CN217761109U - 一种能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，包括主蒸汽管路，所述主蒸汽管路上的部分主蒸汽流入高旁管路，在所述高旁管路上设有小背压机和发电机，所述小背压机通过主蒸汽驱动所述发电机发电并输送至用电系统，所述小背压机排汽进入锅炉再热器；所述锅炉再热器排出的蒸汽分流为第一管路和再热抽汽管路，所述再热抽汽管路分流为第二管路和第三管路，所述第一管路内的蒸汽输送至凝汽器，所述第二管路内的蒸汽输送至换热器与除盐水换热后再进入所述凝汽器，所述第三管路内的蒸汽输送至供热蒸汽联箱用于对外供热；本申请可以大幅提高燃煤机组的灵活性，增强汽轮机低负荷工业供汽能力，达到热电解耦的目的。

Description

一种能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统

技术领域

本申请属于火力发电节能技术领域，尤其涉及一种能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统及方法。

背景技术

国家政策鼓励现有燃煤发电机组替代供热，积极关停采暖和工业供汽小锅炉，对具备供热条件的纯凝机组开展供热改造。同时为促进清洁能源的消纳，存量燃煤机组应改尽改，提高其深度调峰能力，政策要求其最小发电出力达到 35％额定负荷。而许多发电公司要求下属发电企业其最小发电出力必须低于30％额定负荷。

我国南方地区发电企业不需要在冬季供应采暖热负荷，但大多数都为周边企业提供工业用汽，因为其供热量达不到热电联产机组的供热要求所以都是按照纯凝机组进行调度，其必须参与火电机组深度调峰。对于不同工业蒸汽用户，由于各自的工艺不同，所需的蒸汽压力参数也就不尽相同。对于大型火电机组，最常见的工业热用户用汽压力为1-1.5MPa，温度为300-350℃，电厂一般采用再热段抽汽供热，热用户需求量较大时从热再抽汽，需求量较小时从冷再抽汽。

受限于机组深度调峰运行的要求，低负荷运行时汽轮机热再抽汽有时也很难满足用汽高峰时段的需求。同时，机组深度调峰运行时，锅炉面临低负荷稳燃的限制及脱硝入口烟气温度过低的问题，进而限制了锅炉深度调峰的能力。这两个问题就导致锅炉的蒸发量大于汽轮机的需求量，同时汽轮机热再抽汽又受到本体结构限制而无法抽出。

实用新型内容

针对上述问题，本申请实施例提供了一种能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，可以大幅提高燃煤机组的灵活性，增强汽轮机低负荷工业供汽能力，达到热电解耦的目的，所述技术方案如下：

本申请提供一种能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，包括主蒸汽管路，所述主蒸汽管路上的部分主蒸汽流入高旁管路，在所述高旁管路上设有小背压机和发电机，所述小背压机通过主蒸汽驱动所述发电机发电并输送至用电系统，所述小背压机排汽进入锅炉再热器；所述锅炉再热器排出的蒸汽分流为第一管路和再热抽汽管路，所述再热抽汽管路分流为第二管路和第三管路，所述第一管路内的蒸汽输送至凝汽器，所述第二管路内的蒸汽输送至换热器与除盐水换热后再进入所述凝汽器，所述第三管路内的蒸汽输送至供热蒸汽联箱用于对外供热。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，在所述第三管路上设有补水加热器，所述第三管路内的蒸汽直接输送至所述供热蒸汽联箱或经过所述补水加热器换热后输送至所述供热蒸汽联箱。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，在所述第二管路上设有储热罐，所述储热罐为冷热水分离式储热罐，所述储热罐内的冷水来自除盐水，所述储热罐内的冷除盐水输送至所述换热器内与所述第二管路内的蒸汽换热升温后再返回至所述储热罐以热水形式储存。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，所述储热罐内的热水直接输送至除氧器作为除氧器补水，或所述储热罐内的热水输送至所述补水加热器与所述第三管路内的蒸汽换热升温后再进入所述除氧器。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，在所述高旁管路上还设有高旁截止阀和高旁减温减压阀，通过所述高旁截止阀使得所述主蒸汽管路上的部分主蒸汽流入所述高旁管路，通过所述高旁减温减压阀使得所述小背压机做功后的排汽进入所述锅炉再热器。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，在所述第二管路上的所述换热器两端分别设有换热器入口截止阀和换热器出口截止阀，通过所述换热器入口截止阀和所述换热器出口截止阀使得所述第二管路内的蒸汽进入所述换热器放热降温后进入所述凝汽器。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，所述锅炉再热器排出的部分蒸汽进入低旁管路，在所述低旁管路上设有低旁截止阀A，蒸汽经过所述低旁管路后分流为所述第一管路、第二管路和第三管路，在所述第一管路上设有低旁减温减压阀及低旁截止阀B，通过所述低旁减温减压阀及低旁截止阀B使得所述第一管路内的蒸汽减温减压后进入所述凝汽器；在所述第三管路上设有再热抽汽减温减压阀，通过所述再热抽汽减温减压阀使得所述第三管路内的蒸汽减温减压后直接进入所述供热蒸汽联箱。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，在所述补水加热器两端分别设有补水加热器入口电动门和补水加热器出口电动门，在所述第三管路上的所述再热抽汽减温减压阀下游设有与所述补水加热器并联的补水加热器旁路电动门。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，在所述储热罐与所述补水加热器相连接的管路上设有补水旁路入口电动门，在所述储热罐与所述除氧器相连接的管路上设有补水主路电动门，在所述补水加热器与所述除氧器相连接的管路上设有补水旁路出口电动门。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，所述储热罐内的冷除盐水通过冷水管路及设置在所述冷水管路上的水泵输送至所述换热器内与所述第二管路内的蒸汽换热升温后通过热水管路再返回至所述储热罐以热水形式储存。

本申请的能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统所带来的有益效果为：本申请通过在高旁管路上设置小背压机，并将其发电并入厂用电系统，供电厂内部大功率辅机使用，这样布置可以利用高品质蒸汽做功，避免了直接减温减压带来的能量损失，提高旁路供热的热经济性；锅炉再热器出口的部分蒸汽分为三路使用，一路经减温减压后通过供热蒸汽联箱用于对外供热，一路进入凝汽器，另外一路通过换热器对除盐水进行加热并将热水通过储热罐储存起来，实现储能的目的；通过设置储热罐可以储存部分多余热量，这就使得锅炉运行的灵活性提高，在深度调峰期间可以在较高的负荷运行，避免了其为达到低负荷运行而进行的各种设备改造，从而提高运行的可靠性和安全性。储热罐中储存的热水在经过补水加热器加热后作为热力系统补水进入除氧器，也可以直接进入除氧器作为系统补水。同时由于补水加热器的换热，可以有效降低减温水的使用量，增加工业供汽的抽汽量，进一步提高煤电机组的热电比，提高机组的热经济性。本申请可以大幅提高燃煤机组的灵活性，增强汽轮机低负荷工业供汽能力，达到热电解耦的目的，同时可以减少锅炉为满足深度调峰运行而进行的工程改造量，使得整个机组可以较好的应对深度调峰时段的供热问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请的能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本申请提供一种能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，如图1所示，包括主蒸汽管路1，所述主蒸汽管路1上的部分主蒸汽流入高旁管路2，在所述高旁管路2上设有小背压机5和发电机4，所述小背压机5通过主蒸汽驱动所述发电机4发电并输送至用电系统，供电厂内部辅机设备使用；所述小背压机5 排汽进入锅炉再热器；所述锅炉再热器排出的蒸汽分流为第一管路和再热抽汽管路23，所述再热抽汽管路23分流为第二管路和第三管路，所述第一管路内的蒸汽输送至凝汽器，所述第二管路内的蒸汽输送至换热器25与除盐水换热后再进入所述凝汽器，所述第三管路内的蒸汽输送至供热蒸汽联箱用于对外供热。

其中，如图1所示，所述主蒸汽管路1上的另一部分主蒸汽流入高压缸6 内，经高压缸排汽管路7和高压缸排汽管路7上的高排逆止阀8进入所述锅炉再热器。

其中，如图1所示，高旁减温水通过高旁减温水管路10和所述高旁减温水管路10上依次设置的高旁减温水截止门12、高旁减温水调门11输送至所述高旁减温减压阀9。

其中，如图1所示，所述锅炉再热器排出的蒸汽还分流至第四管路，所述第四管路为再热蒸汽管路13，所述再热蒸汽管路13内的蒸汽进入中压缸17。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，如图1所示，在所述第三管路上设有补水加热器34，所述第三管路内的蒸汽直接输送至所述供热蒸汽联箱或经过所述补水加热器34换热后输送至所述供热蒸汽联箱。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，如图1所示，在所述第二管路上设有储热罐30，所述储热罐30为冷热水分离式储热罐，所述储热罐30内的冷水来自除盐水，所述储热罐30内的冷除盐水通过冷水管路28及设置在所述冷水管路28上的水泵29输送至所述换热器25 内与所述第二管路内的蒸汽换热升温后通过热水管路27再返回至所述储热罐30 以热水形式储存。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，如图1所示，所述储热罐30内的热水直接输送至除氧器作为除氧器补水，或所述储热罐30内的热水输送至所述补水加热器34与所述第三管路内的蒸汽换热升温后再进入所述除氧器。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，如图1所示，在所述高旁管路2上还设有高旁截止阀3和高旁减温减压阀9，通过所述高旁截止阀3使得所述主蒸汽管路上的部分主蒸汽流入所述高旁管路 2，通过所述高旁减温减压阀9使得所述小背压机5做功后的排汽进入所述锅炉再热器。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，如图1所示，在所述第二管路上的所述换热器25两端分别设有换热器入口截止阀24和换热器出口截止阀26，通过所述换热器入口截止阀24和所述换热器出口截止阀26使得所述第二管路内的蒸汽进入所述换热器25放热降温后进入所述凝汽器。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，如图1所示，所述锅炉再热器排出的部分蒸汽进入低旁管路14，在所述低旁管路14上设有低旁截止阀A15，蒸汽经过所述低旁管路14后分流为所述第一管路和再热抽汽管路23，所述再热抽汽管路23再分流为第二管路和第三管路，在所述第一管路上设有低旁减温减压阀16及低旁截止阀B21，通过所述低旁减温减压阀16及低旁截止阀B21使得所述第一管路内的蒸汽减温减压后进入所述凝汽器；在所述第三管路上设有再热抽汽减温减压阀22，通过所述再热抽汽减温减压阀22使得所述第三管路内的蒸汽减温减压后直接进入所述供热蒸汽联箱。

其中，如图1所示，低旁减温水通过低旁减温水管路20和所述低旁减温水管路20上依次设置的低旁减温水截止门19、低旁减温水调门18输送至所述低旁减温减压阀16。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，如图1所示，在所述补水加热器34两端分别设有补水加热器入口电动门35 和补水加热器出口电动门36，在所述第三管路上的所述再热抽汽减温减压阀22 下游设有与所述补水加热器34并联的补水加热器旁路电动门37。

例如，在一个实施例提供的所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统中，如图1所示，在所述储热罐30与所述补水加热器34相连接的管路上设有补水旁路入口电动门32，在所述储热罐30与所述除氧器相连接的管路上设有补水主路电动门31，在所述补水加热器34与所述除氧器相连接的补水管路38上设有补水旁路出口电动门33。

其中，储热罐30的投运方法为：一般工业供汽时，供热蒸汽联箱供出的蒸汽不再回收，因此热力系统需要同步补充等量的除盐水，已达到工质平衡的作用。

(1)如果机组再热抽汽管路23中无抽汽时，关闭补水旁路入口电动门32 和补水旁路出口电动门33，打开补水旁路主路电动门31，储热罐30中的热水直接进入除氧器作为补水；(2)如果机组再热抽汽管路23中有抽汽时，此时打开补水旁路入口电动门32和补水旁路出口电动门33，关闭补水旁路主路电动门31，储热罐30中的热水经补水加热器34提高温度后，再进入除氧器作为补水，可进一步提高机组的热经济性。

本申请的能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统的供汽方法为：工业热用户在用汽高峰期会需要大量抽汽来满足生产需求，而再热抽汽量受限于机组负荷和汽轮机结构特点的限制，会出现不能满足用汽需求的情况，此时利用所述第三管路内的蒸汽在用汽高峰期时满足工业热用户用汽需求，包括以下步骤：

步骤一：打开所述高旁截止阀3，通过所述高旁减温减压阀9控制所述高旁管路2中的蒸汽流量，同时蒸汽经过所述小背压机5做功，所述小背压机5做功后的排汽进入所述锅炉再热器；

步骤二：打开所述低旁截止阀A15和再热抽汽减温减压阀22，所述锅炉再热器内的蒸汽通过所述再热抽汽减温减压阀22调节到满足用户需求的压力和温度后进入所述第三管路，所述第三管路内的蒸汽通过所述补水加热器旁路电动门37直接进入所述供热蒸汽联箱，或所述第三管路内的蒸汽通过所述补水加热器34后进入所述供热蒸汽联箱，在此情况下不需要投入减温水。

如图1所示，一般情况下，锅炉蒸发量对应一定的汽轮机负荷，当机组带有工业供汽时，锅炉蒸发量会高于汽轮机负荷。当汽轮机负荷受电网调度，需要将负荷维持在较低的负荷，而锅炉受限于煤质或脱硝问题，以及其他导致其不能维持在和汽轮机负荷对应的蒸发量时，此时本申请可以通过储热罐30和小背压机5，现热电解耦，并回收锅炉多余蒸发量，利用所述第二管路及所述储热罐30实现热电解耦，包括以下步骤：

步骤一：打开所述高旁截止阀3，通过所述高旁减温减压阀9控制所述高旁管路2中的蒸汽流量，同时蒸汽经过所述小背压机5做功，所述小背压机5做功后的排汽进入所述锅炉再热器；

步骤二：打开所述低旁截止阀A15和所述换热器入口截止阀24，所述锅炉再热器内的蒸汽进入所述第二管路，所述第二管路内的蒸汽进入所述换热器25 放热降温后打开所述换热器出口截止阀26进入所述凝汽器，所述换热器25内的除盐水换热升温后储存在所述储热罐30内。

如图1所示，还包括利用储热罐30储存的热水提升补水经济性的方法，储热罐30中储存的热水能级较高，可以直接补入除氧器，同时也可以作为工业供汽的减温水。由于补水加热器34是表面式加热器，不同于喷水减温，其减温不会增加蒸汽量，因此相比于喷水减温，其能够增加抽汽量，因此其经济性会更好。一般工业供汽时，供热蒸汽联箱供出的蒸汽不再回收，因此热力系统需要同步补充等量的除盐水，已达到工质平衡的作用。当所述第二管路内无再热抽汽时，关闭所述补水旁路入口电动门32和所述补水旁路出口电动门33，打开所述补水旁路主路电动门31，所述储热罐30中的热水直接进入所述除氧器作为补水；当所述第二管路内有再热抽汽时，打开所述补水旁路入口电动门32和所述补水旁路出口电动门33，关闭所述补水旁路主路电动门31，所述储热罐30中的热水经所述补水加热器34提高温度后，再进入所述除氧器作为补水。

本申请的能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统及方法应用举例：

1、当机组发电量为20％额定负荷，而锅炉最低蒸发量为30％额定负荷，此时锅炉蒸发的10％多余蒸汽进入高旁管路2，驱动小背压机5发电，小背压机5 排汽进入锅炉再热器，锅炉再热器出口多余的10％蒸汽经再热抽汽管路23对外供汽，热用户使用不了而多出的部分进入换热器25加热除盐水，并在储热罐30 中将热水存储起来。如果多余的10％蒸汽不能满足热用户需求，则可以增加锅炉再热器出口的抽汽，同时关闭换热器25的换热器入口截止阀24和换热器出口截止阀26，使换热器25退出运行。

2、当机组发电量为20％额定负荷，而锅炉最低蒸发量也能维持20％额定负荷，但是热再抽汽量不足时，则可以增加锅炉蒸发量，通过高旁管路2和低旁管路14提升再热抽汽能力，而不增加机组发电量，达到满足热用户需求的目的。

尽管已经出于说明性目的对本申请的实施例进行了公开，但是本领域技术人员将认识的是：在不偏离如所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和替换。

Claims (10)

1.一种能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，包括：

主蒸汽管路，所述主蒸汽管路上的部分主蒸汽流入高旁管路，在所述高旁管路上设有小背压机和发电机，所述小背压机通过主蒸汽驱动所述发电机发电并输送至用电系统，所述小背压机排汽进入锅炉再热器；

所述锅炉再热器排出的蒸汽分流为第一管路和再热抽汽管路，所述再热抽汽管路分流为第二管路和第三管路，所述第一管路内的蒸汽输送至凝汽器，所述第二管路内的蒸汽输送至换热器与除盐水换热后再进入所述凝汽器，所述第三管路内的蒸汽输送至供热蒸汽联箱用于对外供热。

2.根据权利要求1所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，在所述第三管路上设有补水加热器，所述第三管路内的蒸汽直接输送至所述供热蒸汽联箱或经过所述补水加热器换热后输送至所述供热蒸汽联箱。

3.根据权利要求2所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，在所述第二管路上设有储热罐，所述储热罐为冷热水分离式储热罐，所述储热罐内的冷水来自除盐水，所述储热罐内的冷除盐水输送至所述换热器内与所述第二管路内的蒸汽换热升温后再返回至所述储热罐以热水形式储存。

4.根据权利要求3所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，所述储热罐内的热水直接输送至除氧器作为除氧器补水，或所述储热罐内的热水输送至所述补水加热器与所述第三管路内的蒸汽换热升温后再进入所述除氧器。

5.根据权利要求1所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，在所述高旁管路上还设有高旁截止阀和高旁减温减压阀，通过所述高旁截止阀使得所述主蒸汽管路上的部分主蒸汽流入所述高旁管路，通过所述高旁减温减压阀使得所述小背压机做功后的排汽进入所述锅炉再热器。

6.根据权利要求1所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，在所述第二管路上的所述换热器两端分别设有换热器入口截止阀和换热器出口截止阀，通过所述换热器入口截止阀和所述换热器出口截止阀使得所述第二管路内的蒸汽进入所述换热器放热降温后进入所述凝汽器。

7.根据权利要求4所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，所述锅炉再热器排出的部分蒸汽进入低旁管路，在所述低旁管路上设有低旁截止阀A，蒸汽经过所述低旁管路后分流为所述第一管路和再热抽汽管路，所述再热抽汽管路分流为第二管路和第三管路，在所述第一管路上设有低旁减温减压阀及低旁截止阀B，通过所述低旁减温减压阀及低旁截止阀B使得所述第一管路内的蒸汽减温减压后进入所述凝汽器；在所述第三管路上设有再热抽汽减温减压阀，通过所述再热抽汽减温减压阀使得所述第三管路内的蒸汽减温减压后直接进入所述供热蒸汽联箱。

8.根据权利要求7所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，在所述补水加热器两端分别设有补水加热器入口电动门和补水加热器出口电动门，在所述第三管路上的所述再热抽汽减温减压阀下游设有与所述补水加热器并联的补水加热器旁路电动门。

9.根据权利要求8所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，在所述储热罐与所述补水加热器相连接的管路上设有补水旁路入口电动门，在所述储热罐与所述除氧器相连接的管路上设有补水主路电动门，在所述补水加热器与所述除氧器相连接的管路上设有补水旁路出口电动门。

10.根据权利要求9所述能够提高燃煤机组灵活性的工业供汽系统，其特征在于，所述储热罐内的冷除盐水通过冷水管路及设置在所述冷水管路上的水泵输送至所述换热器内与所述第二管路内的蒸汽换热升温后通过热水管路再返回至所述储热罐以热水形式储存。

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