CN105863757A - 一种发电系统的电网负荷运行方法 - Google Patents
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Abstract
一种发电系统的电网负荷运行方法，包括：根据在发电系统处于不同电网负荷阶段，控制通往加热器、再热器以及二氧化碳回收设备的阀门流量，使经由发电系统中压涡轮机抽取的蒸气量保持为一定，并且并且使到达二氧化碳回收设备的蒸气等于或者略高于二氧化碳回收设备正常工作所需压力。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电系统，尤其是涉及一种低碳排放的发电系统。
背景技术
近年来，温室气体的产生明显导致全球变暖，而且温室气体的产生进一步增加将更加剧全球变暖。由于二氧化碳被认为是主要的温室气体，因此，以二氧化碳为代表的温室气体大量排放而引发的全球气候变化，是人类目前面临的最严重和最需要迫切解决的问题之一，碳捕获和存储被认为是减少温室气体释放到大气中和控制全球变暖的一种可能的主要手段。
二氧化碳主要来自于化石燃料的燃烧，传统发电站的烟气通常包含从大约4％到大约14％的二氧化碳。在我国，化石燃料特别是煤炭能源在电力工业中长期处于重要的地位，电力行业特别是大量燃煤电厂的二氧化碳排放量占到全国二氧化碳排放总量的40～50％。因此，发展新型环保发电系统，降低二氧化碳排放量，对于燃煤电站乃至全社会碳减排的重要性不言而喻。
目前认为最接近大规模工业应用的二氧化碳捕集技术是后燃烧捕集。在后燃烧捕集中，从烟气中除去二氧化碳，剩余烟气释放到大气中并将二氧化碳压缩用于运输和存储。被捕集的二氧化碳可以用于封存、甲醇制造和三次油回收等多种应用中。
化学吸收二氧化碳分离方法是一种应用广泛、适应性强的烟气脱碳工艺技术。其利用吸收从燃烧气体去除二氧化碳，并且随后利用汽提再生溶剂并捕获包含在溶剂中的二氧化碳。但这种方法需要消耗中温热来供给解析塔，以实现解析塔内的二氧化碳解析过程。为提供这部分热量，需要从汽轮机循环流路中抽取特定压力的蒸气用于加热解析塔再沸器。
现有技术中， 201080063370.X的发明专利通过蒸汽喷射器使抽取的蒸气压力满足二氧化碳捕获装置的运行压力的需求，但是其需要设置用于加压的蒸气喷射器。201110328338.6的发明专利提供一种二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法，其通过蒸汽流量调整机构，将从所述涡轮机抽取的蒸汽的量保持为一定，能够在防止涡轮机的性能降低的同时进行二氧化碳的分离回收。
但是，201110328338.6的技术方案中，在发电装置的负荷较低时，为了满足二氧化碳捕获装置的运行压力的需求，其需要调节蒸气轮机各段抽取的蒸气的流量，增加从蒸气轮机的高压段抽取的蒸气，而这样会导致做功的高压蒸气减少，会降低系统的发电效率。
发明内容
本发明提供了一种低碳排放的发电系统，其能够在保持涡轮机抽取的蒸汽的量保持为一定的情况下，在发电装置的负荷较低时，在降低蒸气轮机高压段的蒸气流量的情况下，也可以使到达二氧化碳捕获装置的蒸气压力满足其运行压力的需求。
作为本发明的一个方面，提供了一种低碳排放的发电系统，其包括：蒸气发生器，用于通过燃料加热生成高温高压蒸气；蒸气涡轮，用于配置成接收来自所述蒸气发生器的蒸汽，所述蒸气涡轮包括高压涡轮机、中压涡轮机、低压涡轮机和轴；发电机，蒸气涡轮通过轴驱动发电机，从而产生电能；二氧化碳回收设备，其回收蒸气发生器排出烟气中的二氧化碳；所述蒸气发生器中包括再热器，其能够将高压涡轮机出口蒸气进行再加热，使其成为再热蒸气；还包括抽气管路，所述抽气管路抽取中压涡轮机中的蒸气后分为第一管路和第二管路；所述第一管路蒸气通过加热器对冷凝水加热后，输送到冷凝器；所述第二管路分为两路，其中第一路蒸气能够通过阀门到达二氧化碳回收设备，第二路蒸气通过阀门能够到达再热器；所述再热器出口管路中能够抽取蒸气到达所述二氧化碳回收设备。
优选的，所述第一管路蒸气通过第一阀门到达所述加热器，所述第一路蒸气通过第二阀门到达所述二氧化碳回收设备，所述第二路蒸气通过第三阀门到达所述再热器，所述再热器出口管路抽取的蒸气通过第四阀门到达所述二氧化碳回收设备。
优选的，所述第一至第四阀门为流量阀，通过控制部控制第一至第三阀门的流量，使经由中压涡轮机抽取的蒸气量保持为一定。
优选的，所述控制部控制所述第四阀门的流量，使其与所述第三阀门的流量相等。
优选的，所述控制部控制所述第一至第四阀门的流量，使到达所述二氧化碳回收设备的蒸气等于或者略高于二氧化碳回收设备正常工作所需压力。
优选的，当所述第一阀门、第二阀门关闭，所述第三阀门、第四阀门开启时，到达所述二氧化碳回收设备的蒸气压力仍达不到二氧化碳回收设备正常工作所述压力，所述控制器能够控制所述第四阀门的流量大于所述第三阀门的流量。
作为本发明的另外一个方面，提供上述发电系统的电网运行方法，包括：蒸气发生器生成高温高压蒸气并且产生具有二氧化碳的排气，所述排气输送到二氧化碳回收设备；通过中压涡轮机抽取的保持为一定量的蒸气量；通过第三阀门将从中压涡轮机抽取蒸气的至少一部分输送到再热器；从再热器出口管路抽取蒸气通过第四阀门输送到二氧化碳回收设备。
优选的，在发电系统的电网负荷处于满负荷或者较高负荷时，开启第一阀门、第二阀门，关闭第三阀门、第四阀门，通过控制部控制第一阀门以及第二阀门的流量，使经由中压涡轮机抽取的蒸气量保持为一定，并且到达所述二氧化碳回收设备的蒸气等于或者略高于二氧化碳回收设备正常工作所需压力；当电网负荷处于中等负荷时，关闭第一阀门，开启第二阀门、第三阀门、第四阀门，使经由中压涡轮机抽取的蒸气量保持为一定，第三阀门的流量等于第四阀门的流量，通过调节第二阀门、第三阀门的流量，使到达所述二氧化碳回收设备的蒸气等于或者略高于二氧化碳回收设备正常工作所需压力；当电网负荷处于低等负荷时，关闭第一阀门、第二阀门，开启第三阀门、第四阀门，使经由中压涡轮机抽取的蒸气量保持为一定，调节第三阀门、第四阀门的流量，使第四阀门的流量大于第三阀门的流量，并且使到达所述二氧化碳回收设备的蒸气等于或者略高于二氧化碳回收设备正常工作所需压力。
附图说明
图1是本发明的实施例的示意图。
具体实施方式
下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了提供这些实施例的简要描述，可能不会在说明书中描述实际实现的所有特征。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例的低碳排放的发电系统1的整体结构参见图1，包括蒸气发生器6，高压涡轮机21、低压涡轮机22、中压涡轮机23、发电机24、冷凝器26以及二氧化碳回收设备1b。
蒸气发生器6包括过热器9以及再热器10，其通过燃料将进入其中的水或者蒸气加热成为过热蒸气或者再热蒸气，燃料燃烧后生成的烟气通过管道5到达二氧化碳回收设备1b。
蒸气发生器6生成的过热蒸气供给高压涡轮机21，驱动高压涡轮机21旋转。高压涡轮机21的出口蒸气，通过蒸气发生器6中的再热器10被再次加热成为再热蒸气后，通过管路输送到中压涡轮机22，驱动中压涡轮机22旋转。中压涡轮机22的出口蒸气通过管路到达低压涡轮机23，启动低压涡轮机23旋转。高压涡轮机21、中压涡轮机22以及低压涡轮机23通过涡轮机轴20连接发电机24，从而驱动发电机24进行发电。
低压涡轮机23出口的低压蒸气通过管路达到冷凝器26，在其中被冷却为冷凝水。冷凝水通过冷凝水泵31被泵送到加热器32，在加热器32中被加热后，通过供水泵34被输送到蒸气发生器6的过热器9，完成一次蒸气循环。
二氧化碳回收设备1b，用于回收蒸气发生器6排出烟气中的二氧化碳。可以使用现有技术中已知的二氧化碳回收设备，如201110328338.6中的二氧化碳回收设备。其包括二氧化碳分离回收装置40以及重沸器41。
抽气管路51抽取中压涡轮机22中的蒸气后分为第一管路52和第二管路53。第一管路52蒸气通过第一流量阀54连通到加热器32对冷凝水加热后，输送到冷凝器26。第二管路53分为两路，其中第一路蒸气能够通过第二流量阀55到达重沸器41，第二路蒸气通过第三流量阀56能够到达再热器10。再热器10出口再热蒸气分为两路，其中一路输送到中压涡轮机22，另外一路通过第四流量阀57能够输送到重沸器41。
抽气管路51中设置流量计60，用于实时监控抽气管路51抽取的蒸气流量。控制器70根据流量计60的监控结果以及发电系统的电网负荷，对于第一至第四流量阀的流量进行控制，使从中压涡轮机22的出口蒸气保持为一定。
为了不影响中压涡轮机的蒸气流量，可以将第三流量阀56的流量设置为与第四流量阀57相同，即从再热器10出口管路抽取的蒸气等于通过抽气管路向其增加的蒸气，从而实现在通过再热器10出口管路抽取蒸气而增加进入重沸器41的压力，并且不会降低中压涡轮机22的入口流量。
本发明实施例的发电系统的电网运行方法，包括：蒸气发生器6生成高温高压蒸气并且产生具有二氧化碳的排气，排气输送到二氧化碳回收设备1b；通过中压涡轮机22抽取的保持为一定量的蒸气量；通过第三阀门56将从中压涡轮机22抽取蒸气的至少一部分输送到再热器10；从再热器出口管路抽取蒸气通过第四阀门57输送到二氧化碳回收设备1b。其中：在发电系统的电网负荷处于满负荷或者较高负荷时，开启第一流量阀54、第二流量阀55，关闭第三流量阀56、第四流量阀57，通过控制部控制第一流量阀54以及第二流量阀55的流量，使经由中压涡轮机22抽取的蒸气量保持为一定，并且到达二氧化碳回收设备1b的蒸气等于或者略高于重沸器41正常工作所需压力；当电网负荷处于中等负荷时，关闭第一流量阀54，开启第二流量阀55、第三流量阀56、第四流量阀57，使经由中压涡轮机22抽取的蒸气量保持为一定，第三流量阀56的流量等于第四流量阀57的流量，通过通过控制部控制第二流量阀55、第三流量阀56的流量，使到达二氧化碳回收设备1b的蒸气等于或者略高于重沸器41正常工作所需压力；当电网负荷处于低等负荷时，关闭第一流量阀54、第二流量阀55，开启第三流量阀56、第四流量阀57，使经由中压涡轮机22抽取的蒸气量保持为一定，调节第三流量阀56、第四流量阀57的流量，使第四流量阀57的流量大于第三流量阀56的流量，从而使到达二氧化碳回收设备1b的蒸气等于或者略高于重沸器41正常工作所需压力。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种发电系统的电网负荷运行方法，包括：在发电系统的电网负荷处于满负荷或者较高负荷时，开启第一阀门、第二阀门，关闭第三阀门、第四阀门，通过控制部控制第一阀门以及第二阀门的流量，使经由中压涡轮机抽取的蒸气量保持为一定，并且到达所述二氧化碳回收设备的蒸气等于或者略高于二氧化碳回收设备正常工作所需压力；当电网负荷处于中等负荷时，关闭第一阀门，开启第二阀门、第三阀门、第四阀门，使经由中压涡轮机抽取的蒸气量保持为一定，第三阀门的流量等于第四阀门的流量，通过调节第二阀门、第三阀门的流量，使到达所述二氧化碳回收设备的蒸气等于或者略高于二氧化碳回收设备正常工作所需压力；当电网负荷处于低等负荷时，关闭第一阀门、第二阀门，开启第三阀门、第四阀门，使经由中压涡轮机抽取的蒸气量保持为一定，调节第三阀门、第四阀门的流量，使第四阀门的流量大于第三阀门的流量，并且使到达所述二氧化碳回收设备的蒸气等于或者略高于二氧化碳回收设备正常工作所需压力。
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