CN110553247A - 一种电站储能供热峰谷调节系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种电站储能供热峰谷调节系统，包括除氧器、除氧水箱、除氧器供水管路、水箱供水管路、旁路调节管路、汽平衡管路和补汽管路；所述除氧器处于高位，所述除氧器下端连接所述除氧器供水管路，所述除氧供水管路用于给锅炉供水；所述除氧器上端连接所述汽平衡管路，所述汽平衡管路分别连接所述除氧水箱和所述补汽管路，所述补汽管路连接至供热母管；所述除氧水箱处于低位，所述除氧水箱包括箱体，所述箱体上端设置有进气阀，所述进气阀连接所述汽平衡管路，所述箱体下端设置有供水阀，所述供水阀上连接有热水泵。具有运行稳定，供热能力强，能源利用率高，安全环保的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电站技术领域，具体涉及电站储能供热系统。
背景技术
由于社会的发展，我国节能减排各种政策的实施，热电厂热电联产成为了集中供热的只要生产方式。为了进一步提高热效率，大部分热电厂的抽汽机组进一步被背压机组代替，有不少热电厂已完全停用了调峰方式的抽汽机组，供热完全由背压机组与双减来完成。
但是，大多供热区的热负荷是不稳定的。它们的特点是上午8时到11时是峰值(一天最大用热时段)，而晚上23时至次日6时为谷时(用热最小时段)。当峰谷比超过200％(峰时平均用汽量/谷时平均用汽量)时，会给系统运行带来极大不便，不但机组效率低下，而且环保脱硝也很难达标。
另外，按电力设计规范，电站供热系统中的无盐除氧水箱必须位于锅炉给水泵上方16米以上，以保证水泵进口高温水不会汽化，进而保证不会对水泵产生汽蚀，以及保证水泵不会因为打空泵而断水。但是，如果将大型无盐除氧水箱放置于16米层，会占用很大的场地，且土建投资也很巨大，经济效益就会大大降低。
因此，如何对现有的电站供热系统进行改进，使其克服上述问题，是本领域技术人员亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供的一种运行稳定，供热能力强，能源利用率高，安全环保的电站储能供热峰谷调节系统。
本发明的另一个目的在于提供一种利用该电站储能供热峰谷调节系统的调节方法。
本发明的再一个目的在于提供一种投资少，运行可靠，且热水泵汽蚀少，热水泵不易打空泵的低位高温无盐除氧水箱。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种电站储能供热峰谷调节系统，包括除氧器、除氧水箱、除氧器供水管路、水箱供水管路、旁路调节管路、汽平衡管路和补汽管路；
所述除氧器处于高位，所述除氧器下端连接所述除氧器供水管路，所述除氧供水管路用于给锅炉供水；所述除氧器上端连接所述汽平衡管路，所述汽平衡管路分别连接所述除氧水箱和所述补汽管路，所述补汽管路连接至供热母管；
所述除氧水箱处于低位，所述除氧水箱包括箱体，所述箱体上端设置有进气阀，所述进气阀连接所述汽平衡管路，所述箱体下端设置有供水阀，所述供水阀上连接有热水泵，所述热水泵进水流速小于1m/s，所述热水泵连接所述水箱供水管路，所述水箱供水管路连接所述除氧器供水管路，所述旁路调节管路并联于所述热水泵两端，所述旁路调节管路上设置有旁路调节阀；
所述旁路调节阀关闭时，所述箱体内的水可依次经所述供水阀、所述热水泵和所述水箱供水管路进入所述除氧器供水管路；所述旁路调节阀开启时，所述除氧器供水管路内的水可依次经所述水箱供水管路、所述旁路调节管路和所述供水阀进入所述箱体；所述水箱供水管路上设置有双向流量计。
作为优选，所述除氧器供水管路包括除氧器下水管和低压给水母管，所述除氧器下水管从高位延伸至低位设置并连接所述低压给水母管，所述低压给水母管处于低位，所述低压给水母管连接所述水箱供水管路；
所述除氧器供水管路和所述锅炉之间设置有加压管路，所述加压管路包括高压给水母管和加压给水泵，所述高压给水母管和所述低压给水母管串联，所述加压给水泵设置于所述低压给水母管和所述高压给水母管之间，所述高压给水母管连接至所述锅炉。
作为改进，所述箱体上设置有液位计，所述液位计用于监测所述箱体储水量；所述箱体上端还设置有备用进气阀和安全阀，所述备用进气阀可连接所述汽平衡管路，所述安全阀可在箱体内气压过高时进行自动排气；所述箱体下端还设置有备用供水阀和排污阀，所述备用供水阀可连接所述热水泵，所述排污阀可连接至污水处理池。
作为优选，所述箱体为球罐结构。球罐具有在相同表面积的情况下具有最大的容积的优点，能提高场地和原材料的利用率。
一种电站储能供热峰谷调节系统的调节方法，包括以下步骤：
S1：当在供热谷时段，除氧器增加制备高温无盐水量，高温无盐水由于高度差，经除氧器供水管路到达加压给水泵，加压给水泵抽取锅炉所需用水；多余的高温无盐水通过旁路调节管路，自流进入除氧水箱并存储；
S2：当在供热峰时段，除氧器少量制备高温无盐水或停止制备高温无盐水，并将本应加热除氧器的蒸汽少用或不用，省出的蒸汽进入供热母管用于供热；同时，除氧水箱内的高温无盐水通过热水泵抽取，经水箱供水管路到达加压给水泵，加压给水泵抽取锅炉所需用水。
具体的，上述S1中，旁路调节管路上的旁路调节阀开启并控制进入除氧水箱的高温无盐水量；上述S2中，旁路调节阀关闭。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：供热机组主要生产过程是锅炉产生高温高压蒸汽，高压蒸汽通过背压汽轮机发电，并降压后形成低压蒸汽，低压蒸汽一部分进行供热，另一部分用于锅炉的给水加热除氧用，除氧后再经高温加热并达到锅炉要求的给水温度，再次进入锅炉。也就是说，一套供热机组的供热能力可以等同为，锅炉产汽量(即背压汽轮机的进汽量)减去除氧加热用汽量再减去高温加热用汽量。而本储能供热峰谷调节系统就是利用低位高温无盐的除氧水箱储存高温无盐水，改变除氧加热用汽量，在机组负荷变化不大的情况下，供应变化较大的用热。具体的说，当负荷在供热低谷时，多加热除氧水，增加加热除氧水用汽量，提高机组的负荷，并把多制备的高温无盐水存放在低位的除氧水箱中；在供热峰时段，使用除氧水箱内的高温无盐水，少用或停用除氧器加热高温无盐水，省下的蒸汽用于供热，提高了机组的供热能力。
值得一提的是，本方案的除氧水箱底部设置有热水泵，可以对除氧水箱的高温无盐水进行加压，因此除氧水箱可以处于低位，即可以直接建在地面上，大大降低了土建投资，提高了经济效益。另外，本方案的热水泵采用低流速设计，同时在除氧水箱的顶部采用了蒸汽加压的设计，能有效解决热水泵汽蚀和打空泵的问题，提高了系统的运行稳定性。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的结构示意图；
图2是根据本发明的一个优选实施例中除氧水箱的结构示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
如图1至2所示，为本发明的一个优选实施例包括除氧器1、除氧水箱2、除氧器供水管路3、水箱供水管路4、旁路调节管路5、汽平衡管路6和补汽管路7。具体的：
除氧器1处于高位，除氧器1下端连接除氧器供水管路3，除氧供水管路3用于给锅炉100供水；除氧器1上端连接汽平衡管路6，汽平衡管路6分别连接除氧水箱2和补汽管路7，补汽管路7连接至供热母管200。
除氧水箱2处于低位，除氧水箱2包括箱体21，箱体21上端设置有进气阀22，进气阀22连接汽平衡管路6，箱体2下端设置有供水阀23，供水阀23上连接有热水泵24，热水泵24进水流速小于1m/s，热水泵24连接水箱供水管路4，水箱供水管路4连接除氧器供水管路3，旁路调节管路5并联于热水泵24两端，旁路调节管路5上设置有旁路调节阀51。
其工作方式如下，旁路调节阀51关闭时，箱体21内的水可依次经供水阀23、热水泵24和水箱供水管路4进入除氧器供水管路3；旁路调节阀51开启时，除氧器供水管路3内的水可依次经水箱供水管路4、旁路调节管路5和供水阀23进入箱体；水箱供水管路4上设置有双向流量计41。
作为常规的设计，除氧器供水管路3包括除氧器下水管31和低压给水母管32，除氧器下水管31从高位延伸至低位设置并连接低压给水母管32，低压给水母管32处于低位，低压给水母管32连接水箱供水管路4。除氧器供水管路3和锅炉100之间设置有加压管路8，加压管路81包括高压给水母管81和加压给水泵82，高压给水母管81和低压给水母管32串联，加压给水泵82设置于低压给水母管32和高压给水母管81之间，高压给水母管81连接至锅炉，本实施例中设置了两个加压给水泵82，分别是1#加压给水泵和2#加压给水泵。
本实施例中，箱体21上设置有液位计25，液位计25用于监测箱体21储水量，本实施例采用了磁翻板液位计；箱体21上端还设置有备用进气阀26和安全阀27，备用进气阀26可连接汽平衡管路6，安全阀27可在箱体21内气压过高时进行自动排气；箱体21下端还设置有备用供水阀28和排污阀29，备用供水阀28可连接热水泵24，排污阀29可连接至污水处理池。本实施例中箱体21为球罐结构。
本实施例的调节方法，包括以下步骤：
S1：当在供热谷时段，除氧器增加制备高温无盐水量，也就是增加了背压蒸汽量，提高了机组的负荷；高温无盐水由于高度差，经除氧器供水管路到达加压给水泵，加压给水泵抽取锅炉所需用水；多余的高温无盐水通过旁路调节管路，自流进入除氧水箱并存储。
S2：当在供热峰时段，除氧器少量制备高温无盐水或停止制备高温无盐水，也就是少用了背压蒸汽，降低了机组的负荷；并将本应加热除氧器的蒸汽少用或不用，省出的蒸汽进入供热母管用于供热；同时，除氧水箱内的高温无盐水通过热水泵抽取，经水箱供水管路到达加压给水泵，加压给水泵抽取锅炉所需用水。
其中，上述S1中，旁路调节管路上的旁路调节阀开启并控制进入除氧水箱的高温无盐水量；上述S2中，旁路调节阀关闭，由热水泵24的调频电机调节水泵水量。
本实施例的调节系统应用于供热机组实例如下：
其主要设备有锅炉、背压机组、除氧器和除氧水箱。主要参数：锅炉主蒸汽额定压力13.7MPa，温度540℃，给水温度245℃，额定蒸发量130吨/小时，最大连续蒸发量160吨/小时；背压机组额定进汽量150吨/小时，最大进汽量160吨/小时，进汽温度535℃，进汽压力13MPa，排汽压力0.8MPa，温度200℃，一级抽汽汽压力4.2MPa，温度380℃，二抽汽压1.6MPa，温度280℃；除氧器额定压力1MPa，设计温度200℃，最大出水量240吨/小时，出水温度170℃；除氧水箱容积1500m3，额定压力1MPa，额定温度200℃。
基于上述设备和参数，以下对于各时段采用了本实例的调节方法，以及使用常规运行方式的工艺数据进行对比，具体见下表：
从上表可见：在同等供热情况下，峰谷比从218％下降至114％，调峰运行一天的发电量为145408+137132+186588＝469168KW/h，而常规运行方案一天发电量为81104+137132+204480＝422716KW/h，相比调峰运行比常规运行多发电46452KW/h。同时，在峰时段为了满足供热常规运行，需开2#锅炉，运行成本大大增加。而常规方式下，锅炉由于日开夜停，使用寿命会大大降低，不利于安全运行；而且在低负荷运行时，锅炉背压汽机的负荷率只有56％，锅炉运行会很不稳定，环保指标也很难达到要求。而利用本实施例的调峰运行方式，就能避免上述情况的发生。
需要说明的是，附图中图标所示均为阀门结构，大部分门均为现有技术，故未具体描述，但这并不妨碍其成为本实施例隐含的技术特征。另外，本实施例中的大部分阀门为电动阀，并可以与双向流量计、液位计、温带计等元器件配合，用于自动控制本系统的运行。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (6)
1.一种电站储能供热峰谷调节系统，其特征在于：包括除氧器、除氧水箱、除氧器供水管路、水箱供水管路、旁路调节管路、汽平衡管路和补汽管路；
所述除氧器处于高位，所述除氧器下端连接所述除氧器供水管路，所述除氧供水管路用于给锅炉供水；所述除氧器上端连接所述汽平衡管路，所述汽平衡管路分别连接所述除氧水箱和所述补汽管路，所述补汽管路连接至供热母管；
所述除氧水箱处于低位，所述除氧水箱包括箱体，所述箱体上端设置有进气阀，所述进气阀连接所述汽平衡管路，所述箱体下端设置有供水阀，所述供水阀上连接有热水泵，所述热水泵进水流速小于1m/s，所述热水泵连接所述水箱供水管路，所述水箱供水管路连接所述除氧器供水管路，所述旁路调节管路并联于所述热水泵两端，所述旁路调节管路上设置有旁路调节阀；
所述旁路调节阀关闭时，所述箱体内的水可依次经所述供水阀、所述热水泵和所述水箱供水管路进入所述除氧器供水管路；所述旁路调节阀开启时，所述除氧器供水管路内的水可依次经所述水箱供水管路、所述旁路调节管路和所述供水阀进入所述箱体；所述水箱供水管路上设置有双向流量计。
2.根据权利要求1所述的一种电站储能供热峰谷调节系统，其特征在于：所述除氧器供水管路包括除氧器下水管和低压给水母管，所述除氧器下水管从高位延伸至低位设置并连接所述低压给水母管，所述低压给水母管处于低位，所述低压给水母管连接所述水箱供水管路；
所述除氧器供水管路和所述锅炉之间设置有加压管路，所述加压管路包括高压给水母管和加压给水泵，所述高压给水母管和所述低压给水母管串联，所述加压给水泵设置于所述低压给水母管和所述高压给水母管之间，所述高压给水母管连接至所述锅炉。
3.根据权利要求1所述的一种电站储能供热峰谷调节系统，其特征在于：所述箱体上设置有液位计，所述液位计用于监测所述箱体储水量；所述箱体上端还设置有备用进气阀和安全阀，所述备用进气阀可连接所述汽平衡管路，所述安全阀可在箱体内气压过高时进行自动排气；所述箱体下端还设置有备用供水阀和排污阀，所述备用供水阀可连接所述热水泵，所述排污阀可连接至污水处理池。
4.根据权利要求3所述的一种电站储能供热峰谷调节系统，其特征在于：所述箱体为球罐结构。
5.一种电站储能供热峰谷调节系统的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：当在供热谷时段，除氧器增加制备高温无盐水量，高温无盐水由于高度差，经除氧器供水管路到达加压给水泵，加压给水泵抽取锅炉所需用水；多余的高温无盐水通过旁路调节管路，自流进入除氧水箱并存储；
S2：当在供热峰时段，除氧器少量制备高温无盐水或停止制备高温无盐水，并将本应加热除氧器的蒸汽少用或不用，省出的蒸汽进入供热母管用于供热；同时，除氧水箱内的高温无盐水通过热水泵抽取，经水箱供水管路到达加压给水泵，加压给水泵抽取锅炉所需用水。
6.根据权利要求5所述的一种电站储能供热峰谷调节系统的调节方法，其特征在于：上述S1中，旁路调节管路上的旁路调节阀开启并控制进入除氧水箱的高温无盐水量；上述S2中，旁路调节阀关闭。
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