CN106838865A - 一种完全热电解耦的抽汽供热电站系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种完全热电解耦的抽汽供热电站系统及工作方法，该系统为两级旁路串联抽汽供热的电站系统；通过对原中间再热机组供热电站系统的改造，不仅能保证冬季供热高峰期地区的供热安全，而且允许最大限度的降低汽轮机发电负荷，从而可以大幅度提高接纳风电能力，达到完全热电解耦的目的。该方案具有实施方便，效果显著，投资成本低等优点。

Description

一种完全热电解耦的抽汽供热电站系统及工作方法
技术领域
本发明涉及解耦传统热电厂“以热定电”的约束，使得电站即保证供热安全，又能大幅接纳风电的领域，具体涉及一种完全热电解耦的抽汽供热电站系统及工作方法。
背景技术
“弃风弃光”愈发严峻，近几年“三北”地区平均弃风率逼近30％。为了配合可再生能源发电上网的发展需要，电网要求电厂提升供热季的调峰能力。由于居民供热是关系到百姓民生的大事，必须首先予以保证，所以在传统以热定电的运行方式下，电厂的发电负荷不能随意降低，否则将引起供热量的不足。
常规电厂的供热机组，无论是背压式供热机组还是抽凝式供热机组，都存在由于供热要求而无法调峰，导致夜间用电低谷时段系统强迫出力过高，从而使得风电上网空间不足。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述供热机组的矛盾而提出一种针对中间再热机组汽轮机系统抽汽供热的改造方案，提供一种完全热电解耦的抽汽供热电站系统及工作方法，该系统及方法不仅能够做到大幅度提高接纳风电能力，达到完全热电解耦的目的，而且能大幅度提高机组的供热能力；具有实施方便，效果显著，应用范围广等优点。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种完全热电解耦的抽汽供热电站系统，包括锅炉1，依次设置在锅炉1出口段内的过热器5、高温再热器4、低温再热器3和省煤器2；省煤器2入口连接汽轮机给水泵14的出口，省煤器2通过汽包6连接过热器5的入口，过热器5出口分两路，一路连接汽轮机高压缸7入口，另一路连接Ⅰ高压旁路15入口，汽轮机高压缸7出口和Ⅰ高压旁路15出口均连接低温再热器3入口，低温再热器3出口连接高温再热器4入口，高温再热器4出口分两路，一路连接汽轮机中压缸8入口，另一路连接Ⅱ低压旁路16入口，汽轮机中压缸8原供热抽汽管道出口和Ⅱ低压旁路16出口均连接供热加热器12入口，Ⅱ低压旁路16出口和供热加热器12入口间设置第一阀门17，汽轮机中压缸8出口连接汽轮机低压缸9入口，汽轮机低压缸9出口连接凝汽器10入口，凝汽器10凝结水出口经凝结水水泵11和除氧器13后连接汽轮机给水泵14入口，Ⅱ低压旁路16的出口与凝汽器10间设置第二阀门18；其中将Ⅱ低压旁路16内经过减压减温后的蒸汽与汽轮机中低压缸连接段的供热抽汽管道相连，共同进入供热加热器12，为用户提供供热热量。
所述完全热电解耦的抽汽供热电站系统的工作方法，汽轮机给水泵14出口的给水，依次经过省煤器2、过热器5，形成高温高压的主蒸汽；主蒸汽分为两路，一路送入汽轮机高压缸7做功发电，另一路经Ⅰ高压旁路15中的减温减压装置后，与汽轮机高压缸7排气混合，一并进入低温再热器3和高温再热器4，形成再热蒸汽；再热蒸汽也分为两路，一路送热汽轮机中压缸8做功发电，另一路经Ⅱ低压旁路16的减温减压装置后，与汽轮机中压缸所抽供热蒸汽混合，进入供热加热器12，为用户提供供热热量；经汽轮机中压缸8做功后的蒸汽，进入汽轮机低压缸9做功后，进入凝汽器10，蒸汽凝结为凝结水，经凝结水水泵11送入除氧器13除氧后，再通过汽轮机给水泵14送入省煤器2和过热器5，至此，电站系统循环完成。
当电站在非供热工况下运行时，第一阀门17关闭，第二阀门18打开，Ⅰ高压旁路15和Ⅱ低压旁路16为机组在启、停或事故工况下的一种调节和保护系统，处于热备用状态以便需要时投用。
当电站在供热工况热电解耦方式下运行时，第一阀门17打开，第二阀门18关闭，Ⅰ高压旁路15和Ⅱ低压旁路16作为供热系统的一部分，需要保证长期安全、稳定的运行；Ⅱ低压旁路16内的蒸汽经减温减压装置后，与原供热抽汽管道相连，一同为供热加热器12提供热量。
Ⅰ高压旁路15减温水来自凝结水水泵11出口，Ⅱ低压旁路16中的减温水来自凝结水水泵出口或者汽轮机给水泵14出口。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
该系统具备热电解耦的功能，锅炉1产生的高参数蒸汽在用电负荷较低的情况下，绕过汽轮机，经过与汽轮机并列的Ⅰ高压旁路15和Ⅱ低压旁路16，经过减温减压后，与抽汽供热管道一起经过供热加热器12，其中减温水来自给水泵14的出口或者凝汽器疏水泵11的出口，该系统可以使汽轮机在较低的发电负荷下，锅炉满负荷运行，从而保证最大负荷的供热，解除以热供电的限制，达到热电解耦的目的。
所述系统的改造极易实施，原电站系统中Ⅰ高压旁路15和Ⅱ低压旁路16一般情况下仅用来协调汽轮机启动蒸汽参数、流量和缩短启动时间，具有保护再热器和防止锅炉超压的目的，为非常用设备设施。现将原系统中Ⅰ高压旁路15和Ⅱ低压旁路16中的减温减压设备以及管道更换为质量较高的便于日常调节的常用设备设施；同时将将Ⅱ低压旁路16末端分成两股，一股经过第二阀门18直接进入凝汽器10，另一股经过第一阀门17与抽汽供热管道相连。
当电站在非供热工况下运行时，第一阀门17关闭，第二阀门18打开。Ⅰ高压旁路15和Ⅱ低压旁路16仅作为为机组启动、紧急停机过程和汽轮机甩负荷时的应急设施。
当电站在供热工况热电解耦方式下运行时，锅炉保持高负荷工况下运转，汽轮机较低的发电负荷下运转，汽轮机第一阀门17打开，第二阀门18关闭。Ⅰ高压旁路15和Ⅱ低压旁路16与汽轮机抽汽管道合并，共同作为供暖用蒸汽管道为加热器供给热量。
附图说明
图1为本发明两级串联供热电站系统示意图。
图2为原有电站系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明为一种完全热电解耦的汽轮机抽汽供热电站系统，主要包括锅炉1、省煤器2、低温再热器3、高温再热器4、过热器5、汽包6、汽轮机高压缸7、汽轮机中压缸8、汽轮机低压缸9、凝汽器10、凝结水水泵11、供热加热器12、除氧器13、汽轮机给水泵14、Ⅰ高压旁路15、Ⅱ低压旁路16。所述汽轮机给水泵14出口的给水，依次经过省煤器2、过热器5，形成高温高压的主蒸汽。主蒸汽分为两路、一路送入汽轮机高压缸7做工发电，另一路经Ⅰ高压旁路15中的减温减压装置后，与高压缸7排气混合，一并进入低温再热器3和高温再热器4，形成再热蒸汽。再热蒸汽也分为两路，一路送热汽轮机中压缸8做功发电，另一路经Ⅱ低压旁路16的减温减压装置后，与汽轮机中压缸所抽供热蒸汽混合，进入供热加热器12，为用户提供供热热量。经汽轮机中压缸8做功后的蒸汽，进入汽轮机低压缸9做功后，进入凝汽器10，蒸汽凝结为凝结水，经凝结水水泵11送入除氧器13除氧后，再通过汽轮机给水泵14送入省煤器2和过热器(5)，至此，电站系统循环完成。该系统可以使汽轮机在较低的发电负荷下，锅炉满负荷运行，从而保证最大负荷的供热，解除以热供电的限制，达到热电解耦的目的。
上述电站系统在非供热期，第一阀门17关闭，第二阀门18打开，Ⅰ高压旁路15和Ⅱ低压旁路16为机组在启、停或事故工况下的一种调节和保护系统，处于热备用状态以便需要时投用。
上述电站系统在供热期，第一阀门17打开，第二阀门18关闭，Ⅰ高压旁路15和Ⅱ低压旁路16作为供热系统的一部分，需要保证长期安全、稳定的运行。Ⅱ低压旁路16内的蒸汽经减温减压装置后，与原供热抽汽管道相连，一同为供热加热器12提供热量。
为了更详细的说明电站系统的改造，指出原电站系统的流程图2如下所示。电站的供热的热量来自中压缸与低压缸连接段的抽汽，为典型的“以热供电”的供热电站系统。将本发明提出完全热解耦电站系统方案与原电站系统做出比较如下：
一、改造成本较低，容易实施。改造的成本主要为Ⅰ高压旁路和Ⅱ低压旁路中的减温减压装备的更换。原电站系统Ⅰ高压旁路和Ⅱ低压旁路中的减温减压装置是非常规用设备，而现电站系统中要求Ⅰ高压旁路和Ⅱ低压旁路中的减温减压装置在供热期长期安全、稳定的运行，则需要更换Ⅰ高压旁路和Ⅱ低压旁路中减温减压装置为高质量的设备。同时将Ⅱ低压旁路16的出口管道与原抽汽供热管道连接，则改造完成。
二、改造后电站的供热功率大幅提高。经过改造后，电站的供热功率有较大的提高。若在风电发电高峰期，要求汽轮机发电功率降至40％MW，那么改造后供热期，锅炉满负荷运行，供热负荷可提高200％MW。
三、效益增加明显。改造后虽然电厂的总效率降低，但是电厂的供热功率平均增加了100％MW，根据供热蒸汽的收益估算，基本一年可以收回改造费用。
经改造后，汽轮机发电量可以在较低的负荷下运行(如40％MW)，锅炉可以保持满负荷的产气量，多余的蒸汽绕过汽轮机经过与汽轮机并联的减温减压装置，到供热加热器中进行供热。从而可以大幅度提高电站接纳风电的能力，达到完全热电解耦的目的。

Claims (5)

1.一种完全热电解耦的抽汽供热电站系统，其特征在于：包括锅炉(1)，依次设置在锅炉(1)出口段内的过热器(5)、高温再热器(4)、低温再热器(3)和省煤器(2)；省煤器(2)入口连接汽轮机给水泵(14)的出口，省煤器(2)通过汽包(6)连接过热器(5)的入口，过热器(5)出口分两路，一路连接汽轮机高压缸(7)入口，另一路连接Ⅰ高压旁路(15)入口，汽轮机高压缸(7)出口和Ⅰ高压旁路(15)出口均连接低温再热器(3)入口，低温再热器(3)出口连接高温再热器(4)入口，高温再热器(4)出口分两路，一路连接汽轮机中压缸(8)入口，另一路连接Ⅱ低压旁路(16)入口，汽轮机中压缸(8)原供热抽汽管道出口和Ⅱ低压旁路(16)出口均连接供热加热器(12)入口，Ⅱ低压旁路(16)出口和供热加热器(12)入口间设置第一阀门(17)，汽轮机中压缸(8)出口连接汽轮机低压缸(9)入口，汽轮机低压缸(9)出口连接凝汽器(10)入口，凝汽器(10)凝结水出口经凝结水水泵(11)和除氧器(13)后连接汽轮机给水泵(14)入口，Ⅱ低压旁路(16)的出口与凝汽器(10)间设置第二阀门(18)；其中将Ⅱ低压旁路(16)内经过减压减温后的蒸汽与汽轮机中低压缸连接段的供热抽汽管道相连，共同进入供热加热器(12)，为用户提供供热热量。
2.权利要求1所述完全热电解耦的抽汽供热电站系统的工作方法，其特征在于：汽轮机给水泵(14)出口的给水，依次经过省煤器(2)、过热器(5)，形成高温高压的主蒸汽；主蒸汽分为两路，一路送入汽轮机高压缸(7)做功发电，另一路经Ⅰ高压旁路(15)中的减温减压装置后，与汽轮机高压缸(7)排气混合，一并进入低温再热器(3)和高温再热器(4)，形成再热蒸汽；再热蒸汽也分为两路，一路送热汽轮机中压缸(8)做功发电，另一路经Ⅱ低压旁路(16)的减温减压装置后，与汽轮机中压缸所抽供热蒸汽混合，进入供热加热器(12)，为用户提供供热热量；经汽轮机中压缸(8)做功后的蒸汽，进入汽轮机低压缸(9)做功后，进入凝汽器(10)，蒸汽凝结为凝结水，经凝结水水泵(11)送入除氧器(13)除氧后，再通过汽轮机给水泵(14)送入省煤器(2)和过热器(5)，至此，电站系统循环完成。
3.根据权利要求2所述的工作方法，其特征在于：当电站在非供热工况下运行时，第一阀门(17)关闭，第二阀门(18)打开，Ⅰ高压旁路(15)和Ⅱ低压旁路(16)为机组在启、停或事故工况下的一种调节和保护系统，处于热备用状态以便需要时投用。
4.根据权利要求2所述的工作方法，其特征在于：当电站在供热工况热电解耦方式下运行时，第一阀门(17)打开，第二阀门(18)关闭，Ⅰ高压旁路(15)和Ⅱ低压旁路(16)作为供热系统的一部分，需要保证长期安全、稳定的运行；Ⅱ低压旁路(16)内的蒸汽经减温减压装置后，与原供热抽汽管道相连，一同为供热加热器(12)提供热量。
5.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于：Ⅰ高压旁路(15)减温水来自凝结水水泵(11)出口，Ⅱ低压旁路(16)中的减温水来自凝结水水泵出口或者汽轮机给水泵(14)出口。
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