道阻力、提高给水温度等技术措施，使机组效率达到50％以上。2010年7月23日，国家能源局成立“国家超超临界燃煤发电技术创新联盟”，标志着我国正式启动相关技术研发。

作为技术过渡，汽轮机参数为35MPa/615℃/630℃/630℃，是现阶段可实现的最高的汽轮机设计参数，顺应了世界范围内高参数汽轮机组的发展趋势。

随着蒸汽参数的提高，回热抽汽过热度增大，回热加热器内汽侧和水侧换热不可逆损失增加，削弱了提高蒸汽参数带来的收益。蒸汽参数越高，这一矛盾越突出。对于这一问题，目前常规的解决办法是，通过在再热后的部分回热抽汽增设外置式蒸汽冷却器，来降低回热抽汽的过热度。另一种办法就是采用特殊的热力系统结构—双机回热系统，此方法理论上能够大幅降低再热后所有回热抽汽的换热过热度，可以大幅提高回热抽汽能级利用效率。给水泵汽轮机设计为背压机，并通过在该小汽轮机上抽汽带一个或多个回热加热器。针对初参数较低的汽轮机，该系统并没有什么明显优势，特别是在再热蒸汽温度不是特别高的情况下，再热对回热的削弱作用不明显，直接从主汽轮机抽汽回热成为优选方案。而对于高参数的百万二次再热机组，采用双机回热系统相比增设外置式蒸汽冷却器方案更高效。目前，国内外针对双机回热热力系统的工程应用研究刚刚开展，属于火力发电技术的前沿。

以某35MPa/615℃/630℃/630℃百万二次再热热力系统为例。汽轮机具有十二级非调整抽汽，由主汽轮机和回热式驱动小汽轮机共同提供。一～六级抽汽分别向六级高压加热器供汽；一段抽汽及回热式驱动小汽机进汽来自主汽轮机超高压缸冷段排汽；二、三、四、五、六段抽汽来自回热式驱动小汽机各级抽汽；七级回热抽汽来自回热式驱动小汽机抽汽，为除氧器提供加热蒸汽；八级回热抽汽来自回热式驱动小汽机背压排汽及主汽轮机中压缸排汽，为8号混合式加热器提供加热蒸汽，并设置有溢流至九级低加的排汽管道；九、十、十一、十二级抽汽来自主汽轮机低压缸，分别向四台低压加热器供汽。如说明书附图2所示。