CN215486190U - 耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统。本实用新型包括蓄热罐、抽汽管路、蓄热管路和放热管路，蓄热管路连接第三抽汽管路和蓄热罐，第一放热管路连接蓄热罐和第六抽汽管路，第二放热管路连接蓄热罐和第七抽汽管路，第三放热管路连接蓄热罐和第八抽汽管路；本实用新型在机组需要快速减少出力时，将部分汽轮机中压抽汽送入蓄热罐中存储，可减少汽轮机中流通蒸汽，在机组需要快速增加出力时，将蓄热罐中存储的蒸汽送入低压加热器，可排挤部分汽轮机低压抽汽，进而增加汽轮机中流通蒸汽，通过蓄热罐储放蒸汽可提高火电机组一次调频能力和运行经济性。
Description
技术领域
本实用新型属于蒸汽利用系统技术领域，具体地说是一种耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统。
背景技术
近年来，随着经济社会的发展和光伏、风电等间歇性能源发电的大规模并网，电网低频事故风险不断增加，低频扰动也愈加频繁，提高电网保持其固有频率的能力是电网应对间歇性能源发电大规模并网的发展需要。传统火电机组为了应对电网发展需要，也需要其具备快速调节其并网出力的能力即一次调频能力，以维持电网频率稳定。
以往，火电机组具备一次调频能力需要依靠调门节流实现，若需快速增加出力，需要开大汽轮机组调门，依靠锅炉蓄热以增加汽轮机组蒸汽流通量进而提高机组出力，反之，则需要关小汽轮机组调门，减少汽轮机组蒸汽流通量进而降低汽轮发电机组出力。这种调节方式显然不经济，若存在锅炉自身蓄热能力不足或者其自身控制不佳等原因，火电机组即时响应电网一次调频要求的能力将受到一定程度的抑制。
因此，提供一种可提高火电机组一次调频能力的装置或系统，是本领域人员亟待解决的问题。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型提供一种耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其在机组需要快速减少出力时，将部分汽轮机低压抽汽送入蓄热罐中存储，可减少汽轮机中流通蒸汽，在机组快速需要增加出力时，将蓄热罐中存储的蒸汽送入低压加热器，可排挤部分汽轮机低压抽汽，进而增加汽轮机中流通蒸汽，通过蓄热罐储放蒸汽以提高机组一次调频能力；同时，在机组日常运行时，汽轮机组调门可保持全开，以避免节流损失，并提高机组运行经济性。
为此，本实用新型采用如下的技术方案：耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，包括蓄热罐、抽汽管路、蓄热管路和放热管路；
所述的抽汽管路包括第三抽汽管路、第六抽汽管路、第七抽汽管路和第八抽汽管路；所述的放热管路包括第一放热管路、第二放热管路和第三放热管路；
所述的蓄热管路连接第三抽汽管路和蓄热罐，第一放热管路连接蓄热罐和第六抽汽管路，第二放热管路连接蓄热罐和第七抽汽管路，第三放热管路连接蓄热罐和第八抽汽管路；
所述的第六抽汽管路、第七抽汽管路和第八抽汽管路的输出端连接对应的低压加热器。
进一步地，所述的蓄热管路上设有减压装置、热交换器和减温装置。
进一步地，所述的放热管路上设有减压装置和减温装置。
进一步地，所述的蓄热罐上设有压力测量装置和温度测量装置。
进一步地，所述的蓄热管路和放热管路上均设有流量控制装置和隔离阀。
进一步地，所述的抽汽管路还包括第一抽汽管路、第二抽汽管路、第四抽汽管路和第五抽汽管路，所述第一抽汽管路、第二抽汽管路和第三抽汽管路的输出端连接对应的高压加热器，第四抽汽管路的输出端连接除氧器，第五抽汽管路的输出端连接对应的低压加热器。
进一步地，所述第一抽汽管路和第二抽汽管路的输入端与汽轮机高压缸的出口连接，第三抽汽管路、第四抽汽管路和第五抽汽管路的输入端与汽轮机中压缸的出口连接，第六抽汽管路、第七抽汽管路和第八抽汽管路的输入端与汽轮机低压缸的出口连接。
进一步地，所述的蓄热管路上设有蓄热旁路管路。
进一步地，所述的第一放热管路上设有放热旁路管路。
进一步地，所述的热交换器为非接触式换热器。
本实用新型具有的有益效果如下：本实用新型在机组需要快速减少出力时，将部分汽轮机低压抽汽送入蓄热罐中存储，可减少汽轮机中流通蒸汽，在机组快速需要增加出力时，将蓄热罐中存储的蒸汽送入低压加热器，可排挤部分汽轮机低压抽汽，进而增加汽轮机中流通蒸汽，通过蓄热罐储放蒸汽提高了机组一次调频能力；同时，在机组日常运行时，汽轮机组调门可保持全开，避免了节流损失，又提高了机组运行经济性。
附图说明
图1为本实用新型具体实施方式中亚临界机组的结构示意图。
其中，101-锅炉、102-汽轮机高压缸、103-汽轮机中压缸、104-第一汽轮机低压缸、105-第二汽轮机低压缸、106-凝汽器、107-第一高压加热器、108-第二高压加热器、109-第三高压加热器、110-除氧器、111-第一低压加热器、112-第二低压加热器、113-第三低压加热器、114-第四低压加热器、115-第一抽汽管路、116-第二抽汽管路、117-第三抽汽管路、118-第四抽汽管路、119-第五抽汽管路、120-第六抽汽管路、121-第七抽汽管路、122-第八抽汽管路、123-主蒸汽管路、124-再热蒸汽管路、125-高压缸排汽管路、126-中压缸排汽管路、127-低压缸排汽管路、128-给水管路。
图2为本实用新型火电机组低压蒸汽利用系统的结构示意图。
其中，201-蓄热罐、202-蓄热管路、203-第一放热管路、204-第二放热管路、205-第三放热管路、206-减压装置、207-热交换器、208-减温装置、209-压力测量装置、210-温度测量装置、211-流量测量装置、212-隔离阀、213-蓄热旁路管路、214-放热旁路管路。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
附图1为一台亚临界机组结构示意图。该机组汽轮机为亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。其中，汽轮机高压缸102、汽轮机中压缸103、第一汽轮机低压缸104、第二汽轮机低压缸105为同轴布置，汽轮机高压缸102、汽轮机中压缸103为对称布置。此外，该机组还设有锅炉101、凝汽器106、第一高压加热器107、第二高压加热器108、第三高压加热器109、除氧器110、第一低压加热器111、第二低压加热器112、第三低压加热器113、第四低压加热器114。
主蒸汽管路123连接锅炉101和汽轮机高压缸102，再热蒸汽管路124连接锅炉101和汽轮机中压缸103，高压缸排汽管路125连接汽轮机中压缸103和锅炉101，中压缸排汽管路126连接汽轮机中压缸103、第一汽轮机低压缸104、第二汽轮机低压缸105，低压缸排汽管路127连接第一汽轮机低压缸104、第二汽轮机低压缸105、凝汽器106。
给水管路128连接锅炉101和凝汽器106，给水管路128上布置有第一高压加热器107、第二高压加热器108、第三高压加热器109、除氧器110、第一低压加热器111、第二低压加热器112、第三低压加热器113、第四低压加热器114。
第一抽汽管路115连接汽轮机高压缸102和第一高压加热器107，第二抽汽管路116连接高压缸排汽管路125和第二高压加热器108，第三抽汽管路117连接汽轮机中压缸103和第三高压加热器109，第四抽汽管路118连接汽轮机中压缸103和除氧器110，第五抽汽管路119连接中压缸排汽管路126和第一低压加热器111，第六抽汽管路120连接第一汽轮机低压缸104、第二汽轮机低压缸105、第二低压加热器112，第七抽汽管路121连接第一汽轮机低压缸104、第二汽轮机低压缸105、第三低压加热器113，第八抽汽管路122连接第一汽轮机低压缸104、第二汽轮机低压缸105、第四低压加热器114。
给水从凝汽器106流出，依次流经第四低压加热器114、第三低压加热器113、第二低压加热器112、第一低压加热器111、除氧器110、第三高压加热器109、第二高压加热器108、第一高压加热器107后进入锅炉101。给水在锅炉101中吸热生成蒸汽，依次流经汽轮机高压缸102、高压缸排汽管路125、锅炉101、汽轮机中压缸103、中压缸排汽管路126、第一汽轮机低压缸104和第二汽轮机低压缸105、低压缸排汽管路127后进入凝汽器106放热生成给水，构成循环。
附图2为本实用新型的结构示意图。蓄热管路202连接第三抽汽管路117和蓄热罐201，第一放热管路203连接蓄热罐201和第六抽汽管路120，第二放热管路204连接蓄热罐201和第七抽汽管路121，第三放热管路205连接蓄热罐201和第八抽汽管路122，蓄热管路202上设有减压装置206、热交换器207和减温装置208，第一放热管路203上设有减压装置206和减温装置208，第二放热管路204上设有减压装置206和减温装置208，第三放热管路205上设有减压装置206和减温装置208，蓄热罐201上设有压力测量装置209和温度测量装置210，蓄热管路202、第一放热管路203、第二放热管路204、第三放热管路205上设有流量控制装置211和隔离阀212，蓄热管路202上设有蓄热旁路管路213，第一放热管路203上设有放热旁路管路214。
表1为该机组30％～100％额定负荷区间内各典型负荷第三抽汽管路117、第六抽汽管路120、第七抽汽管路121、第八抽汽管路122蒸汽压力和温度参数。
表1各典型负荷蒸汽压力和温度参数
| 第三抽汽管路 | 第六抽汽管路 | 第七抽汽管路 | 第八抽汽管路 | |
| 100％额定负荷压力(MPa) | 1.662 | 0.215 | 0.115 | 0.055 |
| 100％额定负荷温度(℃) | 466 | 211 | 148 | 84 |
| 75％额定负荷压力(MPa) | 1.233 | 0.162 | 0.086 | 0.041 |
| 75％额定负荷温度(℃) | 467 | 217 | 154 | 89 |
| 50％额定负荷压力(MPa) | 0.834 | 0.113 | 0.060 | 0.029 |
| 50％额定负荷温度(℃) | 468 | 222 | 159 | 94 |
| 30％额定负荷压力(MPa) | 0.505 | 0.069 | 0.037 | 0.018 |
| 30％额定负荷温度(℃) | 442 | 206 | 146 | 84 |
若要实现本实用新型在机组30％～100％额定负荷区间内都可投入运行，则需控制蓄热罐201的压力维持在0.30～0.40MPa，温度维持在230℃即可，其压力由压力测量装置209测得，其温度由温度测量装置210测得。在电网频率升高需要机组快速减少出力时，蓄热管路202上的隔离阀212保持开启状态，第一放热管路203上的隔离阀212保持关闭状态，第三抽汽管路117中的蒸汽需降压至0.30～0.40MPa后送入蓄热罐201，以减少汽轮机中压缸103、第一汽轮机低压缸104、第二汽轮机低压缸105中蒸汽流通量，由减压装置206为其减压，流量由流量控制装置211控制。表2为该机组30％～100％额定负荷区间，第三抽汽管路117中的蒸汽经减压装置206减压后的温度。第三抽汽管路117中的蒸汽经减压装置206减压后的温度一般均高于蓄热罐201所需蒸汽温度。为使减压后的蒸汽温度达到蓄热罐201所需温度，需在热交换器207中降低其温度，其放出的热量用以在热交换器207中加热热网回水，控制热交换器207中的热网回水量，直至流出热交换器207的蒸汽温度达到蓄热罐201所需温度。
表2各典型负荷蒸汽减压后的温度
在电网频率降低需要机组快速增加出力时，蓄热管路202上的隔离阀212保持关闭状态，第一放热管路203上的隔离阀212保持开启状态，蓄热罐201中的蒸汽需降压至第六抽汽管路120、第七抽汽管路121、第八抽汽管路122的压力后送入对应的抽汽管路，以增加第一汽轮机低压缸104、第二汽轮机低压缸105中蒸汽流通量，由减压装置206为其减压，流量由流量控制装置211控制。表3和表4分别为蓄热罐201中的蒸汽压力维持在0.30和0.40MPa，温度维持在230℃时，经减压装置206减压至0.02～0.22MPa后的温度。减压后的蒸汽温度均高于30％～100％额定负荷区间第三抽汽管路117、第七抽汽管路121、第八抽汽管路122内蒸汽压力对应的温度，可满足对第二低压加热器112、第三低压加热器113、第四低压加热器114加热需求，若蒸汽温度高于第三抽汽管路117、第七抽汽管路121、第八抽汽管路122的承受温度，则由减温装置208对蒸汽减温，使得蒸汽温度低于第三抽汽管路117、第七抽汽管路121、第八抽汽管路122的允许温度。
表3蓄热罐蒸汽减压后的温度(蓄热罐压力0.3MPa)
| 减压后温度(℃) | |
| 减压至0.02MPa | 224 |
| 减压至0.07MPa | 225 |
| 减压至0.12MPa | 226 |
| 减压至0.17MPa | 227 |
| 减压至0.22MPa | 228 |
表4蓄热罐蒸汽减压后的温度(蓄热罐压力0.4MPa)
| 减压后温度(℃) | |
| 减压至0.02MPa | 222 |
| 减压至0.07MPa | 223 |
| 减压至0.12MPa | 224 |
| 减压至0.17MPa | 225 |
| 减压至0.22MPa | 226 |
在装置日常运行且机组不需要快速增加或减少负荷时，蓄热管路202上的隔离阀212和放热管路203上的隔离阀212通常为关闭状态，为保持蓄热罐201中蒸汽温度，需保持蓄热罐201有一定的蒸汽流通量，为此，本实用新型还设有蓄热旁路管路213、放热旁路管路214，蓄热旁路管路213、放热旁路管路214内日常蒸汽流通量均保持在1t/h即可。
Claims (10)
1.耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，包括蓄热罐(201)、抽汽管路、蓄热管路(202)和放热管路，其特征在于，
所述的抽汽管路包括第三抽汽管路(117)、第六抽汽管路(120)、第七抽汽管路(121)和第八抽汽管路(122)；所述的放热管路包括第一放热管路(203)、第二放热管路(204)和第三放热管路(205)；
所述的蓄热管路(202)连接第三抽汽管路(117)和蓄热罐(201)，第一放热管路(203)连接蓄热罐(201)和第六抽汽管路(120)，第二放热管路(204)连接蓄热罐(201)和第七抽汽管路(121)，第三放热管路(205)连接蓄热罐(201)和第八抽汽管路(122)；
所述的第六抽汽管路(120)、第七抽汽管路(121)和第八抽汽管路(122)的输出端连接对应的低压加热器。
2.根据权利要求1所述的耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其特征在于，所述的蓄热管路(202)上设有减压装置(206)、热交换器(207)和减温装置(208)。
3.根据权利要求1所述的耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其特征在于，所述的放热管路上设有减压装置(206)和减温装置(208)。
4.根据权利要求1所述的耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其特征在于，所述的蓄热罐(201)上设有压力测量装置(209)和温度测量装置(210)。
5.根据权利要求1所述的耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其特征在于，所述的蓄热管路和放热管路上均设有流量控制装置(211)和隔离阀(212)。
6.根据权利要求1所述的耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其特征在于，所述的抽汽管路还包括第一抽汽管路(115)、第二抽汽管路(116)、第四抽汽管路(118)和第五抽汽管路(119)，所述第一抽汽管路(115)、第二抽汽管路(116)和第三抽汽管路(117)的输出端连接对应的高压加热器，第四抽汽管路(118)的输出端连接除氧器(110)，第五抽汽管路(119)的输出端连接对应的低压加热器。
7.根据权利要求6所述的耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其特征在于，所述第一抽汽管路(115)和第二抽汽管路(116)的输入端与汽轮机高压缸(102)的出口连接，第三抽汽管路(117)、第四抽汽管路(118)和第五抽汽管路(119)的输入端与汽轮机中压缸(103)的出口连接，第六抽汽管路(120)、第七抽汽管路(121)和第八抽汽管路(122)的输入端与汽轮机低压缸的出口连接。
8.根据权利要求1所述的耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其特征在于，所述的蓄热管路(202)上设有蓄热旁路管路(213)。
9.根据权利要求1所述的耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其特征在于，所述的第一放热管路(203)上设有放热旁路管路(214)。
10.根据权利要求1所述的耦合蒸汽蓄能的火电机组低压蒸汽利用系统，其特征在于，所述的热交换器(207)为非接触式换热器。
Priority Applications (1)
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