CN106437876A - 一种热电联产机组深度调峰***及其运行方法 - Google Patents

一种热电联产机组深度调峰***及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热电联产机组深度调峰***及其运行方法。目前还无有效的进行火电机组电力调峰的技术。本发明包括锅炉、汽轮机、发电机、换热站、热用户、供热抽汽管和供热管道，汽轮机和发电机连接，换热站通过供热管道和热用户连接，其特点是：还包括换热设备、蓄热装置、主蒸汽管、再热蒸汽管和减温减压装置，锅炉和主蒸汽管连接，主蒸汽管分成两条支路分别与汽轮机和减温减压装置连接，汽轮机和再热蒸汽管连接，再热蒸汽管分成两条支路分别与锅炉和减温减压装置连接，减温减压装置、换热设备和蓄热装置通过管路依次连接，蓄热装置通过管路和供热管道连接。本发明的设计合理，性能可靠，有利于实现机组电力调峰和热负荷削峰填谷。

Description

一种热电联产机组深度调峰***及其运行方法
技术领域
本发明属于供热火电厂蓄热调峰技术领域，具体涉及一种热电联产机组深度调峰***及其运行方法，尤其适用于进行供热及电网调峰的火电厂。
背景技术
目前，我国政策逐渐重视新能源的推广，降低火电机组的比例。截止2012年底，我国已有44.8GW的风电装机容量。但是风电具有很强的随机性、间歇性、不可控性及反调峰特性，这就逐渐增大了火电机组进行电网调峰的难度。为了能有效的消纳新能源资源，国家逐渐加大了火电机组调峰的政策性要求，如国家能源局东北监管局关于印发《东北电力调峰辅助服务市场监管办法（试行）》及其补充规定要求既要提升清洁能源消纳空间，又要保证居民供热质量。同时规定了“阶梯式”补偿机制，根据调峰率分三档补偿价格，即第一档：48%<火电厂调峰率≤55%，补偿价为0.4元/kWh；第二档：55%<火电厂调峰率≤60%，补偿价为0.4～0.6元/kWh；第三档：火电厂调峰率>60%，补偿价为0.6～0.8元/kWh。
由此可见，国家政策正逐步加大对火电机组调峰能力的补偿力度；同时要求火电机组在进行电网调峰之时，一定要保证居民的供热质量，这就进一步加大了火电机组调峰的难度。因此，如何有效的进行火电机组电力调峰，而又不影响居民供热质量，对火电厂来说，起到至关重要的作用。公开日为2011年01月19日，公开号为CN101950964A的中国专利中，公开的一种包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的***及调度方法，也没能真正实现提升机组灵活性的功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理，性能可靠，有利于实现机组电力调峰和热负荷削峰填谷的热电联产机组深度调峰***及其运行方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该热电联产机组深度调峰***包括锅炉、汽轮机、发电机、换热站、热用户、供热抽汽管和供热管道，所述汽轮机和发电机连接，所述发电机和电网连接，所述汽轮机通过供热抽汽管和换热站连接，所述换热站通过供热管道和热用户连接，其结构特点在于：还包括换热设备、蓄热装置、主蒸汽管、再热蒸汽管和减温减压装置，所述锅炉和主蒸汽管连接，所述主蒸汽管分成两条支路分别与汽轮机和减温减压装置连接，所述汽轮机和再热蒸汽管连接，所述再热蒸汽管分成两条支路分别与锅炉和减温减压装置连接，所述减温减压装置、换热设备和蓄热装置通过管路依次连接，所述蓄热装置通过管路和供热管道连接。
作为优选，本发明还包括阀门A和阀门B，所述阀门A和阀门B分别安装在主蒸汽管的两条支路上。
作为优选，本发明还包括阀门C，所述阀门C安装在用于连接换热设备和蓄热装置的管路上。
作为优选，本发明还包括阀门D和阀门E，所述阀门D和阀门E均安装在供热管道上，该阀门D和阀门E分别位于蓄热装置与供热管道连接的连接点的两侧。
作为优选，本发明还包括阀门F，所述阀门F安装在用于连接蓄热装置和供热管道的管路上。
作为优选，本发明还包括阀门H，所述阀门H安装在再热蒸汽管上。
作为优选，本发明还包括阀门G和阀门J，所述阀门G和阀门J分别安装在再热蒸汽管的两条支路上。
作为优选，本发明所述汽轮机为抽凝式供热机组或背压式供热机组。
一种所述的热电联产机组深度调峰***的运行方法，其特征在于：所述运行方法的步骤如下：
1）当汽轮机为背压式供热机组时，通过调整锅炉的运行工况、主蒸汽或再热蒸汽分别进入汽轮机与换热设备的流量以及蓄热装置的运行工况来满足调峰需求；
当电负荷需求发生减小或增大时，通过增加或减小再热蒸汽流量的方法来降低或提高热电机组的发电负荷，另外利用蓄热装置将增加或减少的再热蒸汽这部分热量储存或释放出来，以达到电负荷和热负荷的匹配；和/或，降低或增加锅炉的蒸发量，来减少或增加主蒸汽进入汽轮机的流量以满足电力调峰需求，同时利用蓄热装置蓄热或放热来平衡汽轮机供热负荷和热用户所需热负荷两者之间的供需差异；如果以上两种方法仍然无法满足电力调峰需求，则通过将一部分主蒸汽引入换热设备，来进一步减少汽轮机的进汽量，以深度降低热电机组的发电负荷，主蒸汽释放的热量直接供给到热网，或利用蓄热装置将热量存储起来；
2）当汽轮机为抽凝式供热机组时，通过调整锅炉的运行工况、蓄热装置的运行工况、主蒸汽或再热蒸汽分别进入汽轮机与换热设备的流量以及汽轮机的运行工况来满足调峰需求；
当电负荷需求发生减小或增大时，通过增加或减小采暖抽汽或再热蒸汽流量的方法来降低或提高热电机组的发电负荷，另外利用蓄热装置将增加或减少的采暖抽汽或再热蒸汽这部分热量储存或释放出来，以达到电负荷和热负荷的匹配；和/或，降低或增加锅炉的蒸发量，来减少或增加主蒸汽进入汽轮机的流量以满足电力调峰需求，同时利用蓄热装置蓄热或放热来平衡汽轮机供热负荷和热用户所需热负荷两者之间的供需差异；如果以上两种方法仍然无法满足电力调峰需求，则通过将一部分主蒸汽引入换热设备，来进一步减少汽轮机的进汽量，以深度降低热电机组的发电负荷，主蒸汽释放的热量直接供给到热网，或利用蓄热装置将热量存储起来。
作为优选，本发明利用热电联产机组产生的蒸汽为热用户进行供热或利用蓄热装置进行蓄热时，优先选择供热抽汽管提供的蒸汽，其次为再热蒸汽管提供的蒸汽，最后为主蒸汽管提供的蒸汽。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，设计合理，性能可靠，基于蓄热调峰***，合理设计实现火电厂满足电网的电力调峰要求，还可以实现热电联产热负荷削峰填谷的目的；运用了本发明之后，可以实现火电机组同时满足供热和发电的需求，具有较高的实际运用价值。
附图说明
图1是本发明实施例中热电联产机组深度调峰***的结构示意图。
图中：1—锅炉、2—汽轮机、3—发电机、4—换热站、5—热用户、6—换热设备、7—蓄热装置、8—阀门A、9—阀门B、10—阀门C、11—阀门D、12—阀门E、13—阀门F、14—阀门G、15—阀门H、16—阀门J、17—主蒸汽管、18—再热蒸汽管、19—供热抽汽管、20—供热管道、21—减温减压装置。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中的热电联产机组深度调峰***包括锅炉1、汽轮机2、发电机3、换热站4、热用户5、换热设备6、蓄热装置7、阀门A8、阀门B9、阀门C10、阀门D11、阀门E12、阀门F13、阀门G14、阀门H15、阀门J16、主蒸汽管17、再热蒸汽管18、供热抽汽管19、供热管道20和减温减压装置21，其中，汽轮机2可以为抽凝式供热机组或背压式供热机组。
本实施例中的汽轮机2和发电机3连接，发电机3和电网连接，汽轮机2通过供热抽汽管19和换热站4连接，换热站4通过供热管道20和热用户5连接，锅炉1和主蒸汽管17连接。主蒸汽管17分成两条支路分别与汽轮机2和减温减压装置21连接，即主蒸汽管17分出的两条支路中，一条支路与汽轮机2连接，另一条支路与减温减压装置21连接。
本实施例中的汽轮机2和再热蒸汽管18连接，再热蒸汽管18分成两条支路分别与锅炉1和减温减压装置21连接，即再热蒸汽管18分出的两条支路中，一条支路与锅炉1连接，另一条支路与减温减压装置21连接。减温减压装置21、换热设备6和蓄热装置7通过管路依次连接，蓄热装置7通过管路和供热管道20连接。
本实施例中的阀门A8和阀门B9分别安装在主蒸汽管17的两条支路上，其中，阀门A8安装在与汽轮机2连接的支路上，阀门B9安装在与减温减压装置21连接的支路。阀门C10安装在用于连接换热设备6和蓄热装置7的管路上。阀门D11和阀门E12均安装在供热管道20上，该阀门D11和阀门E12分别位于蓄热装置7与供热管道20连接的连接点的两侧，即阀门D11、蓄热装置7与供热管道20的连接点、以及阀门E12沿供热管道20依次排列。阀门F13安装在用于连接蓄热装置7和供热管道20的管路上。阀门H15安装在再热蒸汽管18上。阀门G14和阀门J16分别安装在再热蒸汽管18的两条支路上，其中，阀门G14安装在与锅炉1连接的支路上，阀门J16安装在与减温减压装置21连接的支路。
本实施例中的热电联产机组深度调峰***的运行方法的步骤如下。
1）当汽轮机2为背压式供热机组时，通过调整锅炉1的运行工况、主蒸汽或再热蒸汽分别进入汽轮机2与换热设备6的流量以及蓄热装置7的运行工况来满足调峰需求。
当电负荷需求发生减小或增大时，通过增加或减小再热蒸汽流量的方法来降低或提高热电机组的发电负荷，另外利用蓄热装置7将增加或减少的再热蒸汽这部分热量储存或释放出来，以达到电负荷和热负荷的匹配；和/或，降低或增加锅炉1的蒸发量，来减少或增加主蒸汽进入汽轮机2的流量以满足电力调峰需求，同时利用蓄热装置7蓄热或放热来平衡汽轮机2供热负荷和热用户5所需热负荷两者之间的供需差异；如果以上两种方法仍然无法满足电力调峰需求，则通过将一部分主蒸汽引入换热设备6，来进一步减少汽轮机2的进汽量，以深度降低热电机组的发电负荷，主蒸汽释放的热量直接供给到热网，或利用蓄热装置7将热量存储起来。
2）当汽轮机2为抽凝式供热机组时，通过调整锅炉1的运行工况、蓄热装置7的运行工况、主蒸汽或再热蒸汽分别进入汽轮机2与换热设备6的流量以及汽轮机2的运行工况来满足调峰需求。
当电负荷需求发生减小或增大时，通过增加或减小采暖抽汽或再热蒸汽流量的方法来降低或提高热电机组的发电负荷，另外利用蓄热装置7将增加或减少的采暖抽汽或再热蒸汽这部分热量储存或释放出来，以达到电负荷和热负荷的匹配；和/或，降低或增加锅炉1的蒸发量，来减少或增加主蒸汽进入汽轮机2的流量以满足电力调峰需求，同时利用蓄热装置7蓄热或放热来平衡汽轮机2供热负荷和热用户5所需热负荷两者之间的供需差异；如果以上两种方法仍然无法满足电力调峰需求，则通过将一部分主蒸汽引入换热设备6，来进一步减少汽轮机2的进汽量，以深度降低热电机组的发电负荷，主蒸汽释放的热量直接供给到热网，或利用蓄热装置7将热量存储起来。
本实施例中利用热电联产机组产生的蒸汽为热用户5进行供热或利用蓄热装置7进行蓄热时，优先选择供热抽汽管19提供的蒸汽，其次为再热蒸汽管18提供的蒸汽，最后为主蒸汽管17提供的蒸汽。
本发明基于蓄热装置7，合理设计实现热电联产机组的电力调峰与热负荷削峰填谷，运用本发明后，不仅可以同时实现机组满足供热和发电的需求，还可以实现锅炉长期处于较佳的运行工况，具有较高的实际运用价值。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热电联产机组深度调峰***，包括锅炉（1）、汽轮机（2）、发电机（3）、换热站（4）、热用户（5）、供热抽汽管（19）和供热管道（20），所述汽轮机（2）和发电机（3）连接，所述汽轮机（2）通过供热抽汽管（19）和换热站（4）连接，所述换热站（4）通过供热管道（20）和热用户（5）连接，其特征在于：还包括换热设备（6）、蓄热装置（7）、主蒸汽管（17）、再热蒸汽管（18）和减温减压装置（21），所述锅炉（1）和主蒸汽管（17）连接，所述主蒸汽管（17）分成两条支路分别与汽轮机（2）和减温减压装置（21）连接，所述汽轮机（2）和再热蒸汽管（18）连接，所述再热蒸汽管（18）分成两条支路分别与锅炉（1）和减温减压装置（21）连接，所述减温减压装置（21）、换热设备（6）和蓄热装置（7）通过管路依次连接，所述蓄热装置（7）通过管路和供热管道（20）连接。
2.根据权利要求1所述的热电联产机组深度调峰***，其特征在于：还包括阀门A（8）和阀门B（9），所述阀门A（8）和阀门B（9）分别安装在主蒸汽管（17）的两条支路上。
3.根据权利要求1所述的热电联产机组深度调峰***，其特征在于：还包括阀门C（10），所述阀门C（10）安装在用于连接换热设备（6）和蓄热装置（7）的管路上。
4.根据权利要求1所述的热电联产机组深度调峰***，其特征在于：还包括阀门D（11）和阀门E（12），所述阀门D（11）和阀门E（12）均安装在供热管道（20）上，该阀门D（11）和阀门E（12）分别位于蓄热装置（7）与供热管道（20）连接的连接点的两侧。
5.根据权利要求1所述的热电联产机组深度调峰***，其特征在于：还包括阀门F（13），所述阀门F（13）安装在用于连接蓄热装置（7）和供热管道（20）的管路上。
6.根据权利要求1所述的热电联产机组深度调峰***，其特征在于：还包括阀门H（15），所述阀门H（15）安装在再热蒸汽管（18）上。
7.根据权利要求1所述的热电联产机组深度调峰***，其特征在于：还包括阀门G（14）和阀门J（16），所述阀门G（14）和阀门J（16）分别安装在再热蒸汽管（18）的两条支路上。
8.根据权利要求1所述的热电联产机组深度调峰***，其特征在于：所述汽轮机（2）为抽凝式供热机组或背压式供热机组。
9.一种如权利要求1～8任一权利要求所述的热电联产机组深度调峰***的运行方法，其特征在于：所述运行方法的步骤如下：
1）当汽轮机（2）为背压式供热机组时，通过调整锅炉（1）的运行工况、主蒸汽或再热蒸汽分别进入汽轮机（2）与换热设备（6）的流量以及蓄热装置（7）的运行工况来满足调峰需求；
当电负荷需求发生减小或增大时，通过增加或减小再热蒸汽流量的方法来降低或提高热电机组的发电负荷，另外利用蓄热装置（7）将增加或减少的再热蒸汽这部分热量储存或释放出来，以达到电负荷和热负荷的匹配；和/或，降低或增加锅炉（1）的蒸发量，来减少或增加主蒸汽进入汽轮机（2）的流量以满足电力调峰需求，同时利用蓄热装置（7）蓄热或放热来平衡汽轮机（2）供热负荷和热用户（5）所需热负荷两者之间的供需差异；如果以上两种方法仍然无法满足电力调峰需求，则通过将一部分主蒸汽引入换热设备（6），来进一步减少汽轮机（2）的进汽量，以深度降低热电机组的发电负荷，主蒸汽释放的热量直接供给到热网，或利用蓄热装置（7）将热量存储起来；
2）当汽轮机（2）为抽凝式供热机组时，通过调整锅炉（1）的运行工况、蓄热装置（7）的运行工况、主蒸汽或再热蒸汽分别进入汽轮机（2）与换热设备（6）的流量以及汽轮机（2）的运行工况来满足调峰需求；
当电负荷需求发生减小或增大时，通过增加或减小采暖抽汽或再热蒸汽流量的方法来降低或提高热电机组的发电负荷，另外利用蓄热装置（7）将增加或减少的采暖抽汽或再热蒸汽这部分热量储存或释放出来，以达到电负荷和热负荷的匹配；和/或，降低或增加锅炉（1）的蒸发量，来减少或增加主蒸汽进入汽轮机（2）的流量以满足电力调峰需求，同时利用蓄热装置（7）蓄热或放热来平衡汽轮机（2）供热负荷和热用户（5）所需热负荷两者之间的供需差异；如果以上两种方法仍然无法满足电力调峰需求，则通过将一部分主蒸汽引入换热设备（6），来进一步减少汽轮机（2）的进汽量，以深度降低热电机组的发电负荷，主蒸汽释放的热量直接供给到热网，或利用蓄热装置（7）将热量存储起来。
10.根据权利要求9所述的热电联产机组深度调峰***的运行方法，其特征在于：利用热电联产机组产生的蒸汽为热用户（5）进行供热或利用蓄热装置（7）进行蓄热时，优先选择供热抽汽管（19）提供的蒸汽，其次为再热蒸汽管（18）提供的蒸汽，最后为主蒸汽管（17）提供的蒸汽。
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