CN110735676B - 一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统及调节方法 - Google Patents

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Abstract

一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统及调节方法，系统在升负荷时，减小第一给水泵开度，给水量减小，所需汽轮机抽汽变少，汽轮机做功增加；同时，凝汽器液位上升，冷补水箱可以蓄冷凝水防止凝汽器液位过高；给水量减少导致除氧器液位下降，此时热补水箱在第二给水泵驱动下给除氧器补水；系统在降负荷时，高压缸排汽一部分进入喷射式热泵，进入低压缸蒸汽量减少，汽轮机做功减少，喷射式热泵利用汽轮机排汽加热冷补水箱内低温水，并将混合后的高温水注入热补水箱；本发明在原有回热系统基础上增加外部补水箱调节系统，实现机组快速升降负荷的同时，增加了机组蓄热能力，设备结构简单，提高了机组灵活性以及经济性。

Description

一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统及调节方法
技术领域
本发明涉及燃煤机组灵活性调节技术领域，具体涉及一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统及调节方法。
背景技术
随着我国经济迅猛发展以及人民生活水平日益提高，用电需求也在不断提升。电力系统中燃煤机组装机容量大，为了配合规模化风电、太阳能等新能源发电并网，以及我国用电结构的变化，燃煤机组将承担更多、更难的调峰任务。这对燃煤机组的灵活性提出了较高要求，要求其能大幅度变负荷运行且具备快速变负荷速率。当电网要求快速变负荷时，系统内部蓄热能力有限，需要更有潜力的蓄热系统与传统燃煤机组相互配合，并且凝汽器和除氧器液位会发生变化，而凝汽器水位过高会引起真空度降低，过冷度上升，影响机组经济性，水位过低凝结水泵产生汽蚀；除氧器水位过高会导致工质和热量的损失，除氧器内工作压力不稳定，影响设备安全和除氧效果，水位过低会使给水泵产生汽蚀。因此需要借助额外控制系统或外部设备来保证设备安全，
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统及调节方法，该系统在原有回热系统基础上增加了外部补水箱调节系统，外部调节系统为回热系统补水、储水、蓄热，利用补水与蓄热、放热结合的方式，结构简单，系统灵活，使系统满足电网对机组变负荷性能的要求。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统，利用热补水箱1、冷补水箱2调节补水并蓄热，变负荷时快速响应；该系统包括锅炉14、高压缸10、低压缸11、除氧器13、凝汽器12、喷射式热泵3、热补水箱1、冷补水箱2及高压换热器16和低压换热器17，锅炉14与高压缸10的入口相连，高压缸10各级抽汽端口分别与对应的高压换热器16抽汽入口相连，高压缸10排汽口与低压缸11入口相连，低压缸11各级抽汽端口分别与对应的低压换热器17抽汽入口相连，低压缸11排汽口与凝汽器12入口端相连，凝汽器12给水出口与低压换热器17给水入口相连，低压换热器17串联连接，其出口与除氧器13给水第一入口相连，除氧器13出口与高压换热器16给水入口相连，高压换热器16串联连接，其出口与锅炉14给水入口相连，高压缸10排汽口还分别与除氧器13蒸汽入口和喷射式热泵3的一次入口3-1相连，高压缸10排汽口与喷射式热泵3连接管路设有蒸汽阀9，凝汽器12热井侧面端口与冷补水箱2入口相连，中间设有第一节流阀5，冷补水箱2出口与喷射式热泵3的二次入口3-2相连，管路设有第二节流阀6，喷射式热泵3出口与热补水箱1入口相连，中间设有第三节流阀7，热补水箱1出口与除氧器13给水第二入口相连，中间设有第二给水泵8；凝汽器12出口主给水管路设有第一给水泵4。。
采用冷补水箱2和热补水箱1；冷补水箱2与凝汽器12相连，利用冷补水箱2调节凝汽器12液位；热补水箱1与除氧器13相连，利用热补水箱1为除氧器13补水；
在降负荷时，高压缸10排汽一部分进入喷射式热泵3，其余排汽进入低压缸11，导致低压缸11进汽量减少，蒸汽进入低压缸11做功减少，机组实现快速降负荷动作，高压缸10排汽进入喷射式热泵3后加热冷补水箱2内低温水，并驱动混合后的高温水进入热补水箱1。
在升负荷时，减小第一给水泵4开度，给水量减小，给水经过低压换热器17时升温所需热量减少，热量来源于各级低压缸抽汽，因此低压缸11抽汽量变少，更多蒸汽做功后进入凝汽器12，低压缸11做功增加，机组实现快速升负荷动作，更多蒸汽进入凝汽器12后致凝汽器12液位上升，与凝汽器12热井侧面端口相连的冷补水箱2蓄冷凝水防止凝汽器12液位过高；给水量减少导致除氧器13液位下降，此时热补水箱1在第二给水泵8驱动下给除氧器13补水，维持除氧器13正常工作。
采用喷射式热泵3，喷射式热泵3一次入口3-1为高压缸10排汽，二次入口3-2为冷补水箱2内低温水，高压缸10排汽加热并驱动低温水，最后进入热补水箱1。
所述的采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统的调节方法，当系统快速升负荷时，第一节流阀5打开，第二节流阀6、第三节流阀7和蒸汽阀9关闭，第二给水泵8开始工作，第一给水泵4开度调小，凝汽器12出口主给水量减少，低压换热器17所需热量减少，低压缸11每级回热抽汽量减少，更多蒸汽做功进入凝汽器12，低压缸11多做功，凝汽器12液位上升，因为第一节流阀5打开，冷补水箱2调节凝汽器12液位，冷凝水进入冷补水箱2蓄水；主给水量减少，除氧器13液位下降，第二给水泵8将热补水箱1内高温水驱动进入除氧器13，维持除氧器13液位稳定，实现对系统补水的同时将外部蓄热补充到燃煤机组中；通过调节利用外部补水和蓄热的方式，燃煤机组快速完成升负荷动作。
当系统快速降负荷时，第二节流阀6、第三节流阀7和蒸汽阀9打开，第一节流阀5关闭，第一给水泵4全开，第二给水泵8关闭，因为蒸汽阀9打开，部分高压缸10排汽进入喷射式热泵3的一次入口3-1，进入低压缸11蒸汽量减少，低压缸11做功减少，冷补水箱2内低温水进入喷射式热泵3的二次入口3-2，喷射式热泵3利用高压缸10的高温高压排汽加热冷补水箱2内低温水，并将混合后的高温水注入热补水箱1；实现机组快速降负荷的同时，将多余热量和补水在系统外部存储起来。
和现有技术相比较，本发明的优点如下：
1)本发明采用补水箱调节系统在升负荷时，减小第一给水泵4开度，给水量减小，给水经过低压换热器17时升温所需热量减少，热量来源于各级低压缸抽汽，因此低压缸11抽汽量变少，更多蒸汽做功后进入凝汽器12，低压缸11做功增加，机组实现快速升负荷动作，更多蒸汽进入凝汽器12后致凝汽器12液位上升，与凝汽器12热井侧面端口相连的冷补水箱2蓄冷凝水防止凝汽器12液位过高；给水量减少导致除氧器13液位下降，此时热补水箱1在第二给水泵8驱动下给除氧器13补水，保持除氧器13液位稳定，正安全工作。
2)本发明采用补水箱调节系统在降负荷时，高压缸10排汽一部分进入喷射式热泵3，其余排汽进入低压缸11，导致低压缸11进汽量减少，蒸汽进入低压缸11做功减少，机组实现快速降负荷动作，高压缸10高温高压排汽进入喷射式热泵3后加热冷补水箱2内低温水，并驱动混合后的高温水进入热补水箱1。
3)本发明采用补水箱调节系统采用喷射式热泵3，利用高压缸10排汽提供了热量和动力，加热并驱动冷补水箱2中低温水进入热补水箱1，减少了厂用电，设备结构简单，提高了经济性。
附图说明
图1为一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统
图中：1热补水箱，2冷补水箱，3喷射式热泵，4第一给水泵，5第一节流阀，6第二节流阀，7第三节流阀，8第二给水泵，9蒸汽阀，10高压缸，11低压缸，12凝汽器，13除氧器，14锅炉，15第三给水泵，16高压换热器，17低压换热器。
具体实施方式
下面结合附图对发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统，锅炉14与高压缸10的入口相连，高压缸10各级抽汽端口分别与对应的高压换热器16抽汽入口相连，高压缸10排汽口与低压缸11入口相连，低压缸11各级抽汽端口分别与对应的低压换热器17抽汽入口相连，低压缸11排汽口与凝汽器12入口端相连，凝汽器12给水出口与低压换热器17给水入口相连，低压换热器17串联连接，低压换热器17出口与除氧器13给水第一入口相连，除氧器13出口与高压换热器16给水入口相连，高压换热器16串联连接，高压换热器16出口与锅炉14给水入口相连，高压缸10排汽口还分别与除氧器13蒸汽入口和喷射式热泵3的一次入口3-1相连，高压缸10排汽口与喷射式热泵3连接管路设有蒸汽阀9，凝汽器12热井侧面端口与冷补水箱2入口相连，中间设有第一节流阀5，冷补水箱2出口与喷射式热泵3的二次入口3-2相连，管路设有第二节流阀6，喷射式热泵3出口与热补水箱1入口相连，中间设有第三节流阀7，热补水箱1出口与除氧器13给水第二入口相连，中间设有第二给水泵8；凝汽器12出口主给水管路设有第一给水泵4。
当系统快速升负荷时，第一节流阀5打开，第二节流阀6、第三节流阀7和蒸汽阀9关闭，第二给水泵8开始工作，第一给水泵4开度调小，凝汽器12出口主给水量减少，低压换热器17加热给水所需热量减少，换热热量来源于低压缸11各级抽汽，因此低压缸11每级回热抽汽量减少，更多蒸汽做功进入凝汽器12，低压缸11多做功，凝汽器12热井液位上升，因为第一节流阀5打开，冷补水箱2调节凝汽器12液位，冷凝水进入冷补水箱2蓄水；主给水量减少，除氧器13液位下降，第二给水泵8将热补水箱1内高温水驱动进入除氧器13，维持除氧器13液位稳定，实现对系统补水的同时将外部蓄热补充到燃煤机组中；通过调节利用外部补水和蓄热的方式，燃煤机组快速完成升负荷动作。
当系统快速降负荷时，第二节流阀6、第三节流阀7和蒸汽阀9打开，第一节流阀5关闭，第一给水泵4全开，第二给水泵8关闭，因为蒸汽阀9打开，部分高压缸10排汽进入喷射式热泵3的一次入口3-1，其余排汽进入低压缸11，进入低压缸11蒸汽量减少，低压缸11做功减少，第二节流阀6打开、高温高压蒸汽进入喷射式热泵3的一次入口3-1，使冷补水箱2内低温水进入喷射式热泵3的二次入口3-2，喷射式热泵3利用高压缸10的高温高压排汽加热冷补水箱2内低温水，并将混合后的高温水注入热补水箱1；实现机组快速降负荷的同时，将多余热量和补水在系统外部存储起来。
本发明在原有回热系统基础上增加外部补水箱调节系统，实现机组快速升降负荷的同时，将降负荷时多余热量以补水为介质，存储起来，并在升负荷时返还到系统中，设备结构简单，提高了机组灵活性以及经济性。

Claims (4)

1.一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统，其特征在于：利用热补水箱(1)、冷补水箱(2)调节补水并蓄热，变负荷时快速响应；该系统包括锅炉(14)、高压缸(10)、低压缸(11)、除氧器(13)、凝汽器(12)、喷射式热泵(3)、热补水箱(1)、冷补水箱(2)及高压换热器(16)和低压换热器(17)，锅炉(14)与高压缸(10)的入口相连，高压缸(10)各级抽汽端口分别与对应的高压换热器(16)抽汽入口相连，高压缸(10)排汽口与低压缸(11)入口相连，低压缸(11)各级抽汽端口分别与对应的低压换热器(17)抽汽入口相连，低压缸(11)排汽口与凝汽器(12)入口端相连，凝汽器(12)给水出口与低压换热器(17)给水入口相连，低压换热器(17)串联连接，低压换热器(17)出口与除氧器(13)给水第一入口相连，除氧器(13)出口与高压换热器(16)给水入口相连，高压换热器(16)串联连接，高压换热器(16)出口与锅炉(14)给水入口相连，高压缸(10)排汽口还分别与除氧器(13)蒸汽入口和喷射式热泵(3)的一次入口(3-1)相连，高压缸(10)排汽口与喷射式热泵(3)连接管路设有蒸汽阀(9)，凝汽器(12)热井侧面端口与冷补水箱(2)入口相连，中间设有第一节流阀(5)，冷补水箱(2)出口与喷射式热泵(3)的二次入口(3-2)相连，管路设有第二节流阀(6)，喷射式热泵(3)出口与热补水箱(1)入口相连，中间设有第三节流阀(7)，热补水箱(1)出口与除氧器(13)给水第二入口相连，中间设有第二给水泵(8)；凝汽器(12)出口主给水管路设有第一给水泵(4)。
2.如权利要求1所述的一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统，其特征在于：在降负荷时，高压缸(10)排汽一部分进入喷射式热泵(3)，其余排汽进入低压缸(11)，导致低压缸(11)进汽量减少，蒸汽进入低压缸(11)做功减少，燃煤机组实现快速降负荷动作，高压缸(10)高温高压排汽进入喷射式热泵(3)后加热冷补水箱(2)内低温水，并驱动混合后的高温水进入热补水箱(1)。
3.如权利要求1所述的一种采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统，其特征在于：在升负荷时，减小第一给水泵(4)开度，给水量减小，经过低压换热器(17)时所需换热总量减少，热量来源于各级低压缸抽汽，所需低压缸(11)抽汽量变少，更多蒸汽做功后进入凝汽器(12)，低压缸(11)做功增加，机组实现快速升负荷动作，更多蒸汽进入凝汽器(12)后致凝汽器(12)液位上升，与凝汽器(12)热井侧面端口相连的冷补水箱(2)蓄冷凝水防止凝汽器(12)液位过高；给水量减少导致除氧器(13)液位下降，此时热补水箱(1)在第二给水泵(8)驱动下给除氧器(13)补水，维持除氧器(13)正常工作。
4.权利要求1至3任一项所述的采用补水箱的燃煤机组灵活性调节系统的调节方法，其特征在于：当系统快速升负荷时，第一节流阀(5)打开，第二节流阀(6)、第三节流阀(7)和蒸汽阀(9)关闭，第二给水泵(8)开始工作，第一给水泵(4)开度调小，凝汽器(12)出口主给水量减少，低压换热器(17)所需热量减少，低压缸(11)每级回热抽汽量减少，更多蒸汽做功进入凝汽器(12)，低压缸(11)多做功，凝汽器(12)液位上升，因为第一节流阀(5)打开，冷补水箱(2)调节凝汽器(12)液位，冷凝水进入冷补水箱(2)蓄水；主给水量减少，除氧器(13)液位下降，第二给水泵(8)将热补水箱(1)内高温水驱动进入除氧器(13)，维持除氧器(13)液位稳定，实现对系统补水的同时将外部蓄热补充到燃煤机组中；通过调节利用外部补水和蓄热的方式，燃煤机组快速完成升负荷动作。
当系统快速降负荷时，第二节流阀(6)、第三节流阀(7)和蒸汽阀(9)打开，第一节流阀(5)关闭，第一给水泵(4)全开，第二给水泵(8)关闭，因为蒸汽阀(9)打开，部分高压缸(10)排汽进入喷射式热泵(3)的一次入口(3-1)，进入低压缸(11)蒸汽量减少，低压缸(11)做功减少，冷补水箱(2)内低温水进入喷射式热泵(3)的二次入口(3-2)，喷射式热泵(3)利用高压缸(10)的高温高压排汽加热冷补水箱(2)内低温水，并将混合后的高温水注入热补水箱(1)；实现机组快速降负荷的同时，将多余热量和补水在系统外部存储起来。
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