CN113137288B - 一种凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统，此系统包括汽轮组件、蓄热组件和加热组件，其中，汽轮组件，包括锅炉、与锅炉连接的高压缸、与高压缸连接的中压缸、与中压缸连接的低压缸和与低压缸连接的凝汽器；蓄热组件，包括高温蓄热件、中温蓄热件、低温蓄热件；以及，加热组件，包括与高压缸连接的第一高压加热器和第二高压加热器、与中压缸连接的第三高压加热器和与低压缸连接的低压加热器；本发明提供一种凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统，其为了在凝汽式机组更合理地采用蓄热技术，提高机组的深度调峰能力。

Description

一种凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统
技术领域
本发明涉及凝汽式机组多级蓄热调峰的技术领域，尤其涉及一种凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统。
背景技术
随着中国经济进入新常态，用电总量不再呈现出大规模上涨趋势，但用电峰谷差却越来越大。与此同时由于污染排放和碳减排的压力，风力发电和太阳能发电等可再生发电占比越来越大，而风电、光电的不稳定性也造成供电侧供能不稳定。两者叠加，使得当前电网调峰的压力越来越大。
然而中国的发电形式主要是燃煤火力发电，所以一定时期内火电机组将成为调峰的主力，必须参与深度调峰。国内火电机组的最低稳燃负荷一般可以达到50％，而深度调峰要求机组运行在50％以下。目前火电机组的灵活性改造，可以使机组调峰达到上述要求。蓄热技术是机组灵活性改造的一种，对主机的改动少，但多用于热电联产机组，所蓄热量用于供热。但凝汽式机组是火电机组的主要形式，在凝汽式机组中采用蓄热技术对电网调峰更有价值。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统，其为了在凝汽式机组更合理地采用蓄热技术，提高机组的深度调峰能力。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统，该系统包括汽轮组件、蓄热组件和加热组件，其中，汽轮组件，包括高压缸、与所述高压缸连接的中压缸、与所述中压缸连接的低压缸和与所述低压缸连接的凝汽器；蓄热组件，包括高温蓄热件、中温蓄热件、低温蓄热件；以及，加热组件，包括与所述高压缸连接的第一高压加热器和第二高压加热器、与所述中压缸连接的第三高压加热器和与所述低压缸连接的低压加热器。
作为本发明所述凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的一种优选方案，其中：所述高温蓄热件包括高温蓄热换热器、与所述高温蓄热换热器连接的高温蓄热热罐和高温蓄热冷罐，所述高温蓄热件热源入口与所述第一高压加热器或第二高压加热器或第三高压加热器汽侧入口相连。
作为本发明所述凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的一种优选方案，其中：所述中温蓄热件包括中温蓄热换热器、与所述中温蓄热换热器连接的中温蓄热热罐和中温蓄热冷罐，所述中温蓄热件热源入口与高温蓄热换热器的排汽相连。
作为本发明所述凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的一种优选方案，其中：所述低温蓄热件包括低温蓄热换热器、与所述低温蓄热换热器连接的低温蓄热热罐和低温蓄热冷罐，所述低温蓄热件热源入口与中温蓄热换热器的疏水相连，热源出口与凝汽器相连。
作为本发明所述凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的一种优选方案，其中：所述高温蓄热件冷源入口与第二高压加热器的水侧入口相连，出口与第一高压加热器水侧出口相连。
作为本发明所述凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的一种优选方案，其中：所述中温蓄热件冷源入口与第三高压加热器的水侧入口相连，出口与第三高压加热器水侧出口相连。
作为本发明所述凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的一种优选方案，其中：所述低温蓄热件冷源入口与低压加热器的水侧入口相连，出口与低压加热器水侧出口相连。
作为本发明所述凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的一种优选方案，其中：所述汽轮组件、蓄热组件和回热加热器组件中任意两组件之间形成回路，回路中改变至另一支路的节点上设置有阀门。
作为本发明所述凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的一种优选方案，其中：所述蓄热组件可以采用双罐结构、冷罐与热罐合并的单罐结构或冷罐、热罐与蓄热换热器合并的单体结构。
作为本发明所述凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的一种优选方案，其中：所述高温蓄热热罐和高温蓄热冷罐、中温蓄热热罐和中温蓄热冷罐、低温蓄热热罐和低温蓄热冷罐两两连接，并通过所述高温蓄热换热器、中温蓄热换热器、低温蓄热换热器进行换热。
本发明的有益效果：
本发明中的凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统通过对机组增设蓄放热系统，可以使机组发电功率降低到40％以下。如果锅炉的最低稳燃负荷已经达到30％，通过分级蓄热还可以使调峰深度降低至30％以下。而且由于采用多级蓄热，可以在蓄热过程中充分利用蒸汽的过热度和饱和水的热量，在放热过程中更为合理地利用所蓄热量，发电功率增加7％以上。这种通过蓄热而促进调峰的方法无需对机组进行大规模改造，可在任何负荷下使用，无需降低锅炉当下的运行负荷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的蓄热组件热源与第一高压加热器汽侧入口相连结构示意图。
图2为本发明凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的蓄热组件热源与第二高压加热器汽侧入口相连结构示意图。
图3为本发明凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统的蓄热组件热源与第三高压加热器汽侧入口相连结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统，此系统包括汽轮组件100、蓄热组件200和加热组件300，其中，汽轮组件100，包括高压缸101、与所述高压缸101连接的中压缸102、与所述中压缸102连接的低压缸103和与所述低压缸103连接的凝汽器104；蓄热组件200，包括高温蓄热件201、中温蓄热件202、低温蓄热件203；以及，加热组件300，包括与所述高压缸101连接的第一高压加热器301和第二高压加热器302、与所述中压缸102连接的第三高压加热器303和与所述低压缸103连接的低压加热器304。
其中，蓄热组件200的热源为第一高压加热器301汽侧入口分流的回热抽汽，高温蓄热件201、中温蓄热件202、低温蓄热件203前后串联对蒸汽进行三级蓄热，吸收热量并完成蓄热功能，第一高压加热器301和第二高压加热器302、第三高压加热器303、低压加热器304分别与高温蓄热件201、中温蓄热件202、低温蓄热件203并联，从加热器组件300分流的水充分吸收蓄热介质中的热量，达到预定温度进入锅炉。
热力系统包括汽轮机高压缸101、中压缸102、低压缸103、高温蓄热件201、中温蓄热件202、低温蓄热件203等。蓄热时汽轮机回热抽汽从第一高压加热器(301)汽侧入口分流抽汽管道流出，顺序经过高温蓄热件201、中温蓄热件202、低温蓄热件203充分换热后凝结为疏水汇入凝汽器104热井。而高温蓄热件201、中温蓄热件202、低温蓄热件203三级蓄热系统的蓄热介质在泵的驱动下，吸收热量，至此完成蓄热过程。
放热时，低压加热器304入口的凝结水部分或全部通过阀门调节流经低温蓄热件203加热，再与低压加热器304出口水汇合；第三高压加热器303入口给水部分或全部通过阀门调节流经中温蓄热件202，再与第三高压加热器303出口水汇合；第一高压加热器301和第二高压加热器302入口给水部分或全部通过阀门调节流经高温蓄热件201，再与第一高压加热器301和第二高压加热器302出口水汇合；高温蓄热件201、中温蓄热件202、低温蓄热件203三级蓄热系统的热介质加热流经各自的给水、凝结水，从而排挤相应的回热抽汽，使更多蒸汽在汽轮组件100做功。
实施例2
参照图2～3，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：所述高温蓄热件201包括高温蓄热换热器201a、与所述高温蓄热器201a连接的高温蓄热热罐201b和高温蓄热冷罐201c，所述高温蓄热件201热源入口与所述第二高压加热器302或第三高压加热器303汽侧入口相连。所述中温蓄热件202包括中温蓄热换热器202a、与所述中温蓄热换热器202a连接的中温蓄热热罐202b和中温蓄热冷罐202c，所述中温蓄热件202热源入口与高温蓄热换热器201a的排汽相连。所述低温蓄热件203包括低温蓄热换热器203a、与所述低温蓄热换热器203a连接的低温蓄热热罐203b和低温蓄热冷罐203c，所述低温蓄热件203热源入口与中温蓄热换热器202a的疏水相连，热源出口与凝汽器104相连。
所述高温蓄热件201冷源入口与第二高压加热器302的水侧入口相连，出口与第一高压加热器301水侧出口相连。所述中温蓄热件202冷源入口与第三高压加热器303的水侧入口相连，出口与第三高压加热器303水侧出口相连。所述低温蓄热件203冷源入口与低压加热器304的水侧入口相连，出口与低压加热器304水侧出口相连。
所述汽轮组件100、蓄热组件200和回热加热器组件300中任意两组件之间形成回路，回路中改变至另一支路的节点上设置有阀门。：所述蓄热组件200可以采用双罐结构、冷罐与热罐合并的单罐结构或冷罐、热罐与蓄热换热器合并的单体结构。所述高温蓄热热罐201b和高温蓄热冷罐201c、中温蓄热热罐202b和中温蓄热冷罐202c、低温蓄热热罐203b和低温蓄热冷罐203c两两连接，并通过所述高温蓄热换热器201a、中温蓄热换热器202a、低温蓄热换热器203a进行换热。
相较于实施例1，进一步的，图2蓄热组件200的热源为第二高压加热器302汽侧入口分流的回热抽汽，图3蓄热组件200的热源为第三高压加热器(302)汽侧入口分流的回热抽汽，汽轮机高压缸101、中压缸102、低压缸103、高温蓄热换热器201a、中温蓄热换热器202a、低温蓄热换热器203a等，蓄热时，打开阀门，高压缸101第二级抽汽或第三级抽气分出部分流经各级蓄热系统，同时高温蓄热件201、中温蓄热件202、低温蓄热件203各级蓄热系统里的低温蓄热热罐203b、中温蓄热热罐202b和高温蓄热热罐201b的蓄热介质也在进行换热。冷蓄热介质从低温蓄热冷罐203c、中温蓄热冷罐202c和高温蓄热冷罐201c经泵驱动与抽汽换热，温度获得提升后进入低温蓄热热罐203b、中温蓄热热罐202b和高温蓄热热罐201b，至此蓄热组件200完成了换热。同理，中温蓄热件202、低温蓄热件203系统也是这样完成换热的。待充分换热后，抽汽冷凝为液态水汇入凝汽器热井。调整阀门的开度可控制抽汽流量的大小。
放热时，打开阀门，给水被顺序引入中温蓄热件202、高温蓄热件201系统，经蓄热介质充分加热后达到预定温度进入锅炉，同时，凝结水流经低温蓄热件203，此为放热第一阶段。待高温蓄热件201放热完成后，给水流经中温蓄热件202系统后汇入第二高压加热器302给水入口侧，同时，凝结水流经低温蓄热件203，此为放热第二阶段。待低温蓄热件203放热完成后，给水流经中温蓄热件202系统后汇入第二高压加热器302给水入口侧，此为放热第三阶段，至此整个放热过程结束。
将本系统应用于660MW超临界机组，蓄第一高压加热器301抽汽，当抽汽量达到503t/h，可使机组发电功率从330MW(50％)降到199.6MW(30.2％)。放热过程同时投运高温蓄热件201、中温蓄热件202、低温蓄热件203蓄热系统时，机组发电负荷率从50％提升到57.7％；同时投运中温蓄热件202、低温蓄热件203蓄热系统时，机组发电负荷率从50％提升到52.1％；只投运中温蓄热件202蓄热系统，机组发电负荷率从50％提升到51％。
改变实验蓄热过程，蓄热过程抽汽来源改为第二高压加热器302，其它过程与实施例1相同。应用于660MW超临界机组，当抽汽量达到461t/h，可使机组发电功率降到207.0MW(31.4％)。放热过程机组发电功率增加情况与上述实验相同，但与其的区别是放热时间不同。
蓄热过程抽汽来源改为第三高压加热器303。应用于660MW超临界机组，当抽汽量达到434t/h，可使机组发电功率降到246.8MW(37.4％)。同样，放热过程机组发电功率增加情况与第一高压加热器301相同，但与第一高压加热器301的区别也是放热时间不同。
这里要说明的是，本发明的蓄热过程是利用回热抽汽进行蓄热，虽然没列出蓄低加抽汽的实施过程，但这在本发明的实施范围之内。放热过程本发明只列出了部分放热方式，但实施过程并不仅限于上面所列的放热方式。只要蓄热过程的蓄热介质温度等级可以满足放热过程加热给水或凝结水的要求，该放热方式均可进行。
其余结构与实施例1的结构相同。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统，其特征在于：包括，
汽轮组件(100)，包括高压缸(101)、与所述高压缸(101)连接的中压缸(102)、与所述中压缸(102)连接的低压缸(103)和与所述低压缸(103)连接的凝汽器(104)；
蓄热组件(200)，所述蓄热组件(200)与汽轮组件(100)连接，包括高温蓄热件(201)、中温蓄热件(202)和低温蓄热件(203)，所述高温蓄热件(201)、中温蓄热件(202)、低温蓄热件(203)前后串联对蒸汽进行三级蓄热；以及，
加热组件(300)，所述加热组件(300)与汽轮组件(100)连接，包括与所述高压缸(101)连接的第一高压加热器(301)和第二高压加热器(302)、与所述中压缸(102)连接的第三高压加热器(303)和与所述低压缸(103)连接的低压加热器(304)，
其中，所述汽轮组件(100)、蓄热组件(200)和回热加热器组件(300)中任意两组件之间形成回路，回路中改变至另一支路的节点上设置有阀门，
其中，所述高温蓄热件(201)包括高温蓄热换热器(201a)、与所述高温蓄热换热器(201a)连接的高温蓄热热罐(201b)和高温蓄热冷罐(201c)，所述高温蓄热件(201)热源入口与所述第一高压加热器(301)或第二高压加热器(302)或第三高压加热器(303)汽侧入口相连，
其中，所述中温蓄热件(202)包括中温蓄热换热器(202a)、与所述中温蓄热换热器(202a)连接的中温蓄热热罐(202b)和中温蓄热冷罐(202c)，所述中温蓄热件(202)热源入口与高温蓄热换热器(201a)的排汽相连，
其中，所述低温蓄热件(203)包括低温蓄热换热器(203a)、与所述低温蓄热换热器(203a)连接的低温蓄热热罐(203b)和低温蓄热冷罐(203c)，所述低温蓄热件(203)热源入口与中温蓄热换热器(202a)的疏水相连，热源出口与凝汽器(104)相连，
其中，所述高温蓄热件(201)冷源入口与第二高压加热器(302)的水侧入口相连，出口与第一高压加热器(301)水侧出口相连，
其中，所述中温蓄热件(202)冷源入口与第三高压加热器(303)的水侧入口相连，出口与第三高压加热器(303)水侧出口相连，
其中，所述低温蓄热件(203)冷源入口与低压加热器(304)的水侧入口相连，出口与低压加热器(304)水侧出口相连。
2.如权利要求1所述的凝汽式机组多级蓄热调峰的热力系统，其特征在于：所述高温蓄热热罐(201b)和高温蓄热冷罐(201c)、中温蓄热热罐(202b)和中温蓄热冷罐(202c)、低温蓄热热罐(203b)和低温蓄热冷罐(203c)两两连接，并通过所述高温蓄热换热器(201a)、中温蓄热换热器(202a)、低温蓄热换热器(203a)进行换热。
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