CN111206969B - 一种火电厂热压机与空分系统结合的系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种火电厂热压机与空分装置结合的系统及控制方法，包括发电机、锅炉、大汽轮机、第一小汽轮机及给水泵，所述系统还包括热压机、空分装置、第二小汽轮机及蒸汽调节阀，所述热压机通过蒸汽调节阀与高压射汽汽源及低压供汽汽源相连，所述热压机排汽管道通过蒸汽调节阀与第二小汽轮机的进汽口相连，所述第二小汽轮机与空分装置驱动连接，所述第一小汽轮机驱动所述给水泵。本发明所述的一种火电厂热压机与空分装置结合的系统及控制方法，不仅可利用火电厂调峰蒸汽驱动热压机带动空分装置，减少了空分装置耗能成本；同时回收了火电厂汽机排汽等低温蒸汽余热，提高了火电厂循环热效率，实现了火电厂的全年调峰。
Description
技术领域
本发明涉及电力能源技术领域，具体涉及一种火电厂热压机与空分装置结合的系统及控制方法。
背景技术
众所周知电能是不能被储存的，因此用户需要多少电量，电厂就需要同步发出多少电量，这样才不会造成能源的浪费。但是通常在电力系统中各个电厂的需求电负荷是在不断发生变化的，为了维持有功功率平衡，保持系统频率稳定，就需要发电部门相应改变发电机的发电量以适应用电负荷的变化，这就叫做调峰。
在中国三北地区电力市场容量富裕，燃机、抽水蓄能等可调峰电源稀缺，电网调峰与火电机组灵活性之间矛盾突出，电网消纳风电、光电、水电及核电等新能源的能力不足，弃风、弃光、弃水和弃核现象严重。
在众多的火电灵活性深度调峰方案中，主要分为机组本身设备和机组外部设备调峰方案。其中利用火电机组本身锅炉、汽机等主机设备的低负荷运行特性进行深度调峰是大多数电厂首选的调峰方案，然而当机组进行变负荷或低负荷运行时，不但大幅度降低机组发电效率，而且会降低机组寿命。特别是现有汽机侧如高低压旁路喷水减温减压调峰方案会导致大量的热力损失，降低整个机组在低负荷调峰运行工况下的热经济性。
热压机又名热压机，利用射流紊动扩散作用，来传递能量和质量的流体机械和混合反应设备，可实现瞬间加热，热损失较小，升温较快，具有传热效率高，噪声低（可达到65dB以下），体积小，安装简单，没有运动部件，运行可靠，具有瞬时加热和加压的作用，投资少等优点。在电厂发电过程中会产生大量的凝结水，凝结水在冷却过程中又会产生一定量的低压蒸汽。低压蒸汽回收困难且回收成本较高。热压机利用电厂的多余的高压蒸汽以及低压蒸汽，将高压蒸汽与低压蒸汽进行混合换热，回收低压蒸汽余热进行供热。
空气分离设备是以空气为原料，通过深冷空气分离、变压吸附或膜分离三种方法中的任意一种对空气进行分离。其中应用最为成熟的是深冷空气分离方法，该方法通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏从液态空气中逐步分离出氧气、氮气及氩气等惰性气体的方法。深冷空气分离方法中耗能最大的是空气压缩环节，空气压缩分电力驱动和蒸汽轮机驱动两种。
目前的空分装置无论是电力驱动还是蒸汽驱动，均存在电费、蒸汽费用高的问题；而现有热压机大多用于回收低压蒸汽余热来供热，目前还未见到热压机与空分装置结合的案例。综上所述，如何将热压机与空分装置结合以避免发电厂调峰能源的浪费，实现节能减排是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在将火电厂内的热压机与汽动空分装置结合，实现利用火电厂的调峰蒸汽驱动热压机以回收低压蒸汽，同时热压机排汽进入第二小汽轮机，以驱动空分装置的空压机和增压机，满足其用能需求，在提高能源利用的同时，实现深度调峰。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种火电厂热压机与空分装置结合的系统，包括发电机、锅炉、大汽轮机、第一小汽轮机及给水泵，所述系统还包括热压机、空分装置、第二小汽轮机及蒸汽调节阀，所述热压机通过蒸汽调节阀与高压射汽汽源及低压供汽汽源相连，所述热压机的排汽管道通过蒸汽调节阀与第二小汽轮机的进汽口相连，所述第二小汽轮机与所述空分装置驱动连接，所述第一小汽轮机驱动所述给水泵。
进一步的，所述第二小汽轮机的排汽可进入凝汽器、热网加热器、工业蒸汽管线中的任意一种。
更进一步的，所述热压机的低压供汽汽源来自于第一小汽轮机排汽、大汽轮机排汽或其他低温汽源中的至少一种。
进一步的，所述热压机的高压射汽汽源包括锅炉的高压主蒸汽、高压缸抽汽或排汽、中压缸抽汽或排汽、再热器的再热热段蒸汽中的至少一种。
进一步的，所述空分装置包括预冷系统、空压机、增压机、冷箱、储罐、分子筛、膨胀机、板式换热器，所述预冷系统与空压机相连接，所述冷箱与氧压机和/或氮压机相连接；所述预冷系统和/或冷箱与火电厂外部制冷设备的制冷循环水管路相连通。
更进一步的，第二小汽轮机驱动空分装置的空压机和/或增压机。
再进一步的，第二小汽轮机通过同轴的两端同时驱动空压机和增压机。
进一步的，所述火电厂通过控制线路连接所述的蒸汽调节阀，根据电厂接受的调峰指令，调节对应的蒸汽调节阀以改变热压机的高压射汽或低压供汽汽源的流量，完成电厂调峰负荷需求。
更进一步的，所述热压机为一台，所述热压机为固定式或可调式热压机中的任意一种，或设置多台热压机，通过串联或并联连接。
一种火电厂热压机与空气分离装置结合的系统的控制方法，所述控制方法的具体步骤如下：
S1：火电厂接到电网调度中心的深度调峰减负荷或增负荷指令，其增加或减少上网电量的功率为调峰负荷量P调峰；
S2：所述调峰蒸汽来自热压机的高压射汽汽源，位于高压射汽汽源管路上的所述蒸汽调节阀调节供给空分装置的调峰蒸汽汽源的流量F调峰；
根据调峰系统的情况，选择最优的调峰蒸汽汽源，此调峰蒸汽汽源流量F调峰与调峰负荷量P调峰的关系公式为：
F调峰=0.278*P调峰/（△H剩余*η大汽机*ηe）；
其中：P调峰为调峰负荷量，单位kW；
△H剩余为蒸汽从大汽轮机抽出后与排汽焓值的剩余焓差，单位kJ/kg；其中，蒸汽在再热前抽出的情况下，剩余焓差包含再热器带来的焓升；
η大汽机为大汽轮机的汽机相对内效率；
ηe为发电机效率；
S3：根据S2的计算结果F调峰，调节蒸汽调节阀的开度，以调整调峰蒸汽汽源流量F调峰并进入热压机。
S4：热压机11的排汽进入第二小汽轮机，进而带动空分装置的空压机或增压机实现对空气压缩，实现火电机组响应电网调峰指令。
相对于现有技术，本发明的有益技术效果：
本发明具有下列优点：
1.本发明利用火电厂调峰蒸汽驱动热压机带动空分装置，减少了空分装置耗能成本。
2.本发明回收了火电厂汽机排汽等低温蒸汽余热，提高了火电厂循环热效率。
3.本发明将空分装置与火电灵活性调峰的结合，实现了火电厂一年四季的全年调峰。
4、本发明的第二小汽轮机的排汽汇入热力系统或供给热网加热器，充分回收工质热量，提高了系统的热效率和热经济性。
附图说明
构成本发明的一部分的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。在附图中：
图1为本发明所述的火电厂热压机与空分装置结合的系统的示意图。
图2为本发明所述的火电厂热压机与空分装置结合的系统的空分装置的示意图。
图3为本发明所述的火电厂热压机与空分装置结合的系统的控制方法的流程示意图。
附图标记说明：
锅炉-1、空压机-2、给水泵-3、第一小汽轮机-4、大汽轮机-5、增压机-6、预冷系统-7、冷箱-8、发电机-9、第二小汽轮机-10、热压机-11、氧压机-12、低压加热器-13、高压加热器-14、除氧器-15、蒸汽调节阀-16、凝汽器-17、空分装置-18、氮压机-19、储罐-20、分子筛-21、膨胀机-22、板式换热器-23。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
如图1所示，火电厂热压机与空分装置结合的系统，包括发电机9、锅炉1、大汽轮机5、第一小汽轮机4、给水泵3、低压加热器13、高压加热器14、除氧器15、凝汽器17、热压机11、第二小汽轮机10、空分装置18及蒸汽调节阀16。所述大汽轮机5包括高压缸、中压缸及低压缸。如图2所示，所述空分装置18包括预冷系统7、空压机2、增压机6、冷箱8、储罐20、分子筛21、膨胀机22、板式换热器23、氧压机12、氮压机19，所述预冷系统7与空压机2相连接，所述冷箱8与氧压机12和/或氮压机19相连接，所述预冷系统7和/或冷箱8与火电厂外部制冷设备的制冷循环水管路相连通。
火电厂接到电网调度中心的深度调峰减负荷指令时，根据目前机组负荷及运行情况，选择至少4路高压射汽汽源中的至少一路作为调峰蒸汽，并通过蒸汽调节阀16调整调峰蒸汽的流量，同时可将至少2路低压供汽汽源中的一路抽至热压机11内机以利用，热压机11的排汽可进入第二小汽轮机10，从而驱动所述空分装置18运行以满足其用能需求。
第一小汽轮机4启动后可带动给水泵3运行以提供供水体循环的动力。给水泵3将水体泵入高压加热器14进行预加热，预加热后的水体进入运行中的锅炉1以产生高压蒸汽，高压蒸汽进入高压缸内带动发电机9做功，从而将热能转化为电能；当接到调峰指令时，根据需要可选择将高压主蒸汽作为高压射汽汽源，即调峰蒸汽，通过高压蒸汽旁路的蒸汽调节阀16进入所述热压机11加以利用。
此外，当高压缸的排汽或抽汽进入再热器后，经再热冷段、再热热段后可进入中压缸内带动发电机9做功以发电。当接到调峰指令时，高压缸的排汽或抽汽以及再热热段蒸汽均可作为高压射汽汽源，即调峰蒸汽，进入热压机11内加以利用。
同样的，中压缸的抽汽或排汽通过管道进入低压缸进行发电；当接到调峰指令后，中压缸的抽汽或排汽也可作为高压射汽汽源即调峰蒸汽，通过蒸汽调节阀16调节进入热压机11加以利用；当上述高压射汽汽源进入热压机11内后，可将经过引流管道的低压缸的排汽或第一小汽轮机4的排汽中的至少一路抽至热压机11内进行混合，加以回收利用，提高能源利用率，降低成本。
所述的热压机11可以为一台或多台，可采用固定式热压机或可调式热压机。作为优选，本发明采用固定式热压机。每台热压机11均与上述的高压射汽汽源、低压供汽汽源相连，各台之间可并联，也可串联。该设置可保证发电负荷变化时调节的幅度及灵活性。当一台热压机11的耗汽量有限，难以满足调峰需要或空分装置18的动力需求，可将至少两台的热压机11并联，从而调峰蒸汽可同时进入热压机11内以满足调峰或空分装置18的动力需求。作为优选，本发明设有2台串联连接的热压机11。
所述热压机11的排汽通过蒸汽调节阀16与第二小汽轮机10的进汽口相连，第二小汽轮机10可驱动空分装置18的空压机2或增压机6，从而满足空分装置18的用能需求，具体的，所述第二小汽轮机10可通过同轴的两端同时带动空压机2及增压机6运行，或第二小汽轮机10带动空压机2运行，而增压机6利用火电厂的电力以驱动运行，或两台第二小汽轮机10分别带动空压机2、增压机6运行。
所述第二小汽轮机10的排汽与火电机组凝汽器17、热网加热器或工业蒸汽管道均相连接。根据汽源质量及实际需求，第二小汽轮机10的排汽可进入机组凝汽器17后重复利用或经升温后进入供热热网或进入工业蒸汽管道加以利用。
此外，当第二小汽轮机10的排汽与低压缸的排汽合并后进入凝汽器17中液化成水后，上述水体通过低压加热器13进行初次加热，再经除氧器15处理后经给水泵3回到高压加热器14进行重复利用。优选的，所述的热网加热器、低压加热器13、高压加热器14均使用高压蒸汽作为加热水体的供热源。
当接到调峰指令后，选择4种高压射汽汽源中的至少一种作为调峰汽源，调峰蒸汽进入热压机11内被利用，并将第一小汽轮机4或低压缸的排汽抽至热压机11，热压机11产生的排汽则进入第二小汽轮机10，所述第二小汽轮机10通过蒸汽做功带动空压机2、增压机6运行，此时外部空气进入空压机2进行压缩，输出的空气进入预冷系统7通过接触式换热降低空气的温度，同时可以洗涤除去部分的有害杂质，之后再进入分子筛21内进一步除去空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物等对空分装置18运行有害的杂质，空气可直接进入膨胀机22内膨胀降温，或者当压力较低时，则空气经增压机6加压后进入膨胀机22，之后进入板式换热器23进行换热进一步降温，空气进入冷箱8内使空气深度冷冻，所述冷箱8由精馏塔、冷凝蒸发器、过冷器、液空和液氮节流阀组成。最终分离得到氧气、氮气及氩气等惰性气体。氧气通过氧压机12、氮气通过氮压机19进行压缩供用户使用，同时多余的氧气、氮气储存在相应的储槽20内，所述储罐20为低温液相储罐。
实施例2
如图1所示，火电厂接到电网调度中心的深度调峰减负荷指令，根据目前机组负荷及运行情况，本实施例利用发电中的高压主蒸汽作为高压射汽汽源，并与空分装置18结合进行电厂调峰。
在发电过程中，第一小汽轮机4启动后后带动给水泵3运行以提供供水体循环的动力。给水泵3将水体泵入高压加热器14进行预加热，预加热后水体进入运行中的锅炉1以产生高压蒸汽。
接到减负荷调峰指令后，电厂向热压机11发送调峰指令。接到指令后，热压机11选择调大蒸汽调节阀16的流量，锅炉1产生的高压蒸汽部分进入高压缸做功以带动发电机9来发电，而高压主蒸汽作为高压射汽汽源，即调峰蒸汽，通过高压蒸汽旁路进入热压机11，从而将低压供汽汽源——第一小汽轮机4的排汽抽至热压机11内以消耗部分用于发电的高压蒸汽，从而减小机组的发电量，实现调峰。
热压机11的排汽进入第二小汽轮机10，第二小汽轮机10通过与空分装置的空压机2同轴转动，带动空压机2运行；利用发电厂产生的电力驱动增压机6运行以满足其用能需求，同时也增加了电厂的调峰力度。
外部空气进入空压机2进行压缩，输出的空气进入预冷系统7通过接触式换热降低空气的温度，并可洗涤除去部分的有害杂质，之后再进入分子筛21内进一步除去空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物等对空分装置18运行有害的杂质，空气经增压机6加压后进入膨胀机，之后进入板式换热器23进行换热进一步降温，空气进入冷箱8内使空气深度冷冻，所述冷箱8由精馏塔、冷凝蒸发器、过冷器、液空和液氮节流阀组成。最终分离得到氧气、氮气及氩气等惰性气体。氧气通过氧压机12、氮气通过氮压机19进行压缩供用户使用。
第二小汽轮机10的排汽与低压缸的排汽合并后进入凝汽器17中液化成水，上述水体通过低压加热器13进行初次加热，再经除氧器15处理后经给水泵3回到高压加热器14进行重复利用。
高压缸的排汽或抽汽进入再热器后，经再热冷段、再热热段后可进入中压缸内带动发电机9做功以发电。中压缸的抽汽或排汽则进入低压缸进行发电；
实施例3
如图3所示，火电厂接到电网调度中心的深度调峰减负荷指令，根据目前机组负荷及运行情况，与实施例2相比，本实施例利用发电中的高压缸的排汽或抽汽作为高压射汽汽源进行深度调峰。
在发电过程中，第一小汽轮机4启动后后带动给水泵3运行以提供供水体循环的动力。给水泵3将水体泵入高压加热器14，加热后水体进入运行中的锅炉1以产生高压蒸汽。
高压蒸汽进入高压缸做功以带动发电机9发电，部分的高压缸的排汽进入再热器后，经再热冷段、再热热段后进入中压缸内带动发电机9做功以发电。同时，根据需要设定蒸汽调节阀16的流量，打开高压缸排汽的蒸汽调节阀16，高压缸的排汽作为高压射汽汽源进入热压机11内，从而将低压供汽汽源——部分的低压缸的排汽抽至热压机11内以进行电厂调峰，热压机11产生的汽源进入第二小汽轮机10，第二小汽轮机10通过同轴的两端同时带动空分装置18的空压机2、增压机6运行以满足其用能需求，外部空气进入空压机2进行压缩，输出的空气进入预冷系统7通过接触式换热降低空气的温度，并可除去部分的有害杂质，之后再进入分子筛21内进一步除去空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物等有害的杂质，空气经增压机6加压后进入膨胀机，之后进入板式换热器进行换热进一步降温，空气进入冷箱8内使空气深度冷冻，所述冷箱8由精馏塔、冷凝蒸发器、过冷器、液空和液氮节流阀组成。最终分离得到氧气、氮气及氩气等惰性气体。氧气通过氧压机12、氮气通过氮压机19进行压缩供用户使用。
第二小汽轮机10的排汽进入进入热网加热器加热后，汇入供热热网，从而有效减少机组发电量，实现电厂的深度调峰。中压缸的排汽或抽汽则进入低压缸进行发电；低压缸的排汽进入凝汽器17中液化成水，上述水体通过低压加热器13进行初次加热，再经除氧器15处理后经给水泵3回到高压加热器14进行重复利用。
实施例4
火电厂接到电网调度中心的深度调峰减负荷指令，根据目前机组负荷及运行情况，与实施例1相比，本实施例仅利用发电中的再热热段的蒸汽及中压缸的排汽或抽汽作为高压射汽汽源并结合空分装置18进行深度调峰。
在发电过程中，第一小汽轮机4启动后后带动给水泵3运行以提供供水体循环的动力。给水泵3将水体泵入高压加热器14，加热后水体进入运行中的锅炉1以产生高压蒸汽。
高压蒸汽进入高压缸做功以带动发电机9发电，高压缸的排汽或抽汽进入再热器后，经再热冷段、再热热段后部分进入中压缸内带动发电机9做功以发电。接到调峰指令后，发电厂开大再热热段蒸汽的蒸汽调节阀16及中压缸排汽或抽汽的蒸汽调节阀16，部分的再热热段蒸汽以及中压缸的排汽或抽汽作为高压射汽汽源，即调峰蒸汽，进入热压机11内，从而将低压供汽汽源——部分的第一小汽轮机4的排汽抽至热压机11内。而热压机11的排汽进入第二小汽轮机10，第二小汽轮机10通过做功带动空分装置18的空压机2运行，而增压机6则通过另一台第二小汽轮机10带动运行，外部空气进入空压机2进行压缩，之后进入预冷系统7降低空气温度并除去部分有害杂质，之后空气进入分子筛21内进一步除去的水分、二氧化碳、碳氢化合物等害的杂质，经增压机6加压后进入膨胀机22降温，之后进入板式换热器23进行换热进一步降温，空气进入冷箱8内使空气深度冷冻，所述冷箱8由精馏塔、冷凝蒸发器、过冷器、液空和液氮节流阀组成。最终分离得到氧气、氮气及氩气等惰性气体。氧气通过氧压机12、氮气通过氮压机19进行压缩供用户使用。
第二小汽轮机10的排汽进入工业蒸汽管道加以利用。而中压缸的另一部分排汽或抽汽则进入低压缸进行发电；低压缸的排汽进入凝汽器17中液化成水，上述水体通过低压加热器13进行初次加热，再经除氧器15处理后经给水泵3回到高压加热器14进行重复利用。
实施例5
火电厂接到电网调度中心的深度调峰减负荷指令，根据目前机组负荷及运行情况，与实施例2相比，本实施例仅利用发电中的中压缸的排汽或抽汽作为高压射汽汽源并结合空分装置18进行深度调峰。
在发电过程中，第一小汽轮机4启动后后带动给水泵3运行以提供供水体循环的动力。给水泵3将水体泵入高压加热器14，加热后水体进入运行中的锅炉1以产生高压蒸汽。
高压蒸汽进入高压缸做功以带动发电机9发电，高压缸的排汽或抽汽进入再热器后，经再热冷段、再热热段后进入中压缸内带动发电机9做功以发电。同时开大中压缸抽汽的蒸汽调节阀16，中压缸的部分抽汽作为高压射汽汽源进入热压机11内，从而将低压供汽汽源——部分的第一小汽轮机4的排汽抽至热压机11内以实现电厂部分调峰。同时热压机11的排汽进入第二小汽轮机10，第二小汽轮机10通过与空分装置18的空压机同轴转动带动空压机2运行，满足空压机2的用能需求；空分装置18的增压机6则根据电厂的调峰指令，可利用发电厂产生的电力运行，在满足增压机6用能需求的同时，也减少发电厂的电力输出，进一步增加电厂的调峰力度。
外部空气进入空压机2进行压缩，输出的空气进入预冷系统7通过接触式换热降低空气的温度，并可洗涤除去部分的有害杂质，之后再进入分子筛21内进一步除去空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物等对空分装置18运行有害的杂质，部分空气经增压机6加压后进入膨胀机22，之后进入板式换热器23进行换热进一步降温，空气进入冷箱8内使空气深度冷冻，所述冷箱8由精馏塔、冷凝蒸发器、过冷器、液空和液氮节流阀组成。最终分离得到氧气、氮气及氩气等惰性气体。氧气通过氧压机12、氮气通过氮压机19进行压缩供用户使用。
第二小汽轮机10的排汽进入凝汽器17中液化成水，上述水体通过低压加热器13进行初次加热，再经除氧器15处理后经给水泵回到高压加热器14进行重复利用。中压缸的另一部分抽汽则进入低压缸进行发电。低压缸的排汽与第二小汽轮机10的排汽合并后进行重复利用。
实施例6
如图3所示，为了进一步有效应对调峰需求，提高火电厂的调峰能力，本实施例提出一种利用热压机结合空分装置的系统的控制方法，具体包括：
S1：火电厂接到电网调度中心的深度调峰减负荷或增负荷指令，其增加或减少上网电量的功率为调峰负荷量P调峰；
电网调度根据当前用电及供电情况下达负荷需求数据，电厂接收数据并对比实时发电与电网需求负荷量；若需要增负荷，则考虑增加锅炉1功率或减少热压机11的高压射汽汽源的流量；若需要减负荷，则通过增加热压机11的高压射汽汽源的流量实现。
S2：所述调峰蒸汽来自热压机11的高压射汽汽源，位于高压射汽汽源管路上的所述蒸汽调节阀16调节供给空分装置18的调峰蒸汽汽源的流量F调峰；
所述调峰蒸汽即高压射汽汽源，包括：a1来自锅炉1主蒸汽管道引出的高压蒸汽旁路的主蒸汽或a2来自于高压缸抽汽或排汽或a3来自于再热器再热热段的抽汽或a4来自于中压缸抽汽或排汽中的至少一路。
根据调峰系统的情况，选择最优的调峰蒸汽汽源，此调峰蒸汽汽源流量F调峰与调峰负荷量P调峰的关系公式为：
F调峰=0.278*P调峰/（△H剩余*η大汽机*ηe）；
其中：P调峰为调峰负荷量，单位kW；
△H剩余为蒸汽从大汽轮机5抽出后与排汽焓值的剩余焓差，单位kJ/kg；其中，蒸汽在再热前抽出的情况下，剩余焓差包含再热器带来的焓升；
η大汽机为大汽轮机5的汽机相对内效率；
ηe为发电机9效率；
其中，上述计算公式为概算公式，根据调峰蒸汽来源，可分为下列几种情况具体计算：
若高压射汽汽源之一为主蒸汽，则
F调峰=0.278*P调峰/{（H0高-H高排）*η高+（H0中-H中排）*η中+ （H0低-H低排）*η低}；
若高压射汽汽源之一为高压缸抽汽或排汽蒸汽，则
F调峰=0.278*P调峰/{（H高抽或高排-H高排）*η高+（H0中-H中排）*η中+（H0低-H低排）*η低}；
若高压射汽汽源之一为来自中压缸进汽、抽汽或排汽蒸汽或再热器再热热段的抽汽，则
F调峰=0.278*P调峰/{（H0中或中抽或中排-H中排）*η中+（H0低-H低排）*η低}；
其中：P调峰为调峰负荷量，单位kW；H0高为主蒸汽焓值，单位kJ/kg；H高排为高压缸排汽蒸汽焓值，单位kJ/kg；η高为高压缸汽机内效率；H0中为中压缸进汽蒸汽焓值，单位kJ/kg；H中排为中压缸排汽蒸汽焓值，单位kJ/kg；η中为中压缸汽机内效率；H0低为低压缸进汽蒸汽焓值，单位kJ/kg；H低排为低压缸排汽蒸汽焓值，单位kJ/kg；η低为低压缸汽机内效率；H高抽或高排为高压缸抽汽或高压缸排汽蒸汽焓值，单位kJ/kg；H0中或中抽或中排为中压缸进汽、抽汽或排汽或再热器再热热段的抽汽蒸汽焓值，单位kJ/kg；
S3：根据S2的计算结果F调峰，调节蒸汽调节阀16的开度，以提供调峰蒸汽汽源流量F调峰。
同时根据高压射汽汽源流量F调峰，计算出低压供汽汽源流量：F低供=F调峰*Y，其中Y代表热压机11的最佳抽吸比（0＜Y＜1），可根据具体型号加以确定，所述高压射汽汽源管道以及低压供汽汽源管道上均设有蒸汽调节阀16，所述调整蒸汽调节阀16设有电动执行机构，作为优选，电动执行机构为调节型电动执行器，通过调节型电动执行器，以调整蒸汽调节阀16的开度，使高压射汽汽源为F调峰、低压供汽汽源的流量为F低供。
S4：热压机11的排汽进入第二小汽轮机10，进而带动空分装置18的空压机2或增压机6实现对空气压缩，实现火电机组响应电网调峰指令。
所述第二小汽轮机10可同轴两端带动与空压机2及增压机6运行，也可第二小汽轮机10带动空压机2运行，而增压机6利用火电厂的电力以驱动运行，也可两台第二小汽轮机10分别带动空压机2、增压机6运行。
外部空气进入空压机2进行压缩，输出的空气进入预冷系统7进行预降温并除去部分的有害杂质，之后再进入分子筛21内进一步除去空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物等对空分装置18运行有害的杂质，空气可直接进入膨胀机22内膨胀降温，或者当压力较低时，空气经增压机6加压后进入膨胀机22，之后进入板式换热器23进行换热进一步降温，空气进入冷箱8内使空气深度冷冻，所述冷箱8由精馏塔、冷凝蒸发器、过冷器、液空和液氮节流阀组成。最终分离得到氧气、氮气及氩气等惰性气体。氧气通过氧压机12、氮气通过氮压机19进行压缩供用户使用，同时多余的氧气、氮气储存在相应的储槽20内，所述储罐20为低温液相储罐，从而来响应电网调度中心的调峰指令。
本发明针对火电厂在运行过程中接收到调峰指令进行响应，通过将热压机与空分装置进行有机结合，根据调峰指令来选择4种高压蒸汽中的至少一种作为热压机11的高压射汽汽源即调峰蒸汽，并根据公式计算其流量，从而使热压机11的排汽满足空分装置18的动力需求；同时可根据调峰力度，利用发电厂产生的电力驱动增压机6运行，也进一步减少发电厂的电力输出，提高火电机组的灵活性及能源利用率，并实现火电厂的深度调峰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种火电厂热压机与空分装置结合的系统，包括发电机（9）、锅炉（1）、大汽轮机（5）、第一小汽轮机（4）以及给水泵（3），其特征在于，所述系统还包括热压机（11）、空分装置（18）、第二小汽轮机（10）及蒸汽调节阀（16），所述热压机（11）通过蒸汽调节阀（16）与高压射汽汽源及低压供汽汽源相连，所述热压机（11）的排汽管道通过蒸汽调节阀（16）与第二小汽轮机（10）的进汽口相连，所述第二小汽轮机（10）与所述空分装置（18）驱动连接，所述第一小汽轮机（4）驱动所述给水泵（3），第二小汽轮机（10）驱动空分装置（18）的空压机（2）和/或增压机（6），所述火电厂通过控制线路连接所述的蒸汽调节阀（16），根据电厂接受的调峰指令，调节对应的蒸汽调节阀（16）以改变热压机（11）的高压射汽或低压供汽汽源的流量，完成电厂调峰负荷需求；采用如下控制方法：
S1：火电厂接到电网调度中心的深度调峰减负荷或增负荷指令，其增加或减少上网电量的功率为调峰负荷量P调峰；
S2：调峰蒸汽来自热压机（11）的高压射汽汽源，位于高压射汽汽源管路上的所述蒸汽调节阀（16）调节供给空分装置（18）的调峰蒸汽汽源的流量F调峰；
根据调峰系统的情况，选择调峰蒸汽汽源，此调峰蒸汽汽源流量F调峰与调峰负荷量P调峰的关系公式为：
F调峰=0.278*P调峰/（△H剩余*η大汽机*ηe）；
其中：P调峰为调峰负荷量，单位kW；
△H剩余为蒸汽从大汽轮机（5）抽出后与排汽焓值的剩余焓差，单位kJ/kg；其中，蒸汽在再热前抽出的情况下，剩余焓差包含再热器带来的焓升；
η大汽机为大汽轮机（5）的汽机相对内效率；
ηe为发电机（9）效率；
S3：根据S2的计算结果F调峰，调节蒸汽调节阀（16）的开度，以调整调峰蒸汽汽源流量F调峰并进入热压机（11）；
S4：热压机（11）的排汽进入第二小汽轮机（10），进而带动空分装置（18）的空压机（2）或增压机（6）运行以对空气压缩，实现火电机组响应电网调峰指令。
2.根据权利要求1所述的火电厂热压机与空分装置结合的系统，其特征在于，所述第二小汽轮机（10）的排汽进入凝汽器（17）、热网加热器、工业蒸汽管线中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的火电厂热压机与空分装置结合的系统，其特征在于，所述热压机（11）的低压供汽汽源来自于第一小汽轮机（4）排汽或大汽轮机（5）的低压缸排汽中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的火电厂热压机与空分装置结合的系统，其特征在于，所述热压机（11）的高压射汽汽源包括锅炉（1）的高压主蒸汽、高压缸抽汽或排汽、中压缸抽汽或排汽、再热器的再热热段蒸汽中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的火电厂热压机与空分装置结合的系统，其特征在于，所述空分装置（18）包括预冷系统（7）、空压机（2）、增压机（6）、冷箱（8）、储罐（20）、分子筛（21）、膨胀机（22）、板式换热器（23），所述预冷系统（7）进气与空压机（2）相连接，所述冷箱（8）与氧压机（12）和/或氮压机（19）相连接；所述预冷系统（7）和/或冷箱（8）与火电厂外部制冷设备的制冷循环水管路相连通。
6.根据权利要求1所述的火电厂热压机与空分装置结合的系统，其特征在于，第二小汽轮机（10）通过同轴的两端同时驱动空压机（2）和增压机（6）。
7.根据权利要求1所述的火电厂热压机与空分装置结合的系统，其特征在于，所述热压机（11）为一台，所述热压机（11）为固定式或可调式热压机中的任意一种，或设置多台，通过串联或并联连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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