CN109763869B - 一种用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统及其运行方法 - Google Patents
一种用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统及其运行方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统及其运行方法,包括:余热锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机低压缸、发电机、凝汽器、凝结水泵、热水换热器、轴封加热器、除氧器、第一减温减压装置、做功设备、动力设备、热网加热器、疏水换热器、热网循环泵、热水蓄热器、第一循环泵、第二循环泵和散热器。本发明基于能量梯级利用原理,并结合蒸汽余能利用方式,进行不同抽汽方式的集成设计,有效提高6FA型联合循环机组热电解耦运行能力,同时利用热水蓄热器,既提升了联合循环机组的调峰能力,又保证了联合循环机组全工况下的对外供暖能力。
Description
技术领域
本发明属于提升热电机组灵活性的技术领域,具体涉及一种用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统及其运行方法。
背景技术
目前,我国政策逐渐重视新能源的推广,降低火电机组的比例,使得火电机组的发展面临严峻考验。当前,为提高火电机组的综合能源利用效率,并争取更多的发电利用小时数,深度挖掘火电机组的供热能力,越来越得到社会各界的重视。燃气热电联产是一种热能、电能同时生产的能源利用形式,它将高品位的热能用于发电,低品位的热能用于供热,既提高能源的利用效率,又减少了环境污染,在节能降耗和减少污染排放方面具有很大的应用价值。
目前,燃气热电联产集中供热系统主要面临的问题是热电比偏低,常规燃气热电联产组合所产生的热电比例是有一定局限的,越是先进的、转换效率高的机组,热电比越小,以10万kW机组为例,其热电比为0.7左右。特别是面临当前火电深度调峰的严峻形势下,机组常以低负荷工况运行,此时机组对外供热能力更低,由此对供热安全性造成了严重影响。然而,现有技术如专利“一种联合循环的热电联供系统(专利号201310401252.0)”,是利用高排抽汽减温减压后对外供热,该技术缺陷是:(1)未考虑能量的梯级利用,直接减温减压的做功能力损失较大;(2)未考虑火电深度调峰需要,为满足外界供热,机组需以高负荷运行,机组调峰能力差。现有技术如专利“燃气蒸汽联合循环供热系统(申请号201710534092.5)”,是利用中排抽汽或余热锅炉的低压补汽为外界提供供热所需的蒸汽及制冷所需的蒸汽,多余低压补汽可输送至临机蒸汽管中,该技术的特点是仅考虑外界供热需求,而未考虑机组电力调峰需求,仅利用中压排汽或锅炉低压补汽作为抽汽来源,无法充分挖掘机组的调峰能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,而提供一种设计合理、性能可靠的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统及其运行方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统,其特征在于,包括:余热锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机低压缸、发电机、凝汽器、凝结水泵、热水换热器、轴封加热器、除氧器、第一减温减压装置、做功设备、动力设备、热网加热器、疏水换热器、热网循环泵、热水蓄热器、第一循环泵、第二循环泵和散热器,所述汽轮机高压缸和汽轮机低压缸同轴连接,且驱动发电机发电,所述余热锅炉包括烟气预热器、低压汽包、低压过热器、高压汽包和高压过热器,所述烟气预热器的出水口同时与低压汽包的进水口和高压汽包的进水口连接,所述低压汽包的出汽口与低压过热器的进汽口连接,所述高压汽包的出汽口与高压过热器的进汽口连接,所述汽轮机高压缸的进汽口通过高压蒸汽管与高压过热器的出汽口连接,且在汽轮机高压缸的进汽口安装有一号阀门,所述汽轮机高压缸的排汽口通过连通管与汽轮机低压缸的进汽口连接,且在汽轮机低压缸的进汽口安装有液压蝶阀,所述连通管与低压蒸汽管的一端连接,且在低压蒸汽管的一端安装有三号阀门,所述低压过热器的出汽口与低压蒸汽管的另一端连接,且在低压蒸汽管的另一端安装有四号阀门,所述汽轮机低压缸的排汽口与凝汽器连接,锅炉给水管的进水端与凝汽器连接,所述锅炉给水管的出水端与烟气预热器的进水口连接,且在锅炉给水管上沿着水流动方向依次安装有凝结水泵、热水换热器、轴封加热器和除氧器,高压蒸汽旁路的进汽端与高压蒸汽管连接,且在高压蒸汽旁路上安装有二号阀门,第一高压蒸汽支管的进汽端与高压蒸汽旁路的出汽端连接,所述第一高压蒸汽支管的出汽端与第一减温减压装置的进汽口连接,且在第一高压蒸汽支管上安装有六号阀门,所述第一减温减压装置的出汽口与采暖抽汽管的进汽端连接,且在第一减温减压装置的出汽口安装有七号阀门,第二高压蒸汽支管的进汽端与高压蒸汽旁路的出汽端连接,所述第二高压蒸汽支管的出汽端与做功设备的进汽口连接,且在第二高压蒸汽支管上安装有八号阀门,所述做功设备的排汽口与采暖抽汽管的进汽端连接,且在做功设备的排汽口安装有九号阀门,低压蒸汽旁路的进汽端与低压蒸汽管连接,所述低压蒸汽旁路的出汽端与采暖抽汽管的进汽端连接,且在低压蒸汽旁路上安装有五号阀门,所述除氧器通过除氧抽汽管与低压蒸汽旁路的出汽端连接,且在除氧抽汽管上安装有十号阀门,所述采暖抽汽管的出汽端与热网加热器的进汽口连接,且在采暖抽汽管上安装有十一号阀门,所述热网加热器的疏水出口与疏水换热器的高温疏水进口连接,疏水换热器的低温疏水出口通过疏水管与凝结水泵的进水口连接,且在疏水管上安装有十二号阀门,热网回水管与疏水换热器的低温水侧进口连接,且在热网回水管和疏水换热器的低温水侧进口处分别安装有十三号阀门、热网循环泵和二十八号阀门,所述疏水换热器的低温水侧出口与热网加热器的水侧进口连接,热网加热器的水侧出口与热网供水管连接,且在热网加热器的水侧出口和热网供水管上分别安装有二十九号阀门和十四号阀门,所述热水蓄热器的一端口同时与蓄热低温水管的一端和第一蓄热低温支管的一端连接,热水蓄热器的另一端口与蓄热高温水管的一端连接,所述蓄热低温水管的另一端与疏水换热器的低温水侧进口连接,且在蓄热低温水管上安装有第一循环泵,所述第一循环泵设置有蓄热低温旁路,且在第一循环泵的进口、出口和蓄热低温旁路上分别安装有十五号阀门、十六号阀门和十七号阀门,所述第一蓄热低温支管的另一端与热水换热器的高温水侧出口连接,且在第一蓄热低温支管上安装有二十一号阀门,所述蓄热高温水管的另一端与热网供水管连接,且在蓄热高温水管上安装有第二循环泵,所述第二循环泵设置有蓄热高温旁路,且在第二循环泵的进口、出口和蓄热高温旁路上分别安装有十八号阀门、十九号阀门和二十一号阀门,所述第二循环泵的出口还与第一蓄热高温支管的一端连接,第一蓄热高温支管的另一端与热水换热器的高温水侧进口连接,且在第一蓄热高温支管上安装有二十二号阀门。
进一步而言,所述做功设备驱动动力设备进行做功,做功设备为背压机或螺杆膨胀机,动力设备为发电机、热网循环泵或凝结水泵等设备。
进一步而言,所述第一减温减压装置与做功设备为并联连接,同时为除氧器和热网加热器提供所需要的蒸汽。
进一步而言,所述除氧器通过除氧抽汽管同时与低压蒸汽旁路、第一减温减压装置和做功设备连接。
进一步而言,所述热水换热器的低温水侧设置有给水管旁路,且在热水换热器的低温水侧进口、低温水侧出口和给水管旁路上分别安装有二十五号阀门、二十六号阀门和二十七号阀门。
进一步而言,所述第二循环泵的出口还与第二蓄热高温支管的一端连接,第二蓄热高温支管的另一端与散热器的进水口连接,且在第二蓄热高温支管上安装有二十三号阀门;所述散热器的出水口通过第二蓄热低温支管与二十一号阀门的出水端连接,且在第二蓄热低温支管上安装有二十四号阀门。
进一步而言,所述散热器可以是空冷塔、水冷塔或间接冷却器。
所述的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统的运行方法如下:
当机组处于纯凝工况,无电力调峰需求时,操作如下:
打开一号阀门、液压蝶阀、三号阀门、四号阀门、五号阀门、十号阀门和二十七号阀门,联合循环机组不对外进行供热,且除氧器的除氧蒸汽来自于低压过热器的低压补汽;
当机组处于纯凝工况,有电力调峰需求时:
A、机组需要降低对外输出电负荷时,则通过抽汽蓄热来降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时需要通过热水蓄热器进行蓄热,操作如下:
打开五号阀门和十一号阀门,利用来自于低压过热器的低压补汽或汽轮机高压缸的排汽作为热网加热器所需要的蒸汽,同时打开十五号阀门、十六号阀门和二十号阀门,通过第一循环泵将来自热水蓄热器的低温水依次输送至疏水换热器和热网加热器中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器进行存储;
或者,打开二号阀门、六号阀门、七号阀门和十一号阀门,高压蒸汽进入第一减温减压装置经过减温减压后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管输送至热网加热器,同时打开十五号阀门、十六号阀门和二十号阀门,通过第一循环泵将来自热水蓄热器的低温水依次输送至疏水换热器和热网加热器中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器进行存储;
或者,打开二号阀门、八号阀门、九号阀门和十一号阀门,高压蒸汽进入做功设备驱动动力设备做功后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管输送至热网加热器,同时打开十五号阀门、十六号阀门和二十号阀门,通过第一循环泵将来自热水蓄热器的低温水依次输送至疏水换热器和热网加热器中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器进行存储;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,此时不再进行抽汽蓄热,从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时需要对热水蓄热器进行放热,操作如下:
关闭十一号阀门,停止对联合循环机组抽汽来利用热水蓄热器进行蓄热;
此时,打开十八号阀门、二十一号阀门和二十二号阀门,通过第二循环泵将来自热水蓄热器的高温水输送至热水换热器进行放热,同时打开二十五号阀门和二十六号阀门,关闭二十七号阀门,锅炉给水先进入热水换热器被来自热水蓄热器的高温水加热;
或者,打开十八号阀门、二十三号阀门和二十四号阀门,通过第二循环泵将来自热水蓄热器的高温水输送至散热器进行放热;
当机组处于供热工况,无电力调峰需求时,操作如下:
打开一号阀门、液压蝶阀、三号阀门、四号阀门、五号阀门、十号阀门、十一号阀门、十二号阀门、十三号阀门、十四号阀门、二十七号阀门、二十八号阀门和二十九号阀门,联合循环机组仅利用低压过热器的低压补汽或汽轮机高压缸的排汽对外供热,且除氧器的除氧蒸汽来自于低压过热器的低压补汽或汽轮机高压缸的排汽;
当机组处于供热工况,有电力调峰需求时:
A、机组需要降低对外输出电负荷时,则通过抽汽蓄热来降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时需要通过热水蓄热器进行蓄热,操作如下:
打开五号阀门和十一号阀门,利用来自于低压过热器的低压补汽或汽轮机高压缸的排汽作为热网加热器所需要的蒸汽,来自热网回水管的热网水依次进入疏水换热器和热网加热器被加热,形成高温热网水后通过热网供水管对外供出,同时打开十五号阀门、十六号阀门和二十号阀门,通过第一循环泵将来自热水蓄热器的低温水依次输送至疏水换热器和热网加热器中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器进行存储;
或者,打开二号阀门、六号阀门、七号阀门和十一号阀门,高压蒸汽进入第一减温减压装置经过减温减压后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管输送至热网加热器,来自热网回水管的热网水依次进入疏水换热器和热网加热器被加热,形成高温热网水后通过热网供水管对外供出,同时打开十五号阀门、十六号阀门和二十号阀门,通过第一循环泵将来自热水蓄热器的低温水依次输送至疏水换热器和热网加热器中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器进行存储;
或者,打开二号阀门、八号阀门、九号阀门和十一号阀门,高压蒸汽进入做功设备驱动动力设备做功后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管输送至热网加热器,来自热网回水管的热网水依次进入疏水换热器和热网加热器被加热,形成高温热网水后通过热网供水管对外供出,同时打开十五号阀门、十六号阀门和二十号阀门,通过第一循环泵将来自热水蓄热器的低温水依次输送至疏水换热器和热网加热器中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器进行存储;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,此时不再进行抽汽蓄热,同时利用热水蓄热器放热来对外供热,从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,操作如下:
关闭十一号阀门、二十八号阀门和二十九号阀门,停止利用联合循环机组抽汽来对外供热及进行蓄热;
此时,打开十三号阀门、十四号阀门、十七号阀门、十八号阀门和十九号阀门,通过第二循环泵将来自热水蓄热器的高温水输送至热网供水管对外供热,同时来自热网回水管的热网水返回至热水蓄热器;
或者,打开十八号阀门、二十一号阀门和二十二号阀门,通过第二循环泵将来自热水蓄热器的高温水输送至热水换热器进行放热,同时打开二十五号阀门和二十六号阀门,关闭二十七号阀门,锅炉给水先进入热水换热器被来自热水蓄热器的高温水加热;
或者,打开十八号阀门、二十三号阀门和二十四号阀门,通过第二循环泵将来自热水蓄热器的高温水输送至散热器进行放热。
上述用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统的运行方法中:
当机组为热网加热器提供所需要的蒸汽时,优先选择利用低压过热器的低压补汽或汽轮机高压缸的排汽,其次选择利用做功设备的排汽,最后选择利用第一减温减压装置的减温减压蒸汽。
上述用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统的运行方法中:
热水蓄热器放热的选择方法如下:
在纯凝工况时,优先选择开启热水换热器来用于热水蓄热器对外放热,其次选择开启散热器来用于热水蓄热器对外放热;
在供热工况时,优先选择通过热网供水管对外供热来用于热水蓄热器对外放热,其次选择开启热水换热器来用于热水蓄热器对外放热,最后选择开启散热器来用于热水蓄热器对外放热。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:结构简单,设计合理,性能可靠,基于能量梯级利用原理,并结合蒸汽余能利用方式,进行不同抽汽方式的集成设计,有效提高6FA型联合循环机组热电解耦运行能力,同时利用热水蓄热器,既提升了联合循环机组的调峰能力,又保证了联合循环机组全工况下的对外供暖能力。运用本发明之后,实现了联合循环机组电力调峰与供热的协同匹配,既有效地降低了机组全工况下对外供暖过程中的做功能力损失,又满足了当前严峻的电力调峰调频政策需求,具有较高地实际运用价值。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1,本实施例中的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统,包括:余热锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机低压缸3、发电机4、凝汽器5、凝结水泵6、热水换热器7、轴封加热器8、除氧器9、第一减温减压装置10、做功设备11、动力设备12、热网加热器13、疏水换热器14、热网循环泵15、热水蓄热器16、第一循环泵17、第二循环泵18和散热器19;
汽轮机高压缸2和汽轮机低压缸3同轴连接,且驱动发电机4发电,余热锅炉1包括烟气预热器101、低压汽包102、低压过热器103、高压汽包104和高压过热器105,烟气预热器101的出水口同时与低压汽包102的进水口和高压汽包104的进水口连接,低压汽包102的出汽口与低压过热器103的进汽口连接,高压汽包104的出汽口与高压过热器105的进汽口连接,汽轮机高压缸2的进汽口通过高压蒸汽管22与高压过热器105的出汽口连接,且在汽轮机高压缸2的进汽口安装有一号阀门51,汽轮机高压缸2的排汽口通过连通管24与汽轮机低压缸3的进汽口连接,且在汽轮机低压缸3的进汽口安装有液压蝶阀53,连通管24与低压蒸汽管25的一端连接,且在低压蒸汽管25的一端安装有三号阀门54,低压过热器103的出汽口与低压蒸汽管25的另一端连接,且在低压蒸汽管25的另一端安装有四号阀门55,汽轮机低压缸3的排汽口与凝汽器5连接,锅炉给水管21的进水端与凝汽器5连接,锅炉给水管21的出水端与烟气预热器101的进水口连接,且在锅炉给水管21上沿着水流动方向依次安装有凝结水泵6、热水换热器7、轴封加热器8和除氧器9,高压蒸汽旁路23的进汽端与高压蒸汽管22连接,且在高压蒸汽旁路23上安装有二号阀门52,第一高压蒸汽支管26的进汽端与高压蒸汽旁路23的出汽端连接,第一高压蒸汽支管26的出汽端与第一减温减压装置10的进汽口连接,且在第一高压蒸汽支管26上安装有六号阀门57,第一减温减压装置10的出汽口与采暖抽汽管30的进汽端连接,且在第一减温减压装置10的出汽口安装有七号阀门58,第二高压蒸汽支管27的进汽端与高压蒸汽旁路23的出汽端连接,第二高压蒸汽支管27的出汽端与做功设备11的进汽口连接,且在第二高压蒸汽支管27上安装有八号阀门59,做功设备11的排汽口与采暖抽汽管30的进汽端连接,且在做功设备11的排汽口安装有九号阀门60,低压蒸汽旁路28的进汽端与低压蒸汽管25连接,低压蒸汽旁路28的出汽端与采暖抽汽管30的进汽端连接,且在低压蒸汽旁路28上安装有五号阀门56,除氧器9通过除氧抽汽管29与低压蒸汽旁路28的出汽端连接,且在除氧抽汽管29上安装有十号阀门61,采暖抽汽管30的出汽端与热网加热器13的进汽口连接,且在采暖抽汽管30上安装有十一号阀门62,热网加热器13的疏水出口与疏水换热器14的高温疏水进口连接,疏水换热器14的低温疏水出口通过疏水管31与凝结水泵6的进水口连接,且在疏水管31上安装有十二号阀门63,热网回水管32与疏水换热器14的低温水侧进口连接,且在热网回水管32和疏水换热器14的低温水侧进口处分别安装有十三号阀门64、热网循环泵15和二十八号阀门79,疏水换热器14的低温水侧出口与热网加热器13的水侧进口连接,热网加热器13的水侧出口与热网供水管33连接,且在热网加热器13的水侧出口和热网供水管33上分别安装有二十九号阀门80和十四号阀门65,热水蓄热器16的一端口同时与蓄热低温水管34的一端和第一蓄热低温支管38的一端连接,热水蓄热器16的另一端口与蓄热高温水管36的一端连接,蓄热低温水管34的另一端与疏水换热器14的低温水侧进口连接,且在蓄热低温水管34上安装有第一循环泵17,第一循环泵17设置有蓄热低温旁路35,且在第一循环泵17的进口、出口和蓄热低温旁路35上分别安装有十五号阀门66、十六号阀门67和十七号阀门68,第一蓄热低温支管38的另一端与热水换热器7的高温水侧出口连接,且在第一蓄热低温支管38上安装有二十一号阀门72,蓄热高温水管36的另一端与热网供水管33连接,且在蓄热高温水管36上安装有第二循环泵18,第二循环泵18设置有蓄热高温旁路37,且在第二循环泵18的进口、出口和蓄热高温旁路37上分别安装有十八号阀门69、十九号阀门70和二十号阀门71,第二循环泵18的出口还与第一蓄热高温支管39的一端连接,第一蓄热高温支管39的另一端与热水换热器7的高温水侧进口连接,且在第一蓄热高温支管39上安装有二十二号阀门73。
做功设备11驱动动力设备12进行做功,做功设备11为背压机或螺杆膨胀机,动力设备12为发电机、热网循环泵或凝结水泵等设备。
第一减温减压装置10与做功设备11为并联连接,同时为除氧器9和热网加热器13提供所需要的蒸汽。
除氧器9通过除氧抽汽管29同时与低压蒸汽旁路28的出汽端、第一减温减压装置10的出汽口和做功设备11的出汽口连接。
热水换热器7的低温水侧设置有给水管旁路42,且在热水换热器7的低温水侧进口、低温水侧出口和给水管旁路42上分别安装有二十五号阀门76、二十六号阀门77和二十七号阀门78。
第二循环泵18的出口还与第二蓄热高温支管40的一端连接,第二蓄热高温支管40的另一端与散热器19的进水口连接,且在第二蓄热高温支管40上安装有二十三号阀门74;散热器19的出水口通过第二蓄热低温支管41与二十一号阀门72的出水端连接,且在第二蓄热低温支管41上安装有二十四号阀门75。
散热器19可以是空冷塔、水冷塔或间接冷却器。
本实施例中,用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统的运行方法如下:
当机组处于纯凝工况,无电力调峰需求时,操作如下:
打开一号阀门51、液压蝶阀53、三号阀门54、四号阀门55、五号阀门56、十号阀门61和二十七号阀门78,联合循环机组不对外进行供热,且除氧器9的除氧蒸汽来自于低压过热器103的低压补汽;
当机组处于纯凝工况,有电力调峰需求时:
A、机组需要降低对外输出电负荷时,则通过抽汽蓄热来降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时需要通过热水蓄热器16进行蓄热,操作如下:
打开五号阀门56和十一号阀门62,利用来自于低压过热器103的低压补汽或汽轮机高压缸2的排汽作为热网加热器13所需要的蒸汽,同时打开十五号阀门66、十六号阀门67和二十号阀门71,通过第一循环泵17将来自热水蓄热器16的低温水依次输送至疏水换热器14和热网加热器13中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器16进行存储;
或者,打开二号阀门52、六号阀门57、七号阀门58和十一号阀门62,高压蒸汽进入第一减温减压装置10经过减温减压后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管30输送至热网加热器13,同时打开十五号阀门66、十六号阀门67和二十号阀门71,通过第一循环泵17将来自热水蓄热器16的低温水依次输送至疏水换热器14和热网加热器13中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器16进行存储;
或者,打开二号阀门52、八号阀门59、九号阀门60和十一号阀门62,高压蒸汽进入做功设备11驱动动力设备12做功后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管30输送至热网加热器13,同时打开十五号阀门66、十六号阀门67和二十号阀门71,通过第一循环泵17将来自热水蓄热器16的低温水依次输送至疏水换热器14和热网加热器13中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器16进行存储;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,此时不再进行抽汽蓄热,从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时需要对热水蓄热器16进行放热,操作如下:
关闭十一号阀门62,停止对联合循环机组抽汽来利用热水蓄热器16进行蓄热;
此时,打开十八号阀门69、二十一号阀门72和二十二号阀门73,通过第二循环泵18将来自热水蓄热器16的高温水输送至热水换热器7进行放热,同时打开二十五号阀门76和二十六号阀门77,关闭二十七号阀门78,锅炉给水先进入热水换热器7被来自热水蓄热器16的高温水加热;
或者,打开十八号阀门69、二十三号阀门74和二十四号阀门75,通过第二循环泵18将来自热水蓄热器16的高温水输送至散热器19进行放热;
当机组处于供热工况,无电力调峰需求时,操作如下:
打开一号阀门51、液压蝶阀53、三号阀门54、四号阀门55、五号阀门56、十号阀门61、十一号阀门62、十二号阀门63、十三号阀门64、十四号阀门65、二十七号阀门78、二十八号阀门79和二十九号阀门80,联合循环机组仅利用低压过热器103的低压补汽或汽轮机高压缸2的排汽对外供热,且除氧器9的除氧蒸汽来自于低压过热器103的低压补汽或汽轮机高压缸2的排汽;
当机组处于供热工况,有电力调峰需求时:
A、机组需要降低对外输出电负荷时,则通过抽汽蓄热来降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时需要通过热水蓄热器16进行蓄热,操作如下:
打开五号阀门56和十一号阀门62,利用来自于低压过热器103的低压补汽或汽轮机高压缸2的排汽作为热网加热器13所需要的蒸汽,来自热网回水管32的热网水依次进入疏水换热器14和热网加热器13被加热,形成高温热网水后通过热网供水管33对外供出,同时打开十五号阀门66、十六号阀门67和二十号阀门71,通过第一循环泵17将来自热水蓄热器16的低温水依次输送至疏水换热器14和热网加热器13中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器16进行存储;
或者,打开二号阀门52、六号阀门57、七号阀门58和十一号阀门62,高压蒸汽进入第一减温减压装置10经过减温减压后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管30输送至热网加热器13,来自热网回水管32的热网水依次进入疏水换热器14和热网加热器13被加热,形成高温热网水后通过热网供水管33对外供出,同时打开十五号阀门66、十六号阀门67和二十号阀门71,通过第一循环泵17将来自热水蓄热器16的低温水依次输送至疏水换热器14和热网加热器13中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器16进行存储;
或者,打开二号阀门52、八号阀门59、九号阀门60和十一号阀门62,高压蒸汽进入做功设备11驱动动力设备12做功后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管30输送至热网加热器13,来自热网回水管32的热网水依次进入疏水换热器14和热网加热器13被加热,形成高温热网水后通过热网供水管33对外供出,同时打开十五号阀门66、十六号阀门67和二十号阀门71,通过第一循环泵17将来自热水蓄热器16的低温水依次输送至疏水换热器14和热网加热器13中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器16进行存储;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,此时不再进行抽汽蓄热,同时利用热水蓄热器16放热来对外供热,从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,操作如下:
关闭十一号阀门62、二十八号阀门79和二十九号阀门80,停止利用联合循环机组抽汽来对外供热及进行蓄热;
此时,打开十三号阀门64、十四号阀门65、十七号阀门68、十八号阀门69和十九号阀门70,通过第二循环泵18将来自热水蓄热器16的高温水输送至热网供水管33对外供热,同时来自热网回水管32的热网水返回至热水蓄热器;
或者,打开十八号阀门69、二十一号阀门72和二十二号阀门73,通过第二循环泵18将来自热水蓄热器16的高温水输送至热水换热器7进行放热,同时打开二十五号阀门76和二十六号阀门77,关闭二十七号阀门78,锅炉给水先进入热水换热器7被来自热水蓄热器16的高温水加热;
或者,打开十八号阀门69、二十三号阀门74和二十四号阀门75,通过第二循环泵18将来自热水蓄热器16的高温水输送至散热器19进行放热。
在本实施例的具体运行方法中,当机组为热网加热器13提供所需要的蒸汽时,优先选择利用低压过热器103的低压补汽或汽轮机高压缸2的排汽,其次选择利用做功设备11的排汽,最后选择利用第一减温减压装置10的减温减压蒸汽。
在本实施例的具体运行方法中,热水蓄热器16放热的选择方法如下:
在纯凝工况时,优先选择开启热水换热器7来用于热水蓄热器16对外放热,其次选择开启散热器19来用于热水蓄热器16对外放热;
在供热工况时,优先选择通过热网供水管33对外供热来用于热水蓄热器16对外放热,其次选择开启热水换热器7来用于热水蓄热器16对外放热,最后选择开启散热器19来用于热水蓄热器16对外放热。
在本实施例的具体运行方法中,所有阀门均具有调节管道流体流量的功能;除液压蝶阀53之外,其它阀门均具有截断的功能。
在本实施例的具体运行方法中,所有阀门的开度调节,通过联合循环机组的DCS控制系统远程操作完成;热水蓄热器16的蓄放热能力和蓄放热时间需同时考虑电力深度调峰要求、机组对外供暖能力以及机组抽汽集成系统调节能力等综合因素来确定。
虽然本发明以实施例公开如上,但其并非用以限定本发明的保护范围,任何熟悉该项技术的技术人员,在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰,均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统,其特征在于,包括:余热锅炉(1)、汽轮机高压缸(2)、汽轮机低压缸(3)、发电机(4)、凝汽器(5)、凝结水泵(6)、热水换热器(7)、轴封加热器(8)、除氧器(9)、第一减温减压装置(10)、做功设备(11)、动力设备(12)、热网加热器(13)、疏水换热器(14)、热网循环泵(15)、热水蓄热器(16)、第一循环泵(17)、第二循环泵(18)和散热器(19),所述汽轮机高压缸(2)和汽轮机低压缸(3)同轴连接,且驱动发电机(4)发电,所述余热锅炉(1)包括烟气预热器(101)、低压汽包(102)、低压过热器(103)、高压汽包(104)和高压过热器(105),所述烟气预热器(101)的出水口同时与低压汽包(102)的进水口和高压汽包(104)的进水口连接,所述低压汽包(102)的出汽口与低压过热器(103)的进汽口连接,所述高压汽包(104)的出汽口与高压过热器(105)的进汽口连接,所述汽轮机高压缸(2)的进汽口通过高压蒸汽管(22)与高压过热器(105)的出汽口连接,且在汽轮机高压缸(2)的进汽口安装有一号阀门(51),所述汽轮机高压缸(2)的排汽口通过连通管(24)与汽轮机低压缸(3)的进汽口连接,且在汽轮机低压缸(3)的进汽口安装有液压蝶阀(53),所述连通管(24)与低压蒸汽管(25)的一端连接,且在低压蒸汽管(25)的一端安装有三号阀门(54),所述低压过热器(103)的出汽口与低压蒸汽管(25)的另一端连接,且在低压蒸汽管(25)的另一端安装有四号阀门(55),所述汽轮机低压缸(3)的排汽口与凝汽器(5)连接,锅炉给水管(21)的进水端与凝汽器(5)连接,所述锅炉给水管(21)的出水端与烟气预热器(101)的进水口连接,且在锅炉给水管(21)上沿着水流动方向依次安装有凝结水泵(6)、热水换热器(7)、轴封加热器(8)和除氧器(9),高压蒸汽旁路(23)的进汽端与高压蒸汽管(22)连接,且在高压蒸汽旁路(23)上安装有二号阀门(52),第一高压蒸汽支管(26)的进汽端与高压蒸汽旁路(23)的出汽端连接,所述第一高压蒸汽支管(26)的出汽端与第一减温减压装置(10)的进汽口连接,且在第一高压蒸汽支管(26)上安装有六号阀门(57),所述第一减温减压装置(10)的出汽口与采暖抽汽管(30)的进汽端连接,且在第一减温减压装置(10)的出汽口安装有七号阀门(58),第二高压蒸汽支管(27)的进汽端与高压蒸汽旁路(23)的出汽端连接,所述第二高压蒸汽支管(27)的出汽端与做功设备(11)的进汽口连接,且在第二高压蒸汽支管(27)上安装有八号阀门(59),所述做功设备(11)的排汽口与采暖抽汽管(30)的进汽端连接,且在做功设备(11)的排汽口安装有九号阀门(60),低压蒸汽旁路(28)的进汽端与低压蒸汽管(25)连接,所述低压蒸汽旁路(28)的出汽端与采暖抽汽管(30)的进汽端连接,且在低压蒸汽旁路(28)上安装有五号阀门(56),所述除氧器(9)通过除氧抽汽管(29)与低压蒸汽旁路(28)的出汽端连接,且在除氧抽汽管(29)上安装有十号阀门(61),所述采暖抽汽管(30)的出汽端与热网加热器(13)的进汽口连接,且在采暖抽汽管(30)上安装有十一号阀门(62),所述热网加热器(13)的疏水出口与疏水换热器(14)的高温疏水进口连接,疏水换热器(14)的低温疏水出口通过疏水管(31)与凝结水泵(6)的进水口连接,且在疏水管(31)上安装有十二号阀门(63),热网回水管(32)与疏水换热器(14)的低温水侧进口连接,且在热网回水管(32)和疏水换热器(14)的低温水侧进口处分别安装有十三号阀门(64)、热网循环泵(15)和二十八号阀门(79),所述疏水换热器(14)的低温水侧出口与热网加热器(13)的水侧进口连接,热网加热器(13)的水侧出口与热网供水管(33)连接,且在热网加热器(13)的水侧出口和热网供水管(33)上分别安装有二十九号阀门(80)和十四号阀门(65),所述热水蓄热器(16)的一端口同时与蓄热低温水管(34)的一端和第一蓄热低温支管(38)的一端连接,热水蓄热器(16)的另一端口与蓄热高温水管(36)的一端连接,所述蓄热低温水管(34)的另一端与疏水换热器(14)的低温水侧进口连接,且在蓄热低温水管(34)上安装有第一循环泵(17),所述第一循环泵(17)设置有蓄热低温旁路(35),且在第一循环泵(17)的进口、出口和蓄热低温旁路(35)上分别安装有十五号阀门(66)、十六号阀门(67)和十七号阀门(68),所述第一蓄热低温支管(38)的另一端与热水换热器(7)的高温水侧出口连接,且在第一蓄热低温支管(38)上安装有二十一号阀门(72),所述蓄热高温水管(36)的另一端与热网供水管(33)连接,且在蓄热高温水管(36)上安装有第二循环泵(18),所述第二循环泵(18)设置有蓄热高温旁路(37),且在第二循环泵(18)的进口、出口和蓄热高温旁路(37)上分别安装有十八号阀门(69)、十九号阀门(70)和二十号阀门(71),所述第二循环泵(18)的出口还与第一蓄热高温支管(39)的一端连接,第一蓄热高温支管(39)的另一端与热水换热器(7)的高温水侧进口连接,且在第一蓄热高温支管(39)上安装有二十二号阀门(73);所述热水换热器(7)的低温水侧设置有给水管旁路(42),且在热水换热器(7)的低温水侧进口、低温水侧出口和给水管旁路(42)上分别安装有二十五号阀门(76)、二十六号阀门(77)和二十七号阀门(78);所述第二循环泵(18)的出口还与第二蓄热高温支管(40)的一端连接,第二蓄热高温支管(40)的另一端与散热器(19)的进水口连接,且在第二蓄热高温支管(40)上安装有二十三号阀门(74);所述散热器(19)的出水口通过第二蓄热低温支管(41)与二十一号阀门(72)的出水端连接,且在第二蓄热低温支管(41)上安装有二十四号阀门(75)。
2.根据权利要求1所述的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统,其特征在于,所述做功设备(11)驱动动力设备(12)进行做功,做功设备(11)为背压机或螺杆膨胀机,动力设备(12)为发电机、热网循环泵或凝结水泵。
3.根据权利要求1所述的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统,其特征在于,所述第一减温减压装置(10)与做功设备(11)为并联连接,同时为除氧器(9)和热网加热器(13)提供所需要的蒸汽。
4.根据权利要求1所述的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统,其特征在于,所述除氧器(9)通过除氧抽汽管(29)同时与低压蒸汽旁路(28)、第一减温减压装置(10)和做功设备(11)连接。
5.根据权利要求1所述的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统,其特征在于,所述散热器(19)是空冷塔、水冷塔或间接冷却器。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统的运行方法,其特征在于,所述运行方法如下:
当机组处于纯凝工况,无电力调峰需求时,操作如下:
打开一号阀门(51)、液压蝶阀(53)、三号阀门(54)、四号阀门(55)、五号阀门(56)、十号阀门(61)和二十七号阀门(78),联合循环机组不对外进行供热,且除氧器(9)的除氧蒸汽来自于低压过热器(103)的低压补汽;
当机组处于纯凝工况,有电力调峰需求时:
A、机组需要降低对外输出电负荷时,则通过抽汽蓄热来降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时需要通过热水蓄热器(16)进行蓄热,操作如下:
打开五号阀门(56)和十一号阀门(62),利用来自于低压过热器(103)的低压补汽或汽轮机高压缸(2)的排汽作为热网加热器(13)所需要的蒸汽,同时打开十五号阀门(66)、十六号阀门(67)和二十号阀门(71),通过第一循环泵(17)将来自热水蓄热器(16)的低温水依次输送至疏水换热器(14)和热网加热器(13)中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器(16)进行存储;
或者,打开二号阀门(52)、六号阀门(57)、七号阀门(58)和十一号阀门(62),高压蒸汽进入第一减温减压装置(10)经过减温减压后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管(30)输送至热网加热器(13),同时打开十五号阀门(66)、十六号阀门(67)和二十号阀门(71),通过第一循环泵(17)将来自热水蓄热器(16)的低温水依次输送至疏水换热器(14)和热网加热器(13)中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器(16)进行存储;
或者,打开二号阀门(52)、八号阀门(59)、九号阀门(60)和十一号阀门(62),高压蒸汽进入做功设备(11)驱动动力设备(12)做功后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管(30)输送至热网加热器(13),同时打开十五号阀门(66)、十六号阀门(67)和二十号阀门(71),通过第一循环泵(17)将来自热水蓄热器(16)的低温水依次输送至疏水换热器(14)和热网加热器(13)中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器(16)进行存储;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,此时不再进行抽汽蓄热,从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时需要对热水蓄热器(16)进行放热,操作如下:
关闭十一号阀门(62),停止对联合循环机组抽汽来利用热水蓄热器(16)进行蓄热;
此时,打开十八号阀门(69)、二十一号阀门(72)和二十二号阀门(73),通过第二循环泵(18)将来自热水蓄热器(16)的高温水输送至热水换热器(7)进行放热,同时打开二十五号阀门(76)和二十六号阀门(77),关闭二十七号阀门(78),锅炉给水先进入热水换热器(7)被来自热水蓄热器(16)的高温水加热;
或者,打开十八号阀门(69)、二十三号阀门(74)和二十四号阀门(75),通过第二循环泵(18)将来自热水蓄热器(16)的高温水输送至散热器(19)进行放热;
当机组处于供热工况,无电力调峰需求时,操作如下:
打开一号阀门(51)、液压蝶阀(53)、三号阀门(54)、四号阀门(55)、五号阀门(56)、十号阀门(61)、十一号阀门(62)、十二号阀门(63)、十三号阀门(64)、十四号阀门(65)、二十七号阀门(78)、二十八号阀门(79)和二十九号阀门(80),联合循环机组仅利用低压过热器(103)的低压补汽或汽轮机高压缸(2)的排汽对外供热,且除氧器(9)的除氧蒸汽来自于低压过热器(103)的低压补汽或汽轮机高压缸(2)的排汽;
当机组处于供热工况,有电力调峰需求时:
A、机组需要降低对外输出电负荷时,则通过抽汽蓄热来降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时需要通过热水蓄热器(16)进行蓄热,操作如下:
打开五号阀门(56)和十一号阀门(62),利用来自于低压过热器(103)的低压补汽或汽轮机高压缸(2)的排汽作为热网加热器(13)所需要的蒸汽,来自热网回水管(32)的热网水依次进入疏水换热器(14)和热网加热器(13)被加热,形成高温热网水后通过热网供水管(33)对外供出,同时打开十五号阀门(66)、十六号阀门(67)和二十号阀门(71),通过第一循环泵(17)将来自热水蓄热器(16)的低温水依次输送至疏水换热器(14)和热网加热器(13)中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器(16)进行存储;
或者,打开二号阀门(52)、六号阀门(57)、七号阀门(58)和十一号阀门(62),高压蒸汽进入第一减温减压装置(10)经过减温减压后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管(30)输送至热网加热器(13),来自热网回水管(32)的热网水依次进入疏水换热器(14)和热网加热器(13)被加热,形成高温热网水后通过热网供水管(33)对外供出,同时打开十五号阀门(66)、十六号阀门(67)和二十号阀门(71),通过第一循环泵(17)将来自热水蓄热器(16)的低温水依次输送至疏水换热器(14)和热网加热器(13)中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器(16)进行存储;
或者,打开二号阀门(52)、八号阀门(59)、九号阀门(60)和十一号阀门(62),高压蒸汽进入做功设备(11)驱动动力设备(12)做功后形成低压蒸汽,然后由采暖抽汽管(30)输送至热网加热器(13),来自热网回水管(32)的热网水依次进入疏水换热器(14)和热网加热器(13)被加热,形成高温热网水后通过热网供水管(33)对外供出,同时打开十五号阀门(66)、十六号阀门(67)和二十号阀门(71),通过第一循环泵(17)将来自热水蓄热器(16)的低温水依次输送至疏水换热器(14)和热网加热器(13)中被加热,形成高温水后再进入热水蓄热器(16)进行存储;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,此时不再进行抽汽蓄热,同时利用热水蓄热器(16)放热来对外供热,从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,操作如下:
关闭十一号阀门(62)、二十八号阀门(79)和二十九号阀门(80),停止利用联合循环机组抽汽来对外供热及进行蓄热;
此时,打开十三号阀门(64)、十四号阀门(65)、十七号阀门(68)、十八号阀门(69)和十九号阀门(70),通过第二循环泵(18)将来自热水蓄热器(16)的高温水输送至热网供水管(33)对外供热,同时来自热网回水管(32)的热网水返回至热水蓄热器;
或者,打开十八号阀门(69)、二十一号阀门(72)和二十二号阀门(73),通过第二循环泵(18)将来自热水蓄热器(16)的高温水输送至热水换热器(7)进行放热,同时打开二十五号阀门(76)和二十六号阀门(77),关闭二十七号阀门(78),锅炉给水先进入热水换热器(7)被来自热水蓄热器(16)的高温水加热;
或者,打开十八号阀门(69)、二十三号阀门(74)和二十四号阀门(75),通过第二循环泵(18)将来自热水蓄热器(16)的高温水输送至散热器(19)进行放热。
7.根据权利要求6所述的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统的运行方法,其特征在于:
当机组为热网加热器(13)提供所需要的蒸汽时,优先选择利用低压过热器(103)的低压补汽或汽轮机高压缸(2)的排汽,其次选择利用做功设备(11)的排汽,最后选择利用第一减温减压装置(10)的减温减压蒸汽。
8.根据权利要求6所述的用于联合循环能量梯级利用的蓄热耦合抽汽集成系统的运行方法,其特征在于:
热水蓄热器(16)放热的选择方法如下:
在纯凝工况时,优先选择开启热水换热器(7)来用于热水蓄热器(16)对外放热,其次选择开启散热器(19)来用于热水蓄热器(16)对外放热;
在供热工况时,优先选择通过热网供水管(33)对外供热来用于热水蓄热器(16)对外放热,其次选择开启热水换热器(7)来用于热水蓄热器(16)对外放热,最后选择开启散热器(19)来用于热水蓄热器(16)对外放热。
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