CN114718677A - 一种供热供气机组的深度调峰热电解耦系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，供热机组包括锅炉、气缸组、回热器组，锅炉与气缸组通过主蒸汽管连通，气缸组与回热器组通过回热进气管连通，回热器组与锅炉通过回热回气管连通，系统包括射汽抽气器、供气供热站，射汽抽气器的引射管与主蒸汽管连通，射汽抽气器的出气管与供气供热站连通，射汽抽气器包括第一射汽抽气器，第一射汽抽气器的抽气管与回热回气管连通，本发明使得机组获得热电解耦能力，可以持续低负荷运行或参与深度调峰项目；可以不改变现有结构，降低改造成本，并且热电解耦效果突出，对现有机组影响较小，热和电可以各自独立按所需要求进行调整，具有更大的适应性。
Description
技术领域
本发明属于能源发电的深度调峰领域，具体涉及一种供热供气机组的深度调峰热电解耦系统。
背景技术
当前，全球社会面临着严重的能源危机和环境污染问题，迫使人们在发展节能新技术的同时，加强现有耗能系统的改造，从而实现降本增效，努力实现碳达峰、碳中和。人们的用电具有峰时和谷时，但非化石能源发电不具备相应的调节能力，非化石能源的发电量由相应的日光、水流、风量等决定，相比之下火电机组的调峰能力更加强，因此火电机组的高调节性承担了高速增长的非化石能源发电深度调峰和备用的功效，火电机组尤其是煤电机组在未来一段时间内持续低负荷运行或者深度调峰将成为常态。
然而，作为承担工业或园区不间断供热(工业供气)的煤电机组，往往因供热或供气原因而限制电网出现调度来降低机组负荷。因此，供热机组的热电强耦合属性，使得其无法参与低负荷运行或深度调峰。
当前，工业供热机组热电解耦已经是迫在眉睫，尤其大流量工业供热机组正在寻求经济性较好的热电解耦方式，但尚未见大流量工业供热机组热电解耦改造成功的案例。这其中主要的困难在于，随着机组负荷的降低，各监视段的压力逐渐下降，直至低于工业供气压力需求而无法供热。部分改造方式通过中调门或者连通管节流的方式，达到提高其上游监视段压力的目的，从而满足工业供热的压力需求。但该方式仅能够使得热电强耦合得到部分缓解，依然存在着瓶颈，无法在更低负荷实现供热，无法实现热电解耦，且节流后供热存在临界流量，汽轮机运行经济性大幅下降，需供热流量大于临界流量，方能开始盈利。其他的供热改造方式虽然各有特点，经济性也各有千秋，但始终未能解决工业供热机组热电解耦的难题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，使得供热供气机组获得热电解耦的能力，在保证发热量的同时，减少发电量，并可以保证机组安全稳定的运行。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，所述供热机组包括锅炉、气缸组、回热器组，所述锅炉与所述气缸组通过主蒸汽管连通，所述气缸组与所述回热器组通过回热进气管连通，所述回热器组与所述锅炉通过回热回气管连通，所述系统包括射汽抽气器、供气供热站，所述射汽抽气器具有抽气管、引射管、出气管，所述射汽抽气器的引射管与所述主蒸汽管连通，所述射汽抽气器的出气管与所述供气供热站连通，所述射汽抽气器包括第一射汽抽气器，所述第一射汽抽气器的抽气管与所述回热回气管连通，所述供气供热站用于将所述气缸组中抽出的蒸汽进行收集。
优选地，所述射汽抽气器还包括第二射汽抽气器，所述第二射汽抽气器的抽气管与所述回热进气管连通。
进一步优选地，所述气缸组包括第一气缸、第二气缸、第三气缸，所述第一气缸的气压大于所述第二气缸的气压，所述第二气缸的气压大于所述第三气缸的气压，所述回热器组包括多个回热器，多个所述回热器依次串联连接，首个所述回热器通过所述回热进气管与所述第一气缸连通，其余所述回热器均通过所述回热进气管与所述第一气缸、第二气缸或第三气缸中的一个连通，并且首个所述回热器上回热进气管的气压大于其余所述回热器上回热进气管的气压，首个所述回热器通过所述回热回气管与所述锅炉连通，其余所述回热器逐级连接后通过首个所述回热器与所述锅炉连通。
更进一步优选地，所述第二射汽抽气器设置有多个，所述第一气缸、第二气缸、第三气缸均通过所述回热进气管连通有所述第二射汽抽气器。
更进一步优选地，尾个所述回热器上回热进气管的气压小于其余所述回热器上回热进气管的气压，尾个所述回热器上回热进气管连通有所述第二射汽抽气器的抽气管，
尾个所述回热器上的回热进气管上设置有用于冷凝蒸汽的凝汽器，所述凝汽器位于所述第二射汽抽气器的抽气管与所述回热器上回热进气管连通处的下游。
更进一步优选地，所述第一气缸的进气端通过一个所述主蒸汽管与所述锅炉连通，所述第一气缸的出气端与所述锅炉连通，所述第二气缸的进气端通过另一个所述主蒸汽管与所述锅炉连通，所述第二气缸的出气端与所述第三气缸的进气端连通，所述第二气缸的出气端通过所述回热进气管与所述回热器连通，所述射汽抽气器的引射管与所述第一气缸进气端、锅炉之间的主蒸汽管连通。
再进一步优选地，所述射汽抽气器还包括第三射汽抽气器，所述第三射汽抽气器的抽气管与所述第二气缸出气端、第三气缸进气端之间的管路连通。
再进一步优选地，与所述第二气缸出气端连通的所述回热器上连通有补水管道；与所述第二气缸出气端连通的所述回热器上设置有除氧器。
优选地，所述射汽抽气器抽气管、引射管、出气管上均设置有压力检测部件、温度检测部件，所述射汽抽气器的抽气管上设置有流量检测部件，所述射汽抽气器的引射管上连通有用于降低所述射汽抽气器的引射管的压力和温度的减温水管道。
优选地，所述锅炉的烟道内依次设置有再热器，所述锅炉外部设置用于避免所述再热器超温的再热超温抑制部件，所述再热器与再热超温抑制部件连通。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明可以提高供热供气机组的热效率，使得机组获得热电解耦能力，从而可以持续低负荷运行或者参与到深度调峰项目中；可以在不改变现有结构基础上，进行相应改造即可实现热电解耦，降低改造成本；并且热电解耦效果突出，对现有机组影响较小，热和电可以各自独立按所需要求进行调整，具有更大的适应性。
附图说明
附图1为本实施例中深度调峰热电解耦系统设置在供热供气机组上时的结构示意图；
附图2为本实施例中射汽抽气器的结构示意图；
附图3为本实施例中再热超温抑制部件设置在锅炉上的结构示意图。
以上附图中：1、锅炉；11、主蒸汽管；12、再热器；21、第一气缸；22、第二气缸；23、第三气缸；31、回热器；32、回热进气管；33、回热回气管；41、第一射汽抽气器；42、第二射汽抽气器；43、第三射汽抽气器；51、抽气管；52、引射管；53、出气管；54、减温水管道；55、压力检测部件；56、温度监测部件；57、流量检测部件；58、流量阀；61、凝汽器；62、补水管道；63、除氧器；71、再热超温抑制部件的壳体；72、壳体的入口；73、壳体的出口；8、供气供热站。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、2所示，一种供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，供热机组包括锅炉1、气缸组、回热器组，系统包括射汽抽气器、供气供热站8，射汽抽气器将气缸组中的蒸汽抽取后收集在供气供热站8，可以让机组中的锅炉1保持正常运转不变，通过抽取气缸组中的蒸汽，降低汽轮机的输出功率，从而使得电产量降低，同时将蒸汽集中收集，可以继续获得供气供热能力，在深度调峰负荷下使大流量机组获得可以维持供热系统正常运行的高效热电解耦能力；利用射汽抽气器抽取蒸汽，不影响机组现有结构，减少气源的浪费，最终在极限工况下可实现低压缸零出力、机组无冷源损失、极限提高机组效率，既可用于工业供气机组，也适用于民用供热机组。
锅炉1与气缸组通过主蒸汽管连通，锅炉1向气缸组提供蒸汽，推动汽轮起做功发电，气缸组与回热器组通过回热进气管32连通，回热器组与锅炉1通过回热回气管33连通，气缸组包括多个气缸，回热器组也包括多个回热器31，通过多级回热器31将多余的蒸汽逐级升温，然后重新投入锅炉1循环重复利用。射汽抽气器具有抽气管51、引射管52、出气管53，引射管52射出气流使射汽抽气器的内腔形成负压从而将抽气管51中的气体抽出，最终混合后通过出气管53流出。射汽抽气器的引射管52与主蒸汽管11连通，射汽抽气器的出气管53与供气供热站8连通，射汽抽气器设置有多个，其抽气管51连通在不同位置，可以抽取不同位置的蒸汽进入供气供热站8。最终供气供热站8将收集到的蒸汽集中起来，可以用作工业供气或民用供热，完成热电解耦。
气缸组包括第一气缸21、第二气缸22、第三气缸23，第一气缸21的气压大于第二气缸22的气压，第二气缸22的气压大于第三气缸23的气压，即分别为机组中的高压缸、中压缸、低压缸。机组采用三缸两排气的结构，第一气缸21的进气端通过一个主蒸汽管11与锅炉1连通，第一气缸21的出气端与锅炉1连通，第一气缸21的出气端通过回热进气管32连通有回热器31，可从该回热进气管32上伸出支管通向锅炉1，循环利用多余的蒸汽，第二气缸22的进气端通过另一个主蒸汽管与锅炉1连通，第二气缸22的出气端与第三气缸23的进气端连通，第二气缸22的出气端、第三气缸23的出气端分别通过回热进气管32与回热器31连通。回热器组包括多个回热器31，多个回热器31依次串联连接，首个回热器31通过回热进气管32与第一气缸21连通，尾个回热器31通过回热进气管32与第三气缸23连通，其余回热器31均通过回热进气管32与第一气缸21、第二气缸22或第三气缸23中的一个连通，首个回热器31上回热进气管32的气压大于其余回热器31上回热进气管32的气压(即首个回热器31上的回热进气管32连通在第一气缸21上，且该连通处的气压相对最高)，尾个回热器31上回热进气管32的气压小于其余回热器31上回热进气管32的气压(即尾个回热器31上的回热进气管32连通在第三气缸23上，且该连通处的气压相对最低)，因此尾个回热器31上回热进气管32连通在第三气缸23的出气端。每个回热器31通过回热进气管32连通气缸后，从尾部开始依次向前连通，首个回热器31通过回热回气管33与锅炉1连通，其余回热器31逐级连接后通过首个回热器31与锅炉1连通，尾个回热器31上的回热进气管32上设置有用于冷凝蒸汽的凝汽器61，逐步提高液体温度至蒸汽后再逐步提高温度进入锅炉1循环利用。
射汽抽气器包括第一射汽抽气器41、第二射汽抽气器42、第三射汽抽气器43。射汽抽气器的引射管52均连通在第一气缸21进气端、锅炉1之间的主蒸汽管11上，射汽抽气器的出气管53均通向供气供热站8。第一射汽抽气器41的抽气管51与回热回气管33连通；第二射汽抽气器42设置有多个，第一气缸21、第二气缸22、第三气缸23均通过回热进气管32连通有第二射汽抽气器42，第二射汽抽气器42的抽气管51与各个回热进气管32连通；尾个回热器31上回热进气管32连通有第二射汽抽气器42的抽气管51，凝汽器61位于该第二射汽抽气器42的抽气管51与回热器31上回热进气管32连通处的下游；第三射汽抽气器43的抽气管51与第二气缸22出气端、第三气缸23进气端之间的管路连通；其中第一射汽抽气器41的抽气管51所抽到的蒸汽温度最高，可利用性最好。在本实施例中，第一射汽抽气器41设置有一个，第三射汽抽气器43也设置有一个。
射汽抽气器抽气管51、引射管52、出气管53上均设置有压力检测部件55、温度检测部件56，射汽抽气器的抽气管51上设置有流量检测部件57和流量阀58，射汽抽气器的引射管52上连通有用于降低射汽抽气器的引射管52的压力和温度的减温水管道54和流量阀58，减温水管道54上也设置有流量阀58控制减温水流量，根据供气供热站8所要收集的蒸汽温度和压力的需要，调节各个射汽抽气器的引射管52、抽气管51和减温水管道54上的流量阀58，计算并控制不同射汽抽气器的出气管53的输出量，以保证各抽气管51不超出其允许的蒸汽流速，使混合在供气供热站8内的蒸汽符合要求，以此将深度调峰模式下的各抽气管51的能力充分利用。与不同气缸、气缸不同位置连通的射汽抽气器中，被引射的汽源参数各不相同，根据需要配备不同类型、不同级数、不同参数的射汽抽气器，以适应各处引射要求。同时，考虑到射汽抽气器可靠性和噪声，可将其集中建设于具有良好消音设备区域内。
深度调峰模式下，适当投入以上系统运行后，第二气缸22排汽和第三气缸23排气流量大幅减少，尤其第三气缸23排汽流量的下降，减少了机组的冷源损失，极大地提高了机组的热效率。第三气缸23排汽一部分通过射汽抽气器，由主蒸汽引射至供气供热站8，第三气缸23的排气量减小，随着机组负荷的进一步降低，第三气缸23排汽流量进一步降低，达到某一临界值时，排气流量可全部由主蒸汽引射至供气供热站8，以完全消除机组的冷源损失。
与第二气缸22出气端连通的回热器31上连通有补水管道62，与第二气缸22出气端连通的回热器31上设置有除氧器63。深度调峰模式下，随着机组负荷的进一步降低，中压缸排汽流量进一步降低，当第二气缸22的排汽流量下降至一定的值后，可以通过检测第二气缸22的排汽参数(温度、压力)，并控制流量阀58，仅保留第三气缸23的冷却流量，将部分第二气缸22的排汽引入第三气缸23，以保持第三气缸23的安全运行，将大部分的排气通过主蒸汽全部引射至供气供热站8。此时，仅运行第三气缸23的排汽引射系统，第三气缸23的抽汽回热系统和蒸汽引射系统停运，即第三气缸23上仅保留连通在尾个回热器31上的回热进气管32继续抽气，其上连通的其余回热进气管32停止抽气，同时连通在尾个回热器31上的回热进气管32中的蒸汽全部被该管上连通的射汽抽气器抽走。因此第三气缸23上连通的回热器31全部停运，机组进入极限状态，无冷源损失，同时补水管道62开始供水，由第二气缸22出气端连通的回热器31作为回热起点，第二气缸22出气端的蒸汽经除氧器63除氧后进入回热器31循环。
用于向射汽抽气器的引射管52提供动力气源的主蒸汽管11同时与供气供热站8连通或直接通向供热出口，可以用于直接补给供热供气，快速降低锅炉1内压力。
如图3所示。锅炉1的烟道内设置有再热器12，锅炉1因主蒸汽抽汽后，再热流量份额下降，容易造成再热器12超温，为解决再热器12超温的难题，在锅炉1外部设置用于避免再热器12超温的再热超温抑制部件，再热器12与再热超温抑制部件连通，再热超温抑制部件设置在锅炉1外侧避免对锅炉1受热面的改造。再热器12通常包括多个集箱，再热超温抑制部件连通在再热器12的集箱之间，集箱之间的连通部分位于再热超温抑制部件的壳体71内进行降温，其壳体的入口72与第二气缸22或第三气缸23连通，以得到较低温度的蒸汽，该蒸汽由主蒸汽减温减压而来，方便可控，其壳体的出口73连通供气供热站8直接用于供热或射汽抽气器的引射管52作为动力气源，温度较高的再热蒸汽经过再热超温抑制部件后，温度下降，从而保证了再热器12的安全运行。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，所述供热机组包括锅炉、气缸组、回热器组，所述锅炉与所述气缸组通过主蒸汽管连通，所述气缸组与所述回热器组通过回热进气管连通，所述回热器组与所述锅炉通过回热回气管连通，其特征在于：所述系统包括射汽抽气器、供气供热站，所述射汽抽气器具有抽气管、引射管、出气管，所述射汽抽气器的引射管与所述主蒸汽管连通，所述射汽抽气器的出气管与所述供气供热站连通，所述射汽抽气器包括第一射汽抽气器，所述第一射汽抽气器的抽气管与所述回热回气管连通，所述供气供热站用于将所述气缸组中抽出的蒸汽进行收集。
2.根据权利要求1所述的供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，其特征在于：所述射汽抽气器还包括第二射汽抽气器，所述第二射汽抽气器的抽气管与所述回热进气管连通。
3.根据权利要求2所述的供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，其特征在于：所述气缸组包括第一气缸、第二气缸、第三气缸，所述第一气缸的气压大于所述第二气缸的气压，所述第二气缸的气压大于所述第三气缸的气压，所述回热器组包括多个回热器，多个所述回热器依次串联连接，首个所述回热器通过所述回热进气管与所述第一气缸连通，其余所述回热器均通过所述回热进气管与所述第一气缸、第二气缸或第三气缸中的一个连通，并且首个所述回热器上回热进气管的气压大于其余所述回热器上回热进气管的气压，首个所述回热器通过所述回热回气管与所述锅炉连通，其余所述回热器逐级连接后通过首个所述回热器与所述锅炉连通。
4.根据权利要求3所述的供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，其特征在于：所述第二射汽抽气器设置有多个，所述第一气缸、第二气缸、第三气缸均通过所述回热进气管连通有所述第二射汽抽气器。
5.根据权利要求3所述的供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，其特征在于：尾个所述回热器上回热进气管的气压小于其余所述回热器上回热进气管的气压，尾个所述回热器上回热进气管连通有所述第二射汽抽气器的抽气管，
尾个所述回热器上的回热进气管上设置有用于冷凝蒸汽的凝汽器，所述凝汽器位于所述第二射汽抽气器的抽气管与所述回热器上回热进气管连通处的下游。
6.根据权利要求3所述的供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，其特征在于：所述第一气缸的进气端通过一个所述主蒸汽管与所述锅炉连通，所述第一气缸的出气端与所述锅炉连通，所述第二气缸的进气端通过另一个所述主蒸汽管与所述锅炉连通，所述第二气缸的出气端与所述第三气缸的进气端连通，所述第二气缸的出气端通过所述回热进气管与所述回热器连通，所述射汽抽气器的引射管与所述第一气缸进气端、锅炉之间的主蒸汽管连通。
7.根据权利要求6所述的供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，其特征在于：所述射汽抽气器还包括第三射汽抽气器，所述第三射汽抽气器的抽气管与所述第二气缸出气端、第三气缸进气端之间的管路连通。
8.根据权利要求6所述的供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，其特征在于：与所述第二气缸出气端连通的所述回热器上连通有补水管道；与所述第二气缸出气端连通的所述回热器上设置有除氧器。
9.根据权利要求1所述的供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，其特征在于：所述射汽抽气器抽气管、引射管、出气管上均设置有压力检测部件、温度检测部件，所述射汽抽气器的抽气管上设置有流量检测部件，所述射汽抽气器的引射管上连通有用于降低所述射汽抽气器的引射管的压力和温度的减温水管道。
10.根据权利要求1所述的供热供气机组的深度调峰热电解耦系统，其特征在于：所述锅炉的烟道内设置有再热器，所述锅炉外部设置用于避免所述再热器超温的再热超温抑制部件，所述再热器与再热超温抑制部件连通。
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