CN111023225A - 生物质热电机组与300mw热电机组***耦合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质热电机组与300MW热电机组***耦合方法，属于热电联产技术领域。生物质热电机组与300MW热电机组的耦合***包括300MW热电机组模块、生物质机组模块和供热管网模块。本发明的有益效果是：提高循环热效率，获得更高的发电效益，生产经营管理上，也可减少定员，提高生产耗材使用效率，本发明的生物质机组模块与300MW热电机组部分***耦合运行、发电独立，大大提高了企业经济效益和社会环保效益。

Description

生物质热电机组与300MW热电机组***耦合方法
技术领域
本发明涉及一种热电机组的耦合***和方法，属于热电联产技术 领域。
背景技术
20世纪70年代爆发全球性的石油危机后，生物质能源在全球范 围内受到重视，其特点是分布广泛、储量巨大，可以再生。生物质能 源不仅仅是提供可再生清洁能源，它更多的是环保和民生工程。生物 质发电是生物质能利用的最普遍方式之一，是继风电、光伏发电之后 的第三大非可再生能源发电产业。在风电、光伏产业发展受各种因素 制约下，生物质能利用展现出更好的发展韧性。生物质热电联产是实 现生物质发电产业升级、高效转变利用的重要方式，在农林废弃物丰 富区域就地取材利用，减少废弃物焚烧，替代燃煤，降低污染排放， 其社会环境效益远大于经济效益，完全符合当前国家积极推动的北方 地区清洁供暖的支持方向。
目前，生物质发电技术主要有4个种类，分别为直接燃烧发电、 气化耦合发电、混合燃烧发电和沼气发电。气化耦合发电热利用率低、 对燃煤锅炉效率影响大、环保电量计量复杂；沼气发电规模小、运行 成本高；技术成熟、市场范围比较广的是生物质直接燃烧发电。
生物质热电联产机组为直接燃烧发电技术，因其单位造价及运行 成本较高，未能充分显现投资效益。300MW热电机组发电利用小时偏 低，机组设备***存在很大的裕度，造成浪费；同时还存供暖期供热 能力不足、电网深度调峰时供汽不足的问题。如何能通过生物质直接 燃烧热电联产机组与现役300MW热电机组部分***耦合，发电独立上 网，供热、供汽并网运行，降低生物质发电机组单位造价，使生物质 热电联产效益最大化，同时又提高300MW热电机组设备***利用率， 增加热电厂供热、供汽能力及灵活性，是能源技术领域正在大力研究 的课题。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种生物质热 电机组与300MW热电机组***耦合方法，既能降低生物质热电联产机 组的单位造价及运行成本，提高300MW热电机组设备利用率，又能解 决热电厂采暖季供热潜力不足的问题。
本发明的技术方案是：一种生物质热电机组与300MW热电机组的 耦合***，包括300MW热电机组模块、生物质机组模块和供热管网模 块；
所述300MW热电机组模块包括，与锅炉连接的脱硝装置，通过除 尘器和引风机a连接脱硫塔，脱硫塔连接烟囱，所述锅炉连接汽轮机 a，汽轮机a连接凝汽器a和发电机a，所述发电机a经过主变a和 控制开关a连接外部电网，发电机a经高厂变a和控制开关b连接厂 用电线路a，化学水处理***与凝汽器a连接，凝汽器a通过进水管 路连接凉水塔，凝汽器a的回水管路上设有循环水泵a；
所述生物质机组模块包括，经引风机b与所述脱硝装置连接的生 物质流化锅炉，所述生物质流化锅炉连接汽轮机b，汽轮机b连接发 电机b，所述发电机b经主变b和控制开关c连接外部电网，发电机 b经高厂变b和控制开关d连接厂用电线路b，所述厂用电线路b通过输电线路连接厂用电线路a，所述输电线路上设有母联开关，汽轮 机b连接凝汽器b，所述凝汽器b连接化学水处理***，凝汽器b的 管路a连接管路c和管路e，与凝汽器b连接的管路b连接管路d和 管路f，所述管路c连接进水管路，管路d连接回水管路，管路c和 管路d上分别设有隔离切换阀a和隔离切换阀b，所述管路e上设有 隔离切换阀c，管路f上设有隔离切换阀d；
所述供热管网模块包括，与所述管路e连接的热网加热器b连接 供热管路，所述供热管路还连接热网加热器a，汽轮机a经控制阀a 连接热网加热器a和热网加热器b，回水管连接热网加热器a，回水 管上设有热网循环泵a和控制阀b，管路f连接回水管，管路f上设有热网循环泵b。
本发明还请求保护一种生物质热电机组与300MW热电机组的耦 合***的工作方法，包括非供暖季发电的工作方法和供暖季供热的工 作方法；
所述非供暖季发电的工作方法包括如下步骤：
A1、生物质机组模块的汽轮机b功后乏汽在凝汽器b与循环水换 热，循环水经管路a、管路c、隔离切换阀a以及进水管路进入凉水 塔放热，换热后冷水经循环水泵a、回水管路、管路d、隔离切换阀 b以及管路b回到凝汽器b；
A2、生物质流化床锅炉燃烧产生的烟气，由引风机b抽吸进入300MW热电机组模块的尾部烟道，经引风机a抽吸，通过脱硝装置、 除尘器、脱硫塔，达到超净排放标准由烟囱排入大气；
A3、控制开关c闭合，控制开关d断开，母联开关闭合，使厂用 电线路a通过输电线路与厂用电线路b连通，控制开关a断开，控制 开关b打开，使300MW热电机组模块的发电机a只向厂用电***供电， 生物质机组模块的发电机b发电全部接入电网；
A4、生物质机组凝汽器b补水，由300MW热电机组化学水处理系 统供应；
供暖季供热的工作方法包括如下步骤：
B1、在供暖初期和末期，控制阀a和控制阀b关闭，回水管回水 经热网循环泵b升压，经管路f、隔离切换阀d以及管路b进入凝汽 器b，回水与生物质机组模块的汽轮机b功后乏汽在凝汽器b换热， 换热后的余热循环水经管路a、隔离切换阀c以及管路e和热网加热器b进入供热管路；
B2、在供暖中期，控制阀a和控制阀b均开启，回水管的一路回 水经热网循环泵b泵入凝汽器b，生物质机组模块的汽轮机b功后乏 汽在凝汽器b与回水管的一路回水换热形成余热循环水，余热循环水 进入热网加热器b，在热网加热器b中与汽轮机a抽汽换热后进入供 热管路，水管路的另一路回水经热网循环泵a进入热网加热器a，在 热网加热器a中，与300MW热电机组模块的汽轮机a抽汽换热后进入 供热管路。
在供暖初期和末期，进入供热管路的余热循环水温度50-60℃。
本发明的有益效果是：1、本发明的生物质机组模块与300MW热 电机组按不同季节分采暖季和非采暖季耦合：夏季生物质机组模块汽 轮机功后乏汽与循环冷却水换热，循环水进入300MW热电机组的循环 水及凉水塔***放热，保证机组安全运行；采暖季生物质机组模块汽 轮机功后乏汽与循环冷却水换热，供热初末期直接向居民采暖供热， 供热中期经300MW热电机组汽轮机抽汽二次加热，向居民采暖供热， 减少了生物质机组的排汽热损失，从而提高了循环热效率。2、此外， 由于生物质机组模块与300MW热电机组除上述***耦合，还与厂用电 ***、尾部烟道及脱硝除尘脱硫***等***耦合，生产用水直接由 300MW热电机组化学水处理***供应，使生物质热电模块单位造价大 幅减少，发电全额上网，获得更高的发电效益。3、本发明的生物质 机组模块独立并网发电，符合国家产业政策要求，比气化耦合发电技 术环保电量计量简单、应用便捷；同时，区别于气化耦合发电技术， 生物质热电机组为直接燃烧发电，与300MW热电机组炉膛燃烧独立， 互不干扰。4、本发明的生物质机组模块与300MW热电机组共用多个 ***，合理利用了300MW热电机组设备***裕度，同时提高了热电厂 供热能力及灵活性。5、生物质机组燃烧产生的烟气利用300MW热电 机组脱硝、除尘、脱硫环保设备，易达到超净排放要求，可以更好的 适应国家环保政策要求。6、本发明的生物质机组抽汽也可以作为 300MW热电机组的中低压辅汽或工业抽汽的备用汽源，增加工业供汽 能力和***运行安全性、灵活性，减少了电厂启动锅炉维护运行成本。在生产经营管理上，也可减少定员，提高生产耗材使用效率，具有非 常好的应用价值。7、本发明的生物质机组模块与300MW热电机组部 分***耦合运行、发电独立，大大提高了企业经济效益和社会环保效 益。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中附图标记如下：1、锅炉，2、汽轮机a，3、发电机a，4、 凝汽器a，5、引风机a，6、脱硝装置，7、除尘器，8、脱硫塔，9、 烟囱，10、高厂变a，11、生物质流化锅炉，12、汽轮机b，13、发 电机b，14、凝汽器b，15、引风机b，16、热网加热器a，17、热网 加热器b，18、热网循环泵a，19、热网循环泵b，20、高厂变b，21、 母联开关，22、循环水泵a，23、凉水塔，24、主变a，25、化学水 处理***，26、回水管路，27、进水管路，28、管路a，29、管路b， 30、管路c，31、管路d，32、管路e，33、管路f，34、隔离切换阀 a，35、隔离切换阀b，36、隔离切换阀c，37、隔离切换阀d，38、 供热管路，39、回水管，40、主变b，41、控制开关b，42、控制开 关d，43、厂用电线路a，44、厂用电线路b，45、输电线路，46、 控制阀a，47、控制阀b，100、300MW热电机组模块，200、生物质 机组模块，300、供热管网模块。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做进一步说明：
一种生物质热电机组与300MW热电机组的耦合***，包括300MW 热电机组模块100、生物质机组模块200和供热管网模块300；所述300MW热电机组模块100包括，与锅炉1连接的脱硝装置6，通过除 尘器7和引风机a5连接脱硫塔8，脱硫塔8连接烟囱9，所述锅炉1 连接汽轮机a2，汽轮机a2连接凝汽器a4和发电机a3，所述发电机 a3经过主变a24和控制开关a连接外部电网，发电机a3经高厂变a10 和控制开关b41连接厂用电线路a43，化学水处理***25与凝汽器 a4连接，凝汽器a4通过进水管路27连接凉水塔23，凝汽器a4的回 水管路26上设有循环水泵a22；所述生物质机组模块200包括，经 引风机b15与所述脱硝装置6连接的生物质流化锅炉11，所述生物 质流化锅炉11连接汽轮机b12，汽轮机b12连接发电机b13，所述发 电机b13经主变b40和控制开关c连接外部电网，发电机b13经高厂 变b20和控制开关d42连接厂用电线路b44，所述厂用电线路b44通 过输电线路45连接厂用电线路a43，所述输电线路45上设有母联开 关21，汽轮机b12连接凝汽器b14，所述凝汽器b14连接化学水处 理***25，凝汽器b14的管路a28连接管路c30和管路e32，与凝汽 器b14连接的管路b29连接管路d31和管路f33，所述管路c30连接 进水管路27，管路d31连接回水管路26，管路c30和管路d31上分 别设有隔离切换阀a34和隔离切换阀b35，所述管路e32上设有隔离 切换阀c36，管路f33上设有隔离切换阀d37；所述供热管网模块300 包括，与所述管路e32连接的热网加热器b17连接供热管路38，所 述供热管路38还连接热网加热器a16，汽轮机a2经控制阀a46连接 热网加热器a16和热网加热器b17，回水管39连接热网加热器a16， 回水管39上设有热网循环泵a18和控制阀b47，管路f33连接回水 管39，管路f33上设有热网循环泵b19。
生物质热电机组与300MW热电机组的耦合***的工作方法，包括 非供暖季发电的工作方法和供暖季供热的工作方法；
所述非供暖季发电的工作方法包括如下步骤：
A1、生物质机组模块200的汽轮机b12功后乏汽在凝汽器b14与 循环水换热，循环水经管路a28、管路c30、隔离切换阀a34以及进 水管路27进入凉水塔23放热，换热后冷水经循环水泵a22、回水管 路26、管路d31、隔离切换阀b35以及管路b29回到凝汽器b14；
A2、生物质流化床锅炉燃烧产生的烟气，由引风机b15抽吸进入 300MW热电机组模块100的尾部烟道，经引风机a5抽吸，通过脱硝 装置6、除尘器7、脱硫塔8，达到超净排放标准由烟囱9排入大气；
A3、控制开关c闭合，控制开关d42断开，母联开关21闭合， 使厂用电线路a43通过输电线路45与厂用电线路b44连通，控制开 关a断开，控制开关b41打开，使300MW热电机组模块100的发电机 a3只向厂用电***供电，生物质机组模块200的发电机b13发电全 部接入电网；
A4、生物质机组凝汽器b14补水，由300MW热电机组化学水处理 ***25供应；
供暖季供热的工作方法包括如下步骤：
B1、在供暖初期和末期，控制阀a46和控制阀b47关闭，回水管 39回水经热网循环泵b19升压，经管路f33、隔离切换阀d37以及管 路b29进入凝汽器b14，回水与生物质机组模块200的汽轮机b12功 后乏汽在凝汽器b14换热，换热后的余热循环水经管路a28、隔离切换阀c36以及管路e32和热网加热器b17进入供热管路38；
B2、在供暖中期，控制阀a46和控制阀b47均开启，回水管39 的一路回水经热网循环泵b19泵入凝汽器b14，生物质机组模块200 的汽轮机b12功后乏汽在凝汽器b14与回水管39的一路回水换热形 成余热循环水，余热循环水进入热网加热器b17，在热网加热器b17中与汽轮机a2抽汽换热后进入供热管路38，水管路39的另一路回 水经热网循环泵a18进入热网加热器a16，在热网加热器a16中，与 300MW热电机组模块100的汽轮机a2抽汽换热后进入供热管路38。 在供暖初期和末期，进入供热管路38的余热循环水温度50-60℃。
实施例
本发明300MW热电机组100模块以300MW等级机组为基础，同样 适用于300MW及以上的亚临界、超临界及超超临界热电联产机组生产 模块100。
在300MW热电机组模块100中，燃料在锅炉1中燃烧将水加热， 产生的高温、高压蒸汽推动汽轮机a2高速旋转，并带动同轴连接的 发电机a3发电，功后的乏汽进入凝汽器a4，乏汽在凝汽器a4中与 循环水换热凝结，再升温升压后供给锅炉1，形成一个完整的热力循环***；燃料在锅炉1燃烧产生烟气，由引风机a5抽吸进入尾部烟 道，经脱硝装置6、除尘器7、脱硫塔8，达到超净排放标准要求经 烟囱9排至大气，形成一个完整的烟气***；换热后的循环水利用凉 水塔23放热冷却，由循环水泵a22送回凝汽器a4，形成一个完整的 乏汽冷却***。
在供暖季，供热管网模块300通过热网循环水泵a18，将居民采 暖换热后的回水送至热网加热器a16，在热网加热器a16与汽轮机a2 抽汽换热升温，升温后的热网循环水供给居民采暖用户进行换热，形 成供热***闭式循环。
在生物质机组模块200中，生物质燃料在生物质流化锅炉11中 燃烧将水加热，产生的高温、高压蒸汽推动汽轮机b12高速旋转，并 带动同轴连接的发电机b13发电，功后的乏汽进入凝汽器b14；生物 质燃料在生物质流化锅炉11燃烧产生烟气，由引风机b15抽吸排出， 形成一个完整的烟气***。
在非供暖季，生物质机组模块200利用隔离切换阀将汽轮机b12 乏汽后的循环水送至300MW热电机组模块100的凉水塔23放热；将 生物质流化锅炉11燃烧产生的烟气，由引风机b15抽吸送至锅炉1 的尾部烟道，经脱硝装置6、除尘器7、脱硫塔8后，达到超净排放 标准由烟囱9排入大气；生物质机组模块200厂用电***通过母联开 关21，由300MW热电机组厂用电***供应，使得生物质机组模块200 发电全部上网；生物质机组模块200生产用水由300MW热电机组模块 100的化学水处理***25供应，实现了生物质机组与300MW热电机 组100部分***的耦合，并网发电独立。
在供暖季，隔离切换阀将生物质机组模块200冷汽轮机b12乏汽 后的余热循环水与300MW热电机组模块100循环水及凉水塔23*** 隔离，由热网循环水泵b19将余热循环水送至热网加热器b17，在热 网加热器b17与汽轮机a2抽汽换热后，送至居民采暖供水管道，提 升了热电厂供热能力和灵活性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以 做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种生物质热电机组与300MW热电机组的耦合***，其特征在于，包括300MW热电机组模块(100)、生物质机组模块(200)和供热管网模块(300)；
所述300MW热电机组模块(100)包括，与锅炉(1)连接的脱硝装置(6)，通过除尘器(7)和引风机a(5)连接脱硫塔(8)，脱硫塔(8)连接烟囱(9)，所述锅炉(1)连接汽轮机a(2)，汽轮机a(2)连接凝汽器a(4)和发电机a(3)，所述发电机a(3)经过主变a(24)和控制开关a连接外部电网，发电机a(3)经高厂变a(10)和控制开关b(41)连接厂用电线路a(43)，化学水处理***(25)与凝汽器a(4)连接，凝汽器a(4)通过进水管路(27)连接凉水塔(23)，凝汽器a(4)的回水管路(26)上设有循环水泵a(22)；
所述生物质机组模块(200)包括，经引风机b(15)与所述脱硝装置(6)连接的生物质流化锅炉(11)，所述生物质流化锅炉(11)连接汽轮机b(12)，汽轮机b(12)连接发电机b(13)，所述发电机b(13)经主变b(40)和控制开关c连接外部电网，发电机b(13)经高厂变b(20)和控制开关d(42)连接厂用电线路b(44)，所述厂用电线路b(44)通过输电线路(45)连接厂用电线路a(43)，所述输电线路(45)上设有母联开关(21)，汽轮机b(12)连接凝汽器b(14)，所述凝汽器b(14)连接化学水处理***(25)，凝汽器b(14)的管路a(28)连接管路c(30)和管路e(32)，与凝汽器b(14)连接的管路b(29)连接管路d(31)和管路f(33)，所述管路c(30)连接进水管路(27)，管路d(31)连接回水管路(26)，管路c(30)和管路d(31)上分别设有隔离切换阀a(34)和隔离切换阀b(35)，所述管路e(32)上设有隔离切换阀c(36)，管路f(33)上设有隔离切换阀d(37)；
所述供热管网模块(300)包括，与所述管路e(32)连接的热网加热器b(17)连接供热管(38)，所述供热管(38)还连接热网加热器a(16)，汽轮机a(2)经控制阀a(46)连接热网加热器a(16)和热网加热器b(17)，回水管(39)连接热网加热器a(16)，回水管(39)上设有热网循环泵a(18)和控制阀b(47)，管路f(33)连接回水管(39)，管路f(33)上设有热网循环泵b(19)。
2.如权利要求1所述的生物质热电机组与300MW热电机组的耦合***的工作方法，其特征在于，包括非供暖季发电的工作方法和供暖季供热的工作方法；
所述非供暖季发电的工作方法包括如下步骤：
A1、生物质机组模块(200)的汽轮机b(12)功后乏汽在凝汽器b(14)与循环水换热，循环水经管路a(28)、管路c(30)、隔离切换阀a(34)以及进水管路(27)进入凉水塔(23)放热，换热后冷水经循环水泵a(22)、回水管路(26)、管路d(31)、隔离切换阀b(35)以及管路b(29)回到凝汽器b(14)；
A2、生物质流化床锅炉燃烧产生的烟气，由引风机b(15)抽吸进入300MW热电机组模块(100)的尾部烟道，经引风机a(5)抽吸，通过脱硝装置(6)、除尘器(7)、脱硫塔(8)，达到超净排放标准由烟囱(9)排入大气；
A3、控制开关c闭合，控制开关d(42)断开，母联开关(21)闭合，使厂用电线路a(43)通过输电线路(45)与厂用电线路b(44)连通，控制开关a断开，控制开关b(41)打开，使300MW热电机组模块(100)的发电机a(3)只向厂用电***供电，生物质机组模块(200)的发电机b(13)发电全部接入电网；
A4、生物质机组凝汽器b(14)补水，由300MW热电机组化学水处理***(25)供应；
供暖季供热的工作方法包括如下步骤：
B1、在供暖初期和末期，控制阀a(46)和控制阀b(47)关闭，回水管(39)回水经热网循环泵b(19)升压，经管路f(33)、隔离切换阀d(37)以及管路b(29)进入凝汽器b(14)，回水与生物质机组模块(200)的汽轮机b(12)功后乏汽在凝汽器b(14)换热，换热后的余热循环水经管路a(28)、隔离切换阀c(36)以及管路e(32)和热网加热器b(17)进入供热管路(38)；
B2、在供暖中期，控制阀a(46)和控制阀b(47)均开启，回水管(39)的一路回水经热网循环泵b(19)泵入凝汽器b(14)，生物质机组模块(200)的汽轮机b(12)功后乏汽在凝汽器b(14)与回水管(39)的一路回水换热形成余热循环水，余热循环水进入热网加热器b(17)，在热网加热器b(17)中与汽轮机a(2)抽汽换热后进入供热管路(38)，回水管(39)的另一路回水经热网循环泵a(18)进入热网加热器a(16)，在热网加热器a(16)中，与300MW热电机组模块(100)的汽轮机a(2)抽汽换热后进入供热管路(38)。
3.根据权利要求2所述的生物质热电机组与300MW热电机组的耦合***的工作方法，其特征在于，在供暖初期和末期，进入供热管路(38)的余热循环水温度50-60℃。
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