CN114837763B - 一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统及工作方法，本发明在机组低负荷运行或降负荷时，将高压缸的排汽注入中压蓄汽器内进行蒸汽储存；将中压缸的排汽注入低压蓄汽器内进行蒸汽储存，通过储存蒸汽减少中压缸和低压缸做功工质，实现机组低负荷运行或快速降负荷。当机组升负荷时，释放中压蓄汽器内的蒸汽作为高压加热器和除氧器的加热蒸汽；释放低压蓄汽器内的蒸汽作为第一低压加热器和第二低压加热器的加热蒸汽，从而减小汽轮机抽汽，实现机组快速升负荷。本发明通过储存和释放中压蓄汽器和低压蓄汽器的蒸汽，提高机组的变负荷速率，能够拓宽燃煤发电机组的运行范围，实现超低负荷运行，提高燃煤发电机组快速变负荷运行时的发电效率。

Description

一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统及工作方法
技术领域
本发明属于发电技术领域，具体涉及一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统及工作方法。
背景技术
风能和太阳能大都具有强烈的间歇性和波动性，造成可再生能源发电消纳困难，同时目前电网的灵活性电源不足，给电力系统的稳定安全性带来巨大冲击。燃煤发电机组的灵活性是指机组在稳态工况方面能够大幅度变负荷运行并实现超低负荷运行，在变工况瞬态过程中能够快速升降负荷。然而，在实际运行中，受锅炉最低稳燃负荷及其他运行条件的影响，机组运行负荷区间及变负荷速率受限。因此，如何进一步提高燃煤发电机组的灵活性是我国能源行业的巨大挑战。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统及工作方法，能够实现机组更低负荷运行及提高变负荷速率，提升机组灵活性。
为了达到上述目的，一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，包括燃煤发电系统，燃煤发电系统包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、除氧器、高压加热器、第一低压加热器和第二低压加热器；
中压缸的抽汽出口通过管路连接除氧器和高压加热器，低压缸的抽汽出口通过管路连接第一低压加热器和第二低压加热器；
高压缸的排汽通过管路连接中压蓄汽器，中压蓄汽器的蒸汽出口连接除氧器和高压加热器，中压缸的排汽出口通过管路连接低压蓄汽器，低压蓄汽器的蒸汽出口连接第一低压加热器和第二低压加热器。
高压缸与中压蓄汽器的连接管路上设置有第一阀门，中压蓄汽器与除氧器和高压加热器的连接管路上设置有第二阀门。
中压缸与低压蓄汽器的连接管路上设置有第三阀门，低压蓄汽器与第一低压加热器和第二低压加热器的连接管路上设置有第四阀门。
中压缸的抽汽出口连接蒸汽压缩机，蒸汽压缩机连接中压蓄汽器的蒸汽入口。
中压缸与蒸汽压缩机的连接管路上设置有第五阀门。
锅炉的蒸汽出口通过管路连接高压缸，高压缸的出口蒸汽进入锅炉再热后，依次进入中压缸和低压缸，低压缸蒸汽出口通过管路连接凝汽器，凝汽器连接凝结水泵，凝结水泵连接低压加热器组，低压加热器组连接第一低压加热器，第一低压加热器连接第二低压加热器，第二低压加热器连接除氧器水侧入口，除氧器水侧出口连接给水泵，给水泵连接高压加热器，高压加热器连接高压加热器组，高压加热器组连接锅炉；
高压缸的排汽口和抽汽口分别通过管路连接高压加热器组，中压缸的抽汽口通过管路连接高压加热器，中压缸的排汽口通过管路连接除氧器的蒸汽侧入口，低压缸的抽汽口通过管路连接低压加热器组、第一低压加热器和第二低压加热器；
低压缸连接发电机，发电机连接蒸汽压缩机；
给水泵连接中压蓄汽器的进水口和低压蓄汽器的进水口，给水泵连接中压蓄汽器和低压蓄汽器的管路上设置有第六阀门。
中压蓄汽器滑压运行，其运行压力区间为1.0-2.3MPa。
低压蓄汽器滑压运行，其运行压力区间为0.2-0.7MPa。
一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统的工作方法，包括以下步骤：
当机组低负荷运行或降负荷时，将高压缸的排汽注入中压蓄汽器内进行蒸汽储存；将中压缸的排汽注入低压蓄汽器内进行蒸汽储存；
当机组升负荷时，释放中压蓄汽器内的蒸汽作为高压加热器和除氧器的加热蒸汽；释放低压蓄汽器内的蒸汽作为第一低压加热器和第二低压加热器的加热蒸汽。
将部分中压缸的蒸汽通过压缩机转换为中压蒸汽存储于中压蓄汽器。
与现有技术相比，本发明在机组低负荷运行或降负荷时，将高压缸的排汽注入中压蓄汽器内进行蒸汽储存；将中压缸的排汽注入低压蓄汽器内进行蒸汽储存，通过储存蒸汽减少中压缸和低压缸做功工质，实现机组低负荷运行或快速降负荷。当机组升负荷时，释放中压蓄汽器内的蒸汽作为高压加热器和除氧器的加热蒸汽；释放低压蓄汽器内的蒸汽作为第一低压加热器和第二低压加热器的加热蒸汽，从而减小汽轮机抽汽，实现机组快速升负荷。本发明通过储存和释放中压蓄汽器和低压蓄汽器的蒸汽，提高机组的变负荷速率，能够拓宽燃煤发电机组的运行范围，实现超低负荷运行，提高燃煤发电机组快速变负荷运行时的发电效率。
进一步的，本发明将部分中压缸的蒸汽通过压缩机转换为中压蒸汽存储于中压蓄汽器，实现中压蓄汽器和低压蓄汽器的存储量调配。
附图说明
图1为本发明的系统图；
其中，1为锅炉、2为高压缸、3为中压缸、4为低压缸、5为发电机、6为凝汽器、7为凝结水泵、8为低压加热器组、9为第一低压加热器、10为第二低压加热器、11为除氧器、12为给水泵、13为高压加热器、14为高压加热器组、15为中压蓄汽器、16为蒸汽压缩机、17为低压蓄汽器、181为第一阀门、182为第二阀门、183为第三阀门、184为第四阀门、185为第五阀门、186为第六阀门。
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1，一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，包括燃煤发电系统，燃煤发电系统包括锅炉1、高压缸2、中压缸3、低压缸4、除氧器11、高压加热器13、第一低压加热器9和第二低压加热器10；
锅炉1的蒸汽出口通过管路连接高压缸2，高压缸2的出口蒸汽进入锅炉1再热后，依次进入中压缸3和低压缸4，低压缸4蒸汽出口通过管路连接凝汽器6，凝汽器6连接凝结水泵7，凝结水泵7连接低压加热器组8，低压加热器组8连接第一低压加热器9，第一低压加热器9连接第二低压加热器10，第二低压加热器10连接除氧器11水侧入口，除氧器11水侧出口连接给水泵12，给水泵12连接高压加热器13，高压加热器13连接高压加热器组14，高压加热器组14连接锅炉1；
中压缸3的抽汽出口通过管路连接除氧器11和高压加热器13，低压缸4的抽汽出口通过管路连接第一低压加热器9和第二低压加热器10；
高压缸2的排汽通过管路连接中压蓄汽器15，中压蓄汽器15的蒸汽出口连接除氧器11和高压加热器13，中压缸3的排汽出口通过管路连接低压蓄汽器17，低压蓄汽器17的蒸汽出口连接第一低压加热器9和第二低压加热器10。
中压缸3的抽汽出口连接蒸汽压缩机16，蒸汽压缩机16连接中压蓄汽器15的蒸汽入口。高压缸2的排汽口和抽汽口分别通过管路连接高压加热器组14，中压缸3的抽汽口通过管路连接高压加热器13，中压缸3的排汽口通过管路连接除氧器11的蒸汽侧入口，低压缸4的抽汽口通过管路连接低压加热器组8、第一低压加热器9和第二低压加热器10；低压缸4连接发电机5，发电机5连接蒸汽压缩机16。
高压缸2与中压蓄汽器15的连接管路上设置有第一阀门181，中压蓄汽器15与除氧器11和高压加热器13的连接管路上设置有第二阀门182。中压缸3与低压蓄汽器17的连接管路上设置有第三阀门183，低压蓄汽器17与第一低压加热器9和第二低压加热器10的连接管路上设置有第四阀门184。中压缸3与蒸汽压缩机16的连接管路上设置有第五阀门185。给水泵12连接中压蓄汽器15的进水口和低压蓄汽器17的进水口，给水泵12连接中压蓄汽器15和低压蓄汽器17的管路上设置有第六阀门186。
优选的，中压蓄汽器15滑压运行，其运行压力区间为1.0-2.3MPa。
优选的，低压蓄汽器17滑压运行，其运行压力区间为0.2-0.7MPa。
一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统的工作方法，包括以下步骤：
当机组低负荷运行或降负荷时，打开第一阀门181，关闭第二阀门182，将高压缸2的排汽注入中压蓄汽器15内进行蒸汽储存；打开第三阀门183，关闭第四阀门184，将中压缸3的排汽注入低压蓄汽器17内进行蒸汽储存；
当机组升负荷时，关闭第一阀门181，打开第二阀门182，释放中压蓄汽器15内的蒸汽替代中压缸3的抽汽作为高压加热器13和除氧器11的加热蒸汽；关闭第三阀门183，打开第四阀门184，释放低压蓄汽器17内的蒸汽替代低压缸4的抽汽作为第一低压加热器9和第二低压加热器10的加热蒸汽。
存储蒸汽过程中，打开第五阀门185，将部分中压缸3的蒸汽通过压缩机16转换为中压蒸汽存储于中压蓄汽器15，通过第一阀门181、第三阀门183和第五阀门185的开度配合，实现中压蓄汽器15和低压蓄汽器17的存储量调配。
通过调整阀门186的开度来调节中压蓄汽器15和低压蓄汽器17内的水量，进而调节蓄汽器出口蒸汽压力和温度。
本发明在传统燃煤发电机组的基础上耦合由蓄汽器、蒸汽压缩机和阀门组成的蒸汽蓄能系统。该系统可以提高燃煤发电机组的变负荷速率及灵活性，在低负荷运行或降负荷时，系统储存部分高压缸出口的冷再热蒸汽和中压缸出口蒸汽于蓄汽器，通过快速减少汽轮机做功工质，实现机组的更低负荷运行或更快降负荷速率；在升负荷时，该系统释放存储蒸汽加热给水，减小汽轮机抽汽，可以提高升负荷速率。

Claims (10)

1.一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，其特征在于，包括燃煤发电系统，燃煤发电系统包括锅炉（1）、高压缸（2）、中压缸（3）、低压缸（4）、除氧器（11）、高压加热器（13）、第一低压加热器（9）和第二低压加热器（10）；
中压缸（3）的抽汽出口通过管路连接除氧器（11）和高压加热器（13），低压缸（4）的抽汽出口通过管路连接第一低压加热器（9）和第二低压加热器（10）；
高压缸（2）的排汽通过管路连接中压蓄汽器（15），中压蓄汽器（15）的蒸汽出口连接除氧器（11）和高压加热器（13），中压缸（3）的排汽出口通过管路连接低压蓄汽器（17），低压蓄汽器（17）的蒸汽出口连接第一低压加热器（9）和第二低压加热器（10）。
2.根据权利要求1所述的一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，其特征在于，高压缸（2）与中压蓄汽器（15）的连接管路上设置有第一阀门（181），中压蓄汽器（15）与除氧器（11）和高压加热器（13）的连接管路上设置有第二阀门（182）。
3.根据权利要求1所述的一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，其特征在于，中压缸（3）与低压蓄汽器（17）的连接管路上设置有第三阀门（183），低压蓄汽器（17）与第一低压加热器（9）和第二低压加热器（10）的连接管路上设置有第四阀门（184）。
4.根据权利要求1所述的一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，其特征在于，中压缸（3）的抽汽出口连接蒸汽压缩机（16），蒸汽压缩机（16）连接中压蓄汽器（15）的蒸汽入口。
5.根据权利要求4所述的一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，其特征在于，中压缸（3）与蒸汽压缩机（16）的连接管路上设置有第五阀门（185）。
6.根据权利要求1所述的一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，其特征在于，锅炉（1）的蒸汽出口通过管路连接高压缸（2），高压缸（2）的出口蒸汽进入锅炉（1）再热后，依次进入中压缸（3）和低压缸（4），低压缸（4）蒸汽出口通过管路连接凝汽器（6），凝汽器（6）连接凝结水泵（7），凝结水泵（7）连接低压加热器组（8），低压加热器组（8）连接第一低压加热器（9），第一低压加热器（9）连接第二低压加热器（10），第二低压加热器（10）连接除氧器（11）水侧入口，除氧器（11）水侧出口连接给水泵（12），给水泵（12）连接高压加热器（13），高压加热器（13）连接高压加热器组（14），高压加热器组（14）连接锅炉（1）；
高压缸（2）的排汽口和抽汽口分别通过管路连接高压加热器组（14），中压缸（3）的抽汽口通过管路连接高压加热器（13），中压缸（3）的排汽口通过管路连接除氧器（11）的蒸汽侧入口，低压缸（4）的抽汽口通过管路连接低压加热器组（8）、第一低压加热器（9）和第二低压加热器（10）；
低压缸（4）连接发电机（5），发电机（5）连接蒸汽压缩机（16）；
给水泵（12）连接中压蓄汽器（15）的进水口和低压蓄汽器（17）的进水口，给水泵（12）连接中压蓄汽器（15）和低压蓄汽器（17）的管路上设置有第六阀门（186）。
7. 根据权利要求1所述的一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，其特征在于，中压蓄汽器（15）滑压运行，其运行压力区间为1.0-2.3 MPa。
8.根据权利要求1所述的一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统，其特征在于，低压蓄汽器（17）滑压运行，其运行压力区间为0.2-0.7 MPa。
9.一种权利要求1所述的集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
当机组低负荷运行或降负荷时，将高压缸（2）的排汽注入中压蓄汽器（15）内进行蒸汽储存；将中压缸（3）的排汽注入低压蓄汽器（17）内进行蒸汽储存；
当机组升负荷时，释放中压蓄汽器（15）内的蒸汽作为高压加热器（13）和除氧器（11）的加热蒸汽；释放低压蓄汽器（17）内的蒸汽作为第一低压加热器（9）和第二低压加热器（10）的加热蒸汽。
10.根据权利要求9所述的一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统的工作方法，其特征在于，中压缸（3）的抽汽出口连接蒸汽压缩机（16），蒸汽压缩机（16）连接中压蓄汽器（15）的蒸汽入口；
存储蒸汽过程中，将部分中压缸（3）的蒸汽通过蒸汽压缩机（16）转换为中压蒸汽存储于中压蓄汽器（15）。
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