CN111485964A - 一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法是将汽轮机主汽门、电动主汽门及调节汽门关闭，透平膨胀机主汽门及调节汽门打开，锅炉出口过热蒸汽通过100%容量高压旁路透平膨胀机降压膨胀后，进入再热器，再热器出口蒸汽流经通过100%容量低压旁路经蒸汽孔板装置降压后去减温减压器，减温减压器出口的一小部分蒸汽去除氧器，大部分蒸汽去大温差单相换热器加热凝结水，然后作为供热蒸汽去一次热网换热。本发明的热电解耦方法使燃煤机组的供热出力增大70%以上，显著提高了燃煤机组的热力调峰能力和运行适应性，保障了燃煤热电厂冬季长期大热负荷运行的安全性和高效性。

Description

一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法
技术领域
本发明涉及一种燃煤电厂供热方法，具体是一种基于透平膨胀机的燃煤热电厂热电解耦最大化供热方法。
背景技术
冬季供暖是民生保障工程，城市集中供热是以燃煤发电机组热电联产为主，工业余热及热源厂集中供热为辅。
随着新能源发电比例的增大，燃煤热电机组面临新的技术挑战，一是高效的电力调峰技术：风光发电的间歇性和不确定性及国家对弃风弃光的限制，要求提高燃煤火电机组的深度电调峰能力和负荷响应速度；二是适应性热调峰技术：在冬季供暖期，出现了由于新能源发电量大造成的火电厂电负荷小而热负荷大的严重热电耦合问题，热电机组的供热出力严重受限于电网调度电负荷，同时燃气电厂和燃气热源厂经常由于气荒而导致供热负荷不足，使得燃煤热电厂的供热调峰压力增大，供热担子加重。
现有燃煤热电厂的供热模式主要有高背压供热、抽汽+高背压供热、低压缸零出力供热及汽轮机旁路供热等，有时伴随电厂余热供热，运行实践表明，这些供热运行模式调峰能力有限，且存在着安全性问题，如低压缸零出力导致了汽轮机末级叶片的损坏和汽轮机小容积流量下的颤振，汽轮机旁路系统供热使得旁路减温减压器损坏并发生事故，为了增大供热出力，有的热电厂实施了电锅炉和储热系统，电锅炉从热→电→热的供热途径没有技术性可言，储热供热只是热量“移峰填谷”，并不能实现最大化供热，若电网长期低负荷运行，其供热适应性较差。电锅炉和储热供热的设备初投资庞大或占地面积大。新建背压供热机组，在供热负荷没有刚性增长、只是应对新能源电力的情况下是不可取的，各供热方案的技术经济性比较见附表图2。
附表图2所示的各种供热方式并没有使热电本质解耦，并没有实现燃煤机组供热最大化，只是供热增容，在某些极寒天气下依然不能满足供热尖峰负荷需求，或者没有达到城市供热需求，热电厂只有具备全切汽轮机运行模式，热电才完全本质解耦，供热出力才能最大化，也才能在全供热工况范围内达到高效热电灵活性、适应性调峰。
另外，降低供热成本也是城市供热的一个重要内容，统计数据显示，燃气热源厂供热成本约110元/GJ，300MW燃气机组供热成本约50元/GJ，300MW煤粉机组供热成本约30元/GJ，300MW CFB机组供热成本约13元/GJ，可见采用大型燃煤热电厂集中供热经济性最好，所以基于热电解耦的燃煤热电厂热电深度调峰是能源格局变化和供热保障的必然趋势，也是行业发展和技术进步的必然之需。
发明内容
本发明要解决的具体技术问题是针对风光发电容量的不断增加造成的燃煤热电厂供暖尖峰期出现的热负荷大、电负荷小的严重热电耦合问题，提供一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦供热方法。
基于上述目的本发明提供如下技术方案。
一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法，其特征在于：所述解耦供热方法是将原汽轮机自动主汽门、电动主汽门、调节汽门关闭；透平膨胀机自动主汽门、调节汽门打开；锅炉出口过热蒸汽经100%容量高压供热旁路去透平膨胀机降压膨胀，透平膨胀机一部分抽汽去高压加热器加热给水，排汽进入再热器，再热器出口蒸汽进入100%容量低压供热旁路，经蒸汽孔板装置降压后，去减温减压器进行减温减压，减温减压器出口的一小部分蒸汽去除氧器作为除氧蒸汽，大部分蒸汽去大温差单相换热器加热凝结水，大温差单相换热器的出口蒸汽为供热蒸汽，去一次热网换热，一次热网供热蒸汽冷凝水进入水箱，后经凝结水泵去精处理装置，精处理装置出口一部分水作为减温水，一部分水依次流经大温差单相换热器、除氧器和高压加热器加热后作为锅炉给水，实现汽水循环。
进一步地有如下技术特征方案。
一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法，其特征在于：所述100%容量高压供热旁路是由进汽管路、主汽门、调节汽门、高参数透平膨胀机（带发电机）和排汽管路组成。
一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法，其特征在于：所述100%容量低压供热旁路是由进汽管路、蒸汽降压装置、减温减压器、大温差单相汽水换热器和供热蒸汽管路构成。
一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法，其特征在于：所述燃煤电厂热电解耦方法是通过透平膨胀机的主汽门、调节汽门和机组汽轮机主汽门、调节汽门的启闭，实现热电解耦供热工况的投运和切除。
上述本发明所提供的一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法的技术方案，与现有技术相比，具有如下的优点与积极效果。
一是燃煤电厂热电完全本质解耦，电负荷变化范围为0-100%，锅炉热负荷除发厂用电外，全部用于供热，满足深度电调峰和最大热调峰需求。
二是高压透平膨胀机可保障高压供热旁路长期稳定、安全高效运行。
三是低压供热旁路设置了多级串联孔板或单级孔板，保障减温减压器的长期安全运行。
四是大容量大温差汽水单相板式换热器起低压加热器的作用，实现供热蒸汽热量利用最大化。
五是通过原汽轮机各汽门和高参数透平膨胀机各汽门的启闭或调节，实现机组纯凝工况、抽汽供热工况和热电解耦供热工况间的灵活切换。
附图说明
图1是本发明基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦供热方法图。
图2是现有供热技术经济性比较附表图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
如附图1所示，本发明基于高参数透平膨胀机的燃煤热电厂热电解耦方法是如下实施的：
步骤一、将原汽轮机自动主汽门、电动主汽门、调节汽门关闭，高参数透平膨胀机自动主汽门、调节汽门打开，锅炉出口过热蒸汽经高压蒸汽管路去高参数透平膨胀机降压膨胀，然后一小部分蒸汽去高压加热器加热给水，大部分蒸汽进入再热器，再热器出口蒸汽流经蒸汽孔板装置降压后，去高性能减温减压器减温减压，减温减压器出口少量蒸汽去往除氧器作为除氧蒸汽，大部分蒸汽去大温差单相换热器加热凝结水，大温差单相换热器出口蒸汽为供热蒸汽，去一次热网换热。一次热网供热蒸汽冷凝水进入水箱，然后经凝结水泵去精处理装置，精处理装置出口少量水作为减温水，其余水流经大温差单相换热器、除氧器和高压加热器加热后作为锅炉给水，如此完成汽水循环。
步骤二、高参数透平膨胀机发电，带动电厂辅机。高压透平膨胀机可保障长期、稳定、安全、高效供热
步骤三、蒸汽降压装置设计为多级串联孔板或单级孔板，保障减温减压器的长期安全运行。
步骤四、大容量大温差汽水单相板式换热器起低压加热器的作用，实现供热蒸汽热量利用最大化。
步骤五、通过原汽轮机各汽门和高参数透平膨胀机各汽门的启闭或调节，实现机组纯凝工况、抽汽供热工况和热电解耦供热工况间的灵活切换。
本发明上述燃煤热电厂热电解耦供热方法为汽轮机解列不发电，锅炉出口过热蒸汽经100%容量高压供热旁路、再热器和100%容量低压供热旁路去供热蒸汽母管，实现热电完全本质解耦、供热最大化；100%容量高压供热旁路由新型高参数透平膨胀机及其主汽门和调节汽门以及透平膨胀机新型轴向推力平衡系统构成，透平膨胀机发厂用电；100%容量低压供热旁路由蒸汽降压装置、高性能减温减压器、大温差单相汽水换热器组成；大温差单相汽水换热器为新型高效换热器，在热电解耦系统中起低压加热器的作用，实现供热蒸汽热量利用最大化。
当燃煤热电厂冬季供暖尖峰期出现了热负荷大、电负荷小的严重热电耦合问题，供热出力严重受限于电网调度电负荷时，实施上述基于高参数透平膨胀机的燃煤热电厂热电解耦方法，锅炉出口热负荷一小部分经高参数透平膨胀机转换为厂用电，绝大部分锅炉热负荷经最大化热量利用系统供给热用户。机组电力输出可为零、供热出力达到最大，且可在全供热工况范围内灵活调节。
本发明解决了新能源电力不断增大引发的燃煤热电厂热电耦合问题，燃煤机组可实现零电力输出、最大化供热，供热出力增大70%以上，显著提高燃煤机组的热力调峰能力和运行适应性，保障了燃煤热电厂冬季长期大热负荷运行的安全性和高效性。

Claims (4)

1.一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法，其特征在于：所述解耦供热方法是将原汽轮机自动主汽门、电动主汽门、调节汽门关闭；透平膨胀机自动主汽门、调节汽门打开；锅炉出口过热蒸汽经100%容量高压供热旁路去透平膨胀机降压膨胀，透平膨胀机一部分抽汽去高压加热器加热给水，排汽进入再热器，再热器出口蒸汽进入100%容量低压供热旁路，经蒸汽孔板装置降压后，去减温减压器进行减温减压，减温减压器出口的一小部分蒸汽去除氧器作为除氧蒸汽，大部分蒸汽去大温差单相换热器加热凝结水，大温差单相换热器的出口蒸汽为供热蒸汽，去一次热网换热，一次热网供热蒸汽冷凝水进入水箱，后经凝结水泵去精处理装置，精处理装置出口一部分水作为减温水，一部分水依次流经大温差单相换热器、除氧器和高压加热器加热后作为锅炉给水，实现汽水循环。
2.如权利要求1所述的基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法，其特征在于：所述100%容量高压供热旁路是由进汽管路、主汽门、调节汽门、高参数透平膨胀机（带发电机）和排汽管路组成。
3.如权利要求1所述的基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法，其特征在于：所述100%容量低压供热旁路是由进汽管路、蒸汽降压装置、减温减压器、大温差单相汽水换热器和供热蒸汽管路构成。
4.如权利要求1所述的基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法，其特征在于：所述燃煤电厂热电解耦方法是通过透平膨胀机的主汽门、调节汽门和机组汽轮机主汽门、调节汽门的启闭，实现热电解耦供热工况的投运和切除。
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