CN219264261U - 一种配置热泵的火电厂调频系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及火电厂调频系统技术领域，提供了一种配置热泵的火电厂调频系统，包括：火力发电系统：储汽罐，储汽罐的入口与火力发电系统中汽轮机的中低压缸抽汽口相连；热泵调节系统，包括锅炉给水加热回路与溶液循环回路；锅炉给水加热回路的进水口与火力发电系统中除氧器的出水口相连通，锅炉给水加热回路的出水口与火力发电系统中锅炉的进水口相连通；溶液循环回路的补水口与储汽罐的第一出口相连通，溶液循环回路的热源入口与储汽罐的第二出口相连通，溶液循环回路的出水口与除氧器的回水口相连通。该配置热泵的火电厂调频系统，对除氧器中锅炉给水进行分流，使得在调频时除氧器水位保持稳定，有利于保证除氧效果，降低安全隐患。

Description

一种配置热泵的火电厂调频系统

技术领域

本实用新型涉及火电厂调频系统技术领域，具体涉及一种配置热泵的火电厂调频系统。

背景技术

当前电网侧对电厂参与一次调频时的调节速率和调节精度均提出了相应的要求，现有的火电机组锅炉侧在调频时一般采取控制对高压汽轮机与低压汽轮机的抽汽量的方式进行调节，这就会使得下游除氧器水位波动，不利于除氧，可能存在较大的安全隐患。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于现有的火电机组锅炉侧在调频时一般采取控制对高压汽轮机与低压汽轮机的抽汽量的方式进行调节，这就会使得下游除氧器中水位波动，不利于除氧，可能存在较大的安全隐患，从而提供一种配置热泵的火电厂调频系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种配置热泵的火电厂调频系统，包括：火力发电系统：储汽罐，所述储汽罐的入口与所述火力发电系统中汽轮机的中低压缸抽汽口相连，适于抽取并存储中低压缸中的蒸汽；热泵调节系统，包括锅炉给水加热回路与溶液循环回路；所述锅炉给水加热回路的进水口与所述火力发电系统中除氧器的出水口相连通，所述锅炉给水加热回路的出水口与所述火力发电系统中锅炉的进水口相连通；所述溶液循环回路的补水口与所述储汽罐的第一出口相连通，所述溶液循环回路的热源入口与所述储汽罐的第二出口相连通，所述溶液循环回路的出水口与所述除氧器的回水口相连通。

进一步地，所述火力发电系统包括沿蒸汽的输送方向依次设置的锅炉、汽轮机的高压缸、汽轮机的中低压缸、凝汽器、凝结水泵、低压回热加热器、除氧器、小汽机给水泵以及高压回热加热器；其中，中低压缸与所述低压回热加热器通过第一管路相连通，且所述第一管路上设置有第一抽汽阀；中低压缸与所述储汽罐通过第二管路相连通，且所述第二管路上设置有第二抽汽阀；所述高压回热加热器的出水口与所述锅炉给水加热回路的出水口汇流后连通至所述锅炉的进水口。

进一步地，所述火力发电系统还包括小汽轮机，所述小汽轮机的进汽口通过第三管路与高压缸相连通，且所述第三管路上设置有小汽机入口调节阀；所述小汽轮机的输出轴与所述小汽机给水泵相连，适于通过抽取所述高压缸排汽驱动所述小汽轮机为所述小汽机给水泵提供动力，以将所述除氧器中的锅炉给水输送至所述高压回热加热器中。

进一步地，所述热泵调节系统包括冷凝器、吸收器、溶液热交换器以及发生器；所述冷凝器的锅炉给水进口与所述除氧器的出水口相连通，所述冷凝器的锅炉给水出口与所述吸收器的锅炉给水进口相连，所述冷凝器与所述除氧器之间的管路上设置有电动给水泵与高加旁路调节阀；所述冷凝器的溶液进口与所述发生器的第一溶液出口相连通，所述冷凝器的溶液出口与所述除氧器相连通，且所述冷凝器与所述除氧器之间的管路上设置有冷凝器循环泵；所述吸收器的锅炉给水出口与所述高压回热加热器的出水口汇流后连通至所述锅炉的进水口；所述吸收器的补水口与所述储汽罐的第一出口相连通，所述吸收器的溶液出口与所述溶液热交换器的第一进口相连通；所述溶液热交换器的第一出口与所述发生器的溶液进口相连通，所述溶液热交换器的第二进口与所述发生器的第二溶液出口相连通，所述溶液热交换器的第二出口与所述吸收器的溶液进口相连通；所述溶液热交换器的第一出口与所述发生器的溶液进口之间的管路上设置有节流阀；所述发生器的第二溶液出口与所述溶液热交换器的第二进口之间的管路上设置有溶液泵；所述发生器的进汽口与所述储汽罐的第二出口相连通，所述发生器的出汽口与所述除氧器相连通，且所述发生器与所述除氧器之间的管路上设置有发生器循环泵；所述储汽罐的第二出口与所述发生器的进汽口之间的管路上设置有发生器抽汽调节阀；所述储汽罐的第一出口与所述吸收器的补水口之间的管路上设置有吸收器抽汽调节阀。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的配置热泵的火电厂调频系统，在火力发电系统的基础上耦合热泵调节系统，利用热泵调节系统中的锅炉给水加热回路对锅炉给水进行分流，使得在调频时除氧器水位保持稳定，有利于保证除氧效果，降低安全隐患；而且，抽取中低压缸内的蒸汽存储储汽罐中，并利用存储的蒸汽作为热泵调节系统中溶液循环回路的热源对分流至锅炉给水加热回路中的锅炉给水进行加热，防止分流出的锅炉给水回流至锅炉时温度过低，影响锅炉的燃烧效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例中的配置热泵的火电厂调频系统的示意图。

附图标记说明：

1、锅炉；2、高压缸；3、中低压缸；4、凝汽器；5、凝结水泵；6、小汽轮机；7、小汽机入口调节阀；8、除氧器；9、低压回热加热器；10、高压回热加热器；11、电动给水泵；12、高加旁路调节阀；13、发生器循环泵；14、冷凝器；15、吸收器；16、冷凝器循环泵；17、溶液热交换器；18、溶液泵；19、节流阀；20、发生器；21、储汽罐；22、第二抽汽阀；23、发生器抽汽调节阀；24、吸收器抽汽调节阀；25、小汽机给水泵；26、第一抽汽阀。

具体实施方式

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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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装置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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而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”、“相连”、“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。

图1为本实用新型实施例中的配置热泵的火电厂调频系统的示意图，如图1所示，本实施例提供一种配置热泵的火电厂调频系统，包括：火力发电系统：储汽罐21，储汽罐21的入口与火力发电系统中汽轮机的中低压缸3的抽汽口相连，适于抽取并存储中低压缸3中的蒸汽；热泵调节系统，包括锅炉给水加热回路与溶液循环回路；锅炉给水加热回路的进水口与火力发电系统中除氧器8的出水口相连通，锅炉给水加热回路的出水口与火力发电系统中锅炉1的进水口相连通；溶液循环回路的补水口与储汽罐21的第一出口相连通，溶液循环回路的热源入口与储汽罐21的第二出口相连通，溶液循环回路的出水口与除氧器8的回水口相连通。

本实施例提供的配置热泵的火电厂调频系统，在火力发电系统的基础上耦合热泵调节系统，利用热泵调节系统中的锅炉给水加热回路对除氧器8中的锅炉给水进行分流，使得在调频时除氧器8水位保持稳定，有利于保证除氧效果，降低安全隐患；而且，抽取中低压缸3内的蒸汽存储储汽罐21中，并利用存储的蒸汽作为热泵调节系统中溶液循环回路的热源对分流至锅炉给水加热回路中的锅炉给水进行加热，防止分流出的锅炉给水回流至锅炉1时温度过低，影响锅炉1的燃烧效率。

进一步地，火力发电系统包括沿蒸汽的输送方向依次设置的锅炉1、汽轮机的高压缸2、汽轮机的中低压缸3、凝汽器4、凝结水泵5、低压回热加热器9、除氧器8、小汽机给水泵25以及高压回热加热器10；其中，中低压缸3与低压回热加热器9通过第一管路相连通，且第一管路上设置有第一抽汽阀26；中低压缸3与储汽罐21通过第二管路相连通，且第二管路上设置有第二抽汽阀22；高压回热加热器10的出水口与锅炉给水加热回路的出水口汇流后连通至锅炉1的进水口。

进一步地，火力发电系统还包括小汽轮机6，小汽轮机6的进汽口通过第三管路与高压缸相连通，且第三管路上设置有小汽机入口调节阀7；小汽轮机6的输出轴与小汽机给水泵25相连，适于通过高压缸2排汽驱动小汽轮机6为小汽机给水泵25提供动力，以将除氧器8中的锅炉给水输送至高压回热加热器10中。

进一步地，热泵调节系统包括冷凝器14、吸收器15、溶液热交换器17以及发生器20；冷凝器14的锅炉给水进口与除氧器8的出水口相连通，冷凝器14的锅炉给水出口与吸收器15的锅炉给水进口相连，冷凝器14与除氧器8之间的管路上设置有电动机水泵11与高加旁路调节阀12；冷凝器14的溶液进口与发生器20的第一溶液出口相连通，冷凝器14的溶液出口与除氧器8相连通，且冷凝器14与除氧器8之间的管路上设置有冷凝器循环泵16；吸收器15的锅炉给水出口与高压回热加热器10的出水口汇流后连通至锅炉1的进水口；吸收器15的补水口与储汽罐21的第一出口相连通，吸收器15的溶液出口与溶液热交换器17的第一进口相连通；溶液热交换器17的第一出口与发生器20的溶液进口相连通，溶液热交换器17的第二进口与发生器20的第二溶液出口相连通，溶液热交换器17的第二出口与吸收器15的溶液进口相连通；溶液热交换器17的第一出口与发生器20的溶液进口之间的管路上设置有节流阀19；发生器20的第二溶液出口与溶液热交换器17的第二进口之间的管路上设置有溶液泵18；发生器20的进汽口与储汽罐21的第二出口相连通，发生器20的出汽口与除氧器8相连通，且发生器20与除氧器8之间的管路上设置有发生器循环泵13；储汽罐21的第二出口与发生器20的进汽口之间的管路上设置有发生器抽汽调节阀23；储汽罐21的第一出口与吸收器15的补水口之间的管路上设置有吸收器抽汽调节阀24。

具体的，对于火力发电系统而言，从锅炉1中的出来的蒸汽依次经过高压缸2、中低压缸3、凝汽器4、凝结水泵5后进入低压回热加热器9中，再进入除氧器8中，除氧器8中的锅炉给水一部分经小汽机给水泵25输送至高压回热加热器10中，另一部分锅炉给水经电动给出泵11以及高加旁路调节阀12后被输送至冷凝器14中，经过冷凝器14的一次加热后，再经过吸收器15的二次加热，与主路中的高压回热加热器10汇合后，最后输送回锅炉1。而从储汽罐21的蒸汽在发生器20内放热后经发生器循环泵13回输至除氧器8。其中，蒸汽从汽轮机高压缸2的出口通过小汽机入口调节阀7进入小汽轮机6内做功带动小汽机给水泵25给锅炉供水。

具体的，对于热泵调节系统而言，溶液工质在发生器20、冷凝器14、吸收器15内循环，其中，储汽罐21内的蒸汽经吸收器抽汽调节阀24后，直接与吸收器内的高浓度溶液混合后放热，对经过吸收器15的锅炉给水进行二次加热。吸收器15内形成的低浓度的溶液流至溶液热交换器17中并通过节流阀19降压后输送至发生器20，储汽罐21中经发生器抽汽调节阀23进入发生器中蒸汽对发生器20内的低浓度溶液加热，一部分水被蒸发后进入冷凝器14中，此时发生器20中的溶液变成高浓度溶液，高浓度溶液经溶液泵18以及溶液热交换器17后输送至吸收器15中。从储汽罐21进入发生器20中的蒸汽放热后冷凝成水，被发生器循环泵13泵送回除氧器8中。从发生器20中蒸发进入冷凝器14的蒸汽对锅炉给水进行一次加热后液化成水，被冷凝器循环泵16泵送至除氧器8中。

在机组运行时，打开第二抽汽阀22，将储汽罐21储满蒸汽后关闭。在机组降负荷过程中，增大小汽机入口调节阀7，高压缸2尾端进入小汽轮机6的蒸汽量增大，小汽机给水泵25的流量增大。进入小汽轮机6内的蒸汽量增大，高压回热加热器10的进口水流量增大，高压回热加热器10管侧的换热温升将减小，高压回热加热器10管侧出口温度降低，引起高压回热加热器10壳侧压力降低，抽汽管道上下侧的压差升高，高压回热加热器10抽汽蒸汽量增大，进入汽轮机做功的蒸汽量变小。同时增大第一抽汽阀26，进入低压回热加热器9的抽汽增多，进入中低压缸3做功的蒸汽进一步减少。因此汽轮机输出功率减小。此时高压回热加热器10的抽汽量增大，高压回热加热器10给水出口获得热量增大，减小电动给水泵11输送高加给水旁路的流量，调小吸收器抽汽调节阀24和发生器抽汽调节阀23的开度，降低旁路给水从热泵吸收的热量。其中，高压回热加热器10与高压缸2之间设置有管路用于抽汽。

一种场景下，在机组需要升负荷时，减小小汽机入口调节阀7的开度，进入小汽轮机6内的蒸汽量减小，小汽机给水泵25的给水流量减小，进而高压回热加热器10的进口水流量减小，高压回热加热器10管侧的换热温升将增大，高压回热加热器10管侧出口温度升高，引起高压回热加热器10壳侧压力升高，抽汽管道上下侧的压差减小，高压回热加热器10抽汽蒸汽量减小，进入汽轮机蒸汽量更多，提升汽轮机输出功率。

又一种场景下，机组需要升负荷时，减小小汽机入口调节阀7的开度时，同步减小第一抽汽阀26，进入中低压缸3做功的蒸汽流量增大，机组负荷进一步提升。锅炉1给水流量减小，开大高加旁路调节阀12，增大高加给水旁路的电动给水泵11供水。由于抽汽量减小，为了提高两者混合后的给水温度，增大吸收器抽汽调节阀24和发生器抽汽调节阀23，高加给水旁路通过冷凝器14一次加热后进入吸收器15二次加热，两次加热量增大，再与高压回热加热器10出水混合，稳定锅炉供水温度。

其中，发生器20的热源是中低压缸3的尾端抽汽，且吸收器15直接混合了中低压缸3的尾端抽汽，便于调控热泵二次加热给水旁路的温度。

综上，本申请中的配置热泵的火电厂调频系统，将热泵与高加给水旁路火电机组结合，在机组参与一次调频时通过调节小汽轮机的进汽量和低压回热加热器的抽汽量，减小或增加进入机组内部做功的蒸汽量，来达到降低或提升机组功率的目的。同时结合吸收式热泵的特点，调节锅炉的给水温度，保障锅炉稳定运行。

本申请中的配置热泵的火电厂调频系统，设计了配置热泵的火电厂高加旁路调频系统及工作方法，保障了锅炉的稳定运行；利用热泵调控锅炉给水温度，实现了能量的梯级利用，提高了能量利用效率；利用凝结水节流调节多个抽汽口抽汽的手段进行调频，增大了机组参与调频的能力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种配置热泵的火电厂调频系统，其特征在于，包括：

火力发电系统：

储汽罐，所述储汽罐的入口与所述火力发电系统中汽轮机的中低压缸抽汽口相连，适于抽取并存储中低压缸中的蒸汽；

热泵调节系统，包括锅炉给水加热回路与溶液循环回路；

所述锅炉给水加热回路的进水口与所述火力发电系统中除氧器的出水口相连通，所述锅炉给水加热回路的出水口与所述火力发电系统中锅炉的进水口相连通；

所述溶液循环回路的补水口与所述储汽罐的第一出口相连通，所述溶液循环回路的热源入口与所述储汽罐的第二出口相连通，所述溶液循环回路的出水口与所述除氧器的回水口相连通；

所述火力发电系统包括沿蒸汽的输送方向依次设置的锅炉、汽轮机的高压缸、汽轮机的中低压缸、凝汽器、凝结水泵、低压回热加热器、除氧器、小汽机给水泵以及高压回热加热器；

其中，中低压缸与所述低压回热加热器通过第一管路相连通，且所述第一管路上设置有第一抽汽阀；

中低压缸与所述储汽罐通过第二管路相连通，且所述第二管路上设置有第二抽汽阀；

所述高压回热加热器的出水口与所述锅炉给水加热回路的出水口汇流后连通至所述锅炉的进水口。

2.根据权利要求1所述的配置热泵的火电厂调频系统，其特征在于，

所述火力发电系统还包括小汽轮机，所述小汽轮机的进汽口通过第三管路与高压缸相连通，且所述第三管路上设置有小汽机入口调节阀；所述小汽轮机的输出轴与所述小汽机给水泵相连，适于通过抽取所述高压缸排汽驱动所述小汽轮机为所述小汽机给水泵提供动力，以将所述除氧器中的锅炉给水输送至所述高压回热加热器中。

3.根据权利要求1所述的配置热泵的火电厂调频系统，其特征在于，

所述热泵调节系统包括冷凝器、吸收器、溶液热交换器以及发生器；

所述冷凝器的锅炉给水进口与所述除氧器的出水口相连通，所述冷凝器的锅炉给水出口与所述吸收器的锅炉给水进口相连，所述冷凝器与所述除氧器之间的管路上设置有电动给水泵与高加旁路调节阀；所述冷凝器的溶液进口与所述发生器的第一溶液出口相连通，所述冷凝器的溶液出口与所述除氧器相连通，且所述冷凝器与所述除氧器之间的管路上设置有冷凝器循环泵；

所述吸收器的锅炉给水出口与所述高压回热加热器的出水口汇流后连通至所述锅炉的进水口；所述吸收器的补水口与所述储汽罐的第一出口相连通，所述吸收器的溶液出口与所述溶液热交换器的第一进口相连通；

所述溶液热交换器的第一出口与所述发生器的溶液进口相连通，所述溶液热交换器的第二进口与所述发生器的第二溶液出口相连通，所述溶液热交换器的第二出口与所述吸收器的溶液进口相连通；所述溶液热交换器的第一出口与所述发生器的溶液进口之间的管路上设置有节流阀；所述发生器的第二溶液出口与所述溶液热交换器的第二进口之间的管路上设置有溶液泵；

所述发生器的进汽口与所述储汽罐的第二出口相连通，所述发生器的出汽口与所述除氧器相连通，且所述发生器与所述除氧器之间的管路上设置有发生器循环泵；

所述储汽罐的第二出口与所述发生器的进汽口之间的管路上设置有发生器抽汽调节阀；

所述储汽罐的第一出口与所述吸收器的补水口之间的管路上设置有吸收器抽汽调节阀。

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