CN112240231A - 一种兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统及方法，包括燃煤发电机组、主汽抽汽减温减压阀门组、再热蒸汽减温减压阀门组和蒸汽锅炉；主汽抽汽减温减压阀门组的进口端连接于燃煤发电机组中锅炉和高压缸之间的主蒸汽管路，出口端与外部的工业供汽母管连通；再热蒸汽减温减压阀门组的进口端连接于燃煤发电机组中锅炉再热器和中压缸之间的再热蒸汽管路，出口端与外部的工业供汽母管连通；蒸汽锅炉的出口蒸汽经饱和蒸汽电加热器后，与外部的工业供汽母管连通。本发明兼顾供热可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统及方法，增加了工业供汽系统的稳定可靠性，同时提出了不同电动率和工业供汽流量下的供气方式切换方法，兼顾了整体经济性。

Description

一种兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统及方法
【技术领域】
本发明属于工业供汽领域，涉及一种工业供汽系统及方法，尤其是一种兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统及方法。
【背景技术】
随着社会发展和产业结构的不断调整，用电结构不断变化，电力系统面临着日益加剧的调峰问题，系统调峰能力的不足成为制约电力发展的重要因素。电力供大于求，风能、太阳能和水能电力装机容量大幅提升，电网用电负荷峰谷差增大、外电调入持续增长等因素，导致电网调峰困难、新能源电力舍弃现象频发。
燃煤发电机组通过技术改造，在汽水热力循环某处抽取蒸汽外供，满足外部用汽的生产需求，以高效环保的大容量燃煤发电机组对外集中工业供热，替代污染重、能耗高的燃煤燃油小锅炉，在降低企业用汽成本的同时，有利于降低地区大气污染物排放。
燃煤发电机组工业供汽技术种类繁多，以“温度对口、压力匹配、梯级利用”为原则进行技术优选。其中供汽压力1.6～3MPa的用热需求，多选取基于中联门参调的热再可调整抽汽技术。该技术在燃煤发电机组低电功率时，通过关小中压缸进汽调门开度抬升热再蒸汽压力以满足用户需求，存在节流损失大、供热经济性差等问题；同时，存在供汽能力随电功率降低而急剧下降的问题。故在电网深度调峰期间，工业供热能力不满足热用户需求，供热方式单一、安全可靠性差、经济性低。而目前，尚未有兼顾可靠性和经济性的稳定工业供热方法。
【发明内容】
本发明的目的在于解决现有燃煤发电机组工业供汽技术，缺少兼顾可靠性和经济性的稳定工业供热方法的问题，提供一种兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统及方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统，包括燃煤发电机组、主汽抽汽减温减压阀门组、再热蒸汽减温减压阀门组和蒸汽锅炉；
所述燃煤发电机组内低压缸排汽引入凝汽器，经凝结水泵进入低压加热器组，经给水泵组进入高压加热器组后，返回锅炉；
所述主汽抽汽减温减压阀门组的进口端连接于燃煤发电机组中锅炉和高压缸之间的主蒸汽管路，出口端与外部的工业供汽母管连通；
所述再热蒸汽减温减压阀门组的进口端连接于燃煤发电机组中锅炉再热器和中压缸之间的再热蒸汽管路，出口端与外部的工业供汽母管连通；所述燃煤发电机组的中压缸进口端之前设有中压缸进汽调门组；
所述主汽抽汽减温减压阀门组和再热蒸汽减温减压阀门组的减温水源均取自给水泵组出口；
所述蒸汽锅炉的高温高压给水取自高压加热器组出口，蒸汽锅炉的出口蒸汽经饱和蒸汽电加热器后，与外部的工业供汽母管连通。
本发明进一步的改进在于：
所述蒸汽锅炉为电极式蒸汽锅炉。
所述蒸汽锅炉的热源为燃煤发电机组中发电机出口经变压器调压后，由高压电缆输送作为热源。
所述主汽抽汽减温减压阀门组取自给水泵组出口的减温水源流经管路上设有主汽抽汽减温水阀门组。
所述再热蒸汽减温减压阀门组取自给水泵组出口的减温水源流经管路上设有再热蒸汽减温水阀门组。
一种兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽方法，包括以下步骤：
若燃煤发电机组电负荷大于等于50％额定负荷，燃煤发电机组中锅炉再热器出口和中压缸进口之间的再热蒸汽经减温减压阀门组减温调压后，汇入工业供汽母管，同时，通过中压缸进汽调门组对再热蒸汽压力进行调节；
若燃煤发电机组电负荷介于30％额定负荷到50％额定负荷之间，燃煤发电机组中锅炉和高压缸之间的主蒸汽经主汽抽汽减温减压阀门组减温调压后，汇入工业供汽母管；
若燃煤发电机组电负荷小于等于30％额定负荷，蒸汽锅炉的出口蒸汽经饱和蒸汽电加热器后，汇入工业供汽母管。
上述方法进一步的改进在于：
凝汽器中补入与工业供汽量相等的的除盐水
一种兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽方法，包括以下步骤：
燃煤发电机组中锅炉再热器和中压缸之间的再热蒸汽经减温减压阀门组减温调压后，汇入工业供汽母管，同时，通过中压缸进汽调门组对再热蒸汽压力进行调节；
燃煤发电机组中锅炉和高压缸之间的主蒸汽经主汽抽汽减温减压阀门组减温调压后，汇入工业供汽母管；
蒸汽锅炉的出口蒸汽经饱和蒸汽电加热器后，汇入工业供汽母管。
上述方法进一步的改进在于：
凝汽器中补入与工业供汽量相等的的除盐水。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明兼顾供热可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统及方法，为满足约1.5～3MPa、变流量的工业供汽需求，在基于中联门参调的热再可调整抽汽技术的基础上，增加了主蒸汽抽汽和蒸汽锅炉两种供汽技术，在复杂多变的电网和热用户需求的双重调度环境下，增加了工业供汽系统的稳定可靠性，同时提出了不同电动率和工业供汽流量下的供气方式切换方法，兼顾了整体经济性。
【附图说明】
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明多源稳定工业供汽系统实施例的示意图。
其中：1-锅炉、2-高压缸、3-中压缸、4-低压缸、5-发电机、6-凝汽器、7-凝结水泵、8-低压加热器组、9-给水泵组、10-高压加热器组、11-中压缸进汽调门组、12-再热蒸汽减温减压阀门组、13-主汽抽汽减温减压阀门组、14-主汽抽汽减温水阀门组、15-再热蒸汽减温水阀门组、16-高温给水阀门组、17-蒸汽锅炉、18-饱和蒸汽电加热器、19-变压器。
【具体实施方式】
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明在中压缸进汽调门组11前的再热蒸汽母管设置三通，引部分再热蒸汽经减温减压阀门组12调节后至全厂工业供汽母管，燃煤发电机组高负荷时热再蒸汽压力大于热用户需求压力，热再蒸汽同时需要减压和减温，中压缸进汽调门组11不需参与调节，保持全开；低负荷时热再蒸汽压力低于热用户需求压力，中压缸进汽调门组11参与调节，关小开度以抬升热再蒸汽压力，此时热再抽汽仅需减温即可。减温水取自给水泵组9出口的给水。由于工业供汽的凝结水不予回收利用，在凝汽器处补入等工业供汽量的除盐水以维持燃煤发电机组汽水质量平衡。
不对外供热时，燃煤发电机组维持纯凝状态运行。锅炉1出口蒸汽经高压缸2做功后在锅炉1二次加热，新蒸汽进入中压缸3做功，排汽进入低压缸4，三缸同轴驱动发电机5发电。低压缸4排汽进入凝汽器6冷凝后，依次经凝结水泵7、低压加热器组8、给水泵9和高压加热器组10实现升温升压后进入锅炉1，完成汽水循环。
在主蒸汽管道设置三通，引部分主蒸汽经减温减压阀门组13调节后至全厂工业供汽母管。
在燃煤发电厂内设置蒸汽锅炉17，利用电能将入口高温给水加热，出口为高压、饱和态的蒸汽，为避免蒸汽管道汽中带水引起水击风险以及满足用户对蒸汽的过热度要求，在蒸汽锅炉17的出口蒸汽管道设置饱和蒸汽电加热器18，采用电能将饱和蒸汽加热为过热状态后汇入全厂工业供汽母管。
综上，燃煤发电机组具备三种工业供汽方式，大大提升了工业供汽的安全可靠性。
方式1：基于中压缸进汽调门组11参调的热再抽汽，经减温减压阀门组12减温调压后汇入全厂工业供汽母管，减温水由给水泵组9出口的给水提供，阀门组15开启。
方式2：主蒸汽抽汽，锅炉1出口，在高压缸2进汽前的主蒸汽管道设置三通，抽汽经减温减压阀门组13减温调压后汇入全厂工业供汽母管，减温水由给水泵组9出口的给水提供，阀门组14开启。
方式3：蒸汽锅炉17供汽，采用发电机5出口经变压器调压的电能为热源，在高压加热器组10的出口给水母管设置三通，引部分高温高压给水至蒸汽锅炉17吸热相变，出口为饱和蒸汽，其压力通过阀门组16和蒸汽锅炉17内部水侧流程进行调整以满足用户对工业蒸汽的压力需求。为避免蒸汽管道汽中带水引起水击风险以及满足用户对蒸汽的过热度要求，在蒸汽锅炉17的出口蒸汽管道设置饱和蒸汽电加热器18，采用电能将饱和蒸汽加热为过热状态后汇入全厂工业供汽母管。
任何一种方式出现故障时，另外两种方式仍可以提供稳定的工业供汽。
此外，三种工业供汽方式的供汽经济性不尽相同：基于中压缸进汽调门组11参调的热再抽汽方案在燃煤发电机组中高电负荷区间段，供汽负荷达到设计供汽能力时供热经济性高，低电负荷时热再蒸汽压力低，中压缸进汽调门组11节流损失增大，中压缸3效率下降明显，供热经济性大幅降低。低电负荷、小流量的工业供汽，主蒸汽抽汽方式的经济性要高于基于中压缸进汽调门组11参调的热再抽汽方式。
燃煤发电机组参与深度调峰，发电负荷低于30％额定时，受锅炉稳定燃烧、汽轮机轴向推力平衡等因素影响，基于中压缸进汽调门组11参调的热再抽汽方案和主蒸汽抽汽方案已无法稳定对外供汽。蒸汽锅炉方案采用电能作为供汽热源，不受电网深度调峰影响。
从安全可靠和经济高效的角度，供汽方式切换可采用如下策略：
燃煤发电机组电负荷高于50％额定，采用基于中压缸进汽调门组11参调的热再抽汽方案；
30％额定负荷<燃煤发电机组电负荷<50％额定负荷，切换为主蒸汽抽汽方案；
燃煤发电机组电负荷<30％额定负荷，采用基于中压缸进汽调门组11参调的热再抽汽方案和主蒸汽抽汽方案停运，切换为蒸汽锅炉供汽方案。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统，其特征在于：包括燃煤发电机组、主汽抽汽减温减压阀门组(13)、再热蒸汽减温减压阀门组(12)和蒸汽锅炉(17)；
所述燃煤发电机组内低压缸(4)排汽引入凝汽器(6)，经凝结水泵(7)进入低压加热器组(8)，经给水泵组(9)进入高压加热器组(10)后，返回锅炉(1)；
所述主汽抽汽减温减压阀门组(13)的进口端连接于燃煤发电机组中锅炉(1)和高压缸(2)之间的主蒸汽管路，出口端与外部的工业供汽母管连通；
所述再热蒸汽减温减压阀门组(12)的进口端连接于燃煤发电机组中锅炉(1)再热器和中压缸(3)之间的再热蒸汽管路，出口端与外部的工业供汽母管连通；所述燃煤发电机组的中压缸(3)进口端之前设有中压缸进汽调门组(11)；
所述主汽抽汽减温减压阀门组(13)和再热蒸汽减温减压阀门组(12)的减温水源均取自给水泵组(9)出口；
所述蒸汽锅炉(17)的高温高压给水取自高压加热器组(10)出口，蒸汽锅炉(17)的出口蒸汽经饱和蒸汽电加热器(18)后，与外部的工业供汽母管连通。
2.根据权利要求1所述的兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统，其特征在于：所述蒸汽锅炉(17)为电极式蒸汽锅炉。
3.根据权利要求2所述的兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统，其特征在于：所述蒸汽锅炉(17)的热源为燃煤发电机组中发电机(5)出口经变压器调压后，由高压电缆(19)输送作为热源。
4.根据权利要求1至3任一项所述的兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统，其特征在于：所述主汽抽汽减温减压阀门组(13)取自给水泵组(9)出口的减温水源流经管路上设有主汽抽汽减温水阀门组(14)。
5.根据权利要求4所述的兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽系统，其特征在于：所述再热蒸汽减温减压阀门组(12)取自给水泵组(9)出口的减温水源流经管路上设有再热蒸汽减温水阀门组(15)。
6.一种采用权利要求1-5任一项所述系统的兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽方法，其特征在于，包括以下步骤：
若燃煤发电机组电负荷大于等于50％额定负荷，燃煤发电机组中锅炉(1)再热器出口和中压缸(3)进口之间的再热蒸汽经减温减压阀门组(12)减温调压后，汇入工业供汽母管，同时，通过中压缸进汽调门组(11)对再热蒸汽压力进行调节；
若燃煤发电机组电负荷介于30％额定负荷到50％额定负荷之间，燃煤发电机组中锅炉(1)和高压缸(2)之间的主蒸汽经主汽抽汽减温减压阀门组(13)减温调压后，汇入工业供汽母管；
若燃煤发电机组电负荷小于等于30％额定负荷，蒸汽锅炉(17)的出口蒸汽经饱和蒸汽电加热器(18)后，汇入工业供汽母管。
7.根据权利要求6所述的兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽方法，其特征在于，凝汽器(6)中补入与工业供汽量相等的的除盐水。
8.一种采用权利要求1-5任一项所述系统的兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽方法，其特征在于，包括以下步骤：
燃煤发电机组中锅炉(1)再热器和中压缸(3)之间的再热蒸汽经减温减压阀门组(12)减温调压后，汇入工业供汽母管，同时，通过中压缸进汽调门组(11)对再热蒸汽压力进行调节；
燃煤发电机组中锅炉(1)和高压缸(2)之间的主蒸汽经主汽抽汽减温减压阀门组(13)减温调压后，汇入工业供汽母管；
蒸汽锅炉(17)的出口蒸汽经饱和蒸汽电加热器(18)后，汇入工业供汽母管。
9.根据权利要求8所述的兼顾可靠性和经济性的多源稳定工业供汽方法，其特征在于，凝汽器(6)中补入与工业供汽量相等的的除盐水。
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