CN109139153A - 燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热电厂供热领域，具体涉及一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统及方法，供热系统包括前端和末端，所述前端和末端之间包括至少两个支路，所述支路在供热系统的前端和末端分别汇合并连通，所述支路包括：供热支路，所述供热支路上设有换热单元，所述供热支路通过换热单元与热网进行换热；储取热支路，所述储取热支路上设有储取热单元，所述储取热支路通过储取热单元对经过储取热支路中的热量进行储取。本发明在谷电时，利用调整抽汽将蒸汽热量存储到储热体中，在峰电时，关闭或者减小抽汽供热量，利用储热体存储的热量来满足供热负荷，汽轮机内的蒸汽全部用来做功以满足电网要求，从一定程度上实现了热电解耦。

Description

燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统及方法

技术领域

本发明涉及热电厂供热领域，具体涉及一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统及方法。

背景技术

近几年，随着环保政策的不断加码，原有承担我国北方大规模供热的中小型锅炉不断被拆除和改造，人们对于煤炭供热供能的环保要求越来越高，供热压力日渐突出。

但由于我国富煤、贫油、少气的能源结构、广袤的地域跨度以及大规模的人口等特点，采用燃煤供暖仍然是未来相当长一段时间内供热的主要方法途径。其中，燃煤供暖主要包括热电联产和高效燃煤热水锅炉两种方式，热电联产又分为抽凝发电系统抽汽供暖和背压机排汽供暖两种方式，对于前者，目前我国正在实施的纯发电厂改热电厂以及热电解耦等技术改造方式均是为了进一步拓宽抽凝发电的供热供能和规模，但限于当前电力过程风险，这种方法难以满足由于城镇化迅速推进带来的集中供热面积飞升的需要。研究显示，一台8万装机规模的背压机供热能力相当于一台30万千瓦的凝汽式汽轮机供热能力，采用热电比更大的背压机供热系统更符合当前的发展需求。

既生产电能又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的火电厂称为热电厂。对外供热的蒸汽源是抽汽式汽轮机的调整抽汽或背式汽轮机，纯凝机组供热改造一般采用前者。热电联产的蒸汽没有冷源损失，所以热效率比大型凝汽式机组高得多。热电联产不仅大量节能，而且可以改善环境条件，提高居民生活水平。但热电联产把电厂的发电与用户的用热紧密联系，降低了灵活性，在保证供热负荷的条件下，机组参与调峰的能力会受到一定程度的影响。热电联产机组由于既要满足供电需求同时也要满足供热负荷需求，这样当电网要求热电厂参与调峰的情况下，容易造成供热负荷的降低，或者调峰能力不足的情况出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统及方法，在“谷电”的情况下，利用调整抽汽将蒸汽热量存储到储热体当中，这样在保证了供热负荷的前提下又减少了发电负荷；在“峰电”的情况下，关闭或者减小抽汽供热量，利用储热体存储的热量来满足供热负荷，汽轮机内的蒸汽全部用来做功以满足电网要求，从一定程度上实现了热电解耦。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，所述供热系统包括前端和末端，所述前端和末端之间包括至少两个支路，所述支路在供热系统的前端和末端分别汇合并连通，所述支路包括：

供热支路，所述供热支路上设有换热单元，所述供热支路通过换热单元与热网进行换热；

储取热支路，所述储取热支路上设有储取热单元，所述储取热支路通过储取热单元对经过储取热支路中的热量进行储取。

在上述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统中，优选，所述供热系统的前端连接有热源，所述供热系统的末端连接有回水管路；

优选地，所述末端上设有第四阀门。

在上述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统中，优选，所述供热支路上设有阀门；

优选地，所述供热支路从前端至末端依次设置第二阀门和换热单元；

优选地，所述供热支路上还设有第三阀门，所述第三阀门设置在换热单元与末端之间。

在上述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统中，优选，所述储取热支路上还设有供水单元和多个阀门，储取热支路从前端至末端依次设置第一阀门、储取热单元、供水单元和第五阀门。

在上述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统中，优选，所述储取热支路上还设有第七阀门，所述供水单元与第五阀门串联后，与第七阀门并联接在储取热支路上。

在上述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统中，优选，所述供水单元包括水箱、第六阀门和水泵，所述水箱通过第六阀门连接在水泵和第五阀门之间的管路上，所述水泵输入端通过管路连接在第五阀门和第六阀门之间的管路上，所述水泵输出端通过管路连接至储取热单元。

在上述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统中，优选，所述储取热单元包括显热储取热系统和潜热储取热系统，所述显热储取热系统与潜热储取热系统串接在储取热支路上；

所述显热储取热系统，用于通过固体储热介质或流体储热介质的温度变化，与经过储取热支路中的热量发生热交换进行热量储取；

所述潜热储取热系统，用于通过相变储取热介质的相变，与经过储取热支路中的热量发生热交换进行热量储取。

本发明还提供一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法，包括：

热源输送蒸汽给供热系统前端；

供热系统前端将蒸汽分别输送给供热支路和储取热支路，供热支路通过换热单元与热网进行热交换，储取热支路通过储取热单元对经过储取热支路中的热量进行储取；

供热支路和储取热支路输出液态水至供热系统末端；

供热系统末端将液态水输送至回水管路。

在上述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法中，优选，所述储取热支路通过储取热单元对经过储取热支路中的热量进行储取包括：

供热低谷时，储取热单元存储储取热支路中的热量；

供热高峰时，储取热单元释放所存储的热量至储取热支路。

在上述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法中，优选，所述储取热支路上还并接有供水单元，所述供水单元与第五阀门串联后，与第七阀门并联接在储取热支路上；

所述储取热单元存储储取热支路中的热量，包括：

供热低谷时，关闭供水单元和第五阀门，打开第七阀门，储取热单元对经过储取热支路的蒸汽热能进行存储；

所述储取热单元释放所存储的热量至储取热支路，包括：

供热高峰时，关闭回水管路和第七阀门，打开第五阀门和供水单元，供水单元向储取热支路输送液态水，液态水经储取热单元加热后输送到供热支路。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明的目的在于提供一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，通过在供热系统的主体支路上设置分支路，在通过其中一个分支路对热网进行供热的同时，在另一个支路中存储热量，在“谷电”的情况下，利用调整抽汽将蒸汽热量存储到储热体当中，这样在保证了供热负荷的前提下又减少了发电负荷；在“峰电”的情况下，关闭或者减小抽汽供热量，利用储热体存储的热量来满足供热负荷，汽轮机内的蒸汽全部用来做功以满足电网要求，从一定程度上实现了热电解耦，实现热电厂供热的峰调灵活性，提高居民生活水平。

本发明还提供一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法，其有益效果与燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统类似，不再赘述。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统示意图；

图2为本发明实施例的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法一种实施方式的流程示意图；

图3为本发明实施例的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法另一种实施方式的流程示意图。

附图标记说明：

1-第一阀门1；2-第二阀门2；3-第三阀门3；4-第四阀门4；5-第五阀门5；6-第六阀门6；7-第七阀门7；8-储取热单元8；9-水箱9；10-换热单元10；11-水泵11；12-热网12；13-前端；14-末端。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，所述供热系统包括前端13和末端14，所述前端13和末端14之间包括至少两个支路，所述支路在供热系统的前端13和末端14分别汇合并连通，所述支路包括：供热支路，供热支路上设有换热单元10，所述供热支路通过换热单元10与热网12进行换热；储取热支路，储取热支路上设有储取热单元8，所述储取热支路通过储取热单元8对经过储取热支路中的热量进行储取。所述供热系统的前端13连接有热源，所述供热系统的末端14连接有回水管路。热源向供热系统提供蒸汽，蒸汽可分别经过供热支路和储取热支路进入供热系统末端14的回水管路，经过供热支路的蒸汽通过换热单元10与热网12进行热交换，经过储取热支路的蒸汽通过储取热单元8进行热量储取。

在本实施例中，作为优选方案，供热系统设置有多个储取热支路，多个储取热支路并联，多个储取热支路的两端均分别连接供热系统的前端13和末端14。

在本实施例中，作为优选方案，供热系统设置有多个供热支路，多个供热支路并联，多个供热支路的两端均分别连接供热系统的前端13和末端14。

在本发明的具体实施例中，供热系统前端13和末端14均接入热电厂的发电系统，发电系统包括：锅炉、汽轮机组、发电机、冷凝器、凝结水泵、低加、高加、给水泵，锅炉输出端连接汽轮机组，汽轮机组将锅炉传来的蒸汽的热能转化为机械能，并将机械能提供给发电机，发电机将汽轮机组传来的机械能转化为电能；冷凝器设置在汽轮机组蒸汽出口端，将汽轮机组输送的蒸汽进行冷凝转化为液态水；凝泵设置在冷凝器出口端，将冷凝器输送的液态水加压输送低加；低加对液态水加热后输送给除氧器；除氧器去除液态水中的氧后通过给水泵加压输送给高加；高加出口端连接至锅炉，将给水泵输送来给水加压升温后输送给锅炉，以此形成循环，本实施例供热系统前端13所连接的热源指汽轮机组所产生的蒸汽，供热系统前端13与冷凝器并联连接在汽轮机组的蒸汽出口端，本实施例供热系统的末端14连接的回水管路指发电系统回水段，供热系统的末端14连接至低加。

作为一种上述的具体实施例的优选方案，在冷凝器的进口端和出口端均设置有阀门，以便调节冷凝器的流量大小，从而调节汽轮机组输送给冷凝器的蒸汽占比，进而调节供热系统所收到的蒸汽量。

在上述的具体实施例中，作为优选方案，供热系统可取代冷凝器，通过换热的方式对汽轮机组输出的蒸汽进行凝结，即供热系统前端13直接连接在汽轮机组的蒸汽出口端，供热系统末端14直接连接凝泵或低加。

在本发明的实施例中，作为优选方案，所述末端14上设有第四阀门4，通过控制第四阀门4的开闭，可以灵活控制供热系统。

在本实施例中，供热支路上设有阀门；供热支路从前端13至末端14依次设置第二阀门2和换热单元10；供热支路上还设有第三阀门3，所述第三阀门3设置在换热单元10与末端14之间。换热单元10为换热器，换热器内部的两条管线分别连接在供热支路和热网12管线中。

在本实施例中，储取热支路上还设有供水单元和多个阀门，储取热支路从前端13至末端14依次设置第一阀门1、储取热单元8、供水单元和第五阀门5。所述储取热支路上还设有第七阀门7，所述供水单元与第五阀门5串联后，与第七阀门7并联接在储取热支路上。

在本实施例中，供水单元包括水箱9、第六阀门6和水泵11，所述水箱9通过第六阀门6连接在水泵11和第五阀门5之间的管路上，所述水泵11输入端通过管路连接在第五阀门5和第六阀门6之间的管路上，所述水泵11输出端通过管路连接至储取热单元8。

在本实施例中，作为优选方案，所述储取热单元8包括显热储取热系统和潜热储取热系统，所述显热储取热系统与潜热储取热系统串接在储取热支路上；所述显热储取热系统，用于通过固体储热介质或流体储热介质的温度变化，与经过储取热支路中的热量发生热交换进行热量储取；所述潜热储取热系统，用于通过相变储取热介质的相变，与经过储取热支路中的热量发生热交换进行热量储取。

在本实施例中，作为优选方案，潜热储取热系统中设置有相变储取热装置，相变储取热装置用于通过相变储热介质的相变进行热能储取；储热时，相变储取热装置输入蒸汽，输出液态水；取热时，相变储取热装置输入液态水，输出蒸汽。显热储取热系统中设置有显热储取热装置，显热储取热装置利用固体或液体储热介质，通过固体或液体储热介质的温变进行储取热；储热时，固体或液体储热介质温度升高，通过储取热装置的蒸汽或液态水温度降低；取热时，固体或液体储热介质温度降低，通过储取热装置的蒸汽或液态水温度升高。

本发明燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统在正常工作时，有以下三种情况：

1)正常设计运行工况，既不需要调峰时：供热系统前端13输入蒸汽，打开第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4，关闭第一阀门1、第五阀门5和第七阀门7，蒸汽经过第二阀门2在换热器中完成放热后经过第三阀门3、第四阀门4返回到供热系统末端14，进而返回到机组回水疏水系统；

2)电网负荷减少工况(谷电)，即储热时：供热系统前端13输入蒸汽，打开第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第七阀门7，关闭第五阀门5、第六阀门6，进入供热支路的蒸汽经过第二阀门2、换热器和第三阀门3后，进入供热系统末端14；进入储取热支路的蒸汽经过第一阀门1、储取热单元8、第七阀门7后，与供热支路在供热系统末端14汇合后，通过第四阀门4回流到机组回水疏水系统；

3)电网负荷增加工况(峰电)，即取热时：供热系统前端13停止或减少输入的蒸汽量，打开第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第五阀门5和第六阀门6，开启水泵11，关闭第四阀门4和第七阀门7，在储取热支路与供热支路之间形成闭式循环，水箱9中的液态水经第六阀门6和水泵11输送给储取热单元8，储取热单元8对液态水进行加热产生的蒸汽，经第一阀门1和第二阀门2后进入换热单元10，蒸汽在换热单元10与热网12进行热交换保证对热网12的供热，换热单元10输出端输出液态水经第三阀门3和第五阀门5后，再次进入水泵11。

如图2所示，本发明还提供一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法，包括以下步骤：

步骤S201、热源输送蒸汽给供热系统前端13。热源的蒸汽来自于热电厂汽轮机的抽汽，汽轮机为抽汽式汽轮机或背式汽轮机或汽轮机组。

步骤S202、供热系统前端13将蒸汽分别输送给供热支路和储取热支路，供热支路通过换热单元10与热网12进行热交换，储取热支路通过储取热单元8对经过储取热支路中的热量进行储取。

步骤S203、供热支路和储取热支路输出液态水至供热系统末端14。

步骤S204、供热系统末端14将液态水输送至回水管路。回水管路连接至热电厂发电机组回水疏水系统。

如图3所示，本发明还提供一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法，包括以下步骤：

步骤S301、热源输送蒸汽给供热系统前端13。热源的蒸汽来自于热电厂汽轮机的抽汽，汽轮机为抽汽式汽轮机或背式汽轮机或汽轮机组。

步骤S302、供热系统前端13将蒸汽分别输送给供热支路和储取热支路；供热支路通过换热单元10与热网12进行热交换，储取热支路通过储取热单元8对经过储取热支路中的热量进行储取。

步骤S303、供热低谷时，储取热单元8存储储取热支路中的热量；电网负荷减少工况(谷电)，即储热时，供热系统前端13输入蒸汽，打开第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第七阀门7，关闭第五阀门5、第六阀门6，进入供热支路的蒸汽经过第二阀门2、换热器和第三阀门3后，进入供热系统末端14；进入储取热支路的蒸汽经过第一阀门1、储取热单元8、第七阀门7后，与供热支路在供热系统末端14汇合后，通过第四阀门4回流到机组回水疏水系统。

步骤S304、供热高峰时，储取热单元8释放所存储的热量至储取热支路；电网负荷增加工况(峰电)，即取热时，供热系统前端13停止或减少输入的蒸汽量，打开第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第五阀门5和第六阀门6，开启水泵11，关闭第四阀门4和第七阀门7，在储取热支路与供热支路之间形成闭式循环，水箱9中的液态水经第六阀门6和水泵11输送给储取热单元8，储取热单元8对液态水进行加热产生的蒸汽，经第一阀门1和第二阀门2后进入换热单元10，蒸汽在换热单元10与热网12进行热交换保证对热网12的供热，换热单元10输出端输出液态水经第三阀门3和第五阀门5后，再次进入水泵11

步骤S305、供热支路和储取热支路输出液态水至供热系统末端14。

步骤S306、供热系统末端14将液态水输送至回水管路。回水管路连接至热电厂发电机组回水疏水系统。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，其特征在于，所述供热系统包括前端和末端，所述前端和末端之间包括至少两个支路，所述支路在供热系统的前端和末端分别汇合并连通，所述支路包括：

供热支路，所述供热支路上设有换热单元，所述供热支路通过换热单元与热网进行换热；

储取热支路，所述储取热支路上设有储取热单元，所述储取热支路通过储取热单元对经过储取热支路中的热量进行储取。

2.如权利要求1所述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，其特征在于，所述供热系统的前端连接有热源，所述供热系统的末端连接有回水管路；

优选地，所述末端上设有第四阀门。

3.如权利要求1所述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，其特征在于，所述供热支路上设有阀门；

优选地，所述供热支路从前端至末端依次设置第二阀门和换热单元；

优选地，所述供热支路上还设有第三阀门，所述第三阀门设置在换热单元与末端之间。

4.如权利要求1所述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，其特征在于，所述储取热支路上还设有供水单元和多个阀门，储取热支路从前端至末端依次设置第一阀门、储取热单元、供水单元和第五阀门。

5.如权利要求4所述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，其特征在于，所述储取热支路上还设有第七阀门，所述供水单元与第五阀门串联后，与第七阀门并联接在储取热支路上。

6.如权利要求5所述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，其特征在于，所述供水单元包括水箱、第六阀门和水泵，所述水箱通过第六阀门连接在水泵和第五阀门之间的管路上，所述水泵输入端通过管路连接在第五阀门和第六阀门之间的管路上，所述水泵输出端通过管路连接至储取热单元。

7.如权利要求1所述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热系统，其特征在于，所述储取热单元包括显热储取热系统和潜热储取热系统，所述显热储取热系统与潜热储取热系统串接在储取热支路上；

所述显热储取热系统，用于通过固体储热介质或流体储热介质的温度变化，与经过储取热支路中的热量发生热交换进行热量储取；

所述潜热储取热系统，用于通过相变储取热介质的相变，与经过储取热支路中的热量发生热交换进行热量储取。

8.一种燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法，其特征在于，包括：

热源输送蒸汽给供热系统前端；

供热系统前端将蒸汽分别输送给供热支路和储取热支路，供热支路通过换热单元与热网进行热交换，储取热支路通过储取热单元对经过储取热支路中的热量进行储取；

供热支路和储取热支路输出液态水至供热系统末端；

供热系统末端将液态水输送至回水管路。

9.如权利要求8所述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法，其特征在于，所述储取热支路通过储取热单元对经过储取热支路中的热量进行储取包括：

供热低谷时，储取热单元存储储取热支路中的热量；

供热高峰时，储取热单元释放所存储的热量至储取热支路。

10.如权利要求9所述的燃煤发电机组储热式辅助调峰供热方法，其特征在于，所述储取热支路上还并接有供水单元，所述供水单元与第五阀门串联后，与第七阀门并联接在储取热支路上；

所述储取热单元存储储取热支路中的热量，包括：

供热低谷时，关闭供水单元和第五阀门，打开第七阀门，储取热单元对经过储取热支路的蒸汽热能进行存储；

所述储取热单元释放所存储的热量至储取热支路，包括：

供热高峰时，关闭回水管路和第七阀门，打开第五阀门和供水单元，供水单元向储取热支路输送液态水，液态水经储取热单元加热后输送到供热支路。