CN115435309A - 采暖背压式汽轮机的热电解耦系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采暖背压式汽轮机的热电解耦系统，包括：锅炉、采暖背压式汽轮机、发电机、热网加热器、尖峰加热器、热网疏水泵、尖峰疏水泵、高压除氧器、给水泵、高压加热器、电极蒸汽锅炉、压力调整阀、调峰换热器、调峰疏水泵、电锅炉除氧器、电锅炉循环水泵、热网循环水泵、蓄热水罐、蓄热循环水泵、释热循环水泵、调峰进水阀、调峰出水阀、尖峰加热器进汽阀、主变压器。该采暖背压式汽轮机的热电解耦系统中的采暖背压式汽轮发电机组发出电量的上网电量可部分或全部提供给电极蒸汽锅炉以加热调峰换热器中的热网循环水，利用蓄热水罐储存和释放调峰换热器出口热网循环水中的热量，实现采暖背压式汽轮机热电解耦和保证机组采暖供热能力。

Description

采暖背压式汽轮机的热电解耦系统

技术领域

本发明属于火电机组技术领域，特别提供了一种采暖背压式汽轮机的热电解耦系统。

背景技术

采暖背压式汽轮机属于真正意义上的以热定电，采暖排汽量决定了采暖背压式汽轮发电机组的发电功率，采暖背压式汽轮机热电解耦能力弱，导致电网灵活性调峰能力变弱，弃风弃光问题严重，现有技术中，为了实现采暖背压式汽轮发电机组在满足供暖需求的前提下尽可能降低机组的发电负荷，一般利用旁路直接减温减压供热，但旁路减温减压受限于采暖背压式汽轮机最低允许负荷参数限制而调峰能力有限，同时旁路直接减温减压方式调峰速率和负荷调节速率均一般。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种采暖背压式汽轮机的热电解耦系统，以实现采暖背压式汽轮机热电解耦，提高采暖背压式汽轮发电机组的深度调峰能力、快速调峰能力、快速顶峰能力和负荷调节速率。

本发明提供的技术方案是：采暖背压式汽轮机的热电解耦系统，包括：锅炉、采暖背压式汽轮机、发电机、热网加热器、尖峰加热器、热网疏水泵、尖峰疏水泵、高压除氧器、给水泵、高压加热器、电极蒸汽锅炉、压力调整阀、调峰换热器、调峰疏水泵、电锅炉除氧器、电锅炉循环水泵、热网循环水泵、蓄热水罐、蓄热循环水泵、释热循环水泵、调峰进水阀、调峰出水阀、尖峰加热器进汽阀、主变压器，其中，所述采暖背压式汽轮机与所述发电机连接，组成采暖背压式汽轮发电机组，所述采暖背压式汽轮机包括进汽口、采暖排汽口、一段回热抽汽口、二段回热抽汽口，所述进汽口与所述锅炉的出汽口连接，所述采暖排汽口依次经所述热网加热器的第一介质入口、第一介质出口、热网疏水泵、高压除氧器、给水泵、高压加热器的第一介质入口、第一介质出口与所述锅炉的进水口连接，所述采暖排汽口还依次经过所述尖峰加热器进汽阀、尖峰加热器的第一介质入口、第一介质出口、尖峰疏水泵与所述高压除氧器的第一入口连接，所述一段回热抽汽口依次经所述高压加热器第二介质入口、第二介质出口与所述高压除氧器的第二入口连接，所述二段回热抽汽口与所述高压除氧器的第三入口连接，所述发电机与所述主变压器和电极蒸汽锅炉连接，所述电极蒸汽锅炉的出汽口依次经过所述电锅炉除氧器和电锅炉循环水泵与所述电极蒸汽锅炉的进水口连接，所述电极蒸汽锅炉的出汽口还依次经过压力调整阀、调峰换热器的第一介质入口、第一介质出口、调峰疏水泵与所述电锅炉除氧器的入口连接，所述调峰换热器的第二介质出口经所述蓄热水罐和蓄热循环水泵与所述调峰换热器的第二介质入口连接，所述热网加热器的第二介质入口经所述热网循环水泵与低温热网循环水回水端连接，所述热网加热器的第二介质出口与高温热网循环水供水端连接，所述尖峰加热器的第二介质入口经所述释热循环水泵、蓄热水罐、调峰进水阀与低温热网循环水回水端连接，所述尖峰加热器的第二介质出口经所述调峰出水阀与高温热网循环水供水端连接。

优选，所述高压加热器为多台，所述采暖背压式汽轮机上设置有多个一段回热抽汽口，所述高压加热器的第二介质入口与所述采暖背压式汽轮机上的一段回热抽汽口一一对应连接，各个高压加热器的疏水按照压力从高到低逐级自流至所述高压除氧器的第二入口。

进一步优选，所述电锅炉除氧器设置有两个入口，一个入口与所述电极蒸汽锅炉的出汽口连接，另一个入口与所述调峰疏水泵的出水口连接。

本发明提供的采暖背压式汽轮机的热电解耦系统，在常规的采暖背压式汽轮发电机组热力系统和发电流程的基础上，新增加一路利用电极蒸汽锅炉、蓄热水罐进行调峰、蓄热和释热的系统，采暖背压式汽轮发电机组发出电量的上网电量可部分或全部提供给电极蒸汽锅炉以加热调峰换热器中的热网循环水，利用蓄热水罐储存和释放调峰换热器出口热网循环水中的热量，从而实现采暖背压式汽轮机热电解耦和保证机组采暖供热能力。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明提供的采暖背压式汽轮机的热电解耦系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。

为了解决以往采暖背压式汽轮机热电解耦能力(深度调峰能力、快速调峰能力、快速顶峰能力和负荷调节速率等)弱的问题，如图1所示，本发明提供了一种采暖背压式汽轮机的热电解耦系统，包括：锅炉1、采暖背压式汽轮机2、发电机3、热网加热器4、尖峰加热器5、热网疏水泵6、尖峰疏水泵7、高压除氧器8、给水泵9、高压加热器10、电极蒸汽锅炉11、压力调整阀12、调峰换热器13、调峰疏水泵14、电锅炉除氧器15、电锅炉循环水泵16、热网循环水泵17、蓄热水罐18、蓄热循环水泵19、释热循环水泵20、调峰进水阀21、调峰出水阀22、尖峰加热器进汽阀23、主变压器24，其中，所述采暖背压式汽轮机2与所述发电机3连接，组成采暖背压式汽轮发电机组，所述采暖背压式汽轮机2包括进汽口、采暖排汽口、一段回热抽汽口、二段回热抽汽口，所述进汽口与所述锅炉1的出汽口连接，所述采暖排汽口依次经所述热网加热器4的第一介质入口、第一介质出口、热网疏水泵6、高压除氧器8、给水泵9、高压加热器10的第一介质入口、第一介质出口与所述锅炉1的进水口连接，所述采暖排汽口还依次经过所述尖峰加热器进汽阀23、尖峰加热器5的第一介质入口、第一介质出口、尖峰疏水泵7与所述高压除氧器8的第一入口连接，所述一段回热抽汽口依次经所述高压加热器10第二介质入口、第二介质出口与所述高压除氧器8的第二入口连接，所述二段回热抽汽口与所述高压除氧器8 的第三入口连接，所述发电机3与所述主变压器24和电极蒸汽锅炉11连接，所述电极蒸汽锅炉11的出汽口依次经过所述电锅炉除氧器15和电锅炉循环水泵16与所述电极蒸汽锅炉11的进水口连接，所述电极蒸汽锅炉11的出汽口还依次经过压力调整阀12、调峰换热器13的第一介质入口、第一介质出口、调峰疏水泵14与所述电锅炉除氧器15的入口连接，所述调峰换热器13的第二介质出口经所述蓄热水罐18和蓄热循环水泵19与所述调峰换热器13的第二介质入口连接，所述热网加热器4的第二介质入口经所述热网循环水泵17与低温热网循环水回水端连接，所述热网加热器4 的第二介质出口与高温热网循环水供水端连接，所述尖峰加热器5的第二介质入口经所述释热循环水泵20、蓄热水罐18、调峰进水阀21与低温热网循环水回水端连接，所述尖峰加热器5的第二介质出口经所述调峰出水阀22与高温热网循环水供水端连接。

该采暖背压式汽轮机的热电解耦系统的工作原理如下：

在常规正常模式下，采暖背压式汽轮发电机组按照常规的发电和供热流程工作，锅炉1产生的过热蒸汽进入采暖背压式汽轮机2推动叶轮旋转做功，驱动发电机3发出电力，经主变压器24升压后送至电网。采暖背压式汽轮机2的排汽进入热网加热器4被热网循环水冷却为热网疏水，然后热网疏水经热网疏水泵6送至高压除氧器8，采暖背压式汽轮机2的一段回热抽汽进入高压加热器10被来自给水泵9的低温高压给水冷却为高压加热器疏水，然后高压加热器疏水进入高压除氧器8，采暖背压式汽轮机2的二段回热抽汽进入高压除氧器8，在高压除氧器8中，采暖背压式汽轮机2的二段回热抽汽与来自热网疏水泵6的热网疏水、来自高压加热器10的高压加热器疏水混合换热变为低压给水，高压除氧器8出口的低压给水经给水泵9加压为低温高压给水送至高压加热器10，低温高压给水在高压加热器 10中被来自采暖背压式汽轮机2的一段回热抽汽加热为高温高压给水，然后高压加热器10出口的高温高压给水进入锅炉1，高温高压给水在锅炉1 中被加热变为过热蒸汽，再周而复始地重复前述过程。来自热网的低温热网循环水经热网循环水泵17送至热网加热器4，低温热网循环水在热网加热器4中被采暖背压式汽轮机2排汽加热为高温热网循环水，然后热网加热器4出口的高温热网循环水供向热网，高温热网循环水将热量换热至热用户后冷却为低温热网循环水，再周而复始地重复前述过程。

在电网用电低谷时期，采暖背压式汽轮发电机组进入利用电极蒸汽锅炉、蓄热水罐进行调峰、蓄热和机组排汽供热模式：采暖背压式汽轮发电机组发出电量的上网电量可部分或全部提供给电极蒸汽锅炉11使用，电极蒸汽锅炉11消耗电能将电锅炉循环水(除盐水)加热为过热蒸汽，过热蒸汽去向分两路，一路过热蒸汽经压力调整阀12进入调峰换热器13被热网循环水冷却为调峰疏水，调峰疏水经调峰疏水泵14送至电锅炉除氧器15；另一路过热蒸汽进入电锅炉除氧器15，与调峰疏水泵14送至电锅炉除氧器 15的调峰疏水混合换热变为电锅炉循环水，电锅炉循环水经电锅炉循环水泵16送至电极蒸汽锅炉11，电锅炉循环水在电极蒸汽锅炉11中被加热为过热蒸汽，再周而复始地重复前述过程。蓄热水罐18内部为热网循环水，蓄热水罐18下部低温热网循环水经蓄热循环水泵19送至调峰换热器13，低温热网循环水在调峰换热器13中被电极蒸汽锅炉11提供的过热蒸汽加热为较高温热网循环水后进入蓄热水罐18上部，进而将热量储存在蓄热水罐18中。机组排汽供热流程为常规正常模式供热。

在电网用电从高峰转入低谷时，可通过开启电极蒸汽锅炉11，使由电极蒸汽锅炉、蓄热水罐等组成的调峰、蓄热系统投入运行，减少采暖背压式汽轮发电机组发出电量的上网电量，机组采暖供热负荷可保持当前供热负荷，由此实现采暖背压式汽轮机热电解耦，提高机组的深度调峰能力和快速调峰能力。

在电网用电高峰时期，采暖背压式汽轮发电机组进入排汽供热模式，此时采暖背压式汽轮机2以较高负荷或满负荷工况运行，使由电极蒸汽锅炉、蓄热水罐等组成的调峰、蓄热和释热系统停止运行，机组排汽供热流程为常规正常模式供热。

在电网用电从低谷转入高峰时，可通过关停电极蒸汽锅炉11，增加采暖背压式汽轮发电机组发出电量的上网电量，机组采暖供热负荷可保持当前供热负荷，由此提高机组的快速顶峰能力和负荷调节速率。

在电网用电平电时期，采暖背压式汽轮发电机组进入蓄热水罐释热和机组排汽供热模式，其中，机组排汽供热流程为常规正常模式供热；蓄热水罐释热模式为：电极蒸汽锅炉、蓄热水罐的调峰、蓄热系统停止运行，即停止消纳采暖背压式汽轮发电机组发出电量的上网电量，蓄热水罐18释热负荷和采暖背压式汽轮机2排汽供热负荷之和满足热网所需，此时采暖背压式汽轮机2以部分负荷率工况运行。来自热网的低温热网循环水去向分两路，一路低温热网循环水经热网循环水泵17送至热网加热器4，低温热网循环水在热网加热器4中被采暖背压式汽轮机2排汽加热为高温热网循环水，热网加热器4出口的高温热网循环水供向热网；另一路低温热网循环水进入蓄热水罐18的下部，蓄热水罐18的上部较高温热网循环水经释热循环水泵20送至尖峰加热器5，较高温热网循环水在尖峰加热器5中被采暖背压式汽轮机2排汽加热为高温热网循环水，尖峰加热器5出口的高温热网循环水供向热网。高温热网循环水将热量换热至热用户后冷却为低温热网循环水，再周而复始地重复前述过程。

该采暖背压式汽轮机的热电解耦系统在常规采暖背压式热电联产机组供热模式基础上利用电极蒸汽锅炉、蓄热水罐进行调峰、蓄热和释热等模式，在满足供热需求条件下，实现采暖背压式汽轮机热电解耦，提高机组的深度调峰能力、快速调峰能力、快速顶峰能力和负荷调节速率。

该采暖背压式汽轮机的热电解耦系统在常规的采暖背压式汽轮发电机组热力系统和发电流程的基础上，新增加一路利用电极蒸汽锅炉、蓄热水罐进行调峰、蓄热和释热的系统，采暖背压式汽轮发电机组发出电量的上网电量可部分或全部提供给电极蒸汽锅炉，电极蒸汽锅炉把电能转化为换热介质的热能再传递给热网循环水，热网循环水的热能先储存在蓄热水罐中，然后再释放到热网循环水并供向热网。在电网用电从高峰转入低谷时，该系统可在保持当前供热负荷前提下，实现采暖背压式汽轮机热电解耦，提高机组的深度调峰能力和快速调峰能力；在电网用电从低谷转入高峰时，该系统可在保持当前供热负荷前提下，提高机组的快速顶峰能力和机组负荷调节速率。

作为技术方案的改进，所述高压加热器10为多台，所述采暖背压式汽轮机2上设置有多个一段回热抽汽口，所述高压加热器10的第二介质入口与所述采暖背压式汽轮机2上的一段回热抽汽口一一对应连接，各个高压加热器10的疏水按照压力从高到低逐级自流至所述高压除氧器8的第二入口。

作为技术方案的改进，所述电锅炉除氧器15设置有两个入口，一个入口与所述电极蒸汽锅炉11的出汽口连接，另一个入口与所述调峰疏水泵14 的出水口连接。

本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。

上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.采暖背压式汽轮机的热电解耦系统，其特征在于，包括：锅炉(1)、采暖背压式汽轮机(2)、发电机(3)、热网加热器(4)、尖峰加热器(5)、热网疏水泵(6)、尖峰疏水泵(7)、高压除氧器(8)、给水泵(9)、高压加热器(10)、电极蒸汽锅炉(11)、压力调整阀(12)、调峰换热器(13)、调峰疏水泵(14)、电锅炉除氧器(15)、电锅炉循环水泵(16)、热网循环水泵(17)、蓄热水罐(18)、蓄热循环水泵(19)、释热循环水泵(20)、调峰进水阀(21)、调峰出水阀(22)、尖峰加热器进汽阀(23)、主变压器(24)，其中，所述采暖背压式汽轮机(2)与所述发电机(3)连接，组成采暖背压式汽轮发电机组，所述采暖背压式汽轮机(2)包括进汽口、采暖排汽口、一段回热抽汽口、二段回热抽汽口，所述进汽口与所述锅炉(1)的出汽口连接，所述采暖排汽口依次经所述热网加热器(4)的第一介质入口、第一介质出口、热网疏水泵(6)、高压除氧器(8)、给水泵(9)、高压加热器(10)的第一介质入口、第一介质出口与所述锅炉(1)的进水口连接，所述采暖排汽口还依次经过所述尖峰加热器进汽阀(23)、尖峰加热器(5)的第一介质入口、第一介质出口、尖峰疏水泵(7)与所述高压除氧器(8)的第一入口连接，所述一段回热抽汽口依次经所述高压加热器(10)第二介质入口、第二介质出口与所述高压除氧器(8)的第二入口连接，所述二段回热抽汽口与所述高压除氧器(8)的第三入口连接，所述发电机(3)与所述主变压器(24)和电极蒸汽锅炉(11)连接，所述电极蒸汽锅炉(11)的出汽口依次经过所述电锅炉除氧器(15)和电锅炉循环水泵(16)与所述电极蒸汽锅炉(11)的进水口连接，所述电极蒸汽锅炉(11)的出汽口还依次经过压力调整阀(12)、调峰换热器(13)的第一介质入口、第一介质出口、调峰疏水泵(14)与所述电锅炉除氧器(15)的入口连接，所述调峰换热器(13)的第二介质出口经所述蓄热水罐(18)和蓄热循环水泵(19)与所述调峰换热器(13)的第二介质入口连接，所述热网加热器(4)的第二介质入口经所述热网循环水泵(17)与低温热网循环水回水端连接，所述热网加热器(4)的第二介质出口与高温热网循环水供水端连接，所述尖峰加热器(5)的第二介质入口经所述释热循环水泵(20)、蓄热水罐(18)、调峰进水阀(21)与低温热网循环水回水端连接，所述尖峰加热器(5)的第二介质出口经所述调峰出水阀(22)与高温热网循环水供水端连接。

2.按照权利要求1所述采暖背压式汽轮机的热电解耦系统，其特征在于：所述高压加热器(10)为多台，所述采暖背压式汽轮机(2)上设置有多个一段回热抽汽口，所述高压加热器(10)的第二介质入口与所述采暖背压式汽轮机(2)上的一段回热抽汽口一一对应连接，各个高压加热器(10)的疏水按照压力从高到低逐级自流至所述高压除氧器(8)的第二入口。

3.按照权利要求1所述采暖背压式汽轮机的热电解耦系统，其特征在于：所述电锅炉除氧器(15)设置有两个入口，一个入口与所述电极蒸汽锅炉(11)的出汽口连接，另一个入口与所述调峰疏水泵(14)的出水口连接。

Images