CN216346525U - 一种热电联产灵活性调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热电联产灵活性调节装置，包括凝汽器、蒸汽加热器、低温蓄热罐和高温蓄热罐，其运行方法是通过改变低温蓄热罐进出水方向和流量，在电力高峰期，为了增加汽轮机发电量，抽汽量减少乏汽量增加，将增加的无法回收的余热存入低温蓄热罐；在电力低谷期，为了减少汽轮机发电量，汽轮机的进汽量减少抽汽量增加，使得乏汽量减少，低温热网回水可分出一股进入低温蓄热罐，释放高峰期储存的余热；并且，通过改变高温蓄热罐进出水方向和流量，使汽轮机抽汽量根据电负荷需求进行调节时，供热量保持稳定。本实用新型使得热电联产机组可根据电网需求进行大范围的电负荷调节，同时高比例地回收乏汽余热，从而保障热电联产机组的供热能力并提高能效。

Description

一种热电联产灵活性调节装置

技术领域

本实用新型涉及一种热电联产调节装置，具体是关于一种基于低热网回水温度的热电联产灵活性调节装置，属于能源动力技术领域。

背景技术

近年来，大温差长距离供热技术得到了大规模的推广应用，该项技术可以充分地回收距离城市较远的火力发电厂的余热，并经济地输送至城市负荷区，为城市提供清洁供热热源。随着可再生能源发电电源的比例越来越高，风电、光电等可再生能源电源具有波动性和随机性，发电功率受所处的季节、天气条件和大气污染情况等客观条件限制，属于不可控电源。火力发电厂属于可控电源，为了满足电力供需平衡和电网安全运行，火力发电厂的主要职能将从目前承担电网的基础负荷，转变为电网调峰的电源，因此对火力发电厂的灵活性提出了更高的要求。

目前北方的火力发电厂中热电联产占比高，而这些热电联产机组仍然按照传统的“以热定电”的模式运行，其发电调节能力受到了供热的限制，灵活性进一步降低。目前，冬季电网可再生能源大发的时段内，热电厂的发电负荷受到限制必须压减发电功率时，供热能力也会受到不同程度的影响。

为此，有研究者提出了低压缸零出力技术，汽轮机在电力低谷期深度调峰时段内，仅为低压缸保留最小冷却流量，而绝大部分中压缸排汽均用于供热，这种方式在一定程度上满足了低谷期降低机组发电功率但又不影响供热能力的需求。但是，采用这种方式，在电力高峰期电力需求提升后，电厂无法在保证供热的情况下，提高发电功率。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种利用蓄热技术与热电联产及电厂余热回收相结合的基于低热网回水温度的热电联产灵活性调节装置，该装置基于热网采用大温差技术将热网回水温度降低至10～30℃的前提下，充分利用热网回水温度大幅低于汽轮机的排汽温度的特征，使得热电联产机组可根据电网需求进行大范围的电负荷调节，同时高比例地回收乏汽余热，保障热电联产机组的供热能力，提高能效，并降低投资，从而提高经济性。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供的一种热电联产灵活性调节装置，包括凝汽器、蒸汽加热器、低温蓄热罐和高温蓄热罐；其中，所述凝汽器和蒸汽加热器串联在热网回水管道和热网供水管道之间，所述低温蓄热罐并联在所述凝汽器的热网水进口和热网水出口之间，所述高温蓄热罐则并联在在所述蒸汽加热器的热网水进口和热网水出口之间；所述凝汽器的蒸汽进口与汽轮机低压缸的排汽管道连接，所述蒸汽加热器的蒸汽进口与汽轮机低压缸的抽汽管道连接。

所述的热电联产灵活性调节装置，优选地，所述热网回水管道与所述凝汽器的热网水进口和所述低温蓄热罐的第一进出水口连接，所述凝汽器的热网水出口和所述低温蓄热罐的第二进出水口连接至同一管道，随后分成两条管道，分别连接至所述蒸汽加热器的热网水进口和所述高温蓄热罐的第一进出水口，所述高温蓄热罐的第二进出水口和所述蒸汽加热器的热网水出口连接至同一管道，随后连接至所述热网供水管道。

所述的热电联产灵活性调节装置，优选地，还包括尖峰加热器，所述高温蓄热罐的第二进出水口和蒸汽加热器的热网水出口连接至同一管道后，再连接至所述尖峰加热器的热网水进口，所述尖峰加热器的热网水出口连接至所述热网供水管道；同时，所述尖峰加热器的蒸汽进口与所述汽轮机低压缸的抽汽管道连接。

第二方面，本实用新型提供的一种热电联产灵活性调节装置，包括凝汽器、蒸汽加热器、低温蓄热罐、高温蓄热罐和水-水换热器；

其中，所述蒸汽加热器和水-水换热器串联在热网回水管道和热网供水管道之间，所述凝汽器与所述水-水换热器形成循环回路；所述低温蓄热罐并联在所述水-水换热器的热网水进口和热网水出口之间，所述高温蓄热罐则并联在在所述蒸汽加热器的热网水进口和热网水出口之间；

所述凝汽器的蒸汽进口与汽轮机低压缸的排汽管道连接，所述蒸汽加热器的蒸汽进口与汽轮机低压缸的抽汽管道连接。

所述的热电联产灵活性调节装置，优选地，所述热网回水管道与所述水-水换热器的热网水进口和所述低温蓄热罐的第一进出水口连接，所述水-水换热器的热网水出口和所述低温蓄热罐的第二进出水口连接至同一管道，随后分成两条管道，分别连接至所述蒸汽加热器的热网水进口和所述高温蓄热罐的第一进出水口，所述高温蓄热罐的第二进出水口和所述蒸汽加热器的热网水出口连接至同一管道，随后连接至所述热网供水管道；

水-水换热器的循环冷却水进口与所述凝汽器的循环冷却水出口相连，所述水-水换热器的循环冷却水出口与所述凝汽器的循环冷却水进口相连。

所述的热电联产灵活性调节装置，优选地，还包括尖峰加热器，所述高温蓄热罐的第二进出水口和蒸汽加热器的热网水出口连接至同一管道后，再连接至所述尖峰加热器的热网水进口，所述尖峰加热器的热网水出口连接至热网供水管道；同时，所述尖峰加热器的蒸汽进口与汽轮机低压缸的抽汽管道连接。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、在电负荷高峰期，本实用新型装置在汽轮机为增加发电量而减少抽汽量时，可以将无法回收的余热储存至低谷期回收，同时从高温蓄热罐中释放热量，弥补供热需求；电负荷低谷期汽轮机增加抽汽减少乏汽量，将低温热网回水存入低温罐中用于高峰期回收乏汽余热，而抽汽则用于加热热网水和高温蓄热罐储水；上述装置在电负荷低谷期实现和低压缸零出力技术相同的深度调峰能力，电负荷高峰期在保持供热能力不降低的情况下，增加了发电量，提高了热电联产机组的发电调节能力，并提高了系统能效。

2、本实用新型装置基于热网采用大温差技术将热网回水温度降低至10～30℃的前提下，充分利用热网回水温度大幅低于汽轮机的排汽温度的特征，并结合汽轮机抽汽的调节，在电负荷低谷期直接将低温热网水存入低温蓄热罐，并在电负荷高峰期通过直接换热回收汽轮机的乏汽余热，不需要热泵就实现了热量在低温罐与高温罐之间的转移和品味的提升，大幅降低了设备投资，提高了经济性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的热电联产灵活性调节装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2提供的热电联产灵活性调节装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例3提供的热电联产灵活性调节装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

本实用新型提供的热电联产灵活性调节装置，包括凝汽器、蒸汽加热器、低温蓄热罐和高温蓄热罐，其运行方法是通过改变低温蓄热罐进出水方向和流量，在电力高峰期，为了增加汽轮机发电量，抽汽量减少乏汽量增加，将增加的无法回收的余热存入低温蓄热罐；在电力低谷期，为了减少汽轮机发电量，汽轮机的进汽量减少抽汽量增加，使得乏汽量减少，低温热网回水可分出一股进入低温蓄热罐，释放高峰期储存的余热；并且，通过改变高温蓄热罐进出水方向和流量和尖峰加热器的加热量，使汽轮机抽汽量根据电负荷需求进行调节时，供热量保持稳定。本实用新型使得热电联产机组可根据电网需求进行大范围的电负荷调节，同时高比例地回收乏汽余热，从而保障热电联产机组的供热能力并提高能效。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供的基于低热网回水温度的热电联产灵活性调节装置，包括凝汽器1、蒸汽加热器2、低温蓄热罐3和高温蓄热罐4。其中，凝汽器1和蒸汽加热器2串联在热网回水管道和热网供水管道之间，低温蓄热罐3与凝汽器1相并联，高温蓄热罐4则与蒸汽加热器2相并联。具体地，热网回水管道与凝汽器1的热网水进口和低温蓄热罐3的底部进出水口连接，凝汽器1的热网水出口和低温蓄热罐3的顶部进出水口连接至同一管道，随后分成两条管道，分别连接至蒸汽加热器2的热网水进口和高温蓄热罐4的底部进出水口，高温蓄热罐4的顶部进出水口和蒸汽加热器2的热网水出口连接至同一管道，随后连接至热网供水管道。

汽轮机低压缸(L.P.)的排汽管道连接至凝汽器1的蒸汽进口，汽轮机低压缸(I.P.)的抽汽管道连接至蒸汽加热器2的蒸汽进口。

上述实施例提供的热电联产灵活性调节装置在使用时，其运行方法包括以下步骤：

1)电负荷低谷期时段：增加汽轮机的抽汽流量，乏汽流量相应减少，低温热网回水分别进入凝汽器1和低温蓄热罐3，根据乏汽流量，调节进入凝汽器1的低温热网回水流量，使得凝汽器1的热网水出水温度保持不变；剩下的低温热网回水则进入低温蓄热罐3，并将低温蓄热罐3中所储存的低温水替换出来，经由低温蓄热罐3的顶部进出水口流出，与凝汽器1的热网水出口流出的中温水混合；随后，混合的中温水再与高温蓄热罐4的底部出水混合后，进入蒸汽加热器2加热，同时调节高温蓄热罐4的底部出水流量，使得蒸汽加热器2的热网水出水温度等于高温蓄热罐4所需储热温度；最后，蒸汽加热器2的高温出水分为两路分别，其中一路进入高温蓄热罐4，另一路进入热网供水管道。

2)电负荷高峰期时段：减少汽轮机的抽汽流量，乏汽流量相应增加，低温热网水回水与低温蓄热罐3的低温出水混合后，一同进入凝汽器1，通过调节低温蓄热罐3的出水流量，使得凝汽器1的热网水出水温度保持不变；随后，凝汽器1的热网出水分为两股，分别进入蒸汽加热器2和高温蓄热罐4加热后再混合，混合后的热网水送入热网供水管道；与此同时，根据进入蒸汽加热器2的抽汽流量，调节进入蒸汽加热器2的热网水流量，使得混合后的热网水温度满足热网供水温度要求。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供的基于低热网回水温度的热电联产灵活性调节装置，其在实施例1的基础上，还包括尖峰加热器5，此时高温蓄热罐4的顶部进出水口和蒸汽加热器2的进出水口连接至同一管道后，再连接至尖峰加热器5的热网水进口，尖峰加热器5的热网水出口连接至热网供水管道。同时，汽轮机低压缸的抽汽管道连接至尖峰加热器5的蒸汽进口。

此时，在电负荷低谷期时段，蒸汽加热器2的出水分为两路，其中一路进入高温蓄热罐4，另一路进入尖峰加热器5，若该路热网水温度低于所需的热网供水温度，则启动尖峰加热器5对该路热网水进一步加热至所需温度后，再送入热网供水管道。

在电负荷高峰期时段，蒸汽加热器2的出水和高温蓄热罐4的出水混合，如果混合后的热网水温度低于所需温度，则启动尖峰加热器5对混合后的热网水进一步加热至所需温度后，再送入热网供水管道。

本实施例提供的热电联产灵活性调节装置适用于热网供水温度高于高温储热罐4的最高储热温度的系统，高温储热罐4的储水经过尖峰加热器5加热至所需温度后再供入热网。

实施例3：

如图3所示，本实施例提供的基于低热网回水温度的热电联产灵活性调节装置，其在实施例1的基础上，还包括水-水换热器6，此时水-水换热器6的热网水进口与热网回水管道相连，水-水换热器6的热网水出口和低温蓄热罐3的顶部进出水口连接至同一管道，水-水换热器6的循环冷却水进口与凝汽器1的循环冷却水出口相连，水-水换热器6的循环冷却水出口与凝汽器1的循环冷却水进口相连。

此时，该热电联产灵活性调节装置的运行方法与实施例1基本相同，区别仅在于汽轮机的乏汽进入凝汽器1冷凝，冷却循环水从水-水换热器6流出进入凝汽器1加热后，再流入水-水换热器6与热网回水进行换热。

本实施例提供的热电联产灵活性调节装置适用于机组附近空间不足的情况下，通过水-水换热器6，回收机组冷却循环水中的余热。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种热电联产灵活性调节装置，其特征在于，包括凝汽器(1)、蒸汽加热器(2)、低温蓄热罐(3)和高温蓄热罐(4)；

其中，所述凝汽器(1)和蒸汽加热器(2)串联在热网回水管道和热网供水管道之间，所述低温蓄热罐(3)并联在所述凝汽器(1)的热网水进口和热网水出口之间，所述高温蓄热罐(4)则并联在所述蒸汽加热器(2)的热网水进口和热网水出口之间；

所述凝汽器(1)的蒸汽进口与汽轮机低压缸的排汽管道连接，所述蒸汽加热器(2)的蒸汽进口与汽轮机低压缸的抽汽管道连接。

2.根据权利要求1所述的热电联产灵活性调节装置，其特征在于，所述热网回水管道与所述凝汽器(1)的热网水进口和所述低温蓄热罐(3)的第一进出水口连接，所述凝汽器(1)的热网水出口和所述低温蓄热罐(3)的第二进出水口连接至同一管道，随后分成两条管道，分别连接至所述蒸汽加热器(2)的热网水进口和所述高温蓄热罐(4)的第一进出水口，所述高温蓄热罐(4)的第二进出水口和所述蒸汽加热器(2)的热网水出口连接至同一管道，随后连接至所述热网供水管道。

3.根据权利要求2所述的热电联产灵活性调节装置，其特征在于，还包括尖峰加热器(5)，所述高温蓄热罐(4)的第二进出水口和蒸汽加热器(2)的热网水出口连接至同一管道后，再连接至所述尖峰加热器(5)的热网水进口，所述尖峰加热器(5)的热网水出口连接至所述热网供水管道；

同时，所述尖峰加热器(5)的蒸汽进口与所述汽轮机低压缸的抽汽管道连接。

4.一种热电联产灵活性调节装置，其特征在于，包括凝汽器(1)、蒸汽加热器(2)、低温蓄热罐(3)、高温蓄热罐(4)和水-水换热器(6)；

其中，所述蒸汽加热器(2)和水-水换热器(6)串联在热网回水管道和热网供水管道之间，所述凝汽器(1)与所述水-水换热器(6)形成循环回路；所述低温蓄热罐(3)并联在所述水-水换热器(6)的热网水进口和热网水出口之间，所述高温蓄热罐(4)则并联在所述蒸汽加热器(2)的热网水进口和热网水出口之间；

所述凝汽器(1)的蒸汽进口与汽轮机低压缸的排汽管道连接，所述蒸汽加热器(2)的蒸汽进口与汽轮机低压缸的抽汽管道连接。

5.根据权利要求4所述的热电联产灵活性调节装置，其特征在于，所述热网回水管道与所述水-水换热器(6)的热网水进口和所述低温蓄热罐(3)的第一进出水口连接，所述水-水换热器(6)的热网水出口和所述低温蓄热罐(3)的第二进出水口连接至同一管道，随后分成两条管道，分别连接至所述蒸汽加热器(2)的热网水进口和所述高温蓄热罐(4)的第一进出水口，所述高温蓄热罐(4)的第二进出水口和所述蒸汽加热器(2)的热网水出口连接至同一管道，随后连接至所述热网供水管道；

水-水换热器(6)的循环冷却水进口与所述凝汽器(1)的循环冷却水出口相连，所述水-水换热器(6)的循环冷却水出口与所述凝汽器(1)的循环冷却水进口相连。

6.根据权利要求5所述的热电联产灵活性调节装置，其特征在于，还包括尖峰加热器(5)，所述高温蓄热罐(4)的第二进出水口和蒸汽加热器(2)的热网水出口连接至同一管道后，再连接至所述尖峰加热器(5)的热网水进口，所述尖峰加热器(5)的热网水出口连接至热网供水管道；

同时，所述尖峰加热器(5)的蒸汽进口与汽轮机低压缸的抽汽管道连接。

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