CN115899660B - 一种燃煤机组的调峰系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污泥干化技术领域，特别涉及一种燃煤机组的调峰系统及方法。该系统包括污泥干燥器、燃煤锅炉、汽轮机、发电机、热化学储能设备、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一熔盐罐和第二熔盐罐，第一熔盐罐中熔盐的温度低于第二熔盐罐中熔盐的温度，通过热化学储能设备、第一熔盐罐和第二熔盐罐来对污泥干燥器中待干燥的污泥进行干化以及对燃煤机组进行调峰。本发明提供的方案能够在实现污泥干化的同时又能提高机组灵活性。

Description

一种燃煤机组的调峰系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及污泥干化技术领域，特别涉及一种燃煤机组的调峰系统及方法。

背景技术

国内风电及光伏发电量逐年上升，燃煤机组未来将在以新能源为主体的新型电力系统中必须具备较好的调峰能力，充当电网稳定器的功能，在新能源大发时让出容量通道，在新能源出力不足时保障电力供应，以维持电网的安全稳定运行。

我国火电厂系统分布广，年耗煤量多，掺烧污泥的潜力大。污泥干化需要的能量较多，污泥干化消耗的能量极大降低了生物质发电系统的发电效率。与此同时，污泥掺烧后燃煤机组的调节能力下降，机组灵活性下降导致机组在对电网的调节支撑能力下降，从而降低电厂的调峰收益以及区域内电力系统的可再生能源消纳能力。

由于掺烧污泥，锅炉燃烧的稳定性下降，机组的最低负荷有所提升，机组的调节性能有所下降。因此，如何在实现污泥干化的同时又能提高机组灵活性是目前亟待需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种燃煤机组的调峰系统及方法，能够在实现污泥干化的同时又能提高机组灵活性。

第一方面，本发明实施例提供了一种燃煤机组的调峰系统，包括污泥干燥器、燃煤锅炉、汽轮机、发电机、热化学储能设备、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一熔盐罐和第二熔盐罐，第一熔盐罐中熔盐的温度低于第二熔盐罐中熔盐的温度，其中：

燃煤锅炉与污泥干燥器连接，燃煤锅炉、汽轮机和发电机依次连接，热化学储能设备分别与汽轮机、发电机和污泥干燥器连接；

第一换热器的放热段的入口与主蒸汽管道连通，出口与冷再热蒸汽管道连通，第一换热器的吸热段的入口与第一熔盐罐连通，出口与第二熔盐罐连通；

第二换热器的放热段的入口与热再热蒸汽管道连通，出口与低压蒸汽管道连通，第二换热器的吸热段的入口与第一熔盐罐连通，出口与第二熔盐罐连通；

第三换热器的放热段的入口与第二熔盐罐连通，出口与第一熔盐罐连通，第三换热器的吸热段的入口与高加出口管道连通，出口与污泥干燥器连通；

吸热段吸收的热量来自放热段放出的热量；

通过热化学储能设备、第一熔盐罐和第二熔盐罐来对污泥干燥器中待干燥的污泥进行干化以及对燃煤机组进行调峰。

第二方面，本发明实施例还提供了一种燃煤机组的调峰方法，采用上述实施例的燃煤机组的调峰系统，方法包括：

在调峰系统处于储热运行模式时，利用电加热器接收由发电机输送的电能，以将热载体加热分解产生第一过热蒸汽；

在调峰系统处于放热运行模式时，利用高加出口管道吸收由第二熔盐罐释放的热能，以将高加出口管道的给水加热产生第二过热蒸汽；

在调峰系统处于放热运行模式时，利用经过加热分解后的热载体吸收汽轮机的排汽以放出能量，放出的能量用于将冷干空气加热为热干空气。

本发明实施例提供了一种燃煤机组的调峰系统及方法，通过增设分别与汽轮机、发电机和污泥干燥器连接的热化学储能设备，同时借助于熔盐储热的容量大、热能品位高等优点，将熔盐储热与燃煤机组耦合，从而既可以利用熔盐和热化学储能设备分别实现蒸汽和电能的储存，又可以利用放热时的热能对待干燥的污泥进行干化。因此，上述技术方案能够在实现污泥干化的同时又能提高机组灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的燃煤机组的调峰系统的结构示意图；

图2是图1所示燃煤机组的调峰系统中热化学储能设备的主视图。

附图标记：

1-污泥干燥器；2-燃煤锅炉；3-汽轮机；4-发电机；5-热化学储能设备；8-干污泥储存器；9-磨煤机；

51-热载体；52-电加热器；511-顶部；512-底部；513-中间部；

11-第一换热器；12-第二换热器；13-第三换热器；15-第一熔盐罐；16-第二熔盐罐；

21-主蒸汽管道；22-冷再热蒸汽管道；23-热再热蒸汽管道；24-低压蒸汽管道；25-高加出口管道；

31-第一气动调节阀；32-第二气动调节阀；33-第三气动调节阀；34-第四气动调节阀；35-第五气动调节阀；36-第六气动调节阀；37-第七气动调节阀；

41-第一温度传感器；42-第二温度传感器；43-第三温度传感器；44-第一流量传感器；45-第二流量传感器；

61-第一熔盐泵；62-第二熔盐泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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实施例一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种燃煤机组的调峰系统，该系统包括污泥干燥器1、燃煤锅炉2、汽轮机3、发电机4、热化学储能设备5、第一换热器11、第二换热器12、第三换热器13、第一熔盐罐15和第二熔盐罐16，第一熔盐罐15中熔盐的温度低于第二熔盐罐16中熔盐的温度，其中：

燃煤锅炉2与污泥干燥器1连接，燃煤锅炉2、汽轮机3和发电机4依次连接，热化学储能设备5分别与汽轮机3、发电机4和污泥干燥器1连接；

第一换热器11的放热段的入口与主蒸汽管道21连通，出口与冷再热蒸汽管道22连通，第一换热器11的吸热段的入口与第一熔盐罐15连通，出口与第二熔盐罐16连通；

第二换热器12的放热段的入口与热再热蒸汽管道23连通，出口与低压蒸汽管道24连通，第二换热器12的吸热段的入口与第一熔盐罐15连通，出口与第二熔盐罐16连通；

第三换热器13的放热段的入口与第二熔盐罐16连通，出口与第一熔盐罐15连通，第三换热器13的吸热段的入口与高加出口管道25连通，出口与污泥干燥器1连通；

吸热段吸收的热量来自放热段放出的热量；

通过热化学储能设备5、第一熔盐罐15和第二熔盐罐16来对污泥干燥器1中待干燥的污泥进行干化以及对燃煤机组进行调峰。

在本实施例中，通过增设分别与汽轮机3、发电机4和污泥干燥器1连接的热化学储能设备5，同时借助于熔盐储热的容量大、热能品位高等优点，将熔盐储热与燃煤机组耦合，从而既可以利用熔盐和热化学储能设备5分别实现蒸汽和电能的储存，又可以利用放热时的热能对待干燥的污泥进行干化。因此，上述技术方案能够在实现污泥干化的同时又能提高机组灵活性。

在本发明一个实施例中，热化学储能设备5包括热载体51和设置于热载体51内的电加热器52；

在调峰系统处于储热运行模式时，电加热器52接收由发电机4输送的电能，以将热载体51加热分解产生第一过热蒸汽（其温度通常为400℃左右），第一过热蒸汽用于通入污泥干燥器1内以对待干燥的污泥进行一次干化；

在调峰系统处于放热运行模式时，高加出口管道25吸收由第二熔盐罐16释放的热能，以将高加出口管道25的给水加热产生第二过热蒸汽（其温度通常为400℃左右），第二过热蒸汽用于通入污泥干燥器1内以对待干燥的污泥进行二次干化；

在调峰系统处于放热运行模式时，经过加热分解后的热载体51吸收汽轮机3的排汽以放出能量，放出的能量用于将冷干空气加热为热干空气，热干空气用于通入污泥干燥器1内以对待干燥的污泥进行三次干化。

在本实施例中，具体利用电加热器52和热载体51分别实现了储能（即将电能通过电加热器52储存到热载体51中）和释能（即通过热载体51将热能释放到干空气中），利用熔盐实现了储热和放热，而且在储能、放热和释能的同时，依次实现了对待干燥的污泥的一次干化、二次干化和三次干化，从而有效提高污泥的干化效率。

在本发明一个实施例中，在调峰系统处于储热运行模式时，热载体51为氢氧化钙或氢氧化镁；

在调峰系统处于放热运行模式时，热载体51为氧化钙或氧化镁。

在本实施例中，在储热运行时，氢氧化钙或氢氧化镁受到电加热器52的热量而分解产生第一过热蒸汽，这个过程会吸收大量的热；在放热运行时，氧化钙或氧化镁（即经过加热分解后的热载体51）会吸收汽轮机3的排汽变为氢氧化钙或氢氧化镁，这个过程会放出大量的热。

当然，热载体51还可以是其它氢氧化物，在此不进行赘述。

请参见图2，在本发明一个实施例中，热载体51包括顶部511、底部512以及设置于顶部511和底部512之间的多个中间部513，电加热器52连续地设置于顶部511、中间部513和底部512内，且电加热器52设置于所有中间部513内。

在本实施例中，通过设置多个中间部513，可以方便快速地将冷干空气加热成热干空气；通过将热载体51设置为包括顶部511、底部512以及设置于顶部511和底部512之间的多个中间部513，如此可以增大换热路径和换热量，从而可以得到更加充分的产物（例如第一过热蒸汽、热干空气等）。

在本发明一个实施例中，中间部513沿长度方向（即图2中从左至右的方向）和宽度方向（即图2中由纸面指向内部的方向）均设置有多个。如此设置，可以进一步增大换热路径和换热量，从而可以得到更加充分的产物。

在本发明一个实施例中，沿冷干空气行进的方向，相邻两列中间部513呈交错设置。如此设置，可以更快地将冷干空气加热成热干空气，从而起到快速调峰的作用。

在本发明一个实施例中，每个中间部513均包括圆柱体和沿高度方向设置于圆柱体外周的螺旋片（图中未示出）。如此设置，可以保证冷干空气与每个中间部513能够更加充分的接触，从而可以更快地将冷干空气加热成热干空气。

在本发明一个实施例中，同一列中每个中间部513的螺旋片的旋向相同，相邻两列中各自中间部513的螺旋片的旋向相反。如此设置，可以使得冷干空气的流动更加混乱，即熵增大，从而可以更快地将冷干空气加热成热干空气。

在本发明一个实施例中，每个中间部513均包括圆柱体和沿高度方向设置于圆柱体外周的多个圆环片（图中未示出）。如此设置，可以保证冷干空气与每个中间部513能够更加充分的接触，从而可以更快地将冷干空气加热成热干空气。

需要说明的是，采用圆环片的中间部513相比采用螺旋片的中间部513，后者可以更快地将冷干空气加热成热干空气。

为了提升燃煤机组的调峰能力，需要重点考虑如何保证该类型机组在深度调峰模式下的运行稳定性、控制精度以及灵活性，下面进行具体介绍。

在本发明一个实施例中，主蒸汽管道21上设置有第一气动调节阀31，热再热蒸汽管道23上设置有第二气动调节阀32，连接第一换热器11的吸热段的入口与第一熔盐罐15的管道上设置有第三气动调节阀33，连接第一换热器11的吸热段的出口与第二熔盐罐16的管道上设置有第一温度传感器41，连接第二换热器12的吸热段的入口与第一熔盐罐15的管道上设置有第四气动调节阀34，连接第二换热器12的吸热段的出口与第二熔盐罐16的管道上设置有第二温度传感器42，高加出口管道25上设置有第五气动调节阀35，连接第三换热器13的放热段的入口与第二熔盐罐16的管道上设置有第六气动调节阀36，连接第三换热器13的吸热段的出口与污泥干燥器1的管道上设置有第三温度传感器43和第一流量传感器44；

在调峰系统处于储热运行模式时，第一气动调节阀31、第二气动调节阀32、第三气动调节阀33和第四气动调节阀34均处于运行调节状态，第一气动调节阀31和第二气动调节阀32均是基于机组主蒸汽压力设定值、运行人员向PID控制器中输入的第一输入信号和机组主蒸汽压力测量值来进行调节，第三气动调节阀33是基于熔盐温度设定值、运行人员向PID控制器中输入的第二输入信号和第一温度传感器41的测量值来进行调节，第四气动调节阀34是基于熔盐温度设定值、运行人员向PID控制器中输入的第三输入信号和第二温度传感器42的测量值来进行调节；

在调峰系统处于放热运行模式时，第五气动调节阀35和第六气动调节阀36均处于运行调节状态，第五气动调节阀35是基于污泥干燥器1的流量设定值、运行人员向PID控制器中输入的第四输入信号和第一流量传感器44的测量值来进行调节，第六气动调节阀36是基于污泥干燥器1的入口温度设定值、运行人员向PID控制器中输入的第五输入信号和第三温度传感器43的测量值来进行调节。

在本实施例中，鉴于燃煤机组正常的可调节范围一般是40%~100%额定负荷，因此在机组负荷低于40%额定负荷时，本发明所提熔盐储热与燃煤机组耦合调峰系统处于储热运行模式，此时第一气动调节阀31和第二气动调节阀32处于运行调节状态。目前燃煤机组协调控制系统多运行在炉跟机协调方式下，故上述第一气动调节阀31和第二气动调节阀32的控制方法均为基于燃煤机组炉跟机协调运行方式下提出。

机组主蒸汽压力设定值与运行人员向PID控制器中输入的第一输入信号求和后作为PID控制器的设定值输入端SP的输入值，此处第一输入信号的作用主要是方便运行人员对机组主蒸汽压力值进行微小调整；机组主蒸汽压力测量值（安装于燃煤机组主蒸汽管道）经过滤波块LEADLAG的运算处理之后，作为PID控制器的过程值输入端PV的输入值，此处滤波块LEADLAG的作用主要是防止压力测量过程中的信号抖动；PID控制器经过对设定值输入SP和过程值PV的控制运算之后，输出第一气动调节阀31执行机构的控制指令，从而确保机组深度调峰模式下锅炉维持在稳燃负荷以上运行，保证为汽轮机提供满足深度调峰运行需求的蒸汽参数。

对于燃煤机组，在机组并网带负荷之后，其再热机组一般处于全开位置，主蒸汽流量和再热蒸汽流量一般成一定的比例。故本发明提出：第二气动调节阀32执行机构的控制指令由第一气动调节阀31执行机构的控制指令经函数f(x)计算得出，从而保证进入汽轮机主蒸汽和再热蒸汽流量的合理比例，函数f(x)可由现场试验修正得出。

在本实施例中，第三气动调节阀33和第四气动调节阀34的控制功能和方案相同，均是保证第一换热器11和第二换热器12的出口熔盐温度满足工艺系统运行要求，熔盐温度设定值与运行人员向PID控制器中输入的第二输入信号或第三输入信号求和后作为PID控制器的设定值输入端SP的输入值，此处第二输入信号或第三输入信号的作用主要是方便运行人员对热熔盐温度值进行微小调整；第一温度传感器41和第二温度传感器42的测量值经过滤波块LEADLAG的运算处理之后，作为PID控制器的过程值输入端PV的输入值，此处滤波块LEADLAG的作用主要是防止温度测量过程中的信号抖动；PID控制器经过对设定值输入SP和过程值PV的控制运算之后，输出第三气动调节阀33和第四气动调节阀34执行机构的控制指令，用以最终维持第二熔盐罐16内热熔盐温度在合理范围之内，从而保证第二熔盐罐16内的热熔盐参数满足运行需求。

在本实施例中，第五气动调节阀35主要是保证进入污泥干燥器1的蒸汽流量，从而保证污泥干燥器1所需干燥用热量。污泥干燥器1的流量设定值经过函数f1(x)运算得出污泥干燥过程中所需过热蒸汽流量值的设定值，该过热蒸汽流量值与运行人员在控制系统中输入的第四输入信号求和后作为第五气动调节阀35控制逻辑中PID控制器的设定值输入端SP的输入值，此处第四输入信号的作用主要是方便运行人员对第三换热器13的吸热段的出口的第二过热蒸汽温度值（也即污泥干燥器1的入口过热蒸汽温度值）进行微小调整；第一流量传感器44的测量值经过滤波块LEADLAG的运算处理之后，作为PID控制器的过程值输入端PV的输入值，此处滤波块LEADLAG的作用主要是防止流量测量过程中的信号抖动；PID控制器经过对设定值输入SP和过程值PV的控制运算之后，输出第五气动调节阀35执行机构的控制指令，以保证在将第二熔盐罐16储存的热量合理高效的应用在污泥干燥系统中，确保干燥后的污泥可以应用于燃煤机组锅炉燃烧，从而提升燃煤机组调节和经济性能。

在本实施例中，第六气动调节阀36的主要功能是保证第三换热器13的吸热段的出口的蒸汽温度满足污泥干燥器所需过热蒸汽的温度要求。具体地，第三换热器13的吸热段的出口的蒸汽温度设定值与运行人员在控制系统中输入的第五输入信号求和后作为PID控制器的设定值输入端SP的输入值，此处第五输入信号的作用主要是方便运行人员对第三换热器13的吸热段的出口蒸汽温度值（即污泥干燥器1的入口蒸汽温度值）进行微小调整；第三温度传感器43的测量值经过滤波块LEADLAG的运算处理之后，作为PID控制器的过程值输入端PV的输入值，此处滤波块LEADLAG的作用主要是防止温度测量过程中的信号抖动；PID控制器经过对设定值输入SP和过程值PV的控制运算之后，输出第六气动调节阀36执行机构的控制指令，以保证污泥干燥器1所需过热蒸汽的蒸汽品质，从而保证污泥干燥器1之后的污泥能合理应用于锅炉掺烧。

在本发明一个实施例中，第二气动调节阀32是通过如下公式（即函数f(x)）进行调节的：

式中，

和

分别表示第一气动调节阀31和第二气动调节阀32中执行机构的开度指令，%；

和

分别表示第一气动调节阀31和第二气动调节阀32的流量系数；

和

分别表示第一气动调节阀31和第二气动调节阀32的前后压力差，MPa；

表示机组功率，MW；

和

分别表示主蒸汽和再热蒸汽的流量函数比的系数；

第五气动调节阀35是通过如下方式进行调节的：

基于污泥干燥器1的流量设定值和如下公式（即函数f1(x)）确定第三换热器13的吸热段的出口的蒸汽流量：

式中，

表示第三换热器13的吸热段的出口的蒸汽流量，t/h；

表示污泥干燥器1的流量设定值，t/h；

表示污泥干燥器1的出入口的污泥焓差；

表示第三换热器13的吸热段的出入口的蒸汽焓差；其中，

和

均通过蒸汽品质焓熵表得到；

对第三换热器13的吸热段的出口的蒸汽流量和运行人员向PID控制器中输入的第四输入信号进行求和，得到第三换热器13的吸热段的出口的蒸汽流量理论值；

基于第三换热器13的吸热段的出口的蒸汽流量理论值和第一流量传感器44的测量值，对第五气动调节阀35进行调节。

在本实施例中，通过给出具体的公式，可以实现第二气动调节阀32和第五气动调节阀35的精准调控。

需要说明的是，当燃煤机组处于储热运行模式时，机组原有协调控制系统中锅炉负荷指令将保持原有指令不变，也即此时锅炉负荷维持在40%额定负荷状态；机组主蒸汽压力的调节主要由第一气动调节阀31来保证；项目执行时，机组锅炉和第一气动调节阀31的调节回路应有自动切换回路，此处不再赘述。

在本发明一个实施例中，上述调峰系统还包括依次设置于污泥干燥器1和燃煤锅炉2之间的干污泥储存器8和磨煤机9，磨煤机9用于将来自干污泥储存器8的干污泥研磨后送入燃煤锅炉2，连接磨煤机9和燃煤锅炉2之间的管道上设置有第二流量传感器45，磨煤机9的出口设置有第七气动调节阀37；

在调峰系统处于放热运行模式时，第七气动调节阀37处于运行调节状态，第七气动调节阀37是基于干污泥流量设定值和第二流量传感器45的测量值来进行调节，干污泥流量设定值是基于锅炉燃料量指令、运行人员向PID控制器中输入的第六输入信号和机组负荷得到的。

在本实施例中，通过在污泥干燥器1和燃煤锅炉2之间设置干污泥储存器8，实现了干污泥进入燃煤锅炉2之前的缓冲作用，从而在对污泥进行有效处理的基础上，还解决了污泥变为干污泥后直接进入燃煤锅炉2掺烧所不具备的变负荷调节能力，即在对机组进行负荷调节时，就可以利用污泥干燥器1来产出更多或更少的干污泥，而这些干污泥都是由干污泥储存器8进行存储，从而使得干污泥储存器8作为缓冲容器而间接地实现了机组负荷调节的效果。

在本实施例中，需要考虑放热运行模式下干污泥的放热量，通过设置干污泥流量设定值所依据的因素，来保证锅炉出力与干污泥所放热量与机组需求热量相匹配。

在本实施例中，先确定出热干污泥放热系数，经与锅炉燃料量指令进行乘法运算，得到所需要干污泥替代的燃煤量，该所需要干污泥替代的燃煤量经进一步运算得出干污泥流量基本计算值，干污泥流量基本计算值与运行人员向PID控制器中输入的第六输入信号求和后作为PID控制器的设定值输入端SP的输入值；此处第六输入信号的作用主要是方便运行人员对热干污泥流量值进行微小调整。第二流量传感器45的测量值经过滤波块LEADLAG的运算处理之后，作为PID控制器的过程值输入端PV的输入值，此处滤波块LEADLAG的作用主要是防止流量测量过程中的信号抖动；PID控制器经过对设定值输入SP和过程值PV的控制运算之后，输出第七气动调节阀37中执行机构的控制指令，以保证在机组高负荷工况下将热干污泥储罐储存的热量合理高效的应用在机组发电系统中，从而提升机组调节以及经济性能。

在本发明一个实施例中，第一熔盐罐15中设置有第一熔盐泵61，第一熔盐泵61分别与第一换热器11和第二换热器12的吸热段的入口连通，第二熔盐罐16中设置有第二熔盐泵62，第二熔盐泵62与第四换热器14的放热段的入口连通，第一熔盐泵61和第二熔盐泵62均采用变频调速的方式。

在本实施例中，在放热负荷较小时采用第七气动调节阀37调节热熔盐流量，在放热负荷较大时采用第二熔盐泵62变频调节热熔盐流量。

可以理解的是，污泥干燥器1的具体结构至少包括用于带动污泥运动的两层干燥辊（即污泥在污泥干燥器1的中间区域行进，同时第一过热蒸汽、第二过热蒸汽和热干空气也从该区域中穿过）和驱动干燥辊旋转的驱动机构，在此本实施例对污泥干燥器1的其他细节结构不进行限定和赘述，此为本领域技术人员所熟知。

为了确保机组掺烧污泥后锅炉的稳定运行，当机组负荷大于50%额定负荷（此值可结合实际运行情况进行调整）时，本发明所提污泥掺烧部分即可工作，此时污泥磨粉机25处于运行调节状态。

机组负荷经过函数f2(x)运算得出干污泥燃烧对应的干污泥放热系数，经与锅炉燃料量指令进行乘法运算，得到需要燃烧的干污泥放热量，该放热量经f3(x)运算得出干污泥流量基本计算值，干污泥流量基本计算值与运行人员在控制系统中输入的第六输入信号求和后作为PID控制器的设定值输入端SP的输入值；此处第六输入信号的作用主要是方便运行人员对干污泥流量值进行微小调整。第二流量传感器45的测量值经过滤波块LEADLAG的运算处理之后，作为PID控制器的过程值输入端PV的输入值，此处滤波块LEADLAG的作用主要是防止流量测量过程中的信号抖动；PID控制器经过对设定值输入SP和过程值PV的控制运算之后，输出第七气动调节阀37的控制指令，以保证在机组较高负荷工况下实现干污泥的高效、稳定掺烧，提升机组调节以及经济性能。

在本发明一个实施例中，干污泥流量设定值具体是通过如下方式得到的：

基于如下公式（即函数f2(x)）确定干污泥放热系数：

式中，

表示随机组负荷变化的干污泥放热系数，无量纲；

表示机组功率，MW；

和

分别表示随机组负荷增加所需要干污泥代替燃煤量的系数；

对干污泥放热系数和锅炉燃料量指令进行乘法运算，得到所需要干污泥替代的燃煤量；

基于如下公式（即函数f3(x)）确定干污泥流量基本计算值：

式中，

表示干污泥流量基本计算值，t/h；

表示所需要干污泥替代的燃煤量，t/h；

和

分别表示燃煤和干污泥的热值，J/kg；

对干污泥流量基本计算值和运行人员向PID控制器中输入的第六输入信号进行求和，得到干污泥流量设定值。

下面介绍上述技术方案的工作过程：

a）储热运行模式：

当机组负荷低于40%额定负荷时，调峰系统处于储热运行模式，此时第一气动调节阀31、第二气动调节阀32、第三气动调节阀33和第四气动调节阀34处于运行调节状态。从主蒸汽管道21和热再热蒸汽管道23来的蒸汽分别经过第一气动调节阀31和第二气动调节阀32，并分别经由第一换热器11和第二换热器12后，分别接入冷再热蒸汽管道22和低压蒸汽管道24，以实现机组低负荷下多余蒸汽放热至熔盐的过程；在储热运行模式时，第一熔盐泵61启动，通过分别控制第三气动调节阀33和第四气动调节阀34分别控制第一换热器11和第二换热器12熔盐侧出口熔盐温度，以保证储热过程中的熔盐参数。

特别地，上述低压蒸汽管道24包括除氧器供汽管道、给水泵汽轮机供汽管道、汽轮机低压缸连通管和辅汽联箱中的至少一种，机组运行期间，可依据排汽参数自动选择换热器后蒸汽接入点，在此不进行具体限定。

B）放热运行模式：

当机组负荷大于40%额定负荷时，调峰系统处于放热运行模式，此时第五气动调节阀35和第六气动调节阀36处于运行调节状态。从高加出口管道25来的给水经过第五气动调节阀35，经由第三换热器13后，产生第二过热蒸汽并送入污泥干燥器1，以实现将热熔盐储存的热量放至污泥干燥器1的过程，第五气动调节阀35控制第三换热器13出口的过热蒸汽流量，确保污泥干燥器1所需热量；该工作状态下，第二熔盐泵62启动，通过第六气动调节阀36的调节来控制进入第三换热器13的热熔盐流量，从而保证第三换热器13出口的过热蒸汽品质，确保污泥干燥器1的进汽品质。

当机组负荷升高到适当值时（原则上不低于50%），锅炉及其辅助设备运行稳定，此时第七气动调节阀37启动，通过第七气动调节阀37调节进入锅炉的掺烧污泥量，从而在保证锅炉安全的前提下实现污泥的掺烧处理，达到有效实现火电机组灵活调峰和污泥利用的双重效果，具有积极的社会意义。

此外，本发明实施例还提供了一种燃煤机组的调峰方法，采用上述任一项实施例提及的燃煤机组的调峰系统，该方法包括：

在调峰系统处于储热运行模式时，利用电加热器52接收由发电机4输送的电能，以将热载体51加热分解产生第一过热蒸汽；

在调峰系统处于放热运行模式时，利用高加出口管道25吸收由第二熔盐罐16释放的热能，以将高加出口管道25的给水加热产生第二过热蒸汽；

在调峰系统处于放热运行模式时，利用经过加热分解后的热载体51吸收汽轮机3的排汽以放出能量，放出的能量用于将冷干空气加热为热干空气。

需要说明的是，该实施例提供的燃煤机组的调峰方法与上述实施例提供的燃煤机组的调峰系统是基于同一发明构思，因此二者具有相同的有益效果，在此不进行赘述。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种燃煤机组的调峰系统，其特征在于，包括污泥干燥器（1）、燃煤锅炉（2）、汽轮机（3）、发电机（4）、热化学储能设备（5）、第一换热器（11）、第二换热器（12）、第三换热器（13）、第一熔盐罐（15）和第二熔盐罐（16），所述第一熔盐罐（15）中熔盐的温度低于所述第二熔盐罐（16）中熔盐的温度，其中：

所述燃煤锅炉（2）与所述污泥干燥器（1）连接，所述燃煤锅炉（2）、所述汽轮机（3）和所述发电机（4）依次连接，所述热化学储能设备（5）分别与所述汽轮机（3）、所述发电机（4）和所述污泥干燥器（1）连接；

所述第一换热器（11）的放热段的入口与主蒸汽管道（21）连通，出口与冷再热蒸汽管道（22）连通，所述第一换热器（11）的吸热段的入口与所述第一熔盐罐（15）连通，出口与所述第二熔盐罐（16）连通；

所述第二换热器（12）的放热段的入口与热再热蒸汽管道（23）连通，出口与低压蒸汽管道（24）连通，所述第二换热器（12）的吸热段的入口与所述第一熔盐罐（15）连通，出口与所述第二熔盐罐（16）连通；

所述第三换热器（13）的放热段的入口与所述第二熔盐罐（16）连通，出口与所述第一熔盐罐（15）连通，所述第三换热器（13）的吸热段的入口与高加出口管道（25）连通，出口与所述污泥干燥器（1）连通；

所述吸热段吸收的热量来自所述放热段放出的热量；

通过所述热化学储能设备（5）、所述第一熔盐罐（15）和所述第二熔盐罐（16）来对所述污泥干燥器（1）中待干燥的污泥进行干化以及对燃煤机组进行调峰；

所述热化学储能设备（5）包括热载体（51）和设置于所述热载体（51）内的电加热器（52）；

在所述调峰系统处于储热运行模式时，所述电加热器（52）接收由所述发电机（4）输送的电能，以将所述热载体（51）加热分解产生第一过热蒸汽，所述第一过热蒸汽用于通入所述污泥干燥器（1）内以对待干燥的污泥进行一次干化；

在所述调峰系统处于放热运行模式时，所述高加出口管道（25）吸收由所述第二熔盐罐（16）释放的热能，以将所述高加出口管道（25）的给水加热产生第二过热蒸汽，所述第二过热蒸汽用于通入所述污泥干燥器（1）内以对待干燥的污泥进行二次干化；

在所述调峰系统处于放热运行模式时，经过加热分解后的热载体（51）吸收所述汽轮机（3）的排汽以放出能量，放出的能量用于将冷干空气加热为热干空气，所述热干空气用于通入所述污泥干燥器（1）内以对所述待干燥的污泥进行三次干化。

2.根据权利要求1所述的燃煤机组的调峰系统，其特征在于，在所述调峰系统处于储热运行模式时，所述热载体（51）为氢氧化钙或氢氧化镁；

在所述调峰系统处于放热运行模式时，所述热载体（51）为氧化钙或氧化镁。

3.根据权利要求1所述的燃煤机组的调峰系统，其特征在于，所述热载体（51）包括顶部（511）、底部（512）以及设置于所述顶部（511）和所述底部（512）之间的多个中间部（513），所述电加热器（52）连续地设置于所述顶部（511）、所述中间部（513）和所述底部（512）内，且所述电加热器（52）设置于所有所述中间部（513）内。

4.根据权利要求3所述的燃煤机组的调峰系统，其特征在于，所述中间部（513）沿长度方向和宽度方向均设置有多个；

沿所述冷干空气行进的方向，相邻两列所述中间部（513）呈交错设置；

每个所述中间部（513）均包括圆柱体和沿高度方向设置于所述圆柱体外周的螺旋片；

同一列中每个所述中间部（513）的螺旋片的旋向相同，相邻两列中各自所述中间部（513）的螺旋片的旋向相反。

5.根据权利要求1所述的燃煤机组的调峰系统，其特征在于，所述主蒸汽管道（21）上设置有第一气动调节阀（31），所述热再热蒸汽管道（23）上设置有第二气动调节阀（32），连接所述第一换热器（11）的吸热段的入口与所述第一熔盐罐（15）的管道上设置有第三气动调节阀（33），连接所述第一换热器（11）的吸热段的出口与所述第二熔盐罐（16）的管道上设置有第一温度传感器（41），连接所述第二换热器（12）的吸热段的入口与所述第一熔盐罐（15）的管道上设置有第四气动调节阀（34），连接所述第二换热器（12）的吸热段的出口与所述第二熔盐罐（16）的管道上设置有第二温度传感器（42），所述高加出口管道（25）上设置有第五气动调节阀（35），连接所述第三换热器（13）的放热段的入口与所述第二熔盐罐（16）的管道上设置有第六气动调节阀（36），连接所述第三换热器（13）的吸热段的出口与所述污泥干燥器（1）的管道上设置有第三温度传感器（43）和第一流量传感器（44）；

在所述调峰系统处于储热运行模式时，所述第一气动调节阀（31）、所述第二气动调节阀（32）、所述第三气动调节阀（33）和所述第四气动调节阀（34）均处于运行调节状态，所述第一气动调节阀（31）和所述第二气动调节阀（32）均是基于机组主蒸汽压力设定值、运行人员向PID控制器中输入的第一输入信号和机组主蒸汽压力测量值来进行调节，所述第三气动调节阀（33）是基于熔盐温度设定值、运行人员向PID控制器中输入的第二输入信号和所述第一温度传感器（41）的测量值来进行调节，所述第四气动调节阀（34）是基于熔盐温度设定值、运行人员向PID控制器中输入的第三输入信号和所述第二温度传感器（42）的测量值来进行调节；

在所述调峰系统处于放热运行模式时，所述第五气动调节阀（35）和所述第六气动调节阀（36）均处于运行调节状态，所述第五气动调节阀（35）是基于所述污泥干燥器（1）的流量设定值、运行人员向PID控制器中输入的第四输入信号和所述第一流量传感器（44）的测量值来进行调节，所述第六气动调节阀（36）是基于所述污泥干燥器（1）的入口温度设定值、运行人员向PID控制器中输入的第五输入信号和所述第三温度传感器（43）的测量值来进行调节。

6.根据权利要求5所述的燃煤机组的调峰系统，其特征在于，所述第二气动调节阀（32）是通过如下公式进行调节的：

式中，

和

分别表示所述第一气动调节阀（31）和所述第二气动调节阀（32）中执行机构的开度指令，%；

和

分别表示所述第一气动调节阀（31）和所述第二气动调节阀（32）的流量系数；

和

分别表示所述第一气动调节阀（31）和所述第二气动调节阀（32）的前后压力差，MPa；

表示机组功率，MW；

和

分别表示主蒸汽和再热蒸汽的流量函数比的系数；

所述第五气动调节阀（35）是通过如下方式进行调节的：

基于所述污泥干燥器（1）的流量设定值和如下公式确定所述第三换热器（13）的吸热段的出口的蒸汽流量：

式中，

表示所述第三换热器（13）的吸热段的出口的蒸汽流量，t/h；

表示所述污泥干燥器（1）的流量设定值，t/h；

表示所述污泥干燥器（1）的出入口的污泥焓差；

表示所述第三换热器（13）的吸热段的出入口的蒸汽焓差；其中，

和

均通过蒸汽品质焓熵表得到；

对所述第三换热器（13）的吸热段的出口的蒸汽流量和运行人员向PID控制器中输入的第四输入信号进行求和，得到所述第三换热器（13）的吸热段的出口的蒸汽流量理论值；

基于所述第三换热器（13）的吸热段的出口的蒸汽流量理论值和所述第一流量传感器（44）的测量值，对所述第五气动调节阀（35）进行调节。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的燃煤机组的调峰系统，其特征在于，还包括依次设置于所述污泥干燥器（1）和所述燃煤锅炉（2）之间的干污泥储存器（8）和磨煤机（9），所述磨煤机（9）用于将来自所述干污泥储存器（8）的干污泥研磨后送入所述燃煤锅炉（2），连接所述磨煤机（9）和所述燃煤锅炉（2）之间的管道上设置有第二流量传感器（45），所述磨煤机（9）的出口设置有第七气动调节阀（37）；

在所述调峰系统处于放热运行模式时，所述第七气动调节阀（37）处于运行调节状态，所述第七气动调节阀（37）是基于干污泥流量设定值和所述第二流量传感器（45）的测量值来进行调节，所述干污泥流量设定值是基于锅炉燃料量指令、运行人员向PID控制器中输入的第六输入信号和机组负荷得到的。

8.根据权利要求7所述的燃煤机组的调峰系统，其特征在于，所述干污泥流量设定值具体是通过如下方式得到的：

基于如下公式确定干污泥放热系数：

式中，

表示随机组负荷变化的干污泥放热系数，无量纲；

表示机组功率，MW；

和

分别表示随机组负荷增加所需要干污泥代替燃煤量的系数；

对所述干污泥放热系数和所述锅炉燃料量指令进行乘法运算，得到所需要干污泥替代的燃煤量；

基于如下公式确定干污泥流量基本计算值：

式中，

表示干污泥流量基本计算值，t/h；

表示所需要干污泥替代的燃煤量，t/h；

和

分别表示燃煤和干污泥的热值，J/kg；

对所述干污泥流量基本计算值和运行人员向PID控制器中输入的第六输入信号进行求和，得到干污泥流量设定值。

9.一种燃煤机组的调峰方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的燃煤机组的调峰系统，所述方法包括：

在所述调峰系统处于储热运行模式时，利用所述电加热器（52）接收由所述发电机（4）输送的电能，以将所述热载体（51）加热分解产生第一过热蒸汽；

在所述调峰系统处于放热运行模式时，利用所述高加出口管道（25）吸收由所述第二熔盐罐（16）释放的热能，以将所述高加出口管道（25）的给水加热产生第二过热蒸汽；

在所述调峰系统处于放热运行模式时，利用经过加热分解后的热载体（51）吸收所述汽轮机（3）的排汽以放出能量，放出的能量用于将冷干空气加热为热干空气。

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