CN116972377A - 热电联产系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开热电联产系统，包括吸热式热泵、抽凝式机组、高背压机组、热网回水加热管路；吸热式热泵包括发生器、蒸发器、冷凝器和吸收器；抽凝式机组的抽汽管路能通过输汽管与发生器连通；高背压机组的低压缸的排汽通过第一管路直接连通至空冷凝汽器，并通过设有供热凝汽器的第二管路连通至空冷凝汽器；热网回水管路接通供热凝汽器，并通过并联管路与热网供水管路连通；并联管路包括并联的第三管路和第四管路；第三管路依次接通吸收器、冷凝器和尖峰加热器；第四管路依次接通的变频水泵和储热罐。该系统能在电力低谷期和高峰期分别采用吸收式热泵回收的高背压机组的排汽余热和储热罐储存的热量加热热网回水。本发明还公开热电联产系统的运行方法。

Description

热电联产系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及火电厂调峰技术领域，更具体地说，涉及一种热电联产调峰系统，还涉及一种热电联产调峰系统的运行方法。

背景技术

随着电力行业的发展，太阳能、风能等新能源发电比重越来越大。太阳能、风能等新能源发电具有较强的波动性、反调峰特性，给电网调峰带来巨大挑战。

目前，火电厂热电联产机组在火力发电中的比重大、容量高，是我国北方地区火力发电厂的主要形式，相应的，提高热电联产机组深度调峰能力是效消纳可再生能源发电的关键技术。但现有的热电联产调峰系统存在热网回水的加热热源选择不够灵活的问题。

因此，如何提供一种能灵活选择热网回水加热热源的热电联产调峰系统，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种热电联产调峰系统，其热网回水经过高背压机组的供热凝汽器加热后能根据需要通过第三管路或第四管路输回热网供水管路；在电力低谷期时能利用抽凝式机组的抽汽来驱动吸收式热泵回收高背压机组排汽热量，使热网回水经由第三管路的吸收器、冷凝器和尖峰加热器加热后输回热网供水管路；在电力高峰期时，吸热式热泵不工作，热网回水经过供热凝汽器加热后通过第四管路中储热罐加热后输回热网供水管路；该热电联产调峰系统使热网回水的加热热源选择更灵活，在采暖季能提升整个系统的能效水平与运行灵活性。本发明还提供一种热电联产调峰系统的运行方法，能在电力低谷期时采用抽凝式机组的汽轮机抽汽驱动吸收式热泵回收高背压机组的排汽余热来加热热网回水，在电力高峰期时利用储热罐加热热网回水，实现灵活选择热网回水的加热热源。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种热电联产系统，包括：

吸热式热泵，所述吸热式热泵包括发生器、蒸发器、冷凝器和吸收器；

抽凝式机组，所述抽凝式机组的抽汽管路能通过输汽管与所述发生器连通；

高背压机组，所述高背压机组的低压缸的排汽通过第一管路直接连通至空冷凝汽器，并通过设有供热凝汽器的第二管路连通至所述空冷凝汽器；

热网回水加热管路，所述热网回水管路接通所述供热凝汽器，并通过并联管路与热网供水管路连通；所述并联管路包括并联的第三管路和第四管路；所述第三管路依次接通所述吸收器、所述冷凝器和尖峰加热器；所述第四管路依次接通的变频水泵和储热罐。

可选地，上述热电联产系统中，所述抽凝式机组的抽汽管路为多个，分别用于抽取不同压力级的蒸汽；各级抽汽管路均通过所述输汽管与所述发生器接通，且各级抽汽管路分别设有控制阀门。

可选地，上述热电联产系统中，所述抽汽管路包括与所述抽凝式机组中高压缸接通的第一级抽汽管路，分别与所述抽凝式机组的中压缸接通的第二级抽汽管路、第三级抽汽管、第四级抽汽管；第一、二、三、四级抽汽管分别设有控制阀门甲、控制阀门乙、控制阀门丙、控制阀门丁。

可选地，上述热电联产系统中，所述输汽管与所述尖峰加热器的壳侧入口接通；所述尖峰加热器的壳侧出口和所述发生器的出口均接入所述抽凝式机组的除氧器。

可选地，上述热电联产系统中，所述输汽管上设有调节阀门甲、所述输汽管和所述尖峰加热器的壳侧入口之间的管路上设有调节阀门乙；所述调节阀门甲位于所述发生器和所述尖峰加热器之间。

可选地，上述热电联产系统中，所述第一管路设有调节阀门丁；所述第二管路设有调节阀门丙，所述调节阀门丙与所述供热凝汽器的管侧入口连通。

可选地，上述热电联产系统中，所述第二管路还接通所述蒸发器，所述蒸发器位于所述供热凝汽器和所述空冷凝汽器之间。

可选地，上述热电联产系统中，所述第三管路设有控制阀门辛、控制阀门庚；所述控制阀门辛位于所述尖峰加热器背离所述冷凝器的一侧、所述控制阀门庚位于所述吸收器背离所述冷凝器的一侧。

可选地，上述热电联产系统中，所述第四管路设有控制阀门戊、控制阀门己；所述控制阀门戊位于所述储热罐背离所述变频水泵的一侧、所述控制阀门己位于所述变频水泵背离所述储热罐的一侧。

一种热电联产调峰系统的运行方法，用于上述技术方案中任意一项所述的热电联产调峰系统；包括：

判断当前时段是否为电力高峰期或电力低谷期；

在当前时段为电力低谷期时，控制所述吸收式热泵工作，控制所述抽凝式机组的抽汽通过所述输汽管分别通入所述发生器和所述尖峰加热器；使所述热网回水加热管路中热网回水依次通过所述供热凝汽器、所述第三管路的吸收器、凝汽器和尖峰加热器回流至热网供水管路；使所述变频水泵驱动所述第四管路中工质由所述储热罐流向所述第三管路的吸收器；

在当前时段为电力高峰期时，控制所述吸热式热泵停止工作，停止抽凝式机组的抽汽通过所述输汽管通入所述发生器和所述尖峰加热器；使所述热网回水加热管路中热网回水依次通过所述供热凝汽器、所述第四管路的变频水泵、所述第四管路的储热罐回流至热网供水管路。

本发明提供一种热电联产系统，包括吸热式热泵、抽凝式机组、高背压机组、热网回水加热管路；吸热式热泵包括发生器、蒸发器、冷凝器和吸收器；抽凝式机组的抽汽管路能通过输汽管与发生器连通；高背压机组的低压缸的排汽通过第一管路直接连通至空冷凝汽器，并通过设有供热凝汽器的第二管路连通至空冷凝汽器；热网回水管路接通供热凝汽器，并通过并联管路与热网供水管路连通；并联管路包括并联的第三管路和第四管路；第三管路依次接通吸收器、冷凝器和尖峰加热器；第四管路依次接通的变频水泵和储热罐。

上述热电联产调峰系统中，热网回水经过高背压机组的供热凝汽器加热后能根据需要通过第三管路或第四管路输回热网供水管路；在电力低谷期时能利用抽凝式机组的抽汽来驱动吸收式热泵回收高背压机组排汽热量，使热网回水经由第三管路的吸收器、冷凝器和尖峰加热器加热后输回热网供水管路；在电力高峰期时，吸热式热泵不工作，热网回水经过供热凝汽器加热后通过第四管路中储热罐加热后输回热网供水管路。该热电联产调峰系统使热网回水的加热热源选择更灵活，在采暖季能提升整个系统的能效水平与运行灵活性。

本发明还提供一种热电联产调峰系统的运行方法，用于上述热电联产调峰系统，能在电力低谷期时采用抽凝式机组的汽轮机抽汽驱动吸收式热泵回收高背压机组的排汽余热来加热热网回水，在电力高峰期时利用储热罐加热热网回水，实现灵活选择热网回水加热热源。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的热电联产系统的结构示意图；

其中，图1中：

锅炉101；高压缸102；中压缸103；低压缸104；除氧器105；发电机106；控制阀门甲107；控制阀门乙108；控制阀门丙109；控制阀门丁110；吸热式热泵111；调节阀门甲112；调节阀门乙113；尖峰加热器114；控制阀门辛115；调节阀门戊116；控制阀门戊117；储热罐118；变频水泵119；控制阀门庚120；控制阀门己121；供热凝汽器122；发电机123；调节阀门丙124；调节阀门丁125；空冷凝汽器126；低压缸127；输汽管01。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种热电联产调峰系统，其热网回水经过高背压机组的供热凝汽器加热后能根据需要通过第三管路或第四管路输回热网供水管路；在电力低谷期时能利用抽凝式机组的抽汽来驱动吸收式热泵回收高背压机组排汽热量，使热网回水经由第三管路的吸收器、冷凝器和尖峰加热器加热后输回热网供水管路；在电力高峰期时，吸热式热泵不工作，热网回水经过供热凝汽器加热后通过第四管路中储热罐加热后输回热网供水管路；该热电联产调峰系统使热网回水的加热热源选择更灵活，在采暖季能提升整个系统的能效水平与运行灵活性。本发明实施例还公开一种热电联产调峰系统的运行方法，能在电力低谷期时采用抽凝式机组的汽轮机抽汽驱动吸收式热泵回收高背压机组的排汽余热来加热热网回水，在电力高峰期时利用储热罐加热热网回水，实现灵活选择热网回水的加热热源。

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，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1，本发明实施例提供一种热电联产系统，包括吸热式热泵111、抽凝式机组、高背压机组、热网回水加热管路。吸热式热泵111包括发生器、蒸发器、冷凝器和吸收器。抽凝式机组包括依次相连通的锅炉101的主蒸汽侧、高压缸102、锅炉101的再热蒸汽侧、中压缸103、低压缸104；高压缸102、中压缸103、低压缸104依次通过机械轴与抽凝式机组的发电机106的转轴连接。

抽凝式机组的抽汽管路用于抽取高压缸102和/或中压缸103的蒸汽；抽凝式机组的抽汽管路能通过输汽管01与吸热式热泵111的发生器连通。

高背压机组的低压缸127的排汽通过第一管路直接连通至空冷凝汽器126，并通过设有供热凝汽器122的第二管路连通至空冷凝汽器126(第二管路接通供热凝汽器122的管侧)。高背压机组的低压缸127通过机械轴与高背压机组的发电机123连接。

热网回水管路接通供热凝汽器122(具体接通供热凝汽器122的壳侧)，并通过并联管路与热网供水管路连通；并联管路包括并联的第三管路和第四管路；第三管路依次接通吸收器、冷凝器和尖峰加热器114(具体为尖峰加热器114的管侧)；第四管路依次接通的变频水泵119和储热罐118；第三管路中吸热器与供热凝汽器122的壳侧连通、尖峰加热器114与热网供水管连通；第四管路中变频水泵119与供热凝汽器122的壳侧连通、储热罐与热网供水管连通。

上述热电联产调峰系统中，热网回水经过高背压机组的供热凝汽器122加热后能根据需要分别通过第三管路、第四管路输回热网供水管路；在电力低谷期时能利用抽凝式机组的抽汽来驱动吸收式热泵回收高背压机组排汽热量，使热网回水通过第三管路加热后输回热网回水加热管路；在电力高峰期时，吸热式热泵111不工作，热网回水经过供热凝汽器122加热后通过第四管路中储热罐118加热后输回热网回水加热管路。该热电联产调峰系统使热网回水的加热热源选择更灵活，在采暖季提升整个系统的能效水平与运行灵活性。

抽凝式机组的抽汽管路为多个，分别用于抽取不同压力级的蒸汽。各级抽汽管路均通过输汽管01与吸热式热泵111的发生器接通，且各级抽汽管路分别设有控制阀门。

具体的，抽汽管路包括与抽凝式机组中高压缸102接通的第一级抽汽管路，分别与抽凝式机组的中压缸103接通的第二级抽汽管路、第三级抽汽管、第四级抽汽管；第一、二、三、四级抽汽管分别设有控制阀门甲107、控制阀门乙108、控制阀门丙109、控制阀门丁110。

输汽管01与尖峰加热器114的壳侧入口接通；尖峰加热器114的壳侧出口和发生器的出口均接入抽凝式机组的除氧器105。第三级抽汽管与除氧器105相连通。

输汽管01上设有调节阀门甲112、输汽管01和尖峰加热器114的壳侧入口之间的管路上设有调节阀门乙113；调节阀门甲112位于发生器和尖峰加热器114之间。

上述热电联产系统中，第一管路设有调节阀门丁125；第二管路设有调节阀门丙124，调节阀门丙124与供热凝汽器122的管侧入口连通。第二管路还接通吸热式热泵111的蒸发器，蒸发器位于供热凝汽器122和空冷凝汽器126之间。

第三管路设有控制阀门辛115、控制阀门庚120；控制阀门辛115位于尖峰加热器114背离冷凝器的一侧、控制阀门庚120位于吸收器背离冷凝器的一侧。

第四管路设有控制阀门戊117、控制阀门己121；控制阀门戊117位于储热罐118背离变频水泵119的一侧、控制阀门己121位于变频水泵119背离储热罐118的一侧。热网供水管路上设有调节阀门戊116。

在采暖季储能阶段，即电力低谷期，上述热电联产调峰系统按照以下方式运行：吸收式热泵111工作，打开控制阀门庚120、控制阀门辛115、调节阀门甲112、调节阀门乙113；调节变频水泵119使得该管路工质由储热罐118流向控制阀门己121。调整调节阀门丙124、调节阀门丁125的开度，使得供热凝汽器122壳侧出口工质与变频水泵119出口工质温差控制在2℃以内。根据热负荷灵活选择吸收式热泵111的发生器驱动蒸汽参数，即根据热网供水热负荷由最大到最小的变化，将热负荷划分为4个等级，分别依次采用且仅采用抽凝式机组汽轮机第一级抽汽(即打开控制阀门甲107)、第二级抽汽(即打开控制阀门乙108)、第三级抽汽(即打开控制阀门丙109)、第四级抽汽(即打开控制阀门丁110)作为吸收式热泵111的发生器的驱动蒸汽。调整调节阀门甲112、调节阀门乙113的开度以及变频水泵119流量，使得热网供水温度和流量保持在所需范围内。此过程中，储热罐118储存热量。

在采暖季释能阶段，即电力高峰期，上述热电联产调峰系统按照以下方式运行：吸收式热泵111不工作，关闭控制阀门庚120、控制阀门辛115、调节阀门甲112、调节阀门乙113；调节变频水泵119使得该管路工质由控制阀门己121流向储热罐118。调整调节阀门丙124、调节阀门丁125的开度，使得供热凝汽器122壳侧出口工质温度与采暖季储能阶段(即电力低谷期)时该出口工质温度的差值控制在1℃以内。

本发明实施例提供的热电联产调峰系统相比于现有热电联产调峰系统具有如下优势：

(1)在采暖季储能阶段，热网回水采用高背压机组的排汽、吸收式热泵111和抽凝式机组的汽轮机抽汽梯级加热，实现了能量梯级有序利用；

(2)在采暖季储能阶段，采用抽凝式机组汽轮机抽汽来驱动吸收式热泵111回收高背压机组的排汽余热，充分实现了余热回收利用，提高了整个热电联产调峰系统的能效水平；

(3)通过储热罐118与抽凝汽机组的热流、电能流之间互补互换，并采用吸收式热泵111实现高品位热增值，实现了抽凝和高背压式热电联产系统在采暖季的能效水平与运行灵活性提升。

(4)该热电联产调峰系统在采暖季储能阶段工作模式和采暖季释能阶段工作模式之间能灵活、快速地切换，调峰深度大，参数调节灵活。

本发明实施例还提供一种热电联产调峰系统的运行方法，用于上述实施例提供的热电联产调峰系统；包括：

判断当前时段是否为电力高峰期或电力低谷期；

在当前时段为电力低谷期时，控制吸收式热泵工作，控制抽凝式机组的抽汽通过输汽管01分别通入尖峰加热器114的壳侧和发生器；使热网回水加热管路中热网回水依次通过供热凝汽器122、第三管路的吸收器、凝汽器和尖峰加热器114的管侧回流至热网供水管路；使变频水泵119驱动第四管路中工质由储热罐118流向第三管路的吸收器；

在当前时段为电力高峰期时，控制吸热式热泵111停止工作，停止抽凝式机组的抽汽通过输汽管01通入发生器和尖峰加热器114的壳侧；使热网回水加热管路中热网回水依次通过供热凝汽器122、第四管路的变频水泵119、第四管路的储热罐118回流至热网供水管路。

本实施例提供的运行方法用于上述实施例提供的热电联产调峰系统，能在电力低谷期时采用抽凝式机组的汽轮机抽汽驱动吸收式热泵回收高背压机组的排汽余热来加热热网回水，在电力高峰期时利用高背压机组的排汽和储热罐118加热热网回水，实现灵活选择热网回水加热热源。当然，本实施例提供的运行方法还具有上述实施例提供的有关热电联产调峰系统的其他效果，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种热电联产系统，其特征在于，包括：

吸热式热泵，所述吸热式热泵包括发生器、蒸发器、冷凝器和吸收器；

抽凝式机组，所述抽凝式机组的抽汽管路能通过输汽管与所述发生器连通；

高背压机组，所述高背压机组的低压缸的排汽通过第一管路直接连通至空冷凝汽器，并通过设有供热凝汽器的第二管路连通至所述空冷凝汽器；

热网回水加热管路，所述热网回水管路接通所述供热凝汽器，并通过并联管路与热网供水管路连通；所述并联管路包括并联的第三管路和第四管路；所述第三管路依次接通所述吸收器、所述冷凝器和尖峰加热器；所述第四管路依次接通的变频水泵和储热罐。

2.根据权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于，所述抽凝式机组的抽汽管路为多个，分别用于抽取不同压力级的蒸汽；各级抽汽管路均通过所述输汽管与所述发生器接通，且各级抽汽管路分别设有控制阀门。

3.根据权利要求2所述的热电联产系统，其特征在于，所述抽汽管路包括与所述抽凝式机组中高压缸接通的第一级抽汽管路，分别与所述抽凝式机组的中压缸接通的第二级抽汽管路、第三级抽汽管、第四级抽汽管；第一、二、三、四级抽汽管分别设有控制阀门甲、控制阀门乙、控制阀门丙、控制阀门丁。

4.根据权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于，所述输汽管与所述尖峰加热器的壳侧入口接通；所述尖峰加热器的壳侧出口和所述发生器的出口均接入所述抽凝式机组的除氧器。

5.根据权利要求4所述的热电联产系统，其特征在于，所述输汽管上设有调节阀门甲、所述输汽管和所述尖峰加热器的壳侧入口之间的管路上设有调节阀门乙；所述调节阀门甲位于所述发生器和所述尖峰加热器之间。

6.根据权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于，所述第一管路设有调节阀门丁；所述第二管路设有调节阀门丙，所述调节阀门丙与所述供热凝汽器的管侧入口连通。

7.根据权利要求1或6所述的热电联产系统，其特征在于，所述第二管路还接通所述蒸发器，所述蒸发器位于所述供热凝汽器和所述空冷凝汽器之间。

8.根据权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于，所述第三管路设有控制阀门辛、控制阀门庚；所述控制阀门辛位于所述尖峰加热器背离所述冷凝器的一侧、所述控制阀门庚位于所述吸收器背离所述冷凝器的一侧。

9.根据权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于，所述第四管路设有控制阀门戊、控制阀门己；所述控制阀门戊位于所述储热罐背离所述变频水泵的一侧、所述控制阀门己位于所述变频水泵背离所述储热罐的一侧。

10.一种热电联产调峰系统的运行方法，用于权利要求1-9任意一项所述的热电联产调峰系统；其特征在于，包括：

判断当前时段是否为电力高峰期或电力低谷期；

在当前时段为电力低谷期时，控制所述吸收式热泵工作，控制所述抽凝式机组的抽汽通过所述输汽管分别通入所述发生器和所述尖峰加热器；使所述热网回水加热管路中热网回水依次通过所述供热凝汽器、所述第三管路的吸收器、凝汽器和尖峰加热器回流至热网供水管路；使所述变频水泵驱动所述第四管路中工质由所述储热罐流向所述第三管路的吸收器；

在当前时段为电力高峰期时，控制所述吸热式热泵停止工作，停止抽凝式机组的抽汽通过所述输汽管通入所述发生器和所述尖峰加热器；使所述热网回水加热管路中热网回水依次通过所述供热凝汽器、所述第四管路的变频水泵、所述第四管路的储热罐回流至热网供水管路。