CN113653545A - 一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统及方法 - Google Patents

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王汀
穆祺伟
张奔
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Abstract

本发明公开了一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统及方法，包括高压缸、一级高压加热器和换热单元；高压缸的一段抽汽口一路连接一级高压加热器的汽侧入口，用于加热高压给水，另一路连接工业供汽管道；一级高压加热器水侧出口连接换热单元，换热单元出口一路连接锅炉汽包，另一路连接换热单元的入口；一级高压加热器的疏水出口连接下一级高压加热器，在机组低负荷，原汽源的工业供汽压力不能满足用户需要时，可以减少一级高压加热器进汽量，将一段抽汽补充至工业供汽，增加工业供汽量，同时根据实际情况的需求，改变工业供汽量，解决目前较常见的再热热段蒸汽供汽等技术在机组低负荷实际应用时中联门参调能力有限，解决煤电机组深度调峰需求和供汽能力保障的矛盾问题。

Description

一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统及方法
技术领域
本发明属于工业供汽领域，涉及一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统及方法。
背景技术
随着风、光、水等可再生能源大量并网发电，传统火电由主体能源向基础能源快速转变，亟需承担电网调峰、调频、调压等保障电网稳定运行任务，同时随着工业转型升级以及生活水平提高，工业蒸汽、集中供暖等用热需求也在快速增长，导致热电供需矛盾突出，传统火电机组热电联供已无法适应我国快速发展且失调的热电需求，成为制约我国能源结构转型的主要技术瓶颈。
不少工业园区的燃煤机组有对外工业供汽的业务，基于中联门参调的再热热段蒸汽供汽技术是应用比较普遍的一种可调整抽汽技术。在机组高负荷运行时，再热热段蒸汽品质可以满足工业蒸汽用户需要，中联门无需参与调节。当机组负荷降低时，需要通过关小中联门开度憋压以维持工业供汽压力和流量的稳定。但中联门在憋压时，阀门开度不宜过小，否则前后压差太大，将影响阀门运行安全。因此，中联门的参调能力比较有限。目前普遍应用的中联门参调的再热热段蒸汽供汽技术存在一定的局限性，难以解决煤电机组深度调峰需求和供汽能力保障的矛盾。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种适应火电机组低负荷的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：
一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，包括高压缸、一级高压加热器和换热单元；
所述高压缸的抽汽出口一路连接一级高压加热器的汽侧入口，用于加热一级高压加热器内的给水，另一路连接工业供汽管道；
所述一级高压加热器水侧出口连接换热单元，换热单元出口一路连接锅炉汽包，另一路连接换热单元的入口；
所述一级高压加热器的疏水出口连接下一级高压加热器。
本发明的进一步改进在于：
所述高压缸的抽汽出口设置第一三通，第一三通一路连接工业供汽管道，另一路连接一级高压加热器的汽侧入口。
所述换热单元包括锅炉尾部烟道和省煤器，所述省煤器位于锅炉尾部烟道内部，烟气流经省煤器，加热给水后去往脱硝系统；省煤器的水侧入口连接一级高压加热器的水侧出口，省煤器的水侧出口一路连接去锅炉汽包，另一路连接省煤器的水侧入口，可用于给水再循环。
所述省煤器的水侧入口和水侧出口分别设置第二三通和第三三通，第三三通一路连接锅炉汽包，另一路与第二三通相连。
所述省煤器的水侧出口通过再循环管道连接省煤器的水侧入口，所述再循环管道上依次设置有再循环泵和再循环流量计。
所述再循环管道上设置有第三阀门组。
所述一级高压加热器的给水入口还连接高压给水管道。
所述工业供汽管道上设置有第二阀门组；一级高压加热器的水侧入口处设置第一阀门组。
本发明还公开了一种适应火电机组低负荷的工业供汽方法，包括以下步骤：
蒸汽经高压缸前几级做功后一部分从抽汽口引出分为两路，一路进入一级高压加热器，用于加热一级高压加热器内部的给水，另一路进入工业供汽管道，用于补充工业供汽；经一级高压加热器升温后的给水经水侧出口进入换热单元，换热后的给水分为两路，一路进入锅炉汽包，另一路又回到换热单元实现给水循环。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统及方法，包括高压缸、一级高压加热器、换热单元，高压缸的抽汽出口一路连接一级高压加热器的汽侧入口，另一路连接工业供汽管道，在机组低负荷，原汽源的工业供汽压力不能满足用户需要时，可以减少一级高压加热器进汽量，将一段抽汽补充至工业供汽，增加工业供汽量，同时根据实际情况的需求，调整工业供汽量；一级高压加热器的水侧出口连接换热单元，换热单元出口一路连接锅炉汽包，另一路连接换热单元的入口，换热单元进行换热提高了高温高压水的温度，保证锅炉汽包的供水需求，同时设置再循环管路，当机组负荷降低时，提高换热单元入口给水温度，减少给水在换热单元的吸热量，维持系统装置运行对温度的需求。
进一步的，换热单元包括锅炉尾部烟道和省煤器，省煤器位于锅炉尾部烟道内部，烟气自上而下流经省煤器加热给水后去往脱硝装置，给水温度提高，烟气温度降低，为保证下游脱硝系统低负荷正常投运，再循环管路的设置可以维持经过省煤器后进入脱硝系统的烟气温度在投运限值以上，使脱硝系统低负荷能正常投运。
进一步的，在省煤器水侧出口与水侧入口的再循环管路上设置再循环泵、第三阀门组和再循环流量计，时时调节和测量再循环水流量，并进行调节，保证系统的正常运行。
进一步的，在高压缸的抽汽出口设置第一三通，第一三通一路连接工业供汽管道，另一路连接一级高压加热器的汽侧入口，同时在省煤器的水侧入口和水侧出口分别设置第二三通和第三三通。
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为本发明的整体结构示意图。
其中：1-高压缸；2-一级高压加热器；3-锅炉尾部烟道；4-省煤器；5-一段抽汽管道；6-一段抽汽口；7-第三三通；8-第二三通；9-第一三通；10-第二阀门组；11-第一阀门组；12-再循环泵；13-第三阀门组；14-再循环流量计；15-高压加热器疏水管道；16-高压给水管道；17-工业供汽管道；18-再循环管道。
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，本发明实施例公开了一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，包括高压缸1、一级高压加热器2和换热单元；高压缸1的抽汽出口一路连接一级高压加热器2的汽侧入口，另一路连接工业供汽管道17；一级高压加热器2水侧出口连接换热单元，换热单元出口一路连接锅炉汽包，另一路连接换热单元的入口；一级高压加热器2的疏水出口通过高压加热器疏水管道15连接下一级高压加热器。
换热单元包括锅炉尾部烟道3和省煤器4，省煤器4位于锅炉尾部烟道3内部，烟气自上而下流经省煤器(4)加热给水后去往脱硝系统；省煤器4的水侧入口连接一级高压加热器2的水侧出口，省煤器4的水侧出口一路连接锅炉气泡，另一路通过再循环管道18连接省煤器4的水侧入口，再循环管道18上依次设置有再循环泵12、再循环流量计14和第三阀门组13，用于测量和调节再循环水流量；高压缸1的一段抽汽管道5上设置第一三通9，第一三通9一路连接工业供汽管道17，另一路连接一级高压加热器2的汽侧入口。一级高压加热器2还连接高压给水管道16。工业供汽管道17上设置有第二阀门组10；一级高压加热器2的水侧入口处设置第一阀门组9，再循环管道18上设置有第三阀门组13。
本发明还公开了一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统的工作方法，
蒸汽经高压缸1前几级做功后一部分经过一段抽汽口6进入一段抽汽管道5，然后分为两路，通过第一三通9一路进入一级高压加热器2，加热高压给水，另一路进入工业供汽管道17，用于工业供汽；一级高压加热器2内的给水升温后通过第二三通8进入省煤器4，省煤器4位于锅炉尾部烟道3的通道内部，烟气自上而下流经省煤器4，烟气与给水换热后去往脱硝系统；换热后的给水经省煤器4的水侧出口流出，通过第三三通7分为两路，一路进入锅炉汽包，另一路通过再循环管道18流经第二三通8回到省煤器4，实现给水再循环；一级高压加热器的疏水经高压加热器疏水管道15进入下一级高压加热器。
本发明的工作原理：
在火电机组中、高负荷，原汽源的工业供汽压力满足用户需求时，第一阀门组9全开，第二阀门组10关闭，一段抽汽经一段抽汽管道5全部进入一级高压加热器2用于加热高压给水，加热后的给水通过第二三通8进入省煤器4的水侧入口，省煤器4位于锅炉尾部烟道3内部，锅炉尾部烟道3内的烟气自上而下流经省煤器4加热给水后去往脱硝系统，此时再循环泵12和第三阀门组13关闭，省煤器4水侧进出口无需给水再循环，换热后的给水经省煤器4的水侧出口流出通过第三三通7直接进入锅炉汽包。
在火电机组低负荷，原汽源的工业供汽压力不能满足用户需求时，减小或关闭第一阀门组11开度，减少进入一级高压加热器2的一段抽汽，增大第二阀门组10开度，将一段抽汽从第一三通9引出，经工业供汽管道17去往工业供汽用户，供汽量由第二阀门组10进行调节，以300MW等级机组为例，可增加工业供汽量30-50t/h，工业供汽量由第二阀门组10进行调节，若改造同步对一段抽汽管道5进行扩容，工业供汽量可进一步增加，解决目前较常见的再热热段蒸汽供汽等技术在机组低负荷实际应用时中联门参调能力有限的问题。同时，由于一级高压加热器2进汽量减少或者不进汽，进入省煤器4的高压给水温度降低，省煤器4吸热量增加，锅炉尾部烟道3中经过省煤器4换热后去往脱硝系统的烟气温度降低，若降低至脱硝烟温下限后脱硝系统将难以正常投运，为保证脱硝系统低负荷正常投运开启再循环泵12和第三阀门组13，从省煤器4水侧出口的第三三通7抽取高温给水经再循环换管道18至省煤器4水侧入口的第二三通8，提高省煤器4入口水温，减少给水在省煤器4的吸热量，维持进入脱硝系统的烟气温度不降低，维持经过省煤器4后的烟气温度在脱硝系统投运限值以上，使脱硝系统低负荷能正常投运，再循环水量由再循环流量计14和第三阀门组13进行测量及调节。
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)

1.一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，其特征在于，包括高压缸(1)、一级高压加热器(2)和换热单元；
所述高压缸(1)的抽汽出口一路连接一级高压加热器(2)的汽侧入口，用于加热一级高压加热器(2)内的给水，另一路连接工业供汽管道(17)；
所述一级高压加热器(2)水侧出口连接换热单元，换热单元出口一路连接锅炉汽包，另一路连接换热单元的入口；
所述一级高压加热器(2)的疏水出口连接下一级高压加热器。
2.根据权利要求1所述的一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，其特征在于，所述高压缸(1)的抽汽出口设置第一三通(9)，第一三通(9)一路连接工业供汽管道(17)，另一路连接一级高压加热器(2)的汽侧入口。
3.根据权利要求1所述的一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，其特征在于，所述换热单元包括锅炉尾部烟道(3)和省煤器(4)，所述省煤器(4)位于锅炉尾部烟道(3)内部，烟气流经省煤器(4)，加热给水后去往脱硝系统；
省煤器(4)的水侧入口连接一级高压加热器(2)的水侧出口，省煤器(4)的水侧出口一路连接去锅炉汽包，另一路连接省煤器(4)的水侧入口，可用于给水再循环。
4.根据权利要求3所述的一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，其特征在于，所述省煤器(4)的水侧入口和水侧出口分别设置第二三通(8)和第三三通(7)，第三三通(7)一路连接锅炉汽包，另一路与第二三通(8)相连。
5.根据权利要求3所述的一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，其特征在于，所述省煤器(4)的水侧出口通过再循环管道(18)连接省煤器(4)的水侧入口，所述再循环管道(18)上依次设置有再循环泵(12)和再循环流量计(14)。
6.根据权利要求5所述的一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，其特征在于，所述再循环管道(18)上设置有第三阀门组(13)。
7.根据权利要求1所述的一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，其特征在于，所述一级高压加热器(2)的给水入口还连接高压给水管道(16)。
8.根据权利要求1所述的一种适应火电机组低负荷的工业供汽系统，其特征在于，所述工业供汽管道(17)上设置有第二阀门组(10)；一级高压加热器(2)的水侧入口处设置第一阀门组(9)。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
蒸汽经高压缸(1)前几级做功后一部分从抽汽口引出分为两路，一路进入一级高压加热器(2)，用于加热一级高压加热器(2)内部的给水，另一路进入工业供汽管道(17)，用于补充工业供汽；经一级高压加热器(2)升温后的给水经水侧出口进入换热单元，换热后的给水分为两路，一路进入锅炉汽包，另一路又回到换热单元实现给水循环。
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