CN114542219B - 一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，用于供热发电机组在蓄热和放热两个阶段均实现深度调峰，该系统将低压旁路与蓄热装置相结合，通过低压旁路蒸汽管道与低压旁路蒸汽调节阀将锅炉再热器与蓄热装置连接起来，当供热发电机组需要调峰时，启用低压旁路和蓄热装置，在蓄热和放热两个阶段均可以实现机组降负荷深度调峰，通过反复蓄热放热，可以使用较少的蓄热介质实现连续长时调峰；由于低压旁路系统与蓄热装置的结合，使得低压旁路中高温高压的蒸汽经过蓄热装置和减温减压装置后再输出供热蒸汽给用户供热，因此减少了高品质蒸汽减温过程中的部分能量损失；同时，还由于该系统并未完全热电解耦，因此还保证了一定的系统热效率。

Description

一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统
技术领域
本发明属于供热发电领域，具体涉及一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统。
背景技术
经过多年发展，中国可再生能源的开发利用取得了很大进展，随着可再生能源装机规模不断扩大，电力系统将会面临较大的调峰压力，容易造成弃风、切负荷等现象，为配合可再生能源发电上网的需要，电网要求供热发电机组参与深度调峰。传统的供热发电机组以以热定电的方式运行，在优先满足一定供热负荷的条件下，发电负荷的调节范围受到供热蒸汽参数的限制，为保证机组的供热蒸汽参数，供热发电机组通常达不到深度调峰要求的运行区间。
许多热电厂对热电联产机组进行热电解耦改造，以提高机组的深度调峰能力，蓄热技术和旁路蒸汽调峰技术是常见的热电解耦改造方法。蓄能技术是指供热发电机组并联一定容量的储热装置，在机组以较高发电负荷运行时，向热用户供热并蓄起一部分热量，机组低负荷运行时抽汽不足以满足供热蒸汽参数，蓄热系统补足供热不足的部分，蓄热技术能够在需要调峰的阶段实现热电解耦降低机组发电负荷。旁路蒸汽供热是指从机组旁路系统中抽取高参数蒸汽减温减压后对外供热，该技术对于提高机组的调峰能力有很好的效果，但高温高压蒸汽直接减温减压供热会造成能源浪费。进行热电解耦改造后的供热发电机组发电负荷不再受到供热负荷的限制，可以提高机组的深度调峰能力，但改造后的机组不再具有热电联产机组的节能作用，系统热效率降低。
发明内容
为解决上述问题，提供一种供热发电机组在蓄热和放热两个阶段均可实现深度调峰以及降负荷深度调峰的系统，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，用于供热发电机组在蓄热和放热两个阶段均实现深度调峰，其特征在于，包括：锅炉过热器、锅炉再热器、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、蓄热装置以及低压旁路蒸汽管道，锅炉过热器与汽轮机高压缸通过供热管道连接，产生过热蒸汽并将该过热蒸汽输送至汽轮机高压缸以推动其做功，过热蒸汽在做功后形成高压缸做功后蒸汽，锅炉再热器与汽轮机中压缸通过再热蒸汽管道相连接，产生再热蒸汽并将该再热蒸汽的一部分输送至汽轮机中压缸以推动其做功后形成中压缸做功后蒸汽，锅炉再热器还通过低压旁路蒸汽管道与蓄热装置的入口相连接，该低压旁路蒸汽管道设有低压旁路蒸汽调节阀，该低压旁路蒸汽调节阀用于在蓄热阶段打开让再热蒸汽的另一部分进入蓄热装置以加热蓄热装置中存储的蓄热介质，从而生成供热蒸汽，汽轮机高压缸通过第一冷再热蒸汽管道与锅炉再热器相连接，并通过第二冷再热蒸汽管道与蓄热装置相连接，第二冷再热蒸汽管道设置有冷再热蒸汽管道调节阀，冷再热蒸汽管道调节阀用于在蓄热阶段关闭从而让高压缸做功后蒸汽全部进入锅炉再热器进行再热，并在放热阶段打开从而让高压缸做功后蒸汽的一部分进入锅炉再热器，另一部分进入蓄热装置并吸收蓄积的热量从而生成供热蒸汽。
本发明提供的一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，还可以具有这样的技术特征，还包括：减温减压装置，其中，减温减压装置与蓄热装置通过供热管道相连接，减温减压装置用于对由蓄热装置生成的供热蒸汽进行减温减压后向用户输出，减温减压装置的输出口设置有关断阀，该关断阀用于控制由减温减压装置引出的供热蒸汽的流向。
本发明提供的一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，还可以具有这样的技术特征，还包括：一号高压加热器以及二号高压加热器，其中，一号高压加热器和二号高压加热器分别通过一级回热抽汽管道和二级回热抽汽管道与汽轮机高压缸相连接，接收高压缸做功后蒸汽，一级回热抽汽管道设有一级回热抽汽到供热管道蒸汽调节阀，二级回热抽汽管道设有一级供热蒸汽调节阀，供热发电机组需要进行降负荷深度调峰时，一级供热蒸汽调节阀关闭，一级回热抽汽到供热管道蒸汽调节阀打开让高压缸做功后蒸汽的一部分进入蓄热装置从而生成供热蒸汽用于一级供热。
本发明提供的一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，还可以具有这样的技术特征，还包括：三号高压加热器，其中，三号高压加热器通过三级回热抽汽管道与汽轮机中压缸相连接，用于接收中压缸做功后蒸汽，三级回热抽汽管道设有二级供热蒸汽调节阀，二级供热蒸汽调节阀用于在蓄热阶段关闭，使再热蒸汽的一部分进入汽轮机中压缸，另一部分进入蓄热装置从而生成用于二级供热的供热蒸汽，二级供热蒸汽调节阀还用于在冷再热蒸汽管道调节阀打开时的放热阶段关闭，让高压缸做功后蒸汽的一部分进入锅炉再热器，另一部分进入蓄热装置从而生成用于二级供热的供热蒸汽。
本发明提供的一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，还可以具有这样的技术特征，其中，在二级供热的放热阶段，进入蓄热装置的高压缸做功后蒸汽从再热前的任意一级回热抽汽管道中引出。
发明作用与效果
根据本发明的一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，具有锅炉再热器、锅炉过热器、低压旁路蒸汽管道、冷再热蒸汽管道、蓄热装置以及减温减压装置，当供热发电机组需要调峰时，启用低压旁路和蓄热装置，在蓄热和放热两个阶段均可以实现机组降负荷深度调峰，通过反复蓄热放热，可以使用较少的蓄热介质实现连续长时调峰。还由于低压旁路系统与蓄热装置的结合，使得低压旁路中高温高压的蒸汽经过蓄热装置和减温减压装置后再输出供热蒸汽给用户供热，因此减少了高品质蒸汽减温过程中的部分能量损失。同时，由于本发明的供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统并未完全热电解耦，因此还保证了一定的系统热效率。
附图说明
图1是本发明实施例一中供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统的结构示意图；
图2是本发明实施例二中供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明的供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统作具体阐述。
<实施例一>
图1是本发明实施例中供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统结构示意图。
如图1所示，供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统100具有锅炉、汽轮机高压缸1、第一冷再热蒸汽管道2、第二冷再热蒸汽管道3、汽轮机中压缸4、再热蒸汽管道5、蓄热装置6、低压旁路蒸汽管道7、减温减压装置8、供热蒸汽调节阀9、一号高压加热器10、二号高压加热器11、三号高压加热器12、一级回热抽汽管道13、二级回热抽汽管道14、三级回热抽汽管道15、四级回热抽汽管道16以及除氧器17。
其中，锅炉包括锅炉过热器、锅炉再热器以及锅炉省煤器。
汽轮机高压缸1与锅炉过热器通过供热管道连接，用于接收锅炉过热器产生的过热蒸汽并利用该过热蒸汽做功，过热蒸汽在做功后形成高压缸做功后蒸汽。
汽轮机高压缸1通过第一冷再热蒸汽管道2与锅炉再热器相连接，从而将高压缸做功后蒸汽输送至锅炉再热器进行再热。汽轮机高压缸1还通过第二冷再热蒸汽管道3与蓄热装置6相连接。
其中，第二冷再热蒸汽管道3设置有冷再热蒸汽管道调节阀31，该冷再热蒸汽管道调节阀31用于在蓄热阶段关闭从而让高压缸做功后蒸汽全部进入锅炉再热器进行再热，并在放热阶段打开从而让高压缸做功后蒸汽的一部分进入锅炉再热器，另一部分进入蓄热装置6并吸收蓄积的热量从而生成供热蒸汽。
汽轮机中压缸4与锅炉再热器通过再热蒸汽管道5相连接，用于接收锅炉再热器产生的再热蒸汽并利用该再热蒸汽做功，再热蒸汽在做功后形成中压缸做功后蒸汽。
蓄热装置6中存储有蓄热介质，再热蒸汽加热蓄热介质从而生成换热后再热蒸汽。其中，蓄热介质为熔融盐。
锅炉再热器还通过低压旁路蒸汽管道7与蓄热装置6的入口相连接。
其中，低压旁路蒸汽管道7设置有低压旁路蒸汽调节阀71，该低压旁路蒸汽调节阀71用于在蓄热阶段打开让再热蒸汽的另一部分进入蓄热装置6以加热蓄热装置中存储的蓄热介质，从而生成供热蒸汽。
蓄热装置6与减温减压装置8通过供热管道相连接。
减温减压装置8用于对换热后的再热蒸汽进行减温减压后向用户输出供热蒸汽。
减温减压装置8的输出口还设置有关断阀81，该关断阀81用于控制由减温减压装置引出的供热蒸汽的流向。
供热蒸汽调节阀9设置在四级回热抽汽管道16上，用于向一个热用户输出供热蒸汽。
本实施例中，处于非调峰工况时，关断阀81关闭，供热蒸汽调节阀9打开，向用户输出由中压缸产生的供热蒸汽。
当处于调峰工况的蓄热阶段时，打开关断阀81以及低压旁路蒸汽调节阀71，关闭供热蒸汽调节阀9，使得蓄热阶段的再热蒸汽能够分为两路，一路进入汽轮机中压缸4推动汽轮机中压缸4做功，另一路如图1中D路所示，进入蓄热装置6，加热该蓄热装置6中存储的较少的蓄热介质，从而生成供热蒸汽。
当处于调峰工况的放热阶段时，关闭供热蒸汽调节阀9，打开冷再热蒸汽管道调节阀31，使得冷再热蒸汽管道中的高压缸做功后蒸汽能够分为两路，一路进入锅炉再热器进行再热，另一路如图1中E路所示，通过第二冷再热蒸汽管道3进入蓄热装置6，该蓄热装置6中存储的较少的蓄热介质，从而生成供热蒸汽。
由此，本实施例的供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统100通过将低压旁路与蓄热装置进行结合，从而在蓄热阶段和放热阶段均实现调峰，以此减小过热蒸汽的流量、减少进入高压缸、中压缸做功的蒸汽流量，从而减少放电负荷。同时，使用较少的蓄热介质，通过反复蓄热放热来进行调峰也具有成本低的显著优势。
本实施例一中，将供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统100应用于300MW供热发电机组，在额定供热条件下，蓄热过程可使机组的发电功率下降155.8MW，发电负荷降至45.2％，系统的热电联产热效率为0.84。而放热过程可使机组的发电功率下降157.1MW，发电负荷降至44.7％，系统的热电联产热效率为0.92。
<实施例二>
本实施例二与实施例一的不同点在于增加了一个热用户，并调整了供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统100的供热蒸汽抽汽位置，去掉了供热蒸汽调节阀9。
为便于表述，在本实施例二中对于与实施例相同的结构，赋予同样的符号并省略相同的说明。
图2是本发明实施例二中的供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统示意结构图。
如图2所示，一号高压加热器10和二号高压加热器11分别通过一级回热抽汽管道13和二级回热抽汽管道14与汽轮机高压缸1相连接，三号高压加热器12通过三级回热抽汽管道15与汽轮机中压缸4相连接。
其中，一级回热抽汽管道13设置有一级回热抽汽到供热管道蒸汽调节阀131，二级回热抽汽管道14设置有一级供热蒸汽调节阀141，三级回热抽汽管道15设置有二级供热蒸汽调节阀151。
二级供热蒸汽调节阀151用于在蓄热阶段关闭，使再热蒸汽的一部分进入汽轮机中压缸4，另一部分进入蓄热装置6从而生成用于二级供热的供热蒸汽。
二级供热蒸汽调节阀151还用于在冷再热蒸汽管道调节阀31打开时的放热阶段关闭，让高压缸做功后蒸汽的一部分进入锅炉再热器，另一部分进入蓄热装置6从而生成用于二级供热的供热蒸汽。
本实施例中，在供热发电机组需要进行降负荷深度调峰时，关闭一级供热蒸汽调节阀141，打开一级回热抽汽到供热管道蒸汽调节阀131，使得高压缸做功后蒸汽能够分为两路，一路经一级回热抽汽管道13进入一号高压加热器10，另一路则经供热管道进入减温减压装置8，从而生成供热蒸汽用于一级供热。
在蓄热阶段，打开低压旁路蒸汽调节阀71，关闭二级供热蒸汽调节阀151，使得再热蒸汽能够分为两路，一路进入汽轮机中压缸4推动汽轮机中压缸4做功，另一路则进入蓄热装置6加热较少的蓄热介质，然后经减温减压装置8从而生成用于二级供热的供热蒸汽。
在放热阶段，关闭二级供热蒸汽调节阀151，打开冷再热蒸汽管道蒸汽调节阀31，使得冷再热蒸汽管道中的高压缸做功后蒸汽分为两路，一路进入锅炉再热器进行再热，另一路则通过第二冷再热蒸汽管道3进入蓄热装置6加热较少的蓄热介质，然后经减温减压装置8从而生成用于二级供热的供热蒸汽。
本实施例二中，将供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统100应用于330MW两级供热发电机组，在额定供热条件下，蓄热过程可使机组的发电功率下降145.9MW，发电负荷降至47.9％，系统的热电联产热效率为0.74。而放热过程可使机组的发电功率下降148.4MW，发电负荷降至46.8％，系统的热电联产热效率为0.78。
上述实施例一与实施例二中，非调峰工况下，供热蒸汽来自汽轮机回热抽汽。且在放热阶段中，进入蓄热装置6的高压缸做功后蒸汽可以从再热前的任意一级回热抽汽管道中引出。
综上，本实施例的供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统在蓄热阶段和放热阶段均可在保证供热参数的同时降低机组发电负荷，实现机组深度调峰，通过反复蓄热放热，可以使用较少的蓄热介质实现连续长时调峰。
实施例作用与效果
根据本实施例提供的一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，具有锅炉再热器、锅炉过热器、低压旁路蒸汽管道、冷再热蒸汽管道、蓄热装置以及减温减压装置，当供热发电机组需要调峰时，启用低压旁路和蓄热装置，在蓄热和放热两个阶段均可以实现机组降负荷深度调峰，通过反复蓄热放热，可以使用较少的蓄热介质实现连续长时调峰。还由于低压旁路系统与蓄热装置的结合，使得低压旁路中高温高压的蒸汽经过蓄热装置和减温减压装置后再输出供热蒸汽给用户供热，因此减少了高品质蒸汽减温过程中的部分能量损失。同时，由于本实施例的供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统并未完全热电解耦，因此还保证了一定的系统热效率。
上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。

Claims (4)

1.一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，用于供热发电机组在蓄热和放热两个阶段均实现深度调峰，其特征在于，包括：
锅炉过热器、锅炉再热器、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、蓄热装置、低压旁路蒸汽管道、一号高压加热器以及二号高压加热器，
所述锅炉过热器与所述汽轮机高压缸通过供热管道连接，产生过热蒸汽并将该过热蒸汽输送至所述汽轮机高压缸以推动其做功，所述过热蒸汽在做功后形成高压缸做功后蒸汽，
所述锅炉再热器与所述汽轮机中压缸通过再热蒸汽管道相连接，产生再热蒸汽并将该再热蒸汽的一部分输送至所述汽轮机中压缸以推动其做功后形成中压缸做功后蒸汽，
所述锅炉再热器还通过所述低压旁路蒸汽管道与所述蓄热装置的入口相连接，该低压旁路蒸汽管道设有低压旁路蒸汽调节阀，该低压旁路蒸汽调节阀用于在蓄热阶段打开让所述再热蒸汽的另一部分进入所述蓄热装置以加热所述蓄热装置中存储的蓄热介质，从而生成供热蒸汽，
所述汽轮机高压缸通过第一冷再热蒸汽管道与所述锅炉再热器相连接，并通过第二冷再热蒸汽管道与所述蓄热装置相连接，
所述第二冷再热蒸汽管道设置有冷再热蒸汽管道调节阀，
所述冷再热蒸汽管道调节阀用于在蓄热阶段关闭从而让所述高压缸做功后蒸汽全部进入所述锅炉再热器进行再热，并在放热阶段打开从而让所述高压缸做功后蒸汽的一部分进入所述锅炉再热器，另一部分进入所述蓄热装置并吸收蓄积的热量从而生成供热蒸汽，
其中，所述一号高压加热器和所述二号高压加热器分别通过一级回热抽汽管道和二级回热抽汽管道与所述汽轮机高压缸相连接，接收所述高压缸做功后蒸汽，
所述一级回热抽汽管道设有一级回热抽汽到供热管道蒸汽调节阀，
所述二级回热抽汽管道设有一级供热蒸汽调节阀，
所述供热发电机组需要进行降负荷深度调峰时，
所述一级供热蒸汽调节阀关闭，所述一级回热抽汽到供热管道蒸汽调节阀打开让所述高压缸做功后蒸汽的一部分进入所述蓄热装置从而生成供热蒸汽用于一级供热。
2.根据权利要求1所述的一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，其特征在于，还包括：
减温减压装置，
其中，所述减温减压装置与所述蓄热装置通过供热管道相连接，所述减温减压装置用于对由所述蓄热装置生成的供热蒸汽进行减温减压后向用户输出，
所述减温减压装置的输出口设置有关断阀，该关断阀用于控制由所述减温减压装置引出的供热蒸汽的流向。
3.根据权利要求1所述的一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，其特征在于，还包括：
三号高压加热器，
其中，所述三号高压加热器通过三级回热抽汽管道与所述汽轮机中压缸相连接，用于接收所述中压缸做功后蒸汽，
所述三级回热抽汽管道设有二级供热蒸汽调节阀，
所述二级供热蒸汽调节阀用于在蓄热阶段关闭，使所述再热蒸汽的一部分进入所述汽轮机中压缸，另一部分进入所述蓄热装置从而生成用于二级供热的供热蒸汽，
所述二级供热蒸汽调节阀还用于在所述冷再热蒸汽管道调节阀打开时的放热阶段关闭，让所述高压缸做功后蒸汽的一部分进入所述锅炉再热器，另一部分进入所述蓄热装置从而生成用于二级供热的供热蒸汽。
4.根据权利要求3所述的一种供热发电机组低压旁路蓄热调峰的系统，其特征在于：
其中，在二级供热的放热阶段，进入所述蓄热装置的高压缸做功后蒸汽从再热前的任意一级回热抽汽管道中引出。
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