CN114060110A - 可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统及方法，本发明利用旁路供热系统旁路的主蒸汽、热再蒸汽加热熔盐，将原本通过减温减压装置耗散的热量传递到熔盐中进行存储。避免了原有旁路供热直接将蒸汽减温减压所造成的热量浪费。当外界电负荷需求升高或有工业供汽需求时，将熔盐热能转化为蒸汽热能，作为动力源驱动汽轮发电机组发电或用于对外工业供汽。汽轮发电机组所发电量可通过厂用变压器并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，实现电厂黑启动电源供应。

Description

可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统及方法
技术领域
本发明属于熔盐储热供汽领域，具体涉及一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统及方法。
背景技术
燃煤发电厂设计黑启动能力，不仅是电厂在全厂失电情况下安全生产自救的必要措施，也是电网可靠稳定运行的需求。由于目前的电网高度互联以及多种不确定性因素影响，电力系统大停电事故很难彻底避免。因此，需要考虑如何在系统崩溃后快速进行自救恢复，减少事故带来的经济损失和社会动荡。
目前，燃煤发电厂一般通过配置柴油发电机组满足黑启动厂用电负荷用电需求。但柴油发电机组仅在黑启动时启用，导致设备利用率低。且柴油发电机不可避免会带来环境污染问题。
同时，冬季北方地方大气污染问题及可再生能源的迅猛发展，促使燃煤发电机组的电源功能逐渐从电量主体向电力调节型转变。而传统抽汽采暖方式由于存在“以热定电”的固有缺陷，导致机组电出力调节能力不足。为提升机组保热调电能力，部分机组进行了旁路供热改造，将原进入高压缸、中压缸做功的部分蒸汽进行旁路，以减少做功蒸汽份额。但旁路供热直接将高温的主蒸汽、热再蒸汽进行减温减压，造成了很大的热量浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统及方法，汽轮发电机组所发电量可通过厂用变压器并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，实现电厂黑启动电源供应。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，包括锅炉，锅炉的蒸汽出口通过管路连接高压缸和高旁减温减压装置，高压缸的蒸汽出口通过管路连接锅炉，锅炉的二次蒸汽出口通过管路连接中压缸和低旁减温减压装置，锅炉的蒸汽以及二次蒸汽均作为热源通过管路连接熔盐加热器，中压缸的蒸汽出口通过管路连接低压缸，低压缸的蒸汽出口通过管路连接凝汽器，凝汽器出口连接机组凝结水系统和蒸汽发生器，蒸汽发生器连接汽轮机和工业供汽出口，汽轮机连接发电机，发电机连接主变压器和厂用变压器，蒸汽发生器的熔盐通过管路连接低温熔盐罐，低温熔盐罐的熔盐作为换热工质通过管路连接熔盐加热器，通过熔盐加热器换热后的熔盐通过管路连接高温熔盐罐，高温熔盐罐的熔盐作为热源通过管路连接蒸汽发生器。
锅炉的旁路上设置有高旁减温减压装置，高旁减温减压装置前设置有高压旁路阀。
锅炉的蒸汽出口与熔盐加热器的连接管路上设置有第一阀门，锅炉的二次蒸汽出口与熔盐加热器的连接管路上设置有第二阀门。
中压缸与低压缸的连接管路连接采暖供汽出口，连接采暖供汽出口的管路上设置有供热抽汽阀门；
低旁减温减压装置连接采暖供汽出口，低旁减温减压装置前设置有低压旁路阀；
熔盐加热器连接采暖供汽出口。
凝汽器连接凝结水系统，凝汽器与蒸汽发生器间设置有第三阀门。
蒸汽发生器与工业供汽出口的连接管路上设置有第四阀门。
蒸汽发生器与汽轮机的连接管路上设置有第五阀门。
发电机与主变压器间设置有第一开关；
发电机与厂用变压器间设置有第二开关。
高温熔盐罐与蒸汽发生器间设置有高温熔盐泵，低温熔盐罐与熔盐加热器间设置有低温熔盐泵。
一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统的工作方法，包括以下步骤：
设外界电负荷需求为E，热负荷需求为Q。机组对外供电负荷为Eout时，采用中低压连通管抽汽方式对外供热，机组最大供热量为Qout1；
令Eout＝E，若Qout1<Q，将锅炉出口的蒸汽引入熔盐加热器，在熔盐加热器中加热熔盐降温后并入采暖供汽管道，低温熔盐罐出口熔盐进入熔盐加热器，被加热升温后成为高温熔盐，之后进入高温熔盐罐中进行存储；
若Qout1>＝Q，调节锅炉给水流量，令Qout1＝Q，此时机组对外供电量为Eout1。高温熔盐罐出口熔盐进入蒸汽发生器，凝汽器口的部分凝结水进入蒸汽发生器吸收熔盐热量成为高温蒸汽，放热后的熔盐进入低温熔盐罐进行存储，所产生蒸汽进入汽轮机中膨胀做功，拖动发电机发电，将发电机出口接入主变压器，所发电量对外供出，通过调节第三阀门、第五阀门，令发电机对外供电量为E-Eout1；
当电厂机组全停需启动时，发电机出口接入厂用变压器，所发电量并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，从而实现电厂黑启动电源供应。
若Qout1<Q，打开第一阀门和第二阀门；
若Qout1≥Q，打开第三阀门和第五阀门。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果如下：
本发明利用旁路供热系统旁路的主蒸汽、热再蒸汽加热熔盐，将原本通过减温减压装置耗散的热量传递到熔盐中进行存储。避免了原有旁路供热直接将蒸汽减温减压所造成的热量浪费。当外界电负荷需求升高或有工业供汽需求时，将熔盐热能转化为蒸汽热能，作为动力源驱动汽轮发电机组发电或用于对外工业供汽。汽轮发电机组所发电量可通过厂用变压器并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，实现电厂黑启动电源供应。
附图说明
图1为本发明的系统示意图；
其中，1-锅炉，2-高压缸，3-中压缸，4-低压缸，5-凝汽器，6-高压旁路阀，7-高旁减温减压装置，8-低压旁路阀，9-低旁减温减压装置，10-供热抽汽阀门，11-第一阀门，12-第二阀门，13-熔盐加热器，14-高温熔盐罐，15-高温熔盐泵，16-蒸汽发生器，17-低温熔盐罐，18-低温熔盐泵，19-第三阀门，20-第四阀门，21-第五阀门，22-汽轮机，23-发电机，24-第一开关，25-主变压器，26-第二开关，27-厂用变压器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，包括锅炉1，锅炉1的蒸汽出口通过管路连接高压缸2和高旁减温减压装置7，高压缸2的蒸汽出口通过管路连接锅炉1，锅炉1的二次蒸汽出口通过管路连接中压缸3和低旁减温减压装置9，锅炉1的蒸汽以及二次蒸汽均作为热源通过管路连接熔盐加热器13，中压缸3的蒸汽出口通过管路连接低压缸4，高压缸2的蒸汽出口通过管路连接锅炉1，锅炉1的二次蒸汽出口通过管路连接中压缸3和低旁减温减压装置9，锅炉1的蒸汽以及二次蒸汽均作为热源通过管路连接熔盐加热器13，低压缸4的蒸汽出口通过管路连接凝汽器5，凝汽器5出口连接机组凝结水系统和蒸汽发生器16，蒸汽发生器16连接汽轮机22和工业供汽出口，汽轮机22连接发电机23，发电机23连接主变压器25和厂用变压器27，蒸汽发生器16的熔盐通过管路连接低温熔盐罐17，低温熔盐罐17的熔盐作为换热工质通过管路连接熔盐加热器13，通过熔盐加热器13换热后的熔盐通过管路连接高温熔盐罐14，高温熔盐罐14的熔盐作为热源通过管路连接蒸汽发生器16。高旁减温减压装置7前设置有高压旁路阀6。
中压缸3与低压缸4的连接管路连接采暖供汽出口，连接采暖供汽出口的管路上设置有供热抽汽阀门10；低旁减温减压装置9连接采暖供汽出口，低旁减温减压装置9前设置有低压旁路阀8；熔盐加热器13连接采暖供汽出口。
锅炉1的蒸汽出口与熔盐加热器13的连接管路上设置有第一阀门11，锅炉1的二次蒸汽出口与熔盐加热器13的连接管路上设置有第二阀门12。凝汽器5连接凝结水系统，凝汽器5与蒸汽发生器16间设置有第三阀门19。蒸汽发生器16与工业供汽出口的连接管路上设置有第四阀门20。蒸汽发生器16与汽轮机22的连接管路上设置有第五阀门21。发电机23与主变压器25间设置有第一开关24；发电机23与厂用变压器27间设置有第二开关26。
高温熔盐罐14与蒸汽发生器16间设置有高温熔盐泵15，低温熔盐罐17与熔盐加热器13间设置有低温熔盐泵18。
给水进入锅炉1中被加热，出口新蒸汽进入高压缸2做功后返回锅炉1进行二次加热，之后依次进入中压缸3和低压缸4膨胀做功。低压缸4排汽进入凝汽器5冷凝后，进入机组凝结水系统。
当采暖季机组对外供热时，打开供热抽汽阀门10，从中压缸与低压缸连接管道上引蒸汽对外供热。当机组供热负荷高、电负荷需求低时，机组采用旁路供热方式对外供热。此时，打开高压旁路阀6和低压旁路阀8，锅炉出口主蒸汽一部分流经高压旁路阀，经过高旁减温减压装置减温减压后返回锅炉重新加热。锅炉出口二次加热蒸汽一部分流经低压旁路阀，经过低旁减温减压装置减温减压后并入采暖供汽管道对外供出。从而在保障对外供热量的条件下，降低进入高压缸、低压缸做功蒸汽份额，降低机组发电功率。
外界电负荷需求为E，热负荷需求为Q，机组对外供电负荷为Eout时，采用中低压连通管抽汽方式对外供热，机组最大供热量为Qout1；
令Eout＝E，若Qout1<Q，打开第一阀门11和第二阀门12，关闭高压旁路阀6和低压旁路阀8，将原流经减温减压装置的蒸汽引入熔盐加热器13，在熔盐加热器13中加热熔盐降温后并入采暖供汽管道。低温熔盐罐出口熔盐经低温熔盐泵18升压后进入熔盐加热器，被加热升温后成为高温熔盐，之后进入高温熔盐罐中进行存储。从而将主蒸汽、再热蒸汽的热量传递给熔盐并存储起来，避免了直接减温减压所造成的热量浪费。
若Qout1>＝Q，调节锅炉给水流量，令Qout1＝Q，此时机组对外供电量为Eout1，高温熔盐罐出口熔盐经高温熔盐泵升压后进入蒸汽发生器，打开第三阀门19、第五阀门21，引机组部分凝结水进入蒸汽发生器，吸收熔盐热量成为高温蒸汽。放热后的熔盐进入低温熔盐罐进行存储。所产生蒸汽进入小汽轮机中膨胀做功，拖动发电机23发电。此时，若第一开关24闭合，第二开关26断开，则发电机23出口接入主变压器25，所发电量对外供出。当外界有工业用汽需求时，可打开第四阀门20，将部分蒸汽对外供出。通过第三阀门19、第四阀门20的调节，可根据外界电量、汽量需求变化，调节进入小汽轮机和对外供出汽量，从而满足外界需求，发电机23对外供电量为E-Eout1。
当电厂机组全停需启动时，断开第一开关24，闭合第二开关26，发电机出口通过厂用变压器27并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，从而实现电厂黑启动电源供应。

Claims (10)

1.可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，其特征在于，包括锅炉(1)，锅炉(1)的蒸汽出口通过管路连接高压缸(2)和高旁减温减压装置(7)，高压缸(2)的蒸汽出口通过管路连接锅炉(1)，锅炉(1)的二次蒸汽出口通过管路连接中压缸(3)和低旁减温减压装置(9)，锅炉(1)的蒸汽以及二次蒸汽均作为热源通过管路连接熔盐加热器(13)，中压缸(3)的蒸汽出口通过管路连接低压缸(4)，低压缸(4)的蒸汽出口通过管路连接凝汽器(5)，凝汽器(5)出口连接机组凝结水系统和蒸汽发生器(16)，蒸汽发生器(16)连接汽轮机(22)和工业供汽出口，汽轮机(22)连接发电机(23)，发电机(23)连接主变压器(25)和厂用变压器(27)，蒸汽发生器(16)的熔盐通过管路连接低温熔盐罐(17)，低温熔盐罐(17)的熔盐作为换热工质通过管路连接熔盐加热器(13)，通过熔盐加热器(13)换热后的熔盐通过管路连接高温熔盐罐(14)，高温熔盐罐(14)的熔盐作为热源通过管路连接蒸汽发生器(16)。
2.根据权利要求1所述的一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，其特征在于，高旁减温减压装置(7)前设置有高压旁路阀(6)。
3.根据权利要求1所述的一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，其特征在于，锅炉(1)的蒸汽出口与熔盐加热器(13)的连接管路上设置有第一阀门(11)，锅炉(1)的二次蒸汽出口与熔盐加热器(13)的连接管路上设置有第二阀门(12)。
4.根据权利要求1所述的一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，其特征在于，中压缸(3)与低压缸(4)的连接管路连接采暖供汽出口，连接采暖供汽出口的管路上设置有供热抽汽阀门(10)；
低旁减温减压装置(9)连接采暖供汽出口，低旁减温减压装置(9)前设置有低压旁路阀(8)；
熔盐加热器(13)连接采暖供汽出口。
5.根据权利要求1所述的一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，其特征在于，凝汽器(5)连接凝结水系统，凝汽器(5)与蒸汽发生器(16)间设置有第三阀门(19)。
6.根据权利要求1所述的一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，其特征在于，蒸汽发生器(16)与工业供汽出口的连接管路上设置有第四阀门(20)；
蒸汽发生器(16)与汽轮机(22)的连接管路上设置有第五阀门(21)。
7.根据权利要求1所述的一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，其特征在于，发电机(23)与主变压器(25)间设置有第一开关(24)；
发电机(23)与厂用变压器(27)间设置有第二开关(26)。
8.根据权利要求1所述的一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统，其特征在于，高温熔盐罐(14)与蒸汽发生器(16)间设置有高温熔盐泵(15)，低温熔盐罐(17)与熔盐加热器(13)间设置有低温熔盐泵(18)。
9.权利要求1所述的一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
外界电负荷需求为E，热负荷需求为Q，机组对外供电负荷为Eout时，采用中低压连通管抽汽方式对外供热，机组最大供热量为Qout1；
令Eout＝E，若Qout1<Q，将锅炉(1)出口的蒸汽引入熔盐加热器(13)，在熔盐加热器(13)中加热熔盐降温后并入采暖供汽管道，低温熔盐罐(17)出口熔盐进入熔盐加热器(13)，被加热升温后成为高温熔盐，之后进入高温熔盐罐(14)中进行存储；
若Qout1>＝Q，调节锅炉给水流量，令Qout1＝Q，此时机组对外供电量为Eout1，高温熔盐罐(14)出口熔盐进入蒸汽发生器(16)，凝汽器(5)出口的部分凝结水进入蒸汽发生器(16)，吸收熔盐热量成为高温蒸汽，放热后的熔盐进入低温熔盐罐(17)进行存储，所产生蒸汽进入汽轮机(22)中膨胀做功，拖动发电机(23)发电，将发电机(23)出口接入主变压器(25)，所发电量对外供出，发电机(23)对外供电量为E-Eout1；
当电厂机组全停需启动时，发电机(23)出口接入厂用变压器(27)，所发电量并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，从而实现电厂黑启动电源供应。
10.根据权利要求9所述的一种可供应黑启动电源的旁路供热热量梯级利用系统的工作方法，其特征在于，若Qout1<Q，打开第一阀门(11)和第二阀门(12)；
若Qout1≥Q，打开第三阀门(19)和第五阀门(21)。
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