CN113623035A - 一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,所述方法包括以下步骤:步骤S1、将蒸汽发生器产生的高压湿蒸汽分成三路,第一路进入汽轮机高压缸,第二路进入汽水分离再热器加热由所述汽轮机高压缸排出的湿蒸汽,第三路进入高压电储热装置;步骤S2、将加热后的蒸汽经管路输送至减温减压器中;步骤S3、由汽轮机高压缸排出的蒸汽分为两路,第一路进入汽水分离再热器被加热后进入汽轮机低压缸中,第二路蒸汽进入低压电储热装置中对蒸汽进行加热;步骤S4、汽轮机低压缸排出的蒸汽由凝汽器冷却后进入凝结水泵中,再经过汽水循环组件后进入蒸汽发生器完成汽水循环;本发明能够根据外界热负荷需求实现多种参数工业蒸汽。
Description
技术领域
本发明涉及核能清洁供热技术领域,特别是一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法。
背景技术
大容量核电机组通常为纯凝机组,以压水堆为主的核电主蒸汽温度参数低,核岛产生的蒸汽为湿蒸汽,核岛产生的热量如仅进入汽轮机进行发电,大部分热量将通过冷端循环水系统带走,致使全厂热效率偏低,并对环境造成较大的热污染,核岛产生的热量并未充分利用。
随着能源电力系统清洁低碳化转型,核电作为零碳能源体系的基础电源之一,在支撑电网消纳高比例新能源的作用正在凸显,核电与其他新能源协同发展的局面正在加快形成,因此对核电机组要求应具备一定调峰能力以满足更多的新能源接入电网。
热电联产机组一般由锅炉产生的新蒸汽减温减压、在汽轮机中间某段或其它多种抽汽方式组合来实现对外供热,要求蒸汽都有一定过热度以满足较远距离输送,沿途输送过程中不会出现蒸汽凝结成水的现象。随着双碳目标的贯彻执行,以传统燃煤方式进行工业供汽项目审批愈发困难,现有机组将逐步面临关停趋势,大有被新能源替代趋势。核电属于清洁能源,核岛取代传统燃煤机组锅炉而产生的蒸汽推动汽轮发电机组发电,在电力生产过程中未有碳排放,但由于核岛本身运行特性,调峰相对困难,由核岛产生的蒸汽维持在饱和状态,但蒸汽量非常大,随着电储热技术的发展,电储热可将调峰时段多余电量储存于电储热装置中,使得核电厂提供高品质工业蒸汽成为可能,在保证核岛正常运行的前提下能够进行一定范围的电力调峰,进一步提高核电厂热效率,该技术也可用于调频辅助服务市场和调峰辅助服务市场,调峰深度正比于外界热负荷需求。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种能够根据外界热负荷需求实现多种参数工业蒸汽的实现方法。
本发明采用以下方法来实现:一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,所述方法包括以下步骤:
步骤S1、由蒸汽发生器产生高压湿蒸汽,将蒸汽发生器产生的高压湿蒸汽分成三路,第一路进入汽轮机高压缸,第二路进入汽水分离再热器加热由所述汽轮机高压缸排出的湿蒸汽,第三路进入高压电储热装置,对蒸汽进行加热;
步骤S2、将加热后的蒸汽经管路输送至减温减压器中,在减温减压器中对蒸汽根据外界蒸汽参数进行压力调整,蒸汽温度通过第一引接管路由高压给水泵引接;
步骤S3、由汽轮机高压缸排出的蒸汽分为两路,第一路进入汽水分离再热器被加热后进入汽轮机低压缸中,第二路蒸汽进入低压电储热装置中对蒸汽进行加热;
步骤S4、汽轮机低压缸排出的蒸汽由凝汽器冷却后进入凝结水泵中,再经过汽水循环组件后进入蒸汽发生器完成汽水循环,从而实现蒸汽的加热并对核电机组实现了调峰作用。
进一步的,所述蒸汽发生器上设置有三个出汽口,第一个出汽口与汽轮机高压缸的进汽口连接,第二个出汽口与汽水分离再热器的进汽口连接设置,第三个出汽口经输入管道与高压电储热装置连接设置;所述高压电储热装置的出汽口经输送管道与减温减压器连接设置,所述汽轮机高压缸上设置有两路出汽管道,第一路出汽管道与汽水分离再热器连接,所述汽水分离再热器的出汽口与汽轮机低压缸连接设置,所述汽轮机低压缸的出汽口与凝气器连接,所述凝气器将蒸汽冷却后进入凝结水泵中,所述凝结水泵经汽水循环组件与所述蒸汽发生器连接设置,第二路出汽管道与低压电储热装置连接。
进一步的,所述低压电储热装置的出汽口经输送管路与减温器连接,所述输送管路上连接有输送支路,所述输送支路与压力匹配器连接设置,所述输送管道上连接有输送支管,所述输送支管与所述压力匹配器连接设置。
进一步的,所述步骤S4中的汽水循环组件包括低压加热器、除氧器、高压给水泵和高压加热器,所述凝结水泵的出水口经管路依次连接所述低压加热器、除氧器、高压给水泵和高压加热器后进入所述蒸汽发生器中。
进一步的,所述减温减压器经第一引接管路与所述高压给水泵的出口连接。
进一步的,所述减温器进第二引接管路与所述凝结水泵的出口连接。
进一步的,所述高压电储热装置和所述低压电储热装置均为电加热方式,对蒸汽进行电储热,电源通过电储热装置供电线路经断路器引接对高压电储热装置和所述低压电储热装置进行供电。
本发明的有益效果在于:本发明将进一步提高核能利用效率,以压水堆电厂为例,其热效率约为38%,在采用本发明对外实施供热后,每对外供热蒸汽1吨蒸汽,将减少二氧化碳排放量0.34吨,减排效应明显;当电网对核电厂电负荷要求较高时,汽轮发电机组发出的电量全部上网,电储热装置由自身已经储存的热量对蒸汽进行加热,进而电储热装置可实现24小时工作,并对核电机组实现了调峰作用。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
图2为本发明的结构流程示意框图。
其中:1-蒸汽发生器、2-汽轮机高压缸、3-汽轮机低压缸、4-凝汽器、5-凝结水泵、6-低压加热器、7-除氧器、8-高压给水泵、9-高压加热器、10-汽水分离再热器、11-高压电储热装置、12-低压电储热装置、13-压力匹配器、14-减温减压器、15-减温器、16-输送管道、17-输送管路、18-输送支路、19-输送支管、20-第一引接管路、21-第二引接管路、22-断路器、23-电储热装置供电线路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1所示,本发明提供了一实施例:一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,所述方法包括以下步骤:
步骤S1、由蒸汽发生器产生高压湿蒸汽,将蒸汽发生器产生的高压湿蒸汽分成三路,第一路进入汽轮机高压缸,第二路进入汽水分离再热器加热由所述汽轮机高压缸排出的湿蒸汽,第三路进入高压电储热装置,对蒸汽进行加热;
步骤S2、将加热后的蒸汽经管路输送至减温减压器中,在减温减压器中对蒸汽根据外界蒸汽参数进行压力调整,蒸汽温度通过第一引接管路由高压给水泵引接;
步骤S3、由汽轮机高压缸排出的蒸汽分为两路,第一路进入汽水分离再热器被加热后进入汽轮机低压缸中,第二路蒸汽进入低压电储热装置中对蒸汽进行加热;
步骤S4、汽轮机低压缸排出的蒸汽由凝汽器冷却后进入凝结水泵中,再经过汽水循环组件后进入蒸汽发生器完成汽水循环,从而实现蒸汽的加热并对核电机组实现了调峰作用。
下面通过一具体实施例对本发明作进一步说明:
请参阅图2所示,由蒸汽发生器1产生的高压湿蒸汽分成三路,第一路进入汽轮机高压缸2,推动汽轮机发电机组发电,第二路进入汽水分离再热器10,加热由汽轮机高压缸2排出的湿蒸汽,第三路经由管路进入高压电储热装置11,由电储热装置对蒸汽进行加热,蒸汽由湿蒸汽变成有一定过热度蒸汽,进而提高蒸汽的品质;经过高压电储热装置11加热过的蒸汽经管路进入到减温减压器14中,在减温减压器14中蒸汽根据外界蒸汽参数进行压力的微调整,蒸汽温度通过第一引接管路20由高压给水泵8引接,进而实现温度的调节。
由汽轮机高压缸2排出的湿蒸汽分成两路,第一路进入汽水分离再热器10被加热后进入汽轮机低压缸3,推动汽轮机发电机组发电,汽轮机低压缸3排出蒸汽经由凝汽器4冷却后进入到凝结水泵5,并依次经过低压加热器6、除氧器7、高压给水泵8、高压加热器9后进入蒸汽发生器1完成汽水循环,第二路出汽管道进入低压电储热装置12,由电储热装置对蒸汽进行加热,蒸汽由湿蒸汽变成有一定过热度蒸汽,进而提高蒸汽的品质,被加热蒸汽经由输送管路17进入到减温器15中进行温度微调整,蒸汽温度通过第二引接管路21由凝结水泵5引接,进而实现温度的调节。
由输送管路17引出低压蒸汽通过输送支路18引入至压力匹配器13,由输送管道16引出高压蒸汽通过输送支管19引入至压力匹配器13,两路蒸汽在压力匹配器13中混合形成压力在高压蒸汽与低压蒸汽之间压力蒸汽,满足外界需要的蒸汽压力。
高压电储热装置11和低压电储热装置12为采用电加热方式,可同时加热蒸汽并进行电储热,电源通过电储热装置供电线路23经断路器22引接,当电网对核电厂电负荷要求较低时,闭合断路器22,汽轮发电机组发出部分电量以热的方式存储于储热装置中,当电网对核电厂电负荷要求较高时,断开断路器22,汽轮发电机组发出的电量全部上网,电储热装置由自身已经储存的热量对蒸汽进行加热,进而电储热装置可实现24小时工作,并对核电机组实现了调峰作用。
本发明中的高压电储热装置11和低压电储热装置12与电力生产过程中供需关系的平衡特性类似,热力生产也需要通过采取某些措施维持供需之间的平衡关系;
基于蒸汽热源的固体蓄热技术,是将热负荷处于低谷期间蒸汽携带的过剩热能储存起来,在热负荷处于高峰期间再将其放出,从而实现了热力生产供需关系的耦合。
基本原理:固体蓄热设备由蓄热系统和换热系统构成;当系统在蓄热状态下运行时,高温高压蒸汽进入换热管系,将热能传递给固体蓄热材料完成热存储过程;当系统在放热状态下运行时,将供热物质送入换热管系,从蓄热材料中吸收热量,使其转换为特定参数下的水或蒸汽送给热用户。
放热过程:将过剩蒸汽送入固体蓄热装置,冷凝后送入蓄水罐储存,或经过疏水扩容器直接送给低温热用户。
储热过程:蒸汽放热时,储能体通过导热方式吸收热能,并将其转变为内能储存起来。
取热过程:将供热工质送入固体蓄热装置,冷却储能体的同时将热能带走。另外蓄水罐储存的热水即可直接;
取热过程:将供热工质送入固体蓄热装置,冷却储能体的同时将热能带走.另外蓄水罐储存的热水即可直接送给低温热用户。
本发明的蒸汽发生器、汽轮机高压缸、汽轮机低压缸、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、高压给水泵、高压加热器、汽水分离再热器、高压电储热装置、低压电储热装置、压力匹配器、减温减压器、减温器均为现有技术,本领域技术人员已经能够清楚了解,在此不进行详细说明。
总之,本发明充分运用核电厂的热力系统特点、供电系统特点,根据核电厂主蒸汽及再热冷蒸汽流量、压力、温度特性并结合近年来储热技术发展、并结合外界对蒸汽参数的需求特点,按照三种参数对外供热:参数一:当外界需求的蒸汽参数为高压蒸汽时,需加热的蒸汽在主蒸汽管道上打孔抽取,后将蒸汽引入到高压电储热装置,根据外界用汽点实际需求并考虑沿程阻力后反推至厂界边界蒸汽参数,在电储热装置出口加装减温减压装置对蒸汽参数进行适当调整以满足用汽边界要求的参数,减温水由高压给水泵提供,电储热装置由厂用电提供;参数二:当外界需求的蒸汽参数为低压蒸汽时,需加热的蒸汽在再热冷蒸汽管道上打孔抽取,后将蒸汽引入到低压电储热装置,根据外界用汽点实际需求并考虑沿程阻力后反推至厂界边界蒸汽参数,在电储热装置出口加装减温装置对蒸汽参数进行适当调整以满足用汽边界要求的参数,减温水由凝结水泵提供,电储热装置由厂用电提供;参数三:外界需求的蒸汽参数为中压蒸汽时,通过压力匹配器按照一定比例将高压蒸汽和低压蒸汽在压力匹配器内进行混合,实现外界需求的蒸汽参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
步骤S1、由蒸汽发生器产生高压湿蒸汽,将蒸汽发生器产生的高压湿蒸汽分成三路,第一路进入汽轮机高压缸,第二路进入汽水分离再热器加热由所述汽轮机高压缸排出的湿蒸汽,第三路进入高压电储热装置,对蒸汽进行加热;
步骤S2、将加热后的蒸汽经管路输送至减温减压器中,在减温减压器中对蒸汽根据外界蒸汽参数进行压力调整,蒸汽温度通过第一引接管路由高压给水泵引接;
步骤S3、由汽轮机高压缸排出的蒸汽分为两路,第一路进入汽水分离再热器被加热后进入汽轮机低压缸中,第二路蒸汽进入低压电储热装置中对蒸汽进行加热;
步骤S4、汽轮机低压缸排出的蒸汽由凝汽器冷却后进入凝结水泵中,再经过汽水循环组件后进入蒸汽发生器完成汽水循环,从而实现蒸汽的加热并对核电机组实现了调峰作用。
2.根据权利要求1所述的一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,其特征在于:所述蒸汽发生器上设置有三个出汽口,第一个出汽口与汽轮机高压缸的进汽口连接,第二个出汽口与汽水分离再热器的进汽口连接设置,第三个出汽口经输入管道与高压电储热装置连接设置;所述高压电储热装置的出汽口经输送管道与减温减压器连接设置,所述汽轮机高压缸上设置有两路出汽管道,第一路出汽管道与汽水分离再热器连接,所述汽水分离再热器的出汽口与汽轮机低压缸连接设置,所述汽轮机低压缸的出汽口与凝气器连接,所述凝气器将蒸汽冷却后进入凝结水泵中,所述凝结水泵经汽水循环组件与所述蒸汽发生器连接设置,第二路出汽管道与低压电储热装置连接。
3.根据权利要求2所述的一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,其特征在于:所述低压电储热装置的出汽口经输送管路与减温器连接,所述输送管路上连接有输送支路,所述输送支路与压力匹配器连接设置,所述输送管道上连接有输送支管,所述输送支管与所述压力匹配器连接设置。
4.根据权利要求2所述的一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,其特征在于:所述步骤S4中的汽水循环组件包括低压加热器、除氧器、高压给水泵和高压加热器,所述凝结水泵的出水口经管路依次连接所述低压加热器、除氧器、高压给水泵和高压加热器后进入所述蒸汽发生器中。
5.根据权利要求4所述的一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,其特征在于:所述减温减压器经第一引接管路与所述高压给水泵的出口连接。
6.根据权利要求2所述的一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,其特征在于:所述减温器进第二引接管路与所述凝结水泵的出口连接。
7.根据权利要求2所述的一种核能调峰储热多参数清洁供汽实现方法,其特征在于:所述高压电储热装置和所述低压电储热装置均为电加热方式,对蒸汽进行加热和电储热,电源通过电储热装置供电线路经断路器引接对高压电储热装置和所述低压电储热装置进行供电。
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