CN107542507B - 基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，包括低品质热量回收系统、凝结水加热系统和电、热负荷指令快速响应系统，通过有机朗肯循环(ORC)与热泵循环(HPC)结合的低品质热量回收系统回收锅炉排烟废热等低品质热量，通过多级加热的凝结水加热系统将回收热量转化为可用于弥补升负荷热量供给缺口的热凝结水，并采用储热元件蓄存，以匹配回收热量与升负荷热量供给缺口，通过阀组和储热元件组成的负荷指令快速响应系统弥补火电机组锅炉滞后响应电、热负荷指令变化导致的热量供给缺口，回收多余热量。与现有技术相比，本发明可以实现在低效率损失前提下对电、热负荷指令的快速响应。

Description

基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置

技术领域

本发明涉及火电机组电、热负荷指令快速响应技术领域，尤其是涉及一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置。

背景技术

为了应对日益严峻的环境污染问题和摆脱对传统化石能源的依赖，风能、太阳能等可再生能源利用得到迅猛发展。但风能和太阳能等可再生能源发电具有输出功率不连续不稳定的特性，直接影响电网的安全稳定运行，使得占比高、出力大的传统火电机组必须承担平抑电网供给需求扰动的职责。但火电机组响应负荷指令时锅炉的大惯性延迟特性造成锅炉热量供给滞后汽轮机热量需求变化，限制了快速平衡电网负荷需求的能力。故火电机组通常只能通过快速动作汽轮机进口调门，利用机组蓄能来加快对负荷指令的响应。为保证电网负荷指令增加时汽轮机进口调门能够快开，稳定运行时汽轮机调门不能处于全开位置，从而导致节流损失。当电网负荷指令下降时，汽轮机调门快速关小同样会造成节流损失。为了避免节流损失，凝结水节流和凝汽器冷却水节流技术被提出，其有效性已在工程实践中得到验证，但这些技术的使用均要受到机组安全裕度的限制，可影响负荷幅度较小，并会带来系统扰动。

凝结水节流技术是在机组负荷指令增加时，通过快速减少经过低压加热器的凝结水流量来节省来自汽轮机的加热抽汽，短时加大汽轮机做功蒸汽量，弥补快速响应加负荷指令时锅炉响应滞后。凝结水节流技术实现了快速加负荷时不快开汽轮机调门，使汽轮机调门可以在接近全开位置运行，减少了节流损失。某1 000MW机组实验结果显示采用凝结水节流，电网负荷指令变化后，机组输出功率能在很短时间内跨出调节死区，17s时间内负荷上升达到15MW，变负荷速率达到额定负荷的5.3％/min。凝结水节流技术一般通过除氧器入口主凝结水流量调节阀对凝结水流量进行控制。对于采用变频调节的凝结水泵，也可通过降低凝泵变频转速实现。凝结水节流技术的局限性是凝结水流量的改变要受到凝汽器液位、除氧器液位、凝泵流量安全裕度的限制，节流的幅度和时长都受到限制，从而影响了其应用。此外凝结水节流只是将部分凝结水供给延后，暂时借用加热凝结水的抽汽做功，为维持除氧器液位稳定，被节流的凝结水和所需的加热抽汽热量在退出节流后必须被额外补回，从而加大系统扰动。此外，凝结水节流没有解决汽轮机调门响应降负荷指令时的快关节流。

为了通过能源分级利用尽可能提高能源利用效率，工业废热等低品质热源回收利用成为近年来的研究热点。虽然可再生能源份额显著增加，但化石能源在较长时间内仍将处于主导地位。提高化石能源利用效率，降低污染物排放成为当前的现实目标。在燃煤机组可利用的低品质热源中，锅炉排烟热损失占燃料总输入热量比重超过5％，排烟温度可以达到120-150℃,一些褐煤锅炉甚至高达160℃。对锅炉排烟热量进行回收不仅可以提高锅炉效率，减少燃煤消耗和伴生污染物，而且可以降低除尘器入口温度，提高除尘效果，进一步减少颗粒污染物排放。因此排烟废热回收技术被深入研究并应用于火电机组。此外火电机组还存在冷却水、排汽、疏水等可回收废热源。如汽包锅炉连续排污经过扩容器后的排放疏水温度仍达100℃以上，且600MW火电机组的疏水流量可以达到6t/h以上。

在对现役燃煤机组进行排烟废热回收改造方案中，普遍采用在锅炉尾部烟道加装低温省煤器方案，用凝结水回收排烟废热，回收后直接引入凝结水系统。回收的排烟废热引入凝结水系统将减少低压加热器中用于加热凝结水的汽轮机抽汽，排挤的抽汽在汽轮机中继续做功，增加了汽轮机输出功率。采用低温省煤器后，由于锅炉排烟废热被回收，从数量上，被有效利用的燃料发热量比重加大；但从质量上，利用的燃料热量中，低品质低温热量占比加大。若汽轮机总输出功率受电网需求侧限制维持不变，抽汽减少引起的低参数蒸汽做功增加，必然排挤蒸汽参数高的新蒸汽做功，造成总循环效率下降。继续做功的抽汽增加了冷源损失、湿汽损失，并引起凝汽器真空下降，排汽压力升高，从而减少了总收益。另外低温省煤器热量的引入，抽汽量的减少，也使得汽轮机系统偏离设计参数运行。

ORC系统被认为是在低品质热源利用方面最适合、最具发展前景的技术之一。但受限于热源容量小和热量品质低，ORC系统输出功率较小，以至无法直接参与电网负荷调节。

在多种能源供给、需求互联时，需要提高能源转换、转移效率，缩短能源转换延迟，在通过能源间转换实现能源灵活应用的同时，解耦不同能源间的相互制约，实现灵活配比。储能技术作为实现能源供给、需求灵活匹配的有效手段被广泛研究，而储热技术是储能技术的重要组成部分。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，用于实现火电机组对电、热负荷指令的快速响应，所述的负荷指令快速响应装置包括回收外部低品质热量并将其转换为高品质热量的低品质热量回收系统、与低品质热量回收系统换热并形成高温凝结水的凝结水加热系统，以及平衡热力系统快速升降负荷时热量需求的负荷指令快速响应系统，其中，所述负荷指令快速响应系统包括连接凝结水加热系统里高温凝结水输出口的储热元件，在储热元件与所述火电机组热力系统之间还设有凝结水补给管路和凝结水回收管路，使得当火电机组热力系统负荷指令快速升降时，利用储热元件通过凝结水补给管路与凝结水回收管路实现热力系统的热量缺口补给和多余热量回收。

优选的，所述的储热元件还分别设置热网补给管路与热网回收管路连接外部热网，并储热元件通过热网补给管路与热网回收管路实现快速响应热负荷指令时对外部热网的热量缺口补给和多余热量回收。

更优选的，所述的储热元件的出口还设置凝结水补给泵，从凝结水补给泵出口分别引出所述凝结水补给管路和热网补给管路连接所述火电机组热力系统与外部热网；

在凝结水补给管路、凝结水回收管路、热网补给管路和热网回收管路上分别设置凝结水补给阀、凝结水回收阀、热网补给阀和热网回收阀。

优选的，所述的低品质热量回收系统包括通过工质管路依次连接并构成循环的工质泵、蒸发器、压缩机、工质/凝结水热交换器、膨胀机和有机工质冷凝器和储液箱，其中，所述蒸发器还通过换热管路连接外部低品质热源。

更优选的，所述的膨胀机的输出轴连接并驱动压缩机；

所述的压缩机还连接启动电机，并保证：在膨胀机输出功无法驱动压缩机时，由启动电机驱动压缩机。

更优选的，所述的凝结水加热系统包括从热力系统凝结水泵出口处引出的凝结水旁路，该凝结水旁路还依次连接有机工质冷凝器、凝结水预热器、工质/凝结水换热器和储热元件，所述的凝结水预热器还通过换热管路连接外部低品质热源；

凝结水旁路内的凝结水依次经过有机工质冷凝器、凝结水预热器、工质/凝结水换热器换热升温后，变为高温凝结水输入储热元件内备用。

进一步更优选的，依低品质热源流动方向，所述凝结水预热器设置在蒸发器后。

本发明中低品质热量回收系统用于回收锅炉排烟废热等低品质热量，作为电、热负荷指令快速增加起始的热量缺口补充；凝结水加热系统用于将热有机工质转换为可供发电和热网热量补给的热凝结水；电、热负荷令快速响应系统实现电、热负荷指令快速变化起始的热量缺口补给和多余热量蓄存；

上述低品质热量回收系统将有机朗肯循环(ORC)与热泵循环(HPC)融合，在回收同时将低温热量转换为高温热量，以加大参与变负荷调整的能力；上述凝结水加热系统先将凝结水经由低品质热源预热，而后经由工质/凝结水热交换器吸收热有机工质热量，加热后的凝结水储存于储热元件(如储热罐等)中，以缓冲回收热量与实际升负荷热量缺口的不匹配，同时可加大参与负荷调整的幅度；上述电、热负荷指令快速响应系统在负荷指令快速增加起始，利用储热元件的热量弥补锅炉惯性延迟导致的热量供给缺口，储热元件出水在电负荷指令快速上升起始替代抽汽加热凝结水，以节省抽汽增加输出功率，储热元件出水在热负荷指令增加起始直接补充热网供给；上述电、热负荷指令快速响应系统当电负荷指令快速下降时，通过增加抽汽加热的凝结水减少汽轮机功率输出，超出需求的凝结水由储热元件蓄存，在热负指令降低时，直接回收热网多余供给。

低品质热量回收系统包括蒸发器、压缩机、启动电机、工质/凝结水热交换器、膨胀机、有机工质冷凝器、储液箱和工质泵；本发明有机工质热量回收系统与常规有机朗肯循环(ORC)系统相比，引入了热泵循环(HPC)的压缩机和工质/凝结水热交换器。储液箱中的有机工质通过工质泵送至蒸发器，有机工质在蒸发器中从低品质热源吸收热量，然后经过压缩机升温升压后进入工质/凝结水热交换器加热凝结水，采用压缩机的目的是提高进入工质/凝结水热交换器的有机工质蒸汽温度，进而提高工质/凝结水热交换器出口凝结水的最终加热温度，从而可以替代更高参数的火电机组凝结水，以节省更高参数的加热抽汽用于增加汽轮机功率输出，同时也可提供更高参数的热网供水，最终加大参与变负荷调整的能力；在工质/凝结水热交换器放热后的工质蒸汽进入膨胀机做功，输出的功用于驱动压缩机，在系统启动阶段，膨胀机输出功尚不能驱动压缩机时，由启动电机驱动；在膨胀机做功后的有机工质通过冷凝器冷却后回到储液箱，完成循环。

凝结水加热系统包括有机工质冷凝器、凝结水预热器、工质/凝结水热交换器、储热元件；凝结水取自火电机组凝结水泵出口，先是作为低品质热量回收系统有机工质冷凝器的工质冷却水，而后进入凝结水预热器由低品质热源预热，预热后进入工质/凝结水热交换器吸收高温有机工质放热，加热后的凝结水最终送往储热元件存储。

电、热负荷指令快速响应系统包括储热元件、凝结水补给泵、凝结水补给阀、凝结水回收阀、热网补给阀、热网回收阀；储热元件通过凝结水补给泵连接凝结水补给阀和热网补给阀，凝结水补给泵用于保证供水压差；凝结水补给阀连接凝结水补给泵出口和火电机组凝结水系统除氧器入口，当电网发出快速升负荷指令时，储热元件凝结水补给阀快速开大供给除氧器，替代汽轮机抽汽加热的凝结水，节省的抽汽在汽轮机中继续做功以快速增加输出功率；凝结水回收阀连接火电机组凝结水系统除氧器入口和储热元件，在电负荷指令快速下降时，通过加大抽汽加热的凝结水量增加抽汽，减少汽轮机功率输出，凝结水回收阀快开接纳超出除氧器需求的凝结水；热网补给阀连接凝结水补给泵出口和热网，在热负荷指令快速增加时通过热网补给阀利用储热元件蓄热弥补锅炉负荷响应延迟形成的供热缺口；热网回收阀连接热网和储热元件，在热负荷指令快速减少时开大热网回收阀利用储热元件蓄存锅炉出力滞后热网负荷减少的多余热量；对于以热定电的背压式供热机组，当热网负荷的波动幅度在储热元件的蓄存能力之内，热网负荷指令响应可以通改变储热元件蓄热量实现，从而维持机组发电出力稳定，当电负荷指令增加时，汽轮机排汽热量超出热负荷需求部分通过热网回收阀由储热元件吸纳，电负荷指令减少时，汽轮机排汽热量小于热负荷需求的缺口通过热网补给阀由储热元件蓄热补充。

本发明的低品质热量回收系统中的低品质热源并不限于回收锅炉排烟废热，也包括电厂其它废热和非电厂来源的废热和太阳能等低品质热源。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)利用回收的电厂排烟废热等低品质热量弥补电、热负荷指令快速增加起始由锅炉惯性延迟导致的热量供给缺口，并通过储热元件累积回收热量，加大参与电、热负荷指令调整的幅度，利用储热元件回收降负荷起始锅炉惯性延迟导致的多余热量供给，从而减少火电机组汽轮机调门动作，实现汽轮机调门接近全开条件下对负荷指令的快速响应，减少了调门节流损失和炉侧燃料量扰动。通过储热元件补充热网供给缺口，蓄存热网多余供给，减少热负荷变化对汽轮机调门和电功率输出的影响。

(2)本发明不同于低品质热量回收常用的有机朗肯循环，本发明将有机朗肯循环(ORC)与热泵循环(HPC)融合，将低温热源提升为高温热源，提高了参与负荷调整的能力，并且提升所需机械功源取自回收热量，不增加外部功耗。

(3)本发明对低品质热量的回收不同于现有火电厂普遍采用的低温省煤器，低温省煤器将回收的排烟废热直接引入凝结水系统，本发明将回收热量首先存储于储热元件，仅在升负荷起始将回收热量引入凝结水系统弥补热量供给缺口，避免了稳定运行工况下由于额外热量的引入使火电机组偏离设计参数运行，并为利用回收热量快速响应电、热升负荷指令提供支撑。

(4)不同于现有的凝结水节流技术实际减少凝结水供给量，本发明仅是用回收热量加热的凝结水替代抽汽加热的凝结水，使除氧器液位能够维持稳定，从而使抽汽加热凝结水可以具有更大的节流量和更长的节流持续时间，并且被节流的凝结水不需在节流结束后额外补回。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明的有机工质循环T-S图；

图中，1-蒸发器，2-压缩机，3-启动电机，4-工质/凝结水热交换器，5-膨胀机，6-有机工质冷凝器，7-储液箱，8-工质泵，9-凝结水预热器，10-储热元件，11-凝结水补给阀，12-凝结水回收阀，13-热网补给阀，14-热网回收阀，15-凝结水补给泵，16-除氧器，17-锅炉，18-调门，19-汽轮机，20-凝结水泵，21-低压加热器，22-发电机，23-主凝结水调阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，用于实现对火电机组电、热负荷负荷指令的快速响应。火电机组热力回路包括依次连接并构成循环的给水泵、锅炉17、调门18、汽轮机19组、冷凝器、凝结水泵20、多个低压加热器21串联组成的低压加热器组、主凝结水调阀23和除氧器16，其中，汽轮机19还引出抽汽管路连接低压加热器组，汽轮机19还同轴连接发电机22。

所述的负荷指令快速响应装置包括回收外部低品质热量并将其转换为高品质热量的低品质热量回收系统、与低品质热量回收系统换热并形成高温凝结水的凝结水加热系统，以及平衡热力系统快速升降负荷时热量需求的负荷指令快速响应系统，其中，所述负荷指令快速响应系统包括连接凝结水加热系统里高温凝结水输出口的储热元件10，在储热元件10与所述火电机组热力系统之间还设有凝结水补给管路和凝结水回收管路，使得当火电机组热力系统负荷指令快速升降时，利用储热元件10通过凝结水补给管路与凝结水回收管路实现热力系统的热量缺口补给和多余热量回收。

作为一种优选的实施方式，所述的储热元件10还分别设置热网补给管路与热网回收管路连接外部热网，并储热元件10通过热网补给管路与热网回收管路实现快速响应热负荷指令时对外部热网的热量缺口补给和多余热量回收。更优选的，所述的储热元件10的出口还设置凝结水补给泵15，从凝结水补给泵15出口分别引出所述凝结水补给管路和热网补给管路连接所述火电机组热力系统与外部热网；在凝结水补给管路、凝结水回收管路、热网补给管路和热网回收管路上分别设置凝结水补给阀11、凝结水回收阀12、热网补给阀13和热网回收阀14。

作为一种优选的实施方式，所述的低品质热量回收系统包括通过工质管路依次连接并构成循环的工质泵8、蒸发器1、压缩机2、工质/凝结水热交换器4、膨胀机5和有机工质冷凝器6和储液箱7，其中，所述蒸发器1还通过换热管路连接外部低品质热源。更优选的，所述的膨胀机5的输出轴连接并驱动压缩机2；所述的压缩机2还连接启动电机3，并保证：在膨胀机5输出功无法驱动压缩机2时，由启动电机3驱动压缩机2。更优选的，所述的凝结水加热系统包括从热力系统凝结水泵出口处引出的凝结水旁路，该凝结水旁路还依次连接有机工质冷凝器6、凝结水预热器9、工质/凝结水换热器和储热元件10，所述的凝结水预热器9还通过换热管路连接外部低品质热源；凝结水旁路内的凝结水依次经过有机工质冷凝器6、凝结水预热器9、工质/凝结水换热器换热升温后，变为高温凝结水输入储热元件10内备用。进一步更优选的，依低品质热源流动方向，所述凝结水预热器9设置在蒸发器1后。

实施例1

一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，包括低品质热量回收系统、凝结水加热系统和电、热负荷指令快速响应系统三个子系统。

低品质热量回收系统用于回收锅炉17排烟废热等低品质热量，作为电、热负荷指令快速增加起始的热量缺口补充；凝结水加热系统用于将热有机工质转换为可供发电和热网热量补给的热凝结水；电、热负荷令快速响应系统实现电、热负荷指令快速变化起始的热量缺口补给和多余热量蓄存；

低品质热量回收系统将有机朗肯循环(ORC)与热泵循环(HPC)融合，在回收同时将低温热量转换为高温热量，以加大参与变负荷调整的能力；上述凝结水加热系统先将凝结水经由低品质热源预热，而后经由工质/凝结水热交换器4吸收热有机工质热量，加热后的凝结水储存于储热元件10(如储热罐等)中，以缓冲回收热量与实际升负荷热量缺口的不匹配，同时可加大参与负荷调整的幅度；上述电、热负荷指令快速响应系统在负荷指令快速增加起始，利用储热元件10的热量弥补锅炉17惯性延迟导致的热量供给缺口，储热元件10出水在电负荷指令快速上升起始替代抽汽加热凝结水，以节省抽汽增加输出功率，储热元件10出水在热负荷指令增加起始直接补充热网供给；上述电、热负荷指令快速响应系统当电负荷指令快速下降时，通过增加抽汽加热的凝结水减少汽轮机19功率输出，超出需求的凝结水由储热元件10蓄存，在热负指令降低时，直接回收热网多余供给。

低品质热量回收系统包括蒸发器1、压缩机2、启动电机3、工质/凝结水热交换器4、膨胀机5、有机工质冷凝器6、储液箱7和工质泵8；本发明有机工质热量回收系统与常规有机朗肯循环(ORC)系统相比，引入了热泵循环(HPC)的压缩机2和工质/凝结水热交换器4。储液箱7中的有机工质通过工质泵8送至蒸发器1，有机工质在蒸发器1中从低品质热源吸收热量，然后经过压缩机2升温升压后进入工质/凝结水热交换器4加热凝结水，采用压缩机2的目的是提高进入工质/凝结水热交换器4的有机工质蒸汽温度，进而提高工质/凝结水热交换器4出口凝结水的最终加热温度，从而可以替代更高参数的火电机组凝结水，以节省更高参数的加热抽汽用于增加汽轮机19功率输出，同时也可提供更高参数的热网供水，最终加大参与变负荷调整的能力；在工质/凝结水热交换器4放热后的工质蒸汽进入膨胀机5做功，输出的功用于驱动压缩机2，在系统启动阶段，膨胀机5输出功尚不能驱动压缩机2时，由启动电机3驱动；在膨胀机5做功后的有机工质通过冷凝器冷却后回到储液箱7，完成循环。

凝结水加热系统包括有机工质冷凝器6、凝结水预热器9、工质/凝结水热交换器4、储热元件10；凝结水取自火电机组凝结水泵20出口，先是作为低品质热量回收系统有机工质冷凝器6的工质冷却水，而后进入凝结水预热器9由低品质热源预热，预热后进入工质/凝结水热交换器4吸收高温有机工质放热，加热后的凝结水最终送往储热元件10存储。

电、热负荷指令快速响应系统包括储热元件10、凝结水补给泵15、凝结水补给阀11、凝结水回收阀12、热网补给阀13、热网回收阀14；储热元件10通过凝结水补给泵15连接凝结水补给阀11和热网补给阀13，凝结水补给泵15用于保证供水压差；凝结水补给阀11连接凝结水补给泵15出口和火电机组凝结水系统除氧器16入口，当电网发出快速升负荷指令时，储热元件10凝结水补给阀11快速开大供给除氧器16，替代汽轮机19抽汽加热的凝结水，节省的抽汽在汽轮机19中继续做功以快速增加输出功率；凝结水回收阀12连接火电机组凝结水系统除氧器16入口和储热元件10，在电负荷指令快速下降时，通过加大抽汽加热的凝结水量增加抽汽，减少汽轮机19功率输出，凝结水回收阀12快开接纳超出除氧器16需求的凝结水；热网补给阀13连接凝结水补给泵15出口和热网，在热负荷指令快速增加时通过热网补给阀13利用储热元件10蓄热弥补锅炉17负荷响应延迟形成的供热缺口；热网回收阀14连接热网和储热元件10，在热负荷指令快速减少时开大热网回收阀14利用储热元件10蓄存锅炉17出力滞后热网负荷减少的多余热量；对于以热定电的背压式供热机组，当热网负荷的波动幅度在储热元件10的蓄存能力之内，热网负荷指令响应可以通改变储热元件10蓄热量实现，从而维持机组发电出力稳定，当电负荷指令增加时，汽轮机19排汽热量超出热负荷需求部分通过热网回收阀14由储热元件10吸纳，电负荷指令减少时，汽轮机19排汽热量小于热负荷需求的缺口通过热网补给阀13由储热元件10蓄热补充。

如图1所示，工质泵8将储液箱7中的有机工质输送到蒸发器1，工质在蒸发器1中吸收锅炉17排烟热量后成为工质蒸汽；然后通过压缩机2压缩，将低温工质蒸汽提升为高温工质蒸汽；高温工质蒸汽进入工质/凝结水热交换器4，向凝结水放热；放热后的工质蒸汽进入膨胀机5做功，膨胀机5输出功驱动压缩机2，在系统启动阶段膨胀机5输出功尚不能驱动压缩机2时，由启动电机3驱动压缩机2；膨胀机5排汽进入有机工质冷凝器6，由凝结水冷却，冷却后回到储液箱7，完成工质循环；

图2给出了本发明低品质热量回收系统有机工质循环T-S图，图2中a至f对应图1中的相应工质状态点，ab’和ab分别为有机工质蒸汽在膨胀机5中的等熵膨胀线和实际膨胀线，ef’和ef分别为有机工质蒸汽在压缩机2中的等熵压缩线和实际压缩线；本发明的低品质热量回收系统并不限于回收锅炉17排烟废热，也包括电厂其它废热和非电厂来源的废热和太阳能等低品质热源。

图1中凝结水加热系统凝结水取自火电机组凝结水泵20出口，先是作为低品质热量回收系统有机工质冷凝器6冷却水，而后进入凝结水预热器9由锅炉17排烟预热；吸收排烟热量后的凝结水进入工质凝结水热交换器，由高温工质进一步加热，加热后的凝结水最终送入储热元件10蓄存。

图1中电、热负荷指令快速响应系统包括储热元件10、凝结水补给阀11、凝结水回收阀12、热网补给阀13、热网回收阀14，凝结水补给泵15；储热元件10通过凝结水补给泵15连接凝结水补给阀11和热网补给阀13，凝结水补给泵15用于保证供水压差；快速升负荷时火电机组主凝结水调阀23快速关小节流，流经低压加热器21的凝结水量减少使得进入低压加热器21抽汽减少，节省的抽汽在汽机中继续做功增加汽机功率输出，发电机22电功率输出增加，除氧器16的凝结水缺口由储热元件10通过凝结水补给阀11弥补；在降负荷时火电机组主凝结水调阀23快速开大增加由抽汽加热的凝结水，通过增加抽汽减少汽机做功，超出除氧器16需求的凝结水通过凝结水回收阀12导入储热元件10；热网负荷指令快速增加时，热网补给阀13用于将储热元件10凝结水补充热网供给缺口；热网负荷指令快速减少时，热网回收阀14用于储热元件10回收热网多余供给。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，用于实现火电机组对电、热负荷指令的快速响应，其特征在于，所述的负荷指令快速响应装置包括回收低品质热量并将其转换为高品质热量的低品质热量回收系统、与低品质热量回收系统换热并形成高温凝结水的凝结水加热系统，以及平衡火电机组热力系统快速升降负荷时热量需求的负荷指令快速响应系统，其中，所述负荷指令快速响应系统包括连接凝结水加热系统里高温凝结水输出口的储热元件(10)，在储热元件(10)与所述火电机组热力系统之间还设有凝结水补给管路和凝结水回收管路，使得当火电机组电负荷指令快速升降时，利用储热元件(10)通过凝结水补给管路与凝结水回收管路实现热力系统的热量缺口补给和多余热量回收。

2.根据权利要求1所述的一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，其特征在于，所述的储热元件(10)还分别设置热网补给管路与热网回收管路连接外部热网，并储热元件(10)通过热网补给管路与热网回收管路实现快速响应热负荷指令时对外部热网的热量缺口补给和多余热量回收。

3.根据权利要求2所述的一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，其特征在于，所述的储热元件(10)的出口还设置凝结水补给泵(15)，从凝结水补给泵(15)出口分别引出所述凝结水补给管路和热网补给管路连接所述火电机组热力系统与外部热网；

在凝结水补给管路、凝结水回收管路、热网补给管路和热网回收管路上分别设置凝结水补给阀(11)、凝结水回收阀(12)、热网补给阀(13)和热网回收阀(14)。

4.根据权利要求1所述的一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，其特征在于，所述的低品质热量回收系统将有机朗肯循环与热泵循环结合，包括通过工质管路依次连接并构成循环的工质泵(8)、蒸发器(1)、压缩机(2)、工质/凝结水热交换器(4)、膨胀机(5)和有机工质冷凝器(6)和储液箱(7)，其中，所述蒸发器(1)还通过换热管路连接外部低品质热源。

5.根据权利要求4所述的一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，其特征在于，所述的膨胀机(5)的输出轴连接并驱动压缩机(2)；

所述的压缩机(2)还连接启动电机(3)，并保证：在膨胀机(5)输出功无法驱动压缩机(2)时，由启动电机(3)驱动压缩机(2)。

6.根据权利要求4所述的一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，其特征在于，所述的凝结水加热系统包括从火电机组热力系统凝结水泵出口处引出的凝结水旁路，该凝结水旁路还依次连接有机工质冷凝器(6)、凝结水预热器(9)、工质/凝结水换热器和储热元件(10)，所述的凝结水预热器(9)还通过换热管路连接外部低品质热源；

凝结水旁路内的凝结水依次经过有机工质冷凝器(6)、凝结水预热器(9)、工质/凝结水换热器换热升温后，变为高温凝结水输入储热元件(10)内备用。

7.根据权利要求6所述的一种基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置，其特征在于，依低品质热源流动方向，所述凝结水预热器(9)设置在蒸发器(1)后。