CN107237657B - 一种可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可调峰储能的燃气‑蒸汽联合动力装置及其控制方法,包括第一发电机、蒸汽轮机、轴流压缩机、轴流透平和第二发电机;第一发电机连接Ⅰ号转轴的一端,Ⅰ号转轴的另一端通过第一3S离合器与Ⅱ号转轴的一端相连,Ⅱ号转轴的另一端通过第二3S离合器与Ⅲ号转轴的一端相连,Ⅲ号转轴的另一端与第二发电机相连;Ⅰ号转轴上安装有蒸汽轮机,Ⅱ号转轴上安装有轴流压缩机,Ⅲ号转轴上安装有轴流透平。采用本发明装置,能够在电力负荷发生变化时进行相应的调整以适应负荷变动,实现了移峰填谷,能够很好的解决现有电厂所存在的调峰困难、不够灵活、能源利用率低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及联合动力循环装置技术领域,特别涉及一种采用贮气罐的可调峰储能燃气-蒸汽联合动力装置。
背景技术
在传统能源日益匮乏以及环境日趋恶化的双重压力下,人们对于电力需求的增长日益明显,但电网负荷存在明显的波动性,目前仍然依靠以传统化石能源为基础的火电等常规能源进行调峰,这种调峰措施动作缓慢,耗能较大,实用性不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置及其控制方法,以解决现有的电厂调峰不易、能源利用率低的问题。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置,包括第一发电机、蒸汽轮机、轴流压缩机、轴流透平和第二发电机;第一发电机连接Ⅰ号转轴的一端,Ⅰ号转轴的另一端通过第一3S离合器与Ⅱ号转轴的一端相连,Ⅱ号转轴的另一端通过第二3S离合器与Ⅲ号转轴的一端相连,Ⅲ号转轴的另一端与第二发电机相连;Ⅰ号转轴上安装有蒸汽轮机,Ⅱ号转轴上安装有轴流压缩机,Ⅲ号转轴上安装有轴流透平。
进一步的,转轴上位于第一3S离合器与轴流压缩机之间设有一个第一径向轴承,转轴上位于第二发电机与轴流透平之间设有一个第二径向轴承和止推轴承。
进一步的,第一径向轴承和第二径向轴承采用静压轴承、动压径向轴承或电磁轴承;止推轴承采用止推滚珠轴承、滚锥轴承、球面滚子轴承或滚子止推轴承。
进一步的,轴流压缩机的入口布置有干气密封;蒸汽轮机入口、蒸汽轮机出口、轴流压缩机出口、轴流透平入口和轴流透平出口均布置有迷宫密封。
进一步的,轴流透平与轴流压缩机反向布置。
进一步的,还包括贮气罐和燃烧室;轴流压缩机的输出端连接贮气罐和燃烧室的入口,贮气罐的出口连接燃烧室的入口,燃烧室的出口连接轴流透平的入口;轴流压缩机、轴流透平、燃烧室与回热器、冷却器组成燃气的布雷顿循环热力系统;蒸汽轮机与热源、回热器、冷却器组成蒸汽的朗肯循环热力系统。
一种可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置的控制方法,包括:
当负荷较低时,处于蒸汽轮机的低峰阶段,使用蒸汽轮机进行发电,此时蒸汽轮机与轴流压缩机的第一3S离合器闭合,轴流压缩机与轴流透平之间的第二3S离合器断开,联合动力装置完成朗肯循环后产生能量,一部分用于发电以满足负荷要求,一部分驱动轴流压缩机做功以压缩气体,贮气罐的进气开关打开,压缩后的气体进入贮气罐中进行存储;
负荷上升后,蒸汽轮机与轴流压缩机之间的第一3S离合器断开,轴流压缩机与轴流透平之间的第二3S离合器继续保持断开,贮气罐的进气开关闭合,此时处于蒸汽轮机的正常运行阶段,蒸汽轮机所产生的能量全部用于发电以满足电力负荷;
负荷进一步上升,蒸汽轮机与轴流压缩机之间的第一3S离合器闭合,轴流压缩机与轴流透平之间的第二3S离合器闭合,贮气罐的进出气开关均打开,此时燃气轮机开始运行,其工质来源为贮气罐出气口所提供的气体,经过布雷顿循环产生能量用于发电,而蒸汽轮机经过朗肯循环所产生的能量,一部分用于发电以满足负荷要求,一部分驱动轴流压缩机做功以压缩气体经由贮气罐进气口进入贮气罐中进行存储;
当负荷上升至最高峰时,蒸汽轮机与轴流压缩机之间的第一3S离合器断开,轴流压缩机与轴流透平之间的第二3S离合器闭合,贮气罐的进气开关闭合、出气开关打开,此时蒸汽轮机经过朗肯循环以及燃气轮机经过布雷顿循环所产生的能量均用于发电以满足电力负荷。
本发明基于蒸汽轮机、轴流压缩机与轴流透平同轴结构的可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置,包括用于发电的蒸汽轮机、用于发电的燃气轮机和用于存储压缩气体的贮气室;蒸汽轮机工质由燃煤锅炉或者余热装置提供并通过转轴与发电机相连;燃气轮机包括轴流压缩机、轴流透平和燃烧室,轴流压缩机与透平通过转轴相连;贮气罐与轴流压缩机出口和燃烧室入口相连。
进一步的,蒸汽机与轴流压缩机之间通过3S离合器相连,轴流压缩机与轴流透平之间通过3S3S离合器相连,转轴上其余装置均通过联轴器进行连接;
进一步的,转轴上位于3S离合器和轴流压缩机之间设有一个径向轴承,转轴上位于联轴器和轴流透平之间设有一个径向轴承和止推轴承。
进一步的,轴流压缩机的入口以及轴流透平的出口均布置有干气密封;轴流压缩机出口以及轴流透平入口均布置有迷宫密封。
进一步的,轴流透平与轴流压缩机反向布置。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
1、本发明所提出的装置能够在电力负荷发生变化时进行相应的调整以适应负荷变动,实现了移峰填谷,能够很好的解决现有电厂所存在的调峰困难、不够灵活等问题;
2、本发明所提出的装置在蒸汽机与轴流压缩机之间以及轴流压缩机与轴流透平之间均采用了3S3S离合器进行相连,动作响应快。
附图说明
图1为本发明一种可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置的总示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施方式。
请参阅图1所述,本发明一种可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置,包括:第一发电机1、第二发电机101、第一联轴器2、第二联轴器102、迷宫密封3、蒸汽轮机4、第一3S离合器5、第二3S离合器105、第一径向轴承6、第二径向轴承106、干气密封7、轴流压缩机8、轴流透平9、止推轴承10、燃烧室11以及贮气罐12。
第一发电机1通过第一联轴器2连接Ⅰ号转轴的一端,Ⅰ号转轴的另一端通过第一3S离合器5与Ⅱ号转轴的一端相连,Ⅱ号转轴的另一端通过第二3S离合器105与Ⅲ号转轴的一端相连,Ⅲ号转轴的另一端通过第二联轴器102与第二发电机101相连。
Ⅰ号转轴上安装有蒸汽轮机4,Ⅱ号转轴上安装有轴流压缩机8,Ⅲ号转轴上安装有轴流透平9,构成蒸汽轮机、轴流压缩机与轴流透平联合结构,转轴上位于第一3S离合器5与轴流压缩机8之间设有一个第一径向轴承6,转轴上位于第二联轴器102与轴流透平9之间设有一个第二径向轴承106和止推轴承10。径向轴承6(第一径向轴承6、第二径向轴承106)可以采用静压轴承、动压径向轴承或电磁轴承,止推轴承10可以采用止推滚珠轴承、滚锥轴承、球面滚子轴承或滚子止推轴承。
轴流压缩机8的入口布置有干气密封7;在蒸汽轮机4入口和出口轴流压缩机8出口以及轴流透平9入口和出口布置了迷宫密封3;轴流透平9与轴流压缩机8反向布置,以减少止推轴承10的受力。
为实现燃气的布雷顿循环,本发明还布置有贮气罐12以进行气体压缩后的存储,燃烧室11以进行提供热源,此外,轴流透平9完成做功后的工质还须要进入回热器以及冷却器然后汇入轴流压缩机8以完成气体的布雷顿循环;蒸汽轮机4完成做功后的工质还须进入回热器、冷却器,经热源加热后汇入蒸汽轮机4以完成朗肯循环。
基于蒸汽轮机、轴流压缩机与轴流透平同轴结构的可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置的控制方法,包括:
当负荷较低时,此时处于蒸汽轮机4的低峰阶段,使用蒸汽轮机4进行发电,此时蒸汽轮机4与轴流压缩机8的第一3S离合器5闭合,轴流压缩机8与轴流透平9之间的第二3S离合器5断开,系统完成朗肯循环后产生能量,一部分用于发电以满足负荷要求,一部分驱动轴流压缩机8做功以压缩气体,压缩气体进入贮气罐12进行存储;
负荷上升后,蒸汽轮机4与轴流压缩机8之间的第一3S离合器5断开,轴流压缩机8与轴流透平9之间的第二3S离合器5继续保持断开,此时处于蒸汽轮机4的正常运行阶段,蒸汽轮机4所产生的能量全部用于发电以满足电力负荷;
负荷进一步上升,蒸汽轮机4与轴流压缩机8之间的第一3S离合器5闭合,轴流压缩机8与轴流透平9之间的第二3S离合器5闭合,此时燃气轮机(包括轴流压缩机8、轴流透平9和燃烧室11)开始运行,其工质来源为贮气罐12,经过布雷顿循环产生能量用于发电,而蒸汽轮机4经过朗肯循环所产生的能量,一部分用于发电以满足负荷要求,一部分驱动轴流压缩机8做功以压缩气体;
当负荷上升至最高峰时,蒸汽轮机4与轴流压缩机8之间的第一3S离合器5断开,轴流压缩机8与轴流透平9之间的第二3S离合器5闭合,此时蒸汽轮机4经过朗肯循环以及燃气轮机经过布雷顿循环所产生的能量均用于发电以满足电力负荷。
采用本发明基于蒸汽轮机、轴流压缩机与轴流透平联合结构的可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置,在各部件之间使用了3S离合器进行相连,动作响应快,能够在电力负荷发生变化时进行适应且迅速的调整以跟随负荷变动,实现了移峰填谷,能够很好的解决现有电厂所存在的调峰困难、不够灵活等问题。
Claims (4)
1.一种可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置的控制方法,其特征在于,所述一种可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置,包括第一发电机(1)、蒸汽轮机(4)、轴流压缩机(8)、轴流透平(9)和第二发电机(101);第一发电机(1)连接Ⅰ号转轴的一端,Ⅰ号转轴的另一端通过第一3S离合器(5)与Ⅱ号转轴的一端相连,Ⅱ号转轴的另一端通过第二3S离合器(105)与Ⅲ号转轴的一端相连,Ⅲ号转轴的另一端与第二发电机(101)相连;Ⅰ号转轴上安装有蒸汽轮机(4),Ⅱ号转轴上安装有轴流压缩机(8),Ⅲ号转轴上安装有轴流透平(9);轴流透平(9)与轴流压缩机(8)反向布置;还包括贮气罐(12)和燃烧室(11);轴流压缩机(8)的输出端连接贮气罐(12)和燃烧室(11)的入口,贮气罐(12)的出口连接燃烧室(11)的入口,燃烧室(11)的出口连接轴流透平(9)的入口;轴流压缩机(8)、轴流透平(9)、燃烧室(11)与回热器、冷却器组成燃气的布雷顿循环热力系统;蒸汽轮机(4)与热源、回热器、冷却器组成蒸汽的朗肯循环热力系统;
所述控制方法包括:
当负荷较低时,处于蒸汽轮机(4)的低峰阶段,使用蒸汽轮机(4)进行发电,此时蒸汽轮机(4)与轴流压缩机(8)的第一3S离合器(5)闭合,轴流压缩机(8)与轴流透平(9)之间的第二3S离合器(5)断开,联合动力装置完成朗肯循环后产生能量,一部分用于发电以满足负荷要求,一部分驱动轴流压缩机(8)做功以压缩气体,贮气罐(12)的进气开关打开,压缩后的气体进入贮气罐(12)中进行存储;
负荷上升后,蒸汽轮机(4)与轴流压缩机(8)之间的第一3S离合器(5)断开,轴流压缩机(8)与轴流透平(9)之间的第二3S离合器(5)继续保持断开,贮气罐(12)的进气开关闭合,此时处于蒸汽轮机(4)的正常运行阶段,蒸汽轮机(4)所产生的能量全部用于发电以满足电力负荷;
负荷进一步上升,蒸汽轮机(4)与轴流压缩机(8)之间的第一3S离合器(5)闭合,轴流压缩机(8)与轴流透平(9)之间的第二3S离合器(5)闭合,贮气罐(12)的进出气开关均打开,此时燃气轮机开始运行,其工质来源为贮气罐(12)出气口所提供的气体,经过布雷顿循环产生能量用于发电,而蒸汽轮机(4)经过朗肯循环所产生的能量,一部分用于发电以满足负荷要求,一部分驱动轴流压缩机(8)做功以压缩气体经由贮气罐(12)进气口进入贮气罐(12)中进行存储;
当负荷上升至最高峰时,蒸汽轮机(4)与轴流压缩机(8)之间的第一3S离合器(5)断开,轴流压缩机(8)与轴流透平(9)之间的第二3S离合器(5)闭合,贮气罐(12)的进气开关闭合、出气开关打开,此时蒸汽轮机(4)经过朗肯循环以及燃气轮机经过布雷顿循环所产生的能量均用于发电以满足电力负荷。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,转轴上位于第一3S离合器(5)与轴流压缩机(8)之间设有一个第一径向轴承(6),转轴上位于第二发电机(101)与轴流透平(9)之间设有一个第二径向轴承(106)和止推轴承(10)。
3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于,第一径向轴承(6)和第二径向轴承(106)采用静压轴承、动压径向轴承或电磁轴承;止推轴承(10)采用止推滚珠轴承、滚锥轴承或球面滚子轴承。
4.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,轴流压缩机(8)的入口布置有干气密封(7);蒸汽轮机(4)入口、蒸汽轮机(4)出口、轴流压缩机(8)出口、轴流透平(9)入口和轴流透平(9)出口均布置有迷宫密封(3)。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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