[發(fā)明專利]基于旁路調(diào)控的熱電解耦系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113202580A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮征;唐茂林;尚磊;孫斌;杜旭;黃治坤;張攀;王軍舵
• 申請（專利權(quán)）人: 晟源高科（北京）科技有限公司;唐茂林;尚磊
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F01K17/02;F01K7/02;F01K7/16
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 黃輝本

本發(fā)明公開了一種基于旁路調(diào)控的熱電解耦系統(tǒng)，屬于供熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括汽輪機(jī)高壓缸、汽輪機(jī)中壓缸和與發(fā)電機(jī)相連的汽輪機(jī)低壓缸，汽輪機(jī)中壓缸與汽輪機(jī)低壓缸之間的中低壓連通管一側(cè)設(shè)置旁路管，中低壓連通管上設(shè)置密封供熱蝶閥，旁路管上設(shè)置旁路蒸汽調(diào)節(jié)閥；汽輪機(jī)低壓缸的蒸汽經(jīng)凝汽器及冷卻機(jī)組冷卻后排至大氣中；汽輪機(jī)中壓缸的中排抽汽管與熱網(wǎng)加熱器相連，熱網(wǎng)循環(huán)水經(jīng)壓縮式熱泵初級加熱后進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器進(jìn)行二級加熱。通過降低汽輪機(jī)低壓缸的運(yùn)行背壓，進(jìn)而降低最小通流質(zhì)量流量，提高汽輪機(jī)中壓缸的中排抽汽量，用于增加供熱負(fù)荷；同時進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸的蒸汽量減少，發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率下降，達(dá)到熱電解耦的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于旁路調(diào)控的熱電解耦系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)、光等新能源高速發(fā)展，風(fēng)電在能源供給比重逐漸加大，因其發(fā)電功率受氣候條件影響較大，要求電網(wǎng)有足夠的調(diào)峰能力；另外風(fēng)電保障性收購政策也在一定程度上對火電機(jī)組提出深度調(diào)峰要求。尤其是東北地區(qū)，由于燃煤熱電比例高，調(diào)峰電源建設(shè)條件差，冬季供暖期調(diào)峰困難，棄風(fēng)棄光問題嚴(yán)重，電力系統(tǒng)的新能源消納能力制約了東北可再生能源發(fā)展，已經(jīng)引起國家的高度重視。 北方地區(qū)的火電企業(yè)多為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，尤其是東北地區(qū)熱電裝機(jī)容量占比較高，受社會供熱負(fù)荷逐年增長需求的限制，冬季熱電機(jī)組通常采取以熱定電的方式運(yùn)行，機(jī)組調(diào)峰能力較純凝工況大幅降低，甚至沒有能力提供深調(diào)峰服務(wù)，東北電網(wǎng)在冬季的采暖期面臨調(diào)峰缺額較大的困境。

當(dāng)前火力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行熱電解耦的主要方式有以下幾種，且均存在不同程度的缺陷：

1、汽機(jī)側(cè)改造：如高背壓改造、低壓缸光軸改造，此類改造需要對汽輪機(jī)本體進(jìn)行較大改造，而且采暖期及非采暖期切換時需停機(jī)檢修，不夠靈活，汽輪機(jī)發(fā)電能力受一定影響，改造費(fèi)用較高。尤其是高背壓技術(shù)無法適應(yīng)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，低負(fù)荷運(yùn)行時易發(fā)生鼓風(fēng)現(xiàn)象。

2、儲熱技術(shù)方式：目前，有較大規(guī)模工程實(shí)際應(yīng)用的儲熱技術(shù)主要有顯熱儲熱技術(shù)與潛熱儲熱技術(shù)。顯熱儲熱中最普遍的技術(shù)就是熱水儲熱系統(tǒng)，熱水灌儲熱，缺點(diǎn)是工程造價較高，儲熱溫度較低，占地大，而且儲熱水罐為了適應(yīng)峰谷周期儲熱必然帶來儲熱損失，一個峰谷周期可能會損失儲熱量的5%甚至更多；潛熱儲熱技術(shù)中有代表性的為熔鹽儲罐，該技術(shù)缺點(diǎn)是造價非常昂貴，該技術(shù)運(yùn)行中也有儲熱損失。

3、旁路改造：缺點(diǎn)是有再熱器超控制溫，汽輪機(jī)推力變化等問題出現(xiàn)，影響機(jī)組安全性，而且改造后相當(dāng)于直接采用鍋爐主蒸汽高品位蒸汽減溫減壓供熱，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差，且現(xiàn)在旁路流量控制性能較差，參與熱電解耦調(diào)節(jié)精度無法保障，當(dāng)前旁路熱電解耦系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及方法較少。

4、電鍋爐：缺點(diǎn)時進(jìn)行靈活性改造需要較大功率電鍋爐，造價較高，相對汽輪機(jī)抽汽供熱不節(jié)能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于旁路調(diào)控的熱電解耦系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中供熱設(shè)備改造投資大、維護(hù)量大、經(jīng)濟(jì)性較差的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種基于旁路調(diào)控的熱電解耦系統(tǒng)，包括鍋爐、汽輪機(jī)高壓缸、汽輪機(jī)中壓缸和與發(fā)電機(jī)相連的汽輪機(jī)低壓缸，鍋爐給水管對鍋爐供水后輸出的高壓蒸汽經(jīng)主蒸汽管進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸做功，所述汽輪機(jī)高壓缸的排汽進(jìn)入鍋爐再次加熱后經(jīng)再熱蒸汽管進(jìn)入汽輪機(jī)中壓缸做功，所述汽輪機(jī)中壓缸的排汽一部分經(jīng)中低壓連通管進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸做功、另一部分經(jīng)中壓缸排汽抽汽管進(jìn)入熱網(wǎng)換熱器供熱，所述汽輪機(jī)低壓缸驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，所述汽輪機(jī)低壓缸的排汽進(jìn)入凝汽器凝結(jié)；

所述主蒸汽管及再熱蒸汽管分別通過旁路抽汽熱力系統(tǒng)的降溫減壓，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的熱電自動解耦。

優(yōu)選的，所述旁路抽汽熱力系統(tǒng)包括高壓旁路管及低壓旁路管；所述主蒸汽管通過高壓旁路管與鍋爐相連，所述高壓旁路管上設(shè)有降溫減壓組件一；所述再熱蒸汽管通過低壓旁路管與熱網(wǎng)換熱器相連，所述低壓旁路管上設(shè)有降溫減壓組件二；所述中低壓連通管上設(shè)有中低壓連通管供熱閥，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸及熱網(wǎng)換熱器的蒸汽分配量。