一种灵活供工业蒸汽热电联产系统及运行方法

1.本发明属于热电联产领域，涉及一种灵活供工业蒸汽热电联产系统及运行方法。


背景技术：

2.热电联产是提高燃煤发电机组运行效率的有效手段。目前热电联产系统包括采暖或工业抽汽等形式。当前，面向特定产业建设集中式工业园区已成为我国科学发展和节约能源的重要模式，而公用蒸汽供热管网是保证化工、制药、纺织等产业园区内企业用热的重要基础设施。随着全球经济、能源和环保形势的发展，当前燃煤发电厂将面临更为严格的环保要求和严峻的市场经营形势，需要从负荷侧、电源侧、电网侧多措并举，充分挖掘现有系统调峰能力，增加系统灵活性、适应性。因此，供热机组在满足供热抽汽参数要求的前提下提高系统的灵活性具有十分重要的意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术中，供热机组在满足供热抽汽参数要求时系统灵活性较差的缺点，提供一种灵活供工业蒸汽热电联产系统及运行方法。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.一种灵活供工业蒸汽热电联产系统，包括燃煤发电单元和蒸汽供应单元；
6.燃煤发电单元包括锅炉、汽轮机和加热装置；锅炉上设有蒸汽出口和工质入口，汽轮机上开设有工质入口和若干个抽汽出口，锅炉的工质入口与汽轮机的抽汽出口连接，
7.蒸汽供应单元包括蒸汽热网，蒸汽热网的入口管路上设有热网入口调节阀；
8.锅炉的蒸汽出口与蒸汽热网的入口连接，锅炉的蒸汽出口与蒸汽热网的入口之间设有两条连通管路，分别为第一管路与第二管路，第一管路上安装有喷射器和喷射器入口调节阀，喷射器入口调节阀安装在喷射器的入口与锅炉的蒸汽出口之间；第二管路上安装有减温加压器和主蒸汽旁路调节阀，主蒸汽旁路调节阀安装在减温减压器的入口与锅炉的蒸汽出口之间。
9.优选地，喷射器设有两个入口，一个为高压蒸汽入口，高压蒸汽入口与锅炉的蒸汽出口连通；另一个为低压蒸汽入口，低压蒸汽入口与汽轮机的抽汽出口连通。
10.优选地，喷射器的低压蒸汽入口的压力为0.3～0.5mpa。
11.优选地，喷射器的高压蒸汽入口与喷射器入口调节阀之间还设有减温加压器。
12.优选地，主蒸汽旁路调节阀、喷射器入口调节阀、热网入口调节阀均为蒸汽调节阀。
13.优选地，还包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵和高压加热器；
14.凝汽器的入口与汽轮机的不同抽汽出口连通；
15.低压加热器的入口、除氧器的入口、高压加热器的入口分别与汽轮机的不同抽汽出口连通。
16.一种所述灵活供工业蒸汽热电联产系统的运行方法，系统进行工作，锅炉中的蒸汽从蒸汽出口排出后同时进入与蒸汽热网的入口连接的第一管路和第二管路；
17.蒸汽进入第二管路，经过减温加压器调节至满足蒸汽热网的蒸汽参数要求；蒸汽进入第一管路，经过喷射器引射汽轮机抽汽至满足蒸汽热网的蒸汽参数要求；
18.当燃煤发电系统需要快速升负荷时，减小热网入口调节阀的开度，以迅速提高燃煤发电系统出力；
19.当燃煤发电系统需要快速降负荷时，减小喷射器入口调节阀的开度、增大主蒸汽旁路调节阀的开度，以迅速降低燃煤发电系统出力。
20.优选地，其特征在于，主蒸汽旁路调节阀、喷射器入口调节阀、热网入口调节阀全开和全关的时间均小于30s。
21.优选地，系统正常工作时，经过主蒸汽旁路调节阀、喷射器入口调节阀的蒸汽流量比为0.5：1。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.本发明公开了一种灵活供工业蒸汽热电联产系统，系统由燃煤发电系统、蒸汽供应系统组成，燃煤发电系统包括锅炉、汽轮机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器，蒸汽供应系统包括主蒸汽旁路调节阀、减温加压器、喷射器入口调节阀、喷射器、热网入口调节阀、蒸汽热网。主蒸汽一部分通过减温减压调整压力和温度，一部分通过主蒸汽引射器引射汽轮机抽汽，两者相互配合，提供满足蒸汽热网需求的蒸汽。该系统通过调节主蒸汽旁路调节阀、喷射器入口调节阀和热网入口调节阀三个阀门的开度，可以利用蒸汽热网辅助燃煤发电系统快速升降负荷，提高机组的运行灵活性。
24.本发明还公开了一种灵活供工业蒸汽热电联产系统的运行方法，系统耦合了相互配合的锅炉主蒸汽减温减压设备与主蒸汽引射器，提供满足蒸汽热网需求的蒸汽同时参与燃煤发电系统的调峰。锅炉主蒸汽分为三路，一路进入汽轮机组去发电，一路经过减温加压器调节后满足蒸汽热网的蒸汽参数要求，另一路经喷射器引射汽轮机抽汽满足蒸汽热网的蒸汽参数要求；通过调节蒸汽供应系统的阀门组，可以利用蒸汽热网辅助燃煤发电系统快速升降负荷，大大提高了系统的运行灵活性。
附图说明
25.图1为一种灵活供工业蒸汽热电联产系统的结构框图；
26.其中：1-锅炉；2-汽轮机；3-凝汽器；4-凝结水泵；5-低压加热器；6-除氧器；7-给水泵；8-高压加热器；91-主蒸汽旁路调节阀；92-减温加压器；93-喷射器入口调节阀；94-喷射器；95-热网入口调节阀；96-蒸汽热网。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都应当属于本发明保护的范围。
28.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
30.实施例1
31.一种灵活供工业蒸汽热电联产系统，如图1所示，包括燃煤发电单元和蒸汽供应单元；
32.燃煤发电单元包括锅炉1、汽轮机2和加热装置；锅炉1上设有蒸汽出口和工质入口，汽轮机2上开设有工质入口和若干个抽汽出口，锅炉1的工质入口与汽轮机2的抽汽出口连接，
33.蒸汽供应单元包括蒸汽热网96，蒸汽热网96的入口管路上设有热网入口调节阀95；
34.锅炉1的蒸汽出口与蒸汽热网96的入口连接，锅炉1的蒸汽出口与蒸汽热网96的入口之间设有两条连通管路，分别为第一管路与第二管路，第一管路上安装有喷射器94和喷射器入口调节阀93，喷射器入口调节阀93安装在喷射器94的入口与锅炉1的蒸汽出口之间；第二管路上安装有减温加压器92和主蒸汽旁路调节阀91，主蒸汽旁路调节阀91安装在减温减压器92的入口与锅炉1的蒸汽出口之间。
35.实施例2
36.一种灵活供工业蒸汽热电联产系统，如图1所示，由燃煤发电系统、蒸汽供应系统组成，燃煤发电系统包括锅炉1、汽轮机2、凝汽器3、凝结水泵4、低压加热器5、除氧器6、给水泵7、高压加热器8，蒸汽供应系统包括主蒸汽旁路调节阀91、减温加压器92、喷射器入口调节阀93、喷射器94、热网入口调节阀95、蒸汽热网96，其中：
37.锅炉1主蒸汽出口与汽轮机2工质入口相连，汽轮机2排汽口与凝汽器3相连，凝汽器3与凝结水泵4、低压加热器5、除氧器6、给水泵7、高压加热器8依次相连，高压加热器8与锅炉1工质入口相连，低压加热器5、除氧器6、高压加热器8蒸汽入口与汽轮机2的不同抽汽口相连；
38.锅炉1主蒸汽出口通过管路与主蒸汽旁路调节阀91、减温加压器92、热网入口调节阀95入口依次连通，锅炉1主蒸汽出口还通过管路与喷射器入口调节阀93、喷射器94高压蒸汽入口、热网入口调节阀95入口依次连通，热网入口调节阀95出口与蒸汽热网96连通，喷射器94低压蒸汽入口还与汽轮机2抽汽口连通。喷射器94低压蒸汽入口压力为0.3mpa。
39.实施例3
40.除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
41.喷射器94低压蒸汽入口压力为0.5mpa；
42.喷射器94高压蒸汽入口与喷射器入口调节阀93出口间还可增设减温加压装置。
43.实施例4
44.一种灵活供工业蒸汽热电联产系统的运行方法，
45.锅炉1主蒸汽一路经过减温加压器92调节后满足蒸汽热网96的蒸汽参数要求，锅炉1主蒸汽另一路经喷射器94引射汽轮机2抽汽满足蒸汽热网96的蒸汽参数要求；
46.当燃煤发电系统需要快速升负荷时，减小热网入口调节阀95开度，从而迅速提高燃煤发电系统出力；
47.当燃煤发电系统需要快速降负荷时，减小喷射器入口调节阀93开度、增大主蒸汽旁路调节阀91开度，从而迅速降低燃煤发电系统出力。
48.需要说明的是，主蒸汽旁路调节阀91、喷射器入口调节阀93、热网入口调节阀95为蒸汽调节阀，全开全关时间小于30s；
49.正常工作时经过主蒸汽旁路调节阀91、喷射器入口调节阀93的蒸汽流量比为0.5：1。
50.蒸汽喷射器是一种常用的工业设备，可利用高压蒸汽的能量将低压蒸汽增压，是实现流体混合、换热、增压等功能的一种流体机械。喷射器的工作原理比较简单：高温高压的工作流体经过喷嘴后，压力势能和热能转换为动能，以高速低压的状态进入喷射器的接受室，由于此时的工作流体压力低于引射流体压力，这种压力差将引射流体吸入喷射器的接受室内。这两种流体进入喷射器的混合室后，不断进行质量传递和能量传递，速度、压力、温度逐渐均衡，混合的程度逐渐趋于均匀。混合流体流经扩散器时，流经截面积不断变大，混合流体的速度逐步减小，压力升高，部分动能重新转换为压力势能和热能。最终在扩散器出口处，得到的中温中压的混合流体，整个过程在不直接消耗机械能的情况下提高了引射流体的压力。喷射器以其结构简单、制造成本低等优点广泛应用于工程领域。
51.综上所述，该系统采用锅炉主蒸汽减温减压与主蒸汽引射器相互配合，提供满足蒸汽热网需求的蒸汽。通过调节蒸汽供应系统的阀门组，可以利用蒸汽热网辅助燃煤发电系统快速升降负荷，该系统灵活性高。本发明采用锅炉主蒸汽减温减压与主蒸汽引射器相互配合，可以提供满足蒸汽热网需求的蒸汽。本发明中部分主蒸汽通过喷射器引射汽轮机抽汽，用低品位蒸汽代替了一部分高品位蒸汽，减少供热成本；本发明通过调节蒸汽供应系统的阀门组，可以利用蒸汽热网辅助燃煤发电系统快速升降负荷，提高机组的运行灵活性。
52.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。