CN113251472A - 一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，包括汽轮机、供热首站汽水换热器和固体蓄热单元，根据热网实际运行时的供水温度和循环流量状态，在固体蓄热电锅炉与供热首站汽水换热器串联运行、并联运行和同时串并联三种并网供热方式间自由切换，在确保供热安全可靠的情况下，以最经济的供热方式运行，最大化释放固体蓄热电锅炉的供热能力，同时保障固体蓄热电锅炉的最大电调峰能力。

Description

一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法

技术领域

本发明属于热电联产领域，涉及一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法。

背景技术

在我国推动能源革命、努力建设“清洁低碳、安全高效”现代能源体系的大背景下，近年来我国新能源得到了持续快速发展，同时，部分地区的弃风弃光问题日益严重，尤其是我国“三北”地区，由于燃煤热电比例高，调峰电源建设条件差，冬季供暖期调峰困难，弃风问题严重，电力系统的新能源消纳能力成为制约我国可再生能源发展的关键因素。因此，在发电侧建设大功率电蓄热调峰锅炉，利用发电机组电能转换成热能补充到热网，可以实现燃煤火电机组在不降低出力的情况下，实现对电网的深度调峰，对于提高电力系统可再生能源消纳能力有十分重要的意义。另外，新增的电蓄热锅炉可增加高峰期热量供应，提高热电厂供热能力，有利于周边地区进一步治理散煤燃烧，实现煤炭清洁高效利用，降低燃煤污染物排放量，对大气污染防治有积极的意义。

固体蓄热电锅炉常用于热电机组深度调峰，其并网供热方式有两种，一种是与原首站加热器并联运行，即在首站循环水泵后回水母管引出一路供热主管，接入固体蓄热电锅炉换热后回到首站内热网供水母管，与经首站加热器加热后的热水汇集后一起供给热用户；另一种是与原首站加热器串联运行，即热网回水先经固体蓄热电锅炉加热到一定温度，再进入首站热网加热器进一步加热到合格温度，对外供出。针对热网来说，并联运行相当于量调节，即不改变对外供水温度，仅改变供热流量，供热流量增加会引起管网水力工况波动，增加安全隐患，而且会提高一次网循环泵功耗，增加供热成本，同时若增加后的流量超出原有管道输送能力，还需进行管道适配性改造，增大项目初投资；串联运行相当于质调节，即不改变供热流量，仅改变供热温度，但供热温度升高幅度有限(不能超过管网设计的最高运行温度)，使得固体蓄热电锅炉的供热能力不能最大化释放，温度过高超出管道流体温度最大设计值，也会产生较大的管网安全隐患，降低供热安全可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，解决了现有固体蓄热电锅炉调峰的上述缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，包括汽轮机、供热首站汽水换热器和固体蓄热单元，其中，汽轮机中的中压缸的排汽口连接供热首站汽水换热器的汽侧入口；所述固体蓄热单元的电源输入端连接发电机的电源输出端；

所述供热首站汽水换热器的水侧出口连接热用户的供水口；所述热用户的回水口连接供热首站汽水换热器的水侧入口；

所述固体蓄热单元的水侧出口分为两路，一路连接供热首站汽水换热器的水侧入口，另一路连接热用户的供水口；

所述固体蓄热单元的水侧入口连接热用户的回水口。

优选地，所述固体蓄热单元包括固体蓄热电锅炉、尖峰加热器和电供热加热器，其中，所述固体蓄热电锅炉的电源输入端连接发电机的电源输出端；

所述固体蓄热电锅炉的热风出口分为两路，一路与尖峰加热器的风侧入口连接，另一路与电供热加热器的风侧入口连接；

所述尖峰加热器的水侧出口连接供热首站汽水换热器的水侧入口；所述电供热加热器的水侧出口与热用户的供水口连接；

所述电供热加热器和尖峰加热器的水侧入口均连接热用户的回水口。

优选地，所述固体蓄热电锅炉的热风出口连接有换热风机，所述换热风机的出口分为两路，一路经过第八阀门连接电供热加热器的风侧入口；另一路经过第七阀门连接尖峰加热器的风侧入口。

优选地，所述热用户的回水口连接循环泵，所述循环泵的出口分为三路，一路经过第一阀门连接供热首站汽水换热器的水侧入口；第二路依次经过第二阀门、第三调节阀和第三阀门连接供热首站汽水换热器的水侧入口，第三路经过第五阀门连接固体蓄热单元的水侧入口。

优选地，所述第五阀门的出口分为两路，一路依次经过第六阀门、第二调节阀、尖峰加热器和第四阀门连接供热首站汽水换热器的水侧入口；另一路依次经过第七阀门、第一调节阀、电供热加热器和第十阀门连接热用户的供水口。

优选地，所述固体蓄热单元经过高压开关柜连接发电机的电源输出端。

优选地，所述供热首站汽水换热器的汽侧出口与低压加热器的入口连接，所述低压加热器的出口连接至除氧器。

一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热方法，基于所述的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统，包括以下步骤：

当电网不需要调峰，固体蓄热单元未接通电源，固体蓄热单元处于不蓄不放状态时，通过供热首站汽水换热器向热用户供热；

当电网不需要调峰，固体蓄热单元未接通电源，固体蓄热单元处于只放不蓄状态时，通过供热首站汽水换热器和固体蓄热单元热用户供热；

当电网需要调峰，固体蓄热单元接通电源，固体蓄热单元处于只蓄不放状态时，热用户所需热量全部由供热首站汽水换热器放热提供；

当电网需要调峰，固体蓄热单元接通电源，固体蓄热单元处于边蓄边放状态时，热用户所需热量一部分由供热首站汽水换热器放热提供，另一部分由固体蓄热单元提供。

优选地，固体蓄热单元的供热并网方法包括：

当供水温度较低且循环流量较高时，开启第二阀门、第三阀门、第三调节阀、第五阀门、第六阀门、第二调节阀、第四阀门和第七阀门，投用尖峰加热器，实现固体蓄热电锅炉与供热首站汽水换热器串联运行，通过提高供水温度并网供热；

当供水温度较高且循环流量较低时，开启第二阀门、第三阀门、第三调节阀、第五阀门、第九阀门、第一调节阀、第十阀门和第八阀门，投用电供热加热器，实现固体蓄热电锅炉与供热首站汽水换热器并联运行，通过增加循环流量并网供热；

当供水温度和循环流量都较低时，开启第二阀门、第三阀门、第三调节阀、第五阀门、第九阀门、第一调节阀、第十阀门、第八阀门、第六阀门、第二调节阀、第四阀门和第七阀门，同时投用尖峰加热器和电供热加热器，通过提高供水温度和增加循环流量并网供热。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，调峰锅炉并网供热运行方式灵活，可以根据热网实际运行时的供水温度和循环流量状态，在固体蓄热电锅炉与供热首站汽水换热器串联运行、并联运行和同时串并联三种并网供热方式间自由切换，在确保供热安全可靠的情况下，以最经济的供热方式运行，最大化释放固体蓄热电锅炉的供热能力，同时保障固体蓄热电锅炉的最大电调峰能力。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

其中，汽轮机1、高压缸2、中压缸3、低压缸4、发电机5、关口表6、供热首站汽水换热器7、低压加热器8、热用户9、循环泵10、高压开关柜11、固体蓄热供热单元12、固体蓄热电锅炉13、换热风机14、电供热加热器15、尖峰加热器16、第一调节阀17、第二调节阀18、第三调节阀19、第一阀门20、第二阀门21、第三阀门22、第四阀门23、第五阀门24、第六阀门25、第七阀门26、第八阀门27、第九阀门28、第十阀门29。

具体实施方式

本发明提供了一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法及，下面结合附图对本发明做进一步详细说明。下述说明仅仅是示例性的，而不限制本发明的范围及其应用。

参考图1，本发明提供的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，包括汽轮机1、高压缸2、中压缸3、低压缸4、发电机5、关口表6、供热首站汽水换热器7、低压加热器8、热用户9、循环泵10、高压开关柜11、固体蓄热供热单元12、固体蓄热电锅炉13、换热风机14、电供热加热器15、尖峰加热器16、第一调节阀17、第二调节阀18、第三调节阀19、第一阀门20、第二阀门21、第三阀门22、第四阀门23、第五阀门24、第六阀门25、第七阀门26、第八阀门27、第九阀门28和第十阀门29；其中，所述高压缸2的输出端通过联轴器与中压缸3的输入端连接；所述中压缸3的输出端与低压缸4的输入端通过联轴器连接，所述低压缸4的输出端与发电机5的输入端通过联轴器连接。

所述发电机5的输出端与关口表6的输入端连接，所述关口表6的输出端连接电网，对外输电。

所述中压缸3的排汽口与供热首站汽水换热器7的汽侧入口连接，所述供热首站汽水换热器7的汽侧出口与低压加热器8的入口连接，所述低压加热器8的出口连接至除氧器。

所述供热首站汽水换热器7的水侧入口与第一阀门20的出口连接，所述第一阀门20的入口与循环泵10出口连接，所述循环泵10的入口与热用户9的回水口连接；所述热用户9的供水口与供热首站汽水换热器7水侧出口连接。

所述循环泵10的出口与第二阀门21的入口连接，所述第二阀门21的出口与第三调节阀19的入口连接；所述第三调节阀19的出口与第三阀门22的入口连接，所述第三阀门22的出口连接至供热首站汽水换热器7的水侧入口。

所述循环泵10的出口还与第五阀门24的入口连接，所述第五阀门24的出口与第六阀门25的入口连接，所述第六阀门的出口与第二调节阀18的入口连接，所述第二调节阀18的出口与尖峰加热器16的水侧入口连接，所述尖峰加热器16的水侧出口与第四阀门23的入口连接，所述第四阀门23的出口与供热首站汽水换热器7的水侧入口连接。

所述第五阀门24的出口还与第九阀门28的入口连接，所述与第九阀门28的出口与第一调节阀17的入口连接，所述第一调节阀17的出口与电供热加热器15的水侧入口连接，所述电供热加热器15的水侧出口与第十阀门29的入口连接，所述第十阀门29的出口与热用户9的供水口连接。

所述高压开关柜11的入口连接至关口表6的入口，所述高压开关柜11的出口连接至固体蓄热电锅炉13的电源输入端；所述固体蓄热电锅炉13的热风出口与换热风机14的入口连接，所述换热风机14的出口分两路，一路与第七阀门26的入口连接，一路与第八阀门27的入口连接；

所述第七阀门26的出口与尖峰加热器16的风侧入口连接；所述第八阀门27的出口与电供热加热器15的风侧入口连接。

所述一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热方法，基于所述的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统，包括以下步骤：

根据电网需要调峰与否，分为两种运行模式：

当电网不需要调峰时，高压开关柜11处于断开状态，固体蓄热电锅炉13不接通电源，不加热；此模式下又可以分为两种工况：1)固体蓄热电锅炉13没有热量储存，仅开启第一阀门20，热用户9所需热量全部由中压缸排汽在供热首站汽水换热器7中放热提供；2)固体蓄热电锅炉13有热量储存，热用户9所需热量一部分由中压缸排汽在供热首站汽水换热器7中放热提供，另一部分由固体蓄热电锅炉13提供，固体蓄热电锅炉13处于只放不蓄状态；

所述电网不需要调峰的第二种工况下，固体蓄热电锅炉13供热并网方式有三种：

1)供水温度较低且循环流量较高时，开启第二阀门21、第三阀门22、第三调节阀19、第五阀门24、第六阀门25、第二调节阀18、第四阀门23和第七阀门26，其余阀门均处于关闭状态，仅投用尖峰加热器16，固体蓄热电锅炉13与供热首站汽水换热器7串联运行，通过提高供水温度并网供热；

2)供水温度较高且循环流量较低时，开启第二阀门21、第三阀门22、第三调节阀19、第五阀门24、第九阀门28、第一调节阀17、第十阀门29和第八阀门27，其余阀门均处于关闭状态，仅投用电供热加热器15，固体蓄热电锅炉13与供热首站汽水换热器7并联运行，通过增加循环流量并网供热；

3)供水温度和循环流量都较低时，仅关闭第一阀门20，其余阀门均处于开启状态，同时投用尖峰加热器16和电供热加热器15，通过提高供水温度和增加循环流量并网供热。

当电网需要调峰时，固体蓄热电锅炉接通电源；此模式下也可以分为两种工况：

1)固体蓄热电锅炉13处于只蓄不放状态，此时仅开启第一阀门，热用户所需热量全部由中压缸排汽在供热首站汽水换热器7中放热提供；

2)固体蓄热电锅炉13处于边蓄边放状态，热用户所需热量一部分由中压缸排汽在供热首站汽水换热器中放热提供，另一部分由固体蓄热电锅炉13提供；

所述电网需要调峰的第二种工况下，固体蓄热电锅炉13供热并网方式有三种，与所述电网不需要调峰的第二种工况下，固体蓄热电锅炉13的供热并网方式完全一致。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，其特征在于，包括汽轮机(1)、供热首站汽水换热器(7)和固体蓄热单元，其中，汽轮机(1)中的中压缸(3)的排汽口连接供热首站汽水换热器(7)的汽侧入口；所述固体蓄热单元的电源输入端连接发电机(5)的电源输出端；

所述供热首站汽水换热器(7)的水侧出口连接热用户(9)的供水口；所述热用户(9)的回水口连接供热首站汽水换热器(7)的水侧入口；

所述固体蓄热单元的水侧出口分为两路，一路连接供热首站汽水换热器(7)的水侧入口，另一路连接热用户(9)的供水口；

所述固体蓄热单元的水侧入口连接热用户的回水口。

2.根据权利要求1所述的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，其特征在于，所述固体蓄热单元包括固体蓄热电锅炉(13)、尖峰加热器(16)和电供热加热器(15)，其中，所述固体蓄热电锅炉(13)的电源输入端连接发电机(5)的电源输出端；

所述固体蓄热电锅炉(13)的热风出口分为两路，一路与尖峰加热器(16)的风侧入口连接，另一路与电供热加热器(15)的风侧入口连接；

所述尖峰加热器(16)的水侧出口连接供热首站汽水换热器(7)的水侧入口；所述电供热加热器(15)的水侧出口与热用户(9)的供水口连接；

所述电供热加热器(15)和尖峰加热器(16)的水侧入口均连接热用户(9)的回水口。

3.根据权利要求2所述的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，其特征在于，所述固体蓄热电锅炉(13)的热风出口连接有换热风机(14)，所述换热风机(14)的出口分为两路，一路经过第八阀门(27)连接电供热加热器(15)的风侧入口；另一路经过第七阀门(26)连接尖峰加热器(16)的风侧入口。

4.根据权利要求1所述的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，其特征在于，所述热用户(9)的回水口连接循环泵(10)，所述循环泵(10)的出口分为三路，一路经过第一阀门(20)连接供热首站汽水换热器(7)的水侧入口；第二路依次经过第二阀门(21)、第三调节阀(19)和第三阀门(22)连接供热首站汽水换热器(7)的水侧入口，第三路经过第五阀门(24)连接固体蓄热单元的水侧入口。

5.根据权利要求4所述的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，其特征在于，所述第五阀门(24)的出口分为两路，一路依次经过第六阀门(25)、第二调节阀(18)、尖峰加热器(16)和第四阀门(23)连接供热首站汽水换热器(7)的水侧入口；另一路依次经过第七阀门(28)、第一调节阀(17)、电供热加热器(15)和第十阀门(29)连接热用户(9)的供水口。

6.根据权利要求1所述的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，其特征在于，所述固体蓄热单元经过高压开关柜(11)连接发电机(5)的电源输出端。

7.根据权利要求1所述的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，其特征在于，所述供热首站汽水换热器(7)的汽侧出口与低压加热器(8)的入口连接，所述低压加热器(8)的出口连接至除氧器。

8.一种基于固体蓄热电锅炉调峰且并网方式可切换的供热方法，其特征在于，基于所述的一种电锅炉调峰且并网方式可切换的供热系统及方法，包括以下步骤：

当电网不需要调峰，固体蓄热单元未接通电源，固体蓄热单元处于不蓄不放状态时，通过供热首站汽水换热器(7)向热用户供热；

当电网不需要调峰，固体蓄热单元未接通电源，固体蓄热单元处于只放不蓄状态时，通过供热首站汽水换热器(7)和固体蓄热单元热用户供热；

当电网需要调峰，固体蓄热单元接通电源，固体蓄热单元处于只蓄不放状态时，热用户所需热量全部由供热首站汽水换热器(7)放热提供；

当电网需要调峰，固体蓄热单元接通电源，固体蓄热单元处于边蓄边放状态时，热用户所需热量一部分由供热首站汽水换热器(7)放热提供，另一部分由固体蓄热单元提供。

9.根据权利要求8所述的一种基于固体蓄热电锅炉调峰且并网方式可切换的供热方法，其特征在于，固体蓄热单元的供热并网方法包括：

当供水温度较低且循环流量较高时，开启第二阀门(21)、第三阀门(22)、第三调节阀(19)、第五阀门(24)、第六阀门(25)、第二调节阀(18)、第四阀门(23)和第七阀门(26)，仅投用尖峰加热(16)，固体蓄热电锅炉(13)与供热首站汽水换热器(7)串联运行，通过提高供水温度并网供热；

当供水温度较高且循环流量较低时，开启第二阀门(21)、第三阀门(22)、第三调节阀(19)、第五阀门(24)、第九阀门(28)、第一调节阀(17)、第十阀门(29)和第八阀门(27)，仅投用电供热加热器(15)，固体蓄热电锅炉(13)与供热首站汽水换热器(7)并联运行，通过增加循环流量并网供热；

当供水温度和循环流量都较低时，开启第二阀门(21)、第三阀门(22)、第三调节阀(19)、第五阀门(24)、第九阀门(28)、第一调节阀(17)、第十阀门(29)、第八阀门(27)、第六阀门(25)、第二调节阀(18)、第四阀门(23)和第七阀门(26)，同时投用尖峰加热器(16)和电供热加热器(15)，通过提高供水温度和增加循环流量并网供热。

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