CN220551891U - 一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统。其包括启动分离器，启动分离器的饱和蒸汽出口端与过热器的入口端连接，过热器的出口端与高压缸的入口端连接；高压缸的出口端与再热器的入口端连接；再热器的出口端与中压缸的入口端连接；中压缸的出口端与低压缸的入口端连接；低压缸的出口端与凝汽器的入口端连接；凝汽器的出口端与除氧器的入口端连接；除氧器的出口端经过第八管道与省煤器的入口端连接；省煤器的出口端与启动分离器的入口端连接；启动分离器的水出口端经过第九管道与省煤器的入口端连接。本申请能够尽可能减少省煤器再对启动分离器中的水加热到所需温度时消耗的能量，提高了机组经济性，一定程度上降低了机组成本。

Description

一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统

技术领域

本申请涉及火力发电技术领域，具体涉及一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统。

背景技术

火力发电机组是以煤炭、油类或可燃气体等为燃料，加热锅炉内的水，使之增温，再用有一定压力的蒸气推动气轮方式发电的机组。

例如中国专利文献CN114768523A中公开了一种火力发电机组SCR全负荷脱硝系统，其包括过热器，过热器的烟气出口分为两路，第一路依次通过第一烟气挡板、热二次风入口风道FR、热二次风出口风道FC、第二烟气挡板、离心风机CF和第三烟气挡板连接至烟气混合装置的第一入口，第二路依次通过再热器、省煤器和脱硝系统连接至烟气混合装置的第二入口，烟气混合装置的出口连接至脱硝系统的入口；过热器的给水出口连接至汽水分离器的入口，汽水分离器的蒸汽出口通过水冷壁连接至给水泵的入口，汽水分离器的水出口连接至贮水箱的入口，给水泵的出口和贮水箱的出口连接至除氧器的入口。

发明人认识到，在该专利文献所提供的系统中，汽水分离器中的水会直接进入储水箱，进而再通过给水泵进入除氧器中，然后可参与后续的汽水循环。而原本汽水分离器中的水是具有较高温度的，该系统直接将汽水分离器中的水引入到除氧器中，会导致除氧器中来自汽水分离器中的水温大幅下降，使得后续再通过省煤器、锅炉除氧器中的水进行加热时，需要消耗更多的能量，对能源造成一定的浪费，经济性较差。

实用新型内容

为此，本申请提供一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，以解决现有火力发电机组中汽水分离器中的水会直接进入储水箱，进而再通过给水泵进入除氧器中来参与后续的汽水循环，经济性较差的技术问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，包括启动分离器，所述启动分离器的饱和蒸汽出口端与过热器的入口端连接，所述过热器的出口端经过第一管道与高压缸的入口端连接，所述第一管道上设置有第一开关门和第一调门；所述高压缸的出口端经过第二管道与再热器的入口端连接；所述再热器的出口端经过第三管道与中压缸的入口端连接，所述第三管道上设置有第二开关门和第二调门；所述中压缸的出口端经过第四管道与低压缸的入口端连接，所述第四管道上设置有第三调门；所述低压缸的出口端与凝汽器的入口端连接；所述凝汽器的出口端经过第五管道与除氧器的入口端连接，所述第五管道上设置有凝结泵；所述除氧器的两路出口端分别经过第六管道和第七管道与第八管道的两路入口端连接，所述第六管道上设置有第一汽泵，所述第七管道上设置有第二汽泵；所述第八管道上设置有第三开关门，所述第八管道的出口端与省煤器的入口端连接；所述省煤器的出口端与所述启动分离器的入口端连接；所述启动分离器的水出口端经过第九管道与省煤器的入口端连接，所述第九管道上设置有第四开关门和炉水循环泵。

可选地，所述第三管道与第十管道的一端连接，连接点位于所述再热器的出口端和第二开关门之间；所述第十管道的另一端与所述凝汽器的入口端连接，所述第十管道上设置有第五开关门、第四调门和第六开关门。

进一步可选地，所述第十管道与第十一管道的一端连接，连接点位于所述第四调门和第六开关门之间；所述第十一管道的另一端与凝结水箱连接，所述第十一管道上设置有第一减温器和第五调门。

进一步可选地，所述第十管道上设置有第一温度传感器。

可选地，所述第一管道与第十二管道的一端连接，连接点位于所述第一开关门和第一调门之间；所述第十二管道的另一端与所述高压缸的入口端连接，所述第十二管道上设置有第六调门。

可选地，所述第二管道与第十三管道的一端连接，所述第十三管道的另一端与凝结水箱连接；所述第十三管道上设置有第二减温器和第七调门。

进一步可选地，所述第二管道上设置有第二温度传感器。

可选地，所述第九管道的一端与所述启动分离器的水出口端连接，所述第九管道的另一端与所述第八管道连接，连接点位于所述省煤器的入口端和第三开关门之间。

可选地，所述火电机组经济性改造宽负荷调峰系统还包括第十四管道，所述第十四管道的两端均与所述第八管道连接、连接点分别位于所述第三开关门的前端和后端，所述第十四管道上设置有第七开关门、第八调门和第八开关门。

进一步可选地，所述第三开关门、第七开关门和第八开关门为电动开关门。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

本申请实施例提供了一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统的新的硬件架构，是在现有火电调峰系统的基础上，增加了连接启动分离器的水出口端与省煤器的入口端的管道；在调峰系统高负荷运行的时候，启动分离器中一般存在的只有蒸汽，这是无需打开该管道上的开关门，也无需启动该管道上的炉水循环泵；但是，在调峰系统低负荷运行的时候，启动分离器中会存在水，这时候通过打开该管道上的开关门，并启动该管道上的炉水循环泵，启动分离器中的水便会直接回到省煤器当中，使得省煤器、锅炉炉膛能够充分利用启动分离器中分离出来的水，实现了对启动分离器中分离出来的水的回收，避免了对启动分离器中的水造成了浪费；另外，由于启动分离器中的水是直接回到省煤器中参与后续的水汽循环，避免了启动分离器中的水进入到除氧器中造成的温度下降，从而能够尽可能减少省煤器再对启动分离器中的水加热到所需温度时消耗的能量，提高了机组经济性，一定程度上降低了机组成本。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请实施例提供的一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统的完整结构示意图。

附图标记说明：

1、启动分离器；2、过热器；3、第一管道；4、高压缸；5、第一开关门；6、第一调门；7、第二管道；8、再热器；9、第三管道；10、中压缸；11、第二开关门；12、第二调门；13、第四管道；14、低压缸；15、第三调门；16、凝汽器；17、第五管道；18、除氧器；19、凝结泵；20、第六管道；21、第七管道；22、第八管道；23、第一汽泵；24、第二汽泵；25、第三开关门；26、省煤器；27、第九管道；28、第四开关门；29、炉水循环泵；30、第十管道；31、第五开关门；32、第四调门；33、第六开关门；34、第十一管道；35、第一减温器；36、第五调门；37、第十二管道；38、第六调门；39、第十三管道；40、第二减温器；41、第七调门；42、第十四管道；43、第七开关门；44、第八调门；45、第八开关门；46、第九开关门；47、第十五管道；48、第十开关门；49、第九调门；50、第十六管道；51、第十一开关门；52、第十七管道；53、第三减温器；54、第十调门。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

在本实施例中，提供了一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，如图1所示，包括启动分离器1，启动分离器1的饱和蒸汽出口端与过热器2的入口端连接，过热器2的出口端经过第一管道3与高压缸4的入口端连接，第一管道3上依次设置有第一开关门5和第一调门6；高压缸4的出口端经过第二管道7与再热器8的入口端连接；再热器8的出口端经过第三管道9与中压缸10的入口端连接，第三管道9上依次设置有第二开关门11和第二调门12；中压缸10的出口端经过第四管道13与低压缸14的入口端连接，第四管道13上设置有第三调门15(高、中压缸与低压缸14的联络门)；低压缸14的出口端与凝汽器16的入口端连接；凝汽器16的出口端经过第五管道17与除氧器18的入口端连接，第五管道17上设置有凝结泵19；除氧器18的两路出口端分别经过第六管道20和第七管道21与第八管道22的两路入口端连接，第六管道20上设置有第一汽泵23，第七管道21上设置有第二汽泵24；第八管道22上设置有第三开关门25，第八管道22的出口端与省煤器26的入口端连接；省煤器26的出口端与启动分离器1的入口端连接；启动分离器1的水出口端经过第九管道27与省煤器26的入口端连接，第九管道27上依次设置有第四开关门28和炉水循环泵29。

进一步地，第三管道9与第十管道30的一端连接，连接点位于再热器8的出口端和第二开关门11之间；第十管道30的另一端与凝汽器16的入口端连接，第十管道30上依次设置有第五开关门31、第四调门32和第六开关门33。

进一步地，第十管道30与第十一管道34的一端连接，连接点位于第四调门32和第六开关门33之间；第十一管道34的另一端与凝结水箱连接，第十一管道34上设置有第一减温器35和第五调门36。

优选地，第十管道30上可以设置有第一温度传感器，用于监测第十管道30的温度。

进一步地，第一管道3与第十二管道37的一端连接，连接点位于第一开关门5和第一调门6之间；第十二管道37的另一端与高压缸4的入口端连接，第十二管道37上设置有第六调门38。

进一步地，第二管道7与第十三管道39的一端连接，第十三管道39的另一端与凝结水箱连接；第十三管道39上设置有第二减温器40和第七调门41。

优选地，第二管道7上可以设置有第二温度传感器，用于监测第二管道7的温度。

进一步地，第九管道27的一端与启动分离器1的水出口端连接，第九管道27的另一端与第八管道22连接，连接点位于省煤器26的入口端和第三开关门25之间，以此实现启动分离器1的水出口端经过第九管道27与省煤器26的入口端连接。

进一步地，该火电机组经济性改造宽负荷调峰系统还包括第十四管道42，第十四管道42的两端均与第八管道22连接、两端的连接点分别位于第三开关门25的前端和后端，第十四管道42上依次设置有第七开关门43、第八调门44和第八开关门45。

其中，第三开关门25、第七开关门43和第八开关门45为电动开关门。

另外，第九管道27上还可以设置有第九开关门46。

进一步地，如图2所示，第一管道3还与第十五管道47的一端连接，连接点位于过热器2的输出端和第一开关门5之间，第十五管道47的另一端与第二管道7连接，第十五管道47上设置有第十开关门48和第九调门49。

进一步地，第十管道30与第十六管道50的一端连接，连接点位于第四调门32和第十管道30之间，第十六管道50的另一端与工业用汽设备(相当于工业蒸汽用户)连接；第十六管道50上设置有第十一开关门51。

进一步地，第十五管道47与第十七管道52的一端连接，第十七管道52的另一端与凝结水箱连接，第十七管道52上设置有第三减温器53和第十调门54。

优选地，第十五管道47上可以设置有第三温度传感器，用于监测第十五管道47的温度。

本申请实施例提供了一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统的新的硬件架构，是在现有火力发电机组的基础上，增加了连接启动分离器的水出口端与省煤器26的入口端的第九管道27。在该火电机组经济性改造宽负荷调峰系统高负荷运行的时候，启动分离器1中存在的只有蒸汽，这是一般无需打开第四开关门28和第九开关门46，也无需启动炉水循环泵29；但是，在火电机组经济性改造宽负荷调峰系统低负荷运行的时候，启动分离器1中会存在液体，这时候打开第四开关门28和第九开关门46，并启动炉水循环泵29，启动分离器1中的液体便会直接回到省煤器26当中，使得省煤器26、锅炉炉膛能够充分利用启动分离器1中的水，避免了对启动分离器1中的液体造成了浪费；另外，由于启动分离器1中的液体是直接回到省煤器26中参与后续的水汽循环，避免了启动分离器1中的水温下降，从而能够尽可能减少省煤器26再对启动分离器1中的水加热到所需温度时消耗的能量，提高了机组经济性，一定程度上降低了机组成本。

另外，在本申请所提供的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统中，第十五管道47和其上面设置的第十开关门48、第九调门49构成了高压抽汽管道(高压旁路)；第十管道30和其上面设置的第五开关门31、第四调门32、第六开关门33，以及第十六管道50和其上面设置的第十一开关门51构成了低压抽汽管道(低压旁路)。第十开关门48一般是常开，通过调整、打开第九调门49，能够直接从锅炉主蒸汽抽汽，经减温减压后接入高压缸排汽，然后直接进入再热器8。同时，第五开关门31一般是常开，第六开关门33一般是常关，通过调整、打开第十一开关门51，能够直接从再热蒸汽管道抽汽作为供热抽汽的补充汽源。当第五开关门31、第四调门32和第十一开关门51打开时，多余的蒸汽可以直接通过第十六管道50提供给工业蒸汽用户，通过为工业蒸汽用户供汽来赚取收益。

在这个过程中，部分主蒸汽经高压旁路绕过高压缸4，以降低高压缸4做功；部分再热蒸汽经低压旁路绕过中压缸10，以降低中压缸10做功，从而在提高机组抽汽供热能力的情况下降低了发电机组出力，在提高经济收益的同时，达到热电解耦的目的。

换句话说，本申请所提供的火电机组系统的硬件架构，是一种汽轮机旁路供热的改进方案，在发电的同时，将一部分高品质蒸汽用于工业供汽，实现提高机组供汽能力的同时，降低机组发电功率，从而提高机组电调峰能力。

本申请采用高低旁路联合供热技术实施汽轮机组深度调峰耦合优化改造。即经高旁将部分主蒸汽旁路至高压缸排汽；之后从低压旁路(再热蒸汽管道)抽汽作为供热抽汽的补充汽源。该方案可以采用适当匹配高低旁路蒸汽的流量的方式避免机组锅炉超温、汽机推力平衡存在的风险和问题，能够满足机组灵活性改造的目标要求。对于高、低旁路联合供汽方案，高旁蒸汽流量与低旁蒸汽流量的匹配方式是影响汽轮机轴向推力平衡和汽轮机安全运行的关键因素。

旁路供热降低了高、中压缸的做功，在提高机组供热能力的情况下降低发电机组出力，达到热电解耦的目的。旁路供热的调峰能力不受锅炉制约，调峰能力强、运行灵活，在极端情况下可实现完全热电解耦，是一种补充供热方式和实现机组深调的手段；并且在需要工业供汽的地区，可以作为保障工业供汽的重要方式。

高压旁路主要是针对旁路供热量较大时，需要高压旁路平衡轴向推力和提升高排压力，从高压导汽管上的三通引出至高压排汽管道。高压旁路部分，主要包括减温减压装置、高压蒸汽隔离阀、减温水隔离阀、混温段、安全阀和必要的测量装置(高旁前、后的压力和温度测量装置，高旁减温水流量、压力、温度测量装置)。

低压旁路是实现蒸汽由高参数减温、减压至供热参数的重要设备，从热再管道上添加三通的方式引出至供热用户。低压旁路部分，主要包括减温减压装置、蒸汽隔离阀、减温水隔离阀、混温段、安全阀和必要的测量装置(低旁前、后的压力和温度测量装置，低旁减温水流量、压力、温度测量装置)。

基于本申请所提供的硬件架构，还能够通过调整部分结构的运行工况，以满足不同时段负荷要求，实现机组的调峰。该火电机组经济性改造宽负荷调峰系统可选的一种运行方法如下：

1、在负荷高峰时段：

将第一开关门5全开，增大第一调门6和第六调门38的开度，以增大进入高压缸4的主蒸汽流量；另外，将第二开关门11全开，增大第二调门12的开度，并将第三调门15全开，使得同时增加了进入中压缸10和低压缸14的蒸汽流量，达到增加蒸汽在汽轮机的高压缸4、中压缸10和低压缸14内做功的份额的目的；进一步能够使得发电机尽可能多做功，满足外界高负荷要求。

同时，使第一汽泵23和第二汽泵24同时运行，并且提高第一汽泵23和第二汽泵24的转速，保证能为过热器2提供充足的水量。通过此运行方法，能够将火电机组系统的负荷控制在80％-100％，满足负荷高峰时段要求。

2、在基础(常规)调峰时段：

将第一开关门5全开，减小第一调门6和第六调门38的开度，以一定程度减少进入高压缸4的主蒸汽流量；另外，将第二开关门11全开，减小第二调门12的开度，并将第三调门15全开，使得同时一定程度减少了进入中压缸10和低压缸14的蒸汽流量，达到一定程度降低蒸汽在汽轮机的高压缸4、中压缸10和低压缸14内做功的份额的目的；使得与负荷高峰时段相比，发电机的做功在一定程度上减少，满足外界常规负荷要求。

同时，使第一汽泵23和第二汽泵24同时运行，可以根据情况降低第一汽泵23和第二汽泵24的转速。通过此运行方法，能够将火电机组系统的负荷控制在40％-80％，满足基础调峰时段要求。

3、在深度调峰时段：

将第一开关门5打开，并相比基础调峰时段，进一步减小第一调门6和第六调门38的开度，以进一步减少进入高压缸4的主蒸汽流量；另外，将第二开关门11减小，相比基础调峰，进一步减小第二调门12的开度，并将第三调门15关闭，使得进一步减少了进入中压缸10的蒸汽流量，并使得低压缸14无进汽，也就是使低压缸14切除不做功；达到尽可能降低汽轮机的高压缸4和中压缸10内做功的份额，并使低压缸14不做功的目的；使得与基础调峰时段相比，使发电机的做功进一步减少，使发电机的转速控制在一定，但功率很小，满足外界低负荷要求。

同时，在第一汽泵23和第二汽泵24中选择一个运行，减少为过热器2提供的水量。另外，还会将第四调门32和第六开关门33打开，使再热器8输出的蒸汽部分能够输送到凝汽器16来参与水汽循环过程。通过此运行方法，能够将火电机组系统的负荷控制在20％-40％，满足深度调峰时段要求。

另外，在低负荷运行阶段，可以选择打开第四开关门28和第九开关门46，并启动炉水循环泵29，启动分离器1中的水便会直接回到省煤器26当中，使得省煤器26、锅炉炉膛能够使启动分离器1中的水直接参与水汽循环，充分利用启动分离器1中的水，避免了对启动分离器1中的液体造成了浪费，提高了经济性。

4、减温：

可分别通过第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器实时监测第十管道30、第二管道7和第十五管道47的温度；当根据某个传感器检测到的温度判定某个管道的温度超过相应预设温度阈值时，可以启动与该管道相应的减温器进行降温降压，保证系统运行安全，防止组件损坏。

5、在任何时段，当锅炉产生的蒸汽量多于发电机所需要的蒸汽量时，均可以通过调整、打开第九调门49，直接从锅炉主蒸汽抽汽，经减温减压后接入高压缸排汽，然后直接进入再热器8；同时，通过调整、打开第四调门32和第十一开关门51，直接从再热蒸汽管道抽汽作为供热抽汽的补充汽源，多余的蒸汽可以直接通过第十六管道50提供给工业蒸汽用户，通过为工业蒸汽用户供汽来赚取收益，并且可以辅助实现调峰。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，包括启动分离器，所述启动分离器的饱和蒸汽出口端与过热器的入口端连接，所述过热器的出口端经过第一管道与高压缸的入口端连接，所述第一管道上设置有第一开关门和第一调门；所述高压缸的出口端经过第二管道与再热器的入口端连接；所述再热器的出口端经过第三管道与中压缸的入口端连接，所述第三管道上设置有第二开关门和第二调门；所述中压缸的出口端经过第四管道与低压缸的入口端连接，所述第四管道上设置有第三调门；所述低压缸的出口端与凝汽器的入口端连接；所述凝汽器的出口端经过第五管道与除氧器的入口端连接，所述第五管道上设置有凝结泵；所述除氧器的两路出口端分别经过第六管道和第七管道与第八管道的两路入口端连接，所述第六管道上设置有第一汽泵，所述第七管道上设置有第二汽泵；所述第八管道上设置有第三开关门，所述第八管道的出口端与省煤器的入口端连接；所述省煤器的出口端与所述启动分离器的入口端连接；所述启动分离器的水出口端经过第九管道与省煤器的入口端连接，所述第九管道上设置有第四开关门和炉水循环泵。

2.根据权利要求1所述的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，所述第三管道与第十管道的一端连接，连接点位于所述再热器的出口端和第二开关门之间；所述第十管道的另一端与所述凝汽器的入口端连接，所述第十管道上设置有第五开关门、第四调门和第六开关门。

3.根据权利要求2所述的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，所述第十管道与第十一管道的一端连接，连接点位于所述第四调门和第六开关门之间；所述第十一管道的另一端与凝结水箱连接，所述第十一管道上设置有第一减温器和第五调门。

4.根据权利要求3所述的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，所述第十管道上设置有第一温度传感器。

5.根据权利要求1所述的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，所述第一管道与第十二管道的一端连接，连接点位于所述第一开关门和第一调门之间；所述第十二管道的另一端与所述高压缸的入口端连接，所述第十二管道上设置有第六调门。

6.根据权利要求1所述的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，所述第二管道与第十三管道的一端连接，所述第十三管道的另一端与凝结水箱连接；所述第十三管道上设置有第二减温器和第七调门。

7.根据权利要求6所述的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，所述第二管道上设置有第二温度传感器。

8.根据权利要求1所述的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，所述第九管道的一端与所述启动分离器的水出口端连接，所述第九管道的另一端与所述第八管道连接，连接点位于所述省煤器的入口端和第三开关门之间。

9.根据权利要求1所述的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，所述火电机组经济性改造宽负荷调峰系统还包括第十四管道，所述第十四管道的两端均与所述第八管道连接、连接点分别位于所述第三开关门的前端和后端，所述第十四管道上设置有第七开关门、第八调门和第八开关门。

10.根据权利要求9所述的火电机组经济性改造宽负荷调峰系统，其特征在于，所述第三开关门、第七开关门和第八开关门为电动开关门。