CN217173884U - 一种火电机组全容量长寿命极限调峰系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种火电机组全容量长寿命极限调峰系统，锅炉的主蒸汽出口经主蒸汽管后分为两路，其中一路与汽轮机的入口相连通，汽轮机的输出轴与发电机的驱动轴相连接，发电机的输出端与电量分配调节开关相连接，另一路经蒸汽量调节阀与高温固体氧化物电解池相连接，高温固体氧化物电解池的氢气出口与氢气储罐相连通，高温固体氧化物电解池的氧气出口与锅炉上燃烧器的入口相连通；电量分配调节开关与电网相连接，电量分配调节开关与高温固体氧化物电解池的电源接口相连接，该系统能够避免机组整体长期频繁快速变负荷。
Description
技术领域
本实用新型属于火电厂全容量极限调峰技术领域，涉及一种火电机组全容量长寿命极限调峰系统。
背景技术
当前我国大部分火电机组深度调峰能力严重不足(最小出力只能降至20％额定容量)、新能源电力难以实现全容量消纳，已有的火电机组灵活性改造措施聚焦于局部，无法消除机组整体长期频繁快速变负荷后所面临的寿命折损与设备安全风险。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电机组全容量长寿命极限调峰系统，该系统能够避免机组整体长期频繁快速变负荷。
为达到上述目的，本实用新型所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统包括锅炉、主蒸汽管、蒸汽量调节阀、汽轮机、发电机、电量分配调节开关、高温固体氧化物电解池及氢气储罐；
锅炉的主蒸汽出口经主蒸汽管后分为两路，其中一路与汽轮机的入口相连通，汽轮机的输出轴与发电机的驱动轴相连接，发电机的输出端与电量分配调节开关相连接，另一路经蒸汽量调节阀与高温固体氧化物电解池相连接，高温固体氧化物电解池的氢气出口与氢气储罐相连通，高温固体氧化物电解池的氧气出口与锅炉上燃烧器的入口相连通；
电量分配调节开关与电网相连接，电量分配调节开关与高温固体氧化物电解池的电源接口相连接。
电量分配调节开关经上网输电电缆与电网相连接。
电量分配调节开关经电解输电电缆与高温固体氧化物电解池的电源接口相连接。
主蒸汽管经发电蒸汽管与汽轮机的入口相连通。
主蒸汽管经电解蒸汽管与高温固体氧化物电解池相连接，蒸汽量调节阀设置于电解蒸汽管上。
高温固体氧化物电解池的氢气出口经氢气出气管与氢气储罐相连通。
汽轮机与发电机同轴。
高温固体氧化物电解池的氧气出口经氧气出气管与锅炉上燃烧器的入口相连通。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统在具体操作时，将高温水蒸气电解制氢与富氧稳燃两种技术相耦合，利用厂内高温固体氧化物电解池消耗一部分机组发电量，从而减少火电机组的上网电量，为新能源电力上网腾出更多容量，从而提高火电机组的调峰深度，避免机组长期频繁快速变负荷面临的寿命折损和安全风险，并给火电厂增加售氢、调峰补贴、设备延寿等多项综合收益。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中，1为锅炉、2为主蒸汽管、21为发电蒸汽管、22为电解蒸汽管、3为蒸汽量调节阀、4为汽轮机、5为发电机、6为电量分配调节开关、61为上网输电电缆、62为电解输电电缆、7为高温固体氧化物电解池、71为氧气出气管、72为氢气出气管、8为氢气储罐。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本实用新型公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型公开的概念。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，都应当属于本实用新型保护的范围。
在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本实用新型所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统包括锅炉1、主蒸汽管2、发电蒸汽管21、电解蒸汽管22、蒸汽量调节阀3、汽轮机4、发电机5、电量分配调节开关6、上网输电电缆61、电解输电电缆62、高温固体氧化物电解池7、氧气出气管71、氢气出气管72及氢气储罐8；
锅炉1的主蒸汽出口经主蒸汽管2后分为两路，其中一路经发电蒸汽管21与汽轮机4的入口相连通，汽轮机4的输出轴与发电机5的驱动轴相连接，发电机5的输出端与电量分配调节开关6相连接，另一路经电解蒸汽管22与高温固体氧化物电解池7相连接，电解蒸汽管22上设置有蒸汽量调节阀3，高温固体氧化物电解池7的氢气出口经氢气出气管72与氢气储罐8相连通，高温固体氧化物电解池7的氧气出口经氧气出气管71与锅炉1上燃烧器的入口相连通。
电量分配调节开关6经上网输电电缆61与电网相连接，电量分配调节开关6经电解输电电缆62与高温固体氧化物电解池7的电源接口相连接。
在工作时，锅炉1通过燃烧化石燃料加热除盐水，生产的合格压力及温度参数的蒸汽，再经主蒸汽管2后分为两路，其中一路经发电蒸汽管21进入到汽轮机4中做功，以带动发电机5发电，另一路经电解蒸汽管22输入到高温固体氧化物电解池7中电解，以生成氧气及氢气，其中，生成的氧气进入到燃烧器中助燃，生成的氢气经氢气出气管72进入到氢气储罐8中，另外，发电机5产生的电能经电量分配调节开关6后分为两路，其中一路经上网输电电缆61送入电网，另一路经电解输电电缆62送至高温固体氧化物电解池7中，其中，电解蒸汽管22上设置有蒸汽量调节阀3，以调节进入到高温固体氧化物电解池7中的蒸汽量，同时发电机5产生的电能通过电量分配调节开关6进行分配，另外，需要说明的是，发电蒸汽管21、主蒸汽管2及电解蒸汽管22均为高温合金管道，汽轮机4与发电机5同轴。
本实用新型的工作原理为：利用厂内高温固体氧化物电解池7消耗一部分机组发电量，从而减少火电机组的上网电量，为新能源电力上网腾出更多容量，从而提高火电机组的调峰深度，利用电量分配调节开关6对厂内、厂外电量实施分配，满足电网需求，而不再需要锅炉1频繁快速改变实际负荷，引发热力设备的寿命损耗。
本实用新型的工作过程为：
锅炉1产生的高温蒸汽，通过主蒸汽管2输送到汽轮机4中，再利用发电机5产生电能，其中，一部分电能输送到电网，另一部分电能送到高温固体氧化物电解池7中。
当网侧负荷需求＞40％额定容量时，则高温固体氧化物电解池7处于完全停运状态，火电机组在40％-100％额定容量负荷段，依靠自身设备即可完成安全经济的电网调峰任务。
当网侧负荷需求在30％—40％额定容量时，高温固体氧化物电解池7通入蒸汽预热并进入热备用状态。网侧负荷指令由40％容量逐步向30％额定容量下降过程中，蒸汽量调节阀3打开，少量主蒸汽进入高温固体氧化物电解池7中进行预热，剩余主蒸汽用于发电，发出的电力，大部分用于上网，少部分则送往高温固体氧化物电解池7，高温固体氧化物电解池7开始产生氢气及氧气。
当网侧负荷需求＜30％额定容量时，锅炉1的实际热负荷保持30％额定容量不再降低，高温固体氧化物电解池7逐步增加出力运行(高温固体氧化物电解池7满出力下能够消耗30％额定容量的电厂电力)，电解消耗电量逐步增大，利用电量分配调节开关6，逐步减少上网电量，满足电网的深度调峰需求。当电网指令降低至0时，机组通过蒸汽量调节阀3平衡发电蒸汽量与电解制氢蒸汽量，使得发出的电力与电解制氢消耗的电力相匹配，借助电量分配调节开关6，使得上网电量接近为零，火电机组实现全容量参与电网极限调峰。
在深度调峰期间，高温固体氧化物电解池7产出的氧气供应锅炉1的燃烧器中，用于低负荷稳燃，并降低风机组电耗，产生的氢气则进入氢气储罐8中储存待售，为电厂带来经济价值。
需要说明的是，本实用新型具有以下特点：
1)本实用新型针对现有火电机组调峰能力不足的问题，利用高温固体氧化物电解池7在厂内消耗一部分电量，为新能源电力让出更多上网容量，提高了火电机组的调峰能力。
2)本实用新型针对调峰机组频繁快速变负荷带来寿命损耗与安全风险的问题，利用高温固体氧化物电解池7的电量与外部上网电量的实时、快速调节分配，在不改变锅炉1实际热负荷的情况下，能够实现网上调度指令的快速响应，将对热力系统寿命与安全具有潜在危害的频繁快速变负荷，转移到了能够适应功率快速变化及能够实现快速启停的高温固体氧化物电解池7上，从而保证机组的长久安全性。
3)本实用新型针对当前火电机组深度调峰期间经济性、能耗指标较差的问题，利用富氧助燃技术提高煤粉燃尽率，降低风机组电耗，优化能耗指标；利用高温电解水蒸气制取高经济价值的氢气，以获得全容量极限调峰的额外电网补贴，最终提高电厂的综合收益，保证调峰经济性。
Claims (8)
1.一种火电机组全容量长寿命极限调峰系统，其特征在于，包括锅炉(1)、主蒸汽管(2)、蒸汽量调节阀(3)、汽轮机(4)、发电机(5)、电量分配调节开关(6)、高温固体氧化物电解池(7)及氢气储罐(8)；
锅炉(1)的主蒸汽出口经主蒸汽管(2)后分为两路，其中一路与汽轮机(4)的入口相连通，汽轮机(4)的输出轴与发电机(5)的驱动轴相连接，发电机(5)的输出端与电量分配调节开关(6)相连接，另一路经蒸汽量调节阀(3)与高温固体氧化物电解池(7)相连接，高温固体氧化物电解池(7)的氢气出口与氢气储罐(8)相连通，高温固体氧化物电解池(7)的氧气出口与锅炉(1)上燃烧器的入口相连通；
电量分配调节开关(6)与电网相连接，电量分配调节开关(6)与高温固体氧化物电解池(7)的电源接口相连接。
2.根据权利要求1所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统，其特征在于，电量分配调节开关(6)经上网输电电缆(61)与电网相连接。
3.根据权利要求1所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统，其特征在于，电量分配调节开关(6)经电解输电电缆(62)与高温固体氧化物电解池(7)的电源接口相连接。
4.根据权利要求1所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统，其特征在于，主蒸汽管(2)经发电蒸汽管(21)与汽轮机(4)的入口相连通。
5.根据权利要求1所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统，其特征在于，主蒸汽管(2)经电解蒸汽管(22)与高温固体氧化物电解池(7)相连接，蒸汽量调节阀(3)设置于电解蒸汽管(22)上。
6.根据权利要求1所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统，其特征在于，高温固体氧化物电解池(7)的氢气出口经氢气出气管(72)与氢气储罐(8)相连通。
7.根据权利要求1所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统，其特征在于，汽轮机(4)与发电机(5)同轴。
8.根据权利要求1所述的火电机组全容量长寿命极限调峰系统，其特征在于，高温固体氧化物电解池(7)的氧气出口经氧气出气管(71)与锅炉(1)上燃烧器的入口相连通。
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