CN209147060U - 一种供电机组深度调峰系统 - Google Patents

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袁瑞山
陈国强
张方绮
王进军
郑冠捷
豆海强
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Abstract

本实用新型公开了一种供电机组深度调峰系统,包括锅炉,锅炉的出口通过主汽管道与汽轮机组的入口连接,汽轮机组与发电机连接,主汽管道上设置有主汽门,用于控制汽轮机的进气量,汽轮机组的排气出口通过抽汽管道与第一回路抽汽换热器热侧入口连接,第一回路抽汽换热器的热侧出口通过水箱与锅炉的入口连接,第一回路抽汽换热器的冷侧与一次供热管网连接;旁路管道的一端与锅炉的出口连接,另一端与第一回路主蒸汽换热器的热侧入口连接,第一回路主蒸汽换热器的热侧出口与水箱连接,第一回路主蒸汽换热器的冷侧与一次供热管网连接,旁路管道上还设置有旁路阀门,用于控制旁路的进气量。有效实现机组热电解耦,而且相对现有热电厂,结构改动和成本增加非常少,具有明显的适用价值和社会效益。

Description

一种供电机组深度调峰系统
技术领域
本实用新型涉及热力发电厂技术领域,具体涉及一种热电厂深度调峰系统。
背景技术
随着国民经济快速发展,我国电力行业发展非常迅猛,目前电厂总装机容量达到16亿千瓦。但是,由于资源分部的不均衡性,煤炭、风能、光能等资源主要集中在西北部地区,而主要电力需求集中在东南地区,因此,构建了非常庞大的输电网以满足电力调配需求。
然而,一方面,电力需求具有明显的昼夜性和季节性,白天和夜晚及夏季和冬季用电量具有明显差别,如果发电量不能随着用电量的变化而调节,会对电网产生巨大冲击;另一方面,随着能源政策的调整,我国太阳能、风能等可再生能源的建设取得了举世瞩目的成绩,然而,可再生能源同样受到昼夜更替、季节和气候等条件的影响,导致弃风、弃光现象严重,为了消纳可再生能源,对电厂的调峰能力提出了很高的要求。综合以上原因,只有电厂具有很强的调峰能力,才能符合电力进一步发展的需求。
本实用新型针对热电厂机组调峰能力差的特点,提出了一种新型热电厂深度调峰系统,可以有效实现机组热电解耦,而且相对现有热电厂,结构改动和成本增加非常少,具有明显的适用价值和社会效益。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题,本实用新型提供一种热电厂深度调峰系统,可以有效实现机组热电解耦,相对现有热电厂结构改动和成本增加非常少,具有明显的适用价值和社会效益。
本实用新型是通过以下技术方案来实现:
一种供电机组深度调峰系统,包括锅炉、旁路管道、汽轮机组、第一回路抽汽换热器和第一回路主蒸汽换热器;
其中,锅炉的出口通过主蒸汽管道与汽轮机组的入口连接,汽轮机组与发电机连接,主蒸汽管道上设置有主汽门,用于控制汽轮机的进气量,汽轮机组的排汽出口通过抽汽管道与第一回路抽汽换热器热侧入口连接,第一回路抽汽换热器的热侧出口通过除氧器与锅炉的入口连接,第一回路抽汽换热器的冷侧与一次供热管网连接;
旁路管道的一端通过三通与主蒸汽管道连接,另一端与第一回路主蒸汽换热器的热侧入口连接,第一回路主蒸汽换热器的热侧出口与除氧器连接,第一回路主蒸汽换热器的冷侧与一次供热管网连接,旁路管道上还设置有旁路阀门,用于控制旁路的进气量。
优选的,所述抽汽管道与汽轮机组的中间级连接,汽轮机组的末级排气出口通过排气管道与水箱连接。
优选的,所述排气管道通过凝气器与除氧器连接。
优选的,所述抽汽管道上还设置有抽汽阀门,用于控制自汽轮机组的抽汽量。
优选的,所述一次供热管网通过第二回路换热器与二次供热管网连接,二次供热管网与热用户连接。
优选的,所述一次供热管网上还设置有一回路循环水泵;所述二次供热管网上还设置有二回路循环水泵。
优选的,所述水箱的出口还设置有给水泵,给水泵与锅炉连接,用于将水箱中的水供给给锅炉。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益的技术效果:
该供电机组深度调峰系统,针对热电厂基本循环系统,设置有旁路系统,旁路系统与一次供热管网之间设置有换热器,以实现和一次供热管网之间的热量交换,进而通过一次供热管网和一次供热管网之间换热,满足热用户的供热需求。该系统根据用电和用热需求或可在生能源的供给量,通过控制阀门的开度,以及不同阀门间的组合,即可实现机组满负荷工况到机组0出力工况之间的切换,进而达到了热电相互解耦的目标,同时也充分利用了一次管网巨大的储热潜力,不仅解决了储热难题,而且相对于单独设置储热装置,极大节约了储热成本。整个调峰过程中不停机和停炉,能够迅速实现机组0 出力到满负荷之间的迅速切换。
仅通过增加一个旁路、数组控制阀门和一组换热器,以较低投资成本使机组调峰能力大幅增加;
附图说明
图1是凝汽式供热机组深度调峰循环系统示意图;
图2是背压式供热机组深度调峰循环系统示意图。
图中:1、锅炉;2、旁路阀门;3、抽汽阀门;4、主汽门;5、汽轮机组;6、凝汽器;7、除氧器;8、给水泵;9、第一回路抽汽换热器;10、第一回路主蒸汽换热器;11、第二回路换热器;12、第一回路循环水泵;13、热用户;14、第二回路循环水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明,所述是对本实用新型的解释而不是限定。
实施例1
如图1所示,一种凝气式供电机组深度调峰系统,包括锅炉1、汽轮机组5、凝汽器6、凝汽器7、给水泵8、第一回路抽汽换热器9、第一回路主蒸汽换热器10和第二回路换热器11。
其中,锅炉1的蒸汽出口通过主汽门4与汽轮机组5的入口连接,主汽门4用于汽轮机组配汽,控制汽轮机组的进汽量,汽轮机组5的出口与凝汽器6的入口连接,凝汽器6的入口的出口与除氧器7的入口连接,除氧器7 的出口通过给水泵8与锅炉1的入口连接,构成了火力发电厂的火力发电循环系统,用以产生电能。
同时,对于供热机组,在汽轮机组5某中间级进行抽汽,管道的一端与汽轮机组5的某中间级连接,管道的另一端与第一回路抽汽换热器9的热端入口连接,管道上还设置有抽汽阀门3,用于控制自汽轮机组的抽汽量,第一回路抽汽换热器9的热端出口通过管道与除氧器7连接,第一回路抽汽换热器9的冷端与一次供热管网连接,一次供热管网上设置有第一回路循环水泵12,一次供热管网通过第二回路换热器11与二次供热管网连接,第二回路换热器11的热侧与一次供热管网连接,冷侧与二次供热管网连接,二次供热管网与热用户13连接,二次供热管网上设置有二回路循环水泵14。
在汽轮机组5某中间级进行抽汽,通过管道与第一回路抽汽换热器9连接,实现抽汽与一次供热管网的换热,进而通过与二回路换热,用于市政或工业供热。
主蒸汽管道上连接有旁路管道,另一端通过第一回路主蒸汽换热器10 与一次供热管网连接,旁路管道上还设置有旁路阀门2。
旁路管道具体连接为,旁路管道的一端与主蒸汽管道连接,旁路管道的另一端与第一回路主蒸汽换热器10的热侧入口连接,第一回路主蒸汽换热器10的热侧出口通过管道与除氧器7连接,第一回路主蒸汽换热器10的冷侧与一次供热管网连接。
与汽轮机组5和抽汽系统并列设置有由旁路阀门2和第一回路主蒸汽换热器10构成的旁路系统,旁路阀门2用于控制旁路的开度,进而控制从主蒸汽管道进入旁路系统中的蒸汽量,而通过第一回路主蒸汽换热器10即可实现主蒸汽和热力管网一回路之间的换热。
下面通过多种工况对凝气式供电机组深度调峰系统的调峰方法进行详细的说明。
当太阳能、风能等出力达到最大或用电量减小到最小时,停止汽轮机组 5输出电能,锅炉1产生的热能用于供热。
主汽门4保持较小开度,保证汽轮机组5以300rad/min左右的转速陪转,将发电机与汽轮机组解耦,对外不输出电能。同时,抽汽阀门3关闭,旁路阀门2全开,锅炉1产生的热蒸汽经过旁路管道进入第一回路主蒸汽换热器 10的热侧,与冷侧的一次供热管网换热,一次供热管网与二次供热管网换热,二次供热管网,以保证对热用户13的供热。换热后热蒸汽凝结成水进入到除氧器7中,然后经过给水泵8再次进入锅炉中。
在此过程中,当热用户13用热大于锅炉1最小极限出力时,以热用户 13用的热量决定锅炉1出力,当锅炉最小极限出力大于热用户13用热量时,锅炉1以最小极限稳燃负荷运行,多余的热量通过第一回路主蒸汽换热器 10交换给一次循环水,由于一次循环水量非常大,因此较小的温度温升即可实现对于多余热量的存储,当热用户13用热需求增大时,用于补偿用户供热,实现热量的动态调节。
根据电网的调度,当太阳能、风能等出力逐步减小至最小或用电量增大到最大时,即太阳能、风能等新能源的发电能力减小或用电量激增时,逐渐减小旁路阀门2开度,增大主汽门4和抽汽阀门3开度,使锅炉产生的热蒸汽全部进入汽轮机组中用于发电,汽轮机组达到额定转速并将发电机和汽轮机组重新耦合,对外输出电能和热能,汽轮机组的排气进入第一回路抽汽换热器9的热侧,与第一回路抽汽换热器9冷侧的一次供热管网进行热换,一次供热管网与二次供热管网换热,二次供热管网给热用户13供热,以满足用户对热的需求,直至达到旁路阀门2全关、主汽门4和抽汽阀门3全开汽轮发电机组满负荷运行工况,以满足用户对电的需求。排汽经过换热后凝结成水,水经第一回路抽汽换热器9的热侧出口进入除氧器7中,然后通过给水泵8再次进入锅炉1中。
实施例2
如图2所示,一种背压式供电机组深度调峰系统,与实施例1凝气式供电机组深度调峰系统的结构和工作原理相同,不同之处在于,减少了凝汽器 6以及修改了相应的连接关系,具体如下;
汽轮机组的排汽通过管道直接进入第一回路抽汽换热器9中。
汽轮机组的排汽进入第一回路抽汽换热器9的热侧,与第一回路抽汽换热器9冷侧的一次供热管网进行换热,换热后的排气凝结为水进入除氧器7 中。
该一种热电厂深度调峰系统,针对热电厂基本循环系统,设置有旁路系统,旁路系统与一次供热管网之间设置有换热器,以实现和一次供热管网之间的热量交换,进而通过一次供热管网和一次供热管网之间换热,满足热用户的供热需求。
在凝气式供电机组中,旁路管道和中间抽汽管道上分别设置有阀门;在背压式供电机组中,旁路管道上也设置有阀门,根据用电和用热需求或可在生能源的供给量,通过控制阀门的开度,和不同阀门间的组合,即可实现机组满负荷工况到机组0出力工况之间的切换,进而达到了热电相互解耦的目标,同时也充分利用了一次管网巨大的储热潜力,不仅解决了储热难题,而且相对于单独设置储热装置,极大节约了储热成本。
本实用新型的优点在于:
1、该系统具有机组满负荷运行和发电出力为零而供热出力不变两种极限运行工况,实现了机组热电之间的相互解耦;
2、仅通过增加一个旁路、数组控制阀门和一组换热器,以较低投资成本使机组调峰能力大幅增加;
3、更大幅度消纳可再生能源和有效提高电网运行的安全性;
4、由于整个调峰过程中不停机和停炉,能够迅速实现机组0出力到满负荷之间的迅速切换;
5、充分利用一次管网中大量循环水进行储热,既解决了大规模储热的难题,又降低了储热成本。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想,不能以此限定本实用新型的保护范围,凡是按照本实用新型提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种供电机组深度调峰系统,其特征在于,包括锅炉(1)、旁路管道、汽轮机组(5)、第一回路抽汽换热器(9)和第一回路主蒸汽换热器(10);
其中,锅炉(1)的出口通过主蒸汽管道与汽轮机组(5)的入口连接,汽轮机组(5)与发电机连接,主蒸汽管道上设置有主汽门(4),用于控制汽轮机的进气量,汽轮机组(5)的排汽出口通过抽汽管道与第一回路抽汽换热器(9)热侧入口连接,第一回路抽汽换热器(9)的热侧出口通过除氧器(7)与锅炉(1)的入口连接,第一回路抽汽换热器(9)的冷侧与一次供热管网连接;
旁路管道的一端通过三通与主蒸汽管道连接,另一端与第一回路主蒸汽换热器(10)的热侧入口连接,第一回路主蒸汽换热器(10)的热侧出口与除氧器(7)连接,第一回路主蒸汽换热器(10)的冷侧与一次供热管网连接,旁路管道上还设置有旁路阀门(2),用于控制旁路的进气量。
2.根据权利要求1所述一种供电机组深度调峰系统,其特征在于,所述抽汽管道与汽轮机组(5)的中间级连接,汽轮机组(5)的末级排气出口通过排气管道与水箱连接。
3.根据权利要求2所述一种供电机组深度调峰系统,其特征在于,所述排气管道通过凝气器(6)与除氧器(7)连接。
4.根据权利要求1所述一种供电机组深度调峰系统,其特征在于,所述抽汽管道上还设置有抽汽阀门(3),用于控制自汽轮机组(5)的抽汽量。
5.根据权利要求1所述一种供电机组深度调峰系统,其特征在于,所述一次供热管网通过第二回路换热器(11)与二次供热管网连接,二次供热管网与热用户连接。
6.根据权利要求5所述一种供电机组深度调峰系统,其特征在于,所述一次供热管网上还设置有一回路循环水泵(12);所述二次供热管网上还设置有二回路循环水泵(14)。
7.根据权利要求2所述一种供电机组深度调峰系统,其特征在于,所述水箱的出口还设置有给水泵(8),给水泵(8)与锅炉连接,用于将水箱中的水输入至锅炉。
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CN113137650A (zh) * 2021-04-16 2021-07-20 浙江大学 一种结合分布式发电的蒸汽热网系统及调控方法

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