[發明專利]一種火電廠循環冷卻水太陽能節能及控制裝置

有效

• 申請號: 201010191387.5
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101886884A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 葉敏;葉靈
• 申請（專利權）人: 上海迪吉特控制系統有限公司
• 主分類號: F28B9/04
• 分類號: F28B9/04;F28F27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種太陽能節能及控制裝置，特別是一種利用太陽能減少火電廠循環冷卻水系統廠用電率和實現循環水溫度優化的節能及控制裝置。

背景技術

在我國的一次能源結構中，煤炭等化石燃料所占比例達70％以上。因此，火力發電廠在國內發電裝機容量中的比例也超過60％，據統計，全世界有40％以上的電力來自煤炭等化石燃料。盡管目前風能、太陽能等各種可再生能源的比例在逐步提高，但在今后相當長的一段時期內，火力發電廠仍將是全球電力工業的一個重要組成部分。

隨著各國政府和公眾對燃用化石燃料的火力發電廠所排放的二氧化碳造成的溫室效應問題的日益重視，提高發電機組的效率和減少污染物排放就成為今后火力發電廠生存和發展的一個至關重要的問題。

火力發電機組是將煤炭等的化學能經過熱能和機械能轉換成電能的一整套復雜的工藝過程。其熱能轉換和傳遞過程的效率僅40％左右，約有60％的能量變成低溫余熱散失到了空氣中。而火力發電機組的熱循環效率主要取決于通過汽輪機的溫差。這就意味著既可以通過采用較高的蒸汽參數，也可以通過降低汽輪機冷凝器的冷卻水溫度來提高溫差，從而獲得較高的循環效率。

目前火力發電廠常規設計的循環冷卻水工況一般是按照機組全年的平均冷卻水溫為基準考慮的，而每年約有50％時間的冷卻水溫超過平均值。盡管可以通過進一步的優化予以改善(馮偉忠，《動力工程》第27卷第3期，《1000MW超超臨界汽輪機蒸汽參數的優化及討論》)，但機組的循環效率在相當多的時間內仍會因為環境溫度等因素的變化而偏離設計時的高效率工況。

用于提供機組循環冷卻水的火力發電廠循環水系統是一個龐大的輸送系統，供水量約為汽輪機排汽量的50～120倍，其消耗的電能約占總發電量的1％～1.5％，在汽輪發電機組出力、循環水系統耗功間形成了一個復雜的制約關系。而且，合理的循環水溫度還與凝汽器及真空系統的運行狀態密切相關。諸多的外部不可控因素就使得循環水系統的優化成為火電廠整體效率優化中一個十分關鍵而又未能較好解決的問題。目前采取的解決方法一般有根據環境溫度和機組負荷來改變運行的循環水泵臺數或增設循環水泵變頻裝置來實現循環水系統的節能，但這些方式的可調節手段和精度均有限，運行效果也不盡理想。

而在目前太陽能和風能等可再生能源的大規模利用中，最大的問題之一就是其隨環境、氣候和時間的不確定性，這些可再生能源直接接入電網所帶來的不穩定發電量會對整個電網的運行和安全造成巨大的影響，必須要通過耗資巨大的智能電網改造和升級來適應這些新能源發電機組的直接入網和調度問題。而將作為可再生能源的太陽能等引入常規火力發電廠熱力循環系統實現節能，不僅為火力發電廠節能減排提供了一條新路，也可以最為便捷和有效地實現太陽能的規模化利用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種火力電廠循環冷卻水系統的太陽能節能及控制裝置，通過合理利用太陽能發電裝置的出力與循環水系統耗能的晝夜和季節匹配特點，從而克服上述現有技術的不足，獲得明顯的綜合節能效果。

本發明的技術方案具體是通過采用一個與常規循環冷卻水系統的循環水泵組合運行的，利用太陽能供電的循環冷卻水配水泵組及其節能控制裝置來實現的，即在由汽輪機凝汽器4、循環水泵3和冷卻塔1、冷卻塔水池2等組成的常規火力發電機組循環冷卻水系統中，增加一個由太陽能發電裝置8供電的配水泵組7，該配水泵組7安裝于冷卻塔配水管路6中，并與循環水回水旁路閥5一起由節能控制裝置9聯動控制。

根據不同機組循環水系統的設計特點，由太陽能供電的配水泵組7可以與循環水泵3采用串聯或并聯布置形式，并且可以設計為多臺配水泵組合運行。

采用現有的太陽能光伏發電技術的太陽能發電裝置8可充分利于電廠的空曠場地和建筑物表面進行布置，其產生的電能通過供電母線和蓄電池組為配水泵7提供電能，同時配水泵組7設計采用變頻調節裝置，可根據太陽能裝置8的供電狀態和環境溫度等運行參數的變化控制配水泵組7的出力大小。

節能控制裝置9與單元機組分散控制系統DCS之間有信號接口聯系，從而可以由DCS獲得機組負荷、凝汽器真空、凝結水溫度、循環水回水溫度、循環水進水溫度、大氣溫度等實時數據；同時，節能控制裝置9還可現場采集太陽能發電裝置8的供電電壓、配水泵組7的轉速等信號，上述信號經由節能控制裝置9處理后，輸出配水泵組7的啟停和轉速控制指令、以及循環水回水旁路閥5開度的控制指令，并可通過DCS設置機組循環水泵3的運行臺數，按照優先利用太陽能的原則，獲得最大的節能效果。