CN109812799A - 一种用于火电厂的快速升负荷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于火电厂的快速升负荷系统，主要设备包括：高温凝结水进水管路、高温凝结水出水管路、储热水罐、低温凝结水进水管路、低温凝结水出水管路、氮气管路。其中高温凝结水进水管路与最高级低加的出口相连，高温凝结水出水管路与除氧器的出口相连，低温凝结水进水管路与轴封加热器的出口相连，低温凝结水出水管路与凝汽器相连，氮气管路与电厂氮气汇流排相连。在储热水罐上部有高温凝结水进水口与出水口，下部有低温凝结水进水口与出水口，顶部有氮气进气口与出气口。在储热水罐内部有2个多层孔板。本发明能够对电网的升负荷命令快速作出反应。

Description

一种用于火电厂的快速升负荷系统

技术领域

本发明属于火电厂热能动力领域，特别是涉及一种用于火电厂的快速升负荷系统。

背景技术

在火电厂中，煤燃烧生成水蒸汽，水蒸气推动汽轮机发电。由于煤粉输运、煤粉燃烧、水蒸汽生成需要一段时间，因此火电机组快速响应电网升负荷命令是机组运行中的一个难点。目前解决快速升负荷的方案主要集中在锅炉侧磨煤机的改造。本发明则提出一种新型的汽机侧增加凝结水储热系统的解决方案。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于火电厂的快速升负荷系统，在低负荷时，机组接受来自电网的升负荷命令，能够快速作出反应，提升发电功率。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于火电厂的快速升负荷系统，是在火电厂凝结水系统中增加一套储热系统。储热系统由储热水罐、凝结水管路、氮气管路构成；所述储热水罐立式布置，罐内压力约为300kPa，储热水罐中部为工作区域，工作区域上方及下方设有多层孔板，工作区域上部存储温度约为130ºC的高温凝结水，工作区域下部存储温度约为45ºC的低温凝结水；工作区域上部有高温凝结水的进水口、出水口，在工作区域的顶部有氮气进气口与出气口，在工作区域的下部有低温凝结水的进水口、出水口，所述凝结水管路分为：高温凝结水进水管路、高温凝结水出水管路、低温凝结水进水管路、低温凝结水出水管路；所述高温凝结水进水管路一端与电厂设备最高级低加的出口相连，另一端与高温凝结水的进水口相连；所述高温凝结水出水管路一端与电厂设备除氧器的出口相连，另一端与高温凝结水的出水口相连；所述低温凝结水进水管路一端与电厂设备轴封加热器的出口相连，另一端与低温凝结水的进水口相连；低温凝结水出水管路一端与电厂设备凝汽器相连，另一端与低温凝结水的出水口相连；凝结水管路与氮气管路上均布置有阀门、压力测点、流量测点，所述高温凝结水出水管路上还布置有升压泵，所述低温凝结水出水管路上还布置有扩容器，所述氮气管路一端与电厂设备氮气汇流排相连，另一端与氮气进气口连接。

机组升负荷时，储热系统放热。高温凝结水从储热水罐流入除氧器，提高机组对升负荷的响应能力。同时低温凝结水从轴封加热器流入水罐底部，以保持水罐水位不变。在机组负荷稳定的时候，储热系统开始蓄热。高温凝结水从最高级低加流入储热水罐，同时储热罐中的低温凝结水流入凝汽器。储热水罐的顶部充满氮气，水罐在氮气的气氛下运行。

作为本发明的一种改进，所述工作区域内设有压力测点、液位测点、温度测点。

作为本发明的一种改进，所述多层孔板的开孔率为20%-50%。

作为本发明的一种改进，所述储热水罐与多层孔板的材料为不锈钢。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统，在低负荷时，机组接受来自电网的升负荷命令，能够快速作出反应，能够缩短响应时间，降低发电质量，维护电网稳定。

附图说明

图1为本发明快速升负荷系统的工艺流程图；

图2为储热水罐的结构示意图；

附图标记列表：

1-高温凝结水进水管路；2-高温凝结水出水管路；3-储热水罐；4-升压泵；5-阀门；6-压力测点；7-流量测点；8-低温凝结水进水管路；9-低温凝结水出水管路；10-扩容器；11-氮气管路；12-液位测点；13-氮气出气口；14-高温凝结水出水口；15-氮气进气口；16-高温凝结水进水口；17-多层孔板；18-温度测点；19-低温凝结水进水口；20-低温凝结水出水口；21-工作区域。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，本发明所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统的主要设备包括：高温凝结水进水管路1、高温凝结水出水管路2、储热水罐3、低温凝结水进水管路8、低温凝结水出水管路9、氮气管路11。高温凝结水进水管路1与本系统外的电厂设备5#低加的出口相连，5#低加为该电厂最高级低加，高温凝结水进水管路1上布置有阀门5、压力测点6、流量测点7。快速升负荷系统运行时，可根据需求将5#低加的高温凝结水引入储热水罐3。高温凝结水出水管路2与本系统外的电厂设备除氧器的出口相连，高温凝结水出水管路2上布置有升压泵4、阀门5、压力测点6、流量测点7。快速升负荷系统运行时，可根据需求将储热水罐3中的高温凝结水用泵打至除氧器出口。低温凝结水进水管路8与本系统外的电厂设备轴封加热器的出口相连，低温凝结水进水管路8上布置有阀门5、压力测点6、流量测点7。快速升负荷系统运行时，可根据需求将轴封加热器中的低温凝结水引入储热水罐3。低温凝结水出水管路9与本系统外的电厂设备凝汽器相连，低温凝结水出水管路9上布置有扩容器10、阀门5、压力测点6、流量测点7。快速升负荷系统运行时，可根据需求将储热水罐3中的低温凝结水引至凝汽器中。氮气管路11与本系统外的电厂设备氮气汇流排相连，氮气管路11上布置有阀门5、压力测点6、流量测点7。快速升负荷系统运行时，可根据需求将氮气引入储热水罐3。

本发明所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统的运行方式如下：

机组快速升负荷时，进入汽机的蒸汽量增多，保持除氧器的出水量不变，不足的凝结水从快速升负荷系统中补充。具体操作为：通过高温凝结水出水管路2将储热水罐3中约135ºC的高温凝结水输送至除氧器的出口。为了维持罐内的水位稳定，同时通过低温凝结水进水管路8将轴封加热器中约45ºC的低温凝结水输送到储热水罐3内。

机组稳定运行时，可对快速升负荷系统蓄热。具体操作为：机组凝结水流量增大，保持进除氧器的水量不变，多余的约135ºC的高温凝结水通过高温凝结水进水管路1进入储热水罐3。为了维持罐内水位稳定，同时通过低温凝结水出水管路9将储热水罐3内约45ºC的低温凝结水排到凝汽器内。

为了降低罐体腐蚀，罐内注入氮气。系统运行时罐内保持约300kPa的压力。当罐内压力小于300kPa，通过氮气管路11，将氮气注入储热水罐3；当罐内压力大于300kPa，通过氮气出气口13将氮气排入大气。

储热水罐3结构如图2所示。储罐上部为135ºC的高温凝结水，储罐下部为45ºC的低温凝结水。

在储热水罐3外表面上，下部有低温凝结水进水口19、低温凝结水出水口20，上部有高温凝结水进水口16、高温凝结水出水口14，顶部有氮气进气口15、氮气出气口13。高温凝结水进水口16与高温凝结水进水管路1相连，高温凝结水出水口14与高温凝结水出水管路2相连，低温凝结水进水口19与低温凝结水进水管路8相连，低温凝结水出水口20与低温凝结水出水管路9相连，氮气进气口15与氮气管路11相连。

在储热水罐3内部，有管道分别将高温凝结水进水口16、高温凝结水出水口14，低温凝结水进水口19、低温凝结水出水口20与罐内中心区域相连，使得凝结水的注入与抽取在罐的中心位置（也就是工作区域21）进行。在工作区域21与高温凝结水之间布置了多层孔板17；同样，在工作区域与低温凝结水之间也布置了多层孔板17。多层孔板的作用是降低凝结水的注入与抽取对罐内温度场的影响。

储热水罐3与多层孔板17的材料为不锈钢，罐内有压力测点6、液位测点12、温度测点18。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (8)

1.一种用于火电厂的快速升负荷系统，其特征在于：包括储热水罐（3）、凝结水管路、氮气管路（11）；所述储热水罐立式布置，储热水罐3中部为工作区域（21），工作区域上方及下方设有多层孔板（17），工作区域（21）上部存储高温凝结水，工作区域下部存储低温凝结水；工作区域上部有高温凝结水的进水口（16）、出水口（14），在储热水罐（3）的顶部有氮气进气口（15）与出气口（13），在储热水罐（3）的下部有低温凝结水的进水口（19）、出水口（20），所述凝结水管路分为：高温凝结水进水管路（1）、高温凝结水出水管路（2）、低温凝结水进水管路（8）、低温凝结水出水管路（9）；所述高温凝结水进水管路一端与电厂设备最高级低加的出口相连，另一端与高温凝结水的进水口（16）相连；所述高温凝结水出水管路一端与电厂设备除氧器的出口相连，另一端与高温凝结水的出水口（14）相连；所述低温凝结水进水管路一端与电厂设备轴封加热器的出口相连，另一端与低温凝结水的进水口（19）相连；低温凝结水出水管路一端与电厂设备凝汽器相连，另一端与低温凝结水的出水口（20）相连；凝结水管路与氮气管路（11）上均布置有阀门（5）、压力测点（6）、流量测点（7），所述高温凝结水出水管路上还布置有升压泵（4），所述低温凝结水出水管路上还布置有扩容器（10），所述氮气管路（11）一端与电厂设备氮气汇流排相连，另一端与氮气进气口（15）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统，其特征在于：所述储热水罐（3）内压力为300kPa。

3.根据权利要求1所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统，其特征在于：所述高温凝结水的温度为130ºC。

4.根据权利要求1所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统，其特征在于：所述低温凝结水的温度为45ºC。

5.根据权利要求1所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统，其特征在于：所述工作区域内设有压力测点、液位测点（12）、温度测点（18）。

6.根据权利要求1所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统，其特征在于：所述多层孔板（17）的开孔率为20%-50%。

7.根据权利要求1所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统，其特征在于：所述储热水罐（3）与多层孔板（17）的材料为不锈钢。

8.根据权利要求1所述的一种用于火电厂的快速升负荷系统，其特征在于：其运行方式如下：

机组快速升负荷时，进入汽机的蒸汽量增多，保持除氧器的出水量不变，不足的凝结水从快速升负荷系统中补充；具体操作为：通过高温凝结水出水管路（2）将储热水罐（3）中的高温凝结水输送至除氧器的出口；为了维持罐内的水位稳定，同时通过低温凝结水进水管路（8）将轴封加热器中低温凝结水输送到储热水罐（3）内；

机组稳定运行时，可对快速升负荷系统蓄热；具体操作为：机组凝结水流量增大，保持进除氧器的水量不变，多余的高温凝结水通过高温凝结水进水管路（1）进入储热水罐（3）；为了维持罐内水位稳定，同时通过低温凝结水出水管路（9）将储热水罐3内的低温凝结水排到凝汽器内；

为了降低罐体腐蚀，从储热水罐（3）的顶部注入氮气；罐内保持300kPa的压力；当罐内压力小于300kPa，通过氮气管路（11），将氮气注入储热水罐（3）；当罐内压力大于300kPa，通过氮气出气口（13）将氮气排入大气。