本申请涉及火电机组技术领域，特别涉及一种利用旁路实现热电解耦和快速调峰的系统。
背景技术：
近年来随着风电、光伏等可再生能源利用的快速发展，我国部分地区的弃风弃光问题也日益凸显。因此提高火电机组的深度调峰能力是解决风电等可再生能源消纳最直接有效的措施之一。相关规定提及在2016-2020这四年内，需要灵活性改造2.2亿千瓦，其中热电机组1.33亿千瓦(三北地区)，纯凝机组0.87亿千瓦。增加调峰能力0.46亿千瓦，其中三北地区0.45亿千瓦。这些意味着现有机组至少要增加20％的调峰能力。
传统的热电联产机组或纯凝机组进行热电联产改造时一般按照“以热定电”的原则设计，为了满足冬季供暖能力，普遍在70％-80％以上负荷运行，从而导致电网灵活性调峰能力变差，弃风弃光问题严重。
为了实现热电联产机组在满足供暖需求的前提下尽可能降低机组的电负荷，目前有利用旁路直接减温减压、低压转子更换光轴(低压缸不进气)、电锅炉、电热泵(从循环水吸收部分热量)、蒸汽热泵(利用中压缸排汽)、蓄热水罐(或蓄热砖等储能装置)等热电解耦方法。其中，旁路直接减温减压蒸汽焓降大，能源利用效率低；低压转子更换光轴每次需要较长时间更换转子，不利于机组持续运行；电锅炉利用的电能加热，属于能源的降级利用，整体利用效率低；电热泵、蒸汽热泵、蓄热水罐等对供热能力的提高作用有限。
技术实现要素：
本申请实施方式的目的是提供一种利用旁路实现热电解耦和快速调峰的系统，解决了电网调峰能力问题。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种利用旁路实现热电解耦和快速调峰的系统，包括：锅炉、过热器、高旁阀、汽轮机高压缸、再热器、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、发电机、抽汽调节阀、第一换热器、热网水泵、排气装置和热网；所述锅炉的输出端与所述过热器的一端相连，所述过热器的另一端与所述高旁阀的一端、所述汽轮机高压缸的一端同时相连，所述高旁阀的另一端与所述汽轮机高压缸的另一端、所述再热器的一端同时相连，所述再热器的另一端与所述汽轮机中压缸的一端相连，所述汽轮机中压缸的另一端与所述汽轮机低压缸的一端相连，所述汽轮机中压缸的第三端与所述抽汽调节阀的一端相连，所述抽汽调节阀的另一端与所述第一换热器的一端相连，所述发电机同时与所述汽轮机高压缸的输出端、所述汽轮机中压缸的输出端、所述汽轮机低压缸的输出端相连，所述汽轮机低压缸的另一端与所述排气装置的一端相连，所述第一换热器的另一端与所述排气装置的另一端相连，所述第一换热器的第三端通过热网水泵与所述热网的一端相连；还包括：背压汽轮机、电锅炉和第二换热器；其中，
利用所述高旁阀所在管路内的蒸汽带动所述背压汽轮机发电，并将电能提供给所述电锅炉以加热第二换热器中的热网循环水，同时利用所述背压汽轮机排汽，提高机组的供热能力。
优选地，还包括：高旁调峰阀、调峰发电机、排汽逆止阀、换热介质循环泵、调峰蓄热罐出水阀、第二换热器、调峰蓄热罐进水阀和调峰蓄热罐旁路阀；其中，
所述高旁调峰阀的一端同时与所述过热器的另一端、所述高旁阀的另一端相连，所述高旁调峰阀的另一端与所述背压汽轮机的一端相连，所述背压汽轮机的另一端与所述排汽逆止阀的一端相连，所述排汽逆止阀的另一端与所述抽汽调节阀的另一端、所述第一换热器的一端同时相连；所述背压汽轮机的第三端与所述调峰发电机的一端相连，所述调峰发电机的另一端与所述电锅炉的一端相连，所述电锅炉的第二端通过换热介质上行管路与所述第二换热器的第一端相连，所述电锅炉的第三端通过换热介质下行管路与所述换热介质循环泵的一端相连，所述换热介质循环泵的另一端与所述第二换热器的第二端相连，所述调峰蓄热罐出水阀的一端与所述第二换热器的第三端相连，所述调峰蓄热罐出水阀的另一端与所述调峰蓄热罐旁路阀的一端、所述热网的另一端同时相连，所述调峰蓄热罐旁路阀的另一端与所述调峰蓄热罐进水阀的一端、所述第一换热器的第四端同时相连，所述调峰蓄热罐进水阀的另一端与所述第二换热器的第四端相连。
优选地，所述第一换热器包括：热网换热器和管式换热器；其中，
所述管式换热器置于所述热网换热器内，所述管式换热器的一端与所述排气装置的另一端相连，所述管式换热器的另一端通过所述抽汽调节阀与所述汽轮机中压缸相连，并同时通过排汽逆止阀与所述背压汽轮机相连；所述热网换热器的一端与所述调峰蓄热罐旁路阀的另一端、所述调峰蓄热罐进水阀的一端同时相连，所述热网换热器的另一端与所述热网水泵相连。
优选地，所述第二换热器包括：调峰蓄热罐和盘管式换热器；其中，
所述盘管式换热器置于所述调峰蓄热罐内，所述调峰蓄热罐的顶部端口通过换热介质上行管路与所述电锅炉相连；所述调峰蓄热罐的下部端口通过换热介质下行管路与所述换热介质循环泵相连；所述盘管式换热器的底部端口与所述调峰蓄热罐进水阀相连，所述盘管式换热器的顶部端口与所述调峰蓄热罐出水阀相连。
优选地，所述抽汽调节阀为四段式抽气调节阀。
由上可见，与现有技术相比较，本系统内的高旁蒸汽先通过背压汽轮机带动调峰发电机发电，调峰发电机发出的电量可以提供给电锅炉，电锅炉把电能转化为换热介质的热能(除盐水或其它介质均可)再传递给热网循环水；同时可以利用背压式汽轮机的排汽加热热网循环水，实现能量的梯级利用，相比高旁减温减压供热方案，能源利用率较高。在电网用电低谷时，利用背压汽轮机排汽和电锅炉加热热网循环水，大大提高机组供热能力，实现热电解耦。在电网用电高峰时，降低背压汽轮机的出力，提高机组爬坡能力和负荷响应速率，提高电网调度的灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提出的一种利用旁路实现热电解耦和快速调峰的系统的连接示意图。
附图标识：
1、锅炉2、过热器3、高旁调峰阀5、高旁阀6、汽轮机高压缸
7、再热器8、汽轮机中压缸9、汽轮机低压缸10、发电机11、抽汽调节阀
12、调峰发电机13、背压汽轮机14、排汽逆止阀15、调峰发电机出母线
16、电锅炉17、换热介质上行管路18、换热介质下行管路19、换热介质循环泵
20、调峰蓄热罐出水阀21、调峰蓄热罐22、盘管式换热器23、调峰蓄热罐进水阀
24、调峰蓄热罐旁路阀25、热网换热器26、管式换热器27、热网水泵
28、排气装置29热网
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。
本方案在保证机组热力系统和发电常规流程的基础上，新增加一路利用高旁蒸汽发电和蓄热的系统，目的是利用旁路蒸汽带动背压汽轮机发电提供给电锅炉以加热调峰换热器中的热网循环水，同时利用背压汽轮机排汽，从而提高机组的供热能力。
基于此，本申请实施例提出的一种利用旁路实现热电解耦和快速调峰的系统，如图1所示。包括：锅炉1、过热器2、高旁调峰阀3、高旁阀5、汽轮机高压缸6、再热器7、汽轮机中压缸8、汽轮机低压缸9、发电机10、抽汽调节阀11、调峰发电机12、背压汽轮机13、排汽逆止阀14、电锅炉16、换热介质循环泵19、调峰蓄热罐出水阀20、第一换热器、第二换热器、调峰蓄热罐进水阀23、调峰蓄热罐旁路阀24、热网水泵27、排气装置28和热网29。
所述锅炉1的输出端与所述过热器2的一端相连，所述过热器2的另一端与所述高旁阀5的一端、所述汽轮机高压缸6的一端同时相连，所述高旁阀5的另一端与所述汽轮机高压缸6的另一端、所述再热器7的一端同时相连，所述再热器7的另一端与所述汽轮机中压缸8的一端相连，所述汽轮机中压缸8的另一端与所述汽轮机低压缸9的一端相连，所述汽轮机中压缸8的第三端与所述抽汽调节阀11的一端相连，所述抽汽调节阀11的另一端与所述第一换热器的一端相连，所述发电机10同时与所述汽轮机高压缸6的输出端、所述汽轮机中压缸8的输出端、所述汽轮机低压缸9的输出端相连，所述汽轮机低压缸9的另一端与所述排气装置28的一端相连，所述第一换热器的另一端与所述排气装置28的另一端相连，所述第一换热器的第三端通过热网水泵27与所述热网29的一端相连；所述高旁调峰阀3的一端同时与所述过热器2的另一端、所述高旁阀5的另一端相连，所述高旁调峰阀3的另一端与所述背压汽轮机13的一端相连，所述背压汽轮机13的另一端与所述排汽逆止阀14的一端相连，所述排汽逆止阀14的另一端与所述抽汽调节阀11的另一端、所述第一换热器的一端同时相连；所述背压汽轮机13的第三端与所述调峰发电机12的一端相连，所述调峰发电机12的另一端通过调峰发电机出母线15与所述电锅炉16的一端相连，所述电锅炉16的第二端通过换热介质上行管路17与所述第二换热器的第一端相连，所述电锅炉16的第三端通过换热介质下行管路18与所述换热介质循环泵19的一端相连，所述换热介质循环泵19的另一端与所述第二换热器的第二端相连，所述调峰蓄热罐出水阀20的一端与所述第二换热器的第三端相连，所述调峰蓄热罐出水阀20的另一端与所述调峰蓄热罐旁路阀24的一端、所述热网29的另一端同时相连，所述调峰蓄热罐旁路阀24的另一端与所述调峰蓄热罐进水阀23的一端、所述第一换热器的第四端同时相连，所述调峰蓄热罐进水阀23的另一端与所述第二换热器的第四端相连。
由图1可知，第一换热器包括：热网换热器25和管式换热器26；其中，所述管式换热器26置于所述热网换热器25内，所述管式换热器26的一端与所述排气装置28的另一端相连，所述管式换热器26的另一端通过所述抽汽调节阀11与所述汽轮机中压缸8相连，并同时通过排汽逆止阀14与所述背压汽轮机13相连；所述热网换热器25的一端与所述调峰蓄热罐旁路阀24的另一端、所述调峰蓄热罐进水阀23的一端同时相连，所述热网换热器25的另一端与所述热网水泵27相连。
由图1可知，所述第二换热器包括：调峰蓄热罐21和盘管式换热器22；其中，盘管式换热器22置于所述调峰蓄热罐21内，所述调峰蓄热罐21的顶部端口通过换热介质上行管路17与所述电锅炉16相连；所述调峰蓄热罐21的下部端口通过换热介质下行管路18与所述换热介质循环泵19相连；所述盘管式换热器22的底部端口与所述调峰蓄热罐进水阀23相连，所述盘管式换热器22的顶部端口与所述调峰蓄热罐出水阀20相连。
在正常模式下，机组按照常规的发电流程工作，即锅炉1产生蒸汽经过热器2加热之后转化为合格蒸汽，合格蒸汽经汽轮机高压缸6做功后排汽进入再热器7，经再热器7加热之后的蒸汽依次进入汽轮机中压缸8、汽轮机低压缸9做功，汽轮机低压缸9的排汽(做功之后的蒸汽)进入排气装置28冷却。机组供热时，打开抽汽调节阀11，排出的蒸汽进入热网换热器25与热网循环水换热，从而满足热网29的需求。但电网负荷较低时，仅依靠抽汽调节阀的蒸汽无法满足热网29的需求，热负荷和电负荷的矛盾突出。
在电网用电从高峰转入低谷，随着机组负荷的降低，机组现有负荷所提供的供热量不能满足用户的需求时，机组进入发电供热模式：即打开高旁调峰阀3给背压汽轮机13供汽，背压汽轮机13带动同轴调峰发电机12发电，发出电量可部分或全部提供给电锅炉16使用，电锅炉16消耗电能转化为换热介质(除盐水或其它介质均可)的热能，经过加热的换热介质通过换热介质上行管路17进入调峰蓄热罐21顶部，在自身重力和换热介质循环泵19的抽吸力下向调峰蓄热罐21底部流动，从而与盘管式换热器22中的热网循环水换热，冷却后的换热介质经换热介质循环泵19和换热介质下行管路18进入电锅炉16再次加热。热网循环水从调峰蓄热罐进水阀23进入盘管式换热器22，经过加热后通过调峰蓄热罐出水阀20排出热网循环水返回至热网系统29。
正常运行时，调峰蓄热罐21保持一定的液位，并通过调节电锅炉16的功率来调节换热介质的吸热量，从而保证热网循环水的温度满足要求。同时，背压汽轮机13的排汽经排汽逆止阀14与调节阀11进入热网换热器25与热网循环水进行换热，由此提高热网水温和换热量，大大提高机组的供热能力，实现热电解耦。
在电网用电从高峰转入低谷时，尽管锅炉燃料量随着负荷降低，但锅炉1有较大热惯性限制了机组的降负荷速率，此时可通过开启高旁调峰阀3，启动背压汽轮机13和调峰发电机12，从而减少汽轮机高压缸6的进汽量、减少汽轮机发电做功能力，实现快速降负荷。
在电网用电从低谷转入高峰时，在锅炉逐渐增加燃料量的同时，通过调整高旁调峰阀3的开度，减小背压汽轮机13的进汽量，以快速降低背压汽轮机13的出力，继而快速增加汽轮机高压缸6的进汽量，从而提高机组的爬坡能力和负荷响应速率。在机组达到一定负荷，仅抽汽调节阀11的第4级抽气和换热量就可以满足供热需求时，可以将高旁调峰阀3全关，进而停运背压汽轮机13，同时调峰发电机12也停运，从而机组恢复正常模式。
由本实施例可知，本技术方案利用汽轮机高压旁路提高热电联产机组灵活性调峰能力，即在低负荷工况下也能满足机组的供暖要求，同时也能满足一定的快速调负荷能力。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。