纯凝机组实施电热联产的供热系统及其改造方法
【专利摘要】本发明公开了一种纯凝机组实施电热联产的供热系统，包括纯凝机组，电力输出模块，热能输出模块，能源管理模块，其特征在于，所述热能输出模块包括：第一抽气管道，第二抽气管道；第一抽气管道和第二抽气管道依次分别独立穿过蓄热器、热交换器；所述热交换器连接外部供热循环管路。所述能源管理模块包括数据采集和分析模块，采集多个参数的时间变化数据，基于电流和电压监测装置调节锅炉的工作负荷，基于第一温度传感器和第二温度传感器的温度控制第一和第二电磁流量控制阀的蒸汽流速。实现了电力和热能的精细化产出管理，有效地提高了电厂企业的经济效益和环保节能的社会效益。
【专利说明】
纯凝机组实施电热联产的供热系统及其改造方法
技术领域
[0001]本发明涉及发电技术领域，具体是一种将火力发电机组改造为一种电热联产的供热系统的改造方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着煤炭价格的波动，以及电价峰谷的需求变化，火力发电企业的经济效益不稳定，其运营管理存在较大的周期性问题。
[0003]在国家节能减排、热电联产国策的指引下，通过对机组改造，实施了热电联产，能够有效减少冷凝热损，提高电厂总体的经济效率，并且节能环保，是目前情况下火电企业摆脱困境、谋求生存发展的必由之路。
[0004]对于一些中型发电机组，如300MW的纯凝机组，与小发电机组相比，机组效率比较高，并配有效率较高的烟汽除尘脱硫装置，机炉煤耗、发电汽耗均比较低，但与600MW、1000MW等大型机组相比仍有一定差距。因此针对300MW等中型发电机组进行热电联产的改造，能够有效减少冷凝热损，提高电厂总体的经济效率，并且节能环保。
[0005]热电联产目前已有较多的改造方案，然而，这些方案仅仅是提供了改造方案，其运行的效率并不高，电厂的效益仍然没有较大的改善。如何有效地管理热电供应，实现机组的经济效益最大化，是目前热电联产领域亟需解决的课题。
【发明内容】
[0006]本发明的技术目的是提供一种将火力发电机组改造为一种电热联产的供热系统的技术。
[0007]本发明的技术方案是:
一种电热联产的供热系统，包括纯凝机组，电力输出模块，热能输出模块，能源管理模块，其特征在于，所述热能输出模块包括:
第一抽气管道，第一抽气管道设置有第一止回阀、第一电磁流量控制阀；
第二抽气管道，第二抽气管道设置有第二止回阀、第二电磁流量控制阀；
第一抽气管道和第二抽气管道依次分别独立穿过蓄热器、热交换器，所述蓄热器中设有第一温度传感器，所述热交换器中设有第二温度传感器；
所述热交换器连接外部供热循环管路。
[0008]在一个实施例中，所述纯凝机组为300MW的发电机组;所述电力输出模块中设有电流和电压监测装置，可实时监测电力输出模块的工作状态。
[0009]在一个实施例中，所述电力输出模块中设有蓄电池和电加热器，所述电加热器连接所述蓄热器;所述蓄电池在电力高峰时释放电力，在电力低谷时储存电力;所述电加热器连接所述热交换器。
[0010]在一个实施例中，所述蓄热器为固体，具体为蓄热砖。
[0011]在一个实施例中，所述第一、第二抽气管道经热交换器后连接到纯凝机组的凝结器。
[0012]在一个实施例中，第一、第二电磁流量控制阀均设有5-8个档位。
[0013]在一个实施例中，所述能源管理模块包括数据采集和分析模块，所述数据采集模块采集多个参数的时间变化数据，所述参数包括电流、电压、蓄电池电量、第一电磁流量控制阀档位、第二电磁流量控制阀档位、锅炉的工作负荷档位的一个或多个，在提供给控制系统进行实时控制的同时，并以结构化数据存储在系统中备用。所述数据分析模块调用系统中存储的数据，经分析处理，按法定节假日、工作日、周六、周日等日期整理出系统的运行模式数据，并以可视化图表形式呈现给用户，用于制定电厂的工作计划和优化其他发电设备的运行模式。
[0014]通过以上技术方案，实现了电力和热能的精细化产出管理，提高了能源的利用效率，节约煤炭资源，提高煤炭的利用率，有效地提高了电厂企业的经济效益和环保节能的社会效益。
【附图说明】
[0015]图1是一种常见的电热联产系统结构图。
[0016]图2是本发明的电热联产系统结构图。
[0017]图3是本发明的能源管理模块工作架构图。
【具体实施方式】
[0018]为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及【具体实施方式】对本发明做进一步的介绍。
[0019]图1示出了一种目前使用的热电联产供热系统，所述纯凝式汽轮发电机组设有高压缸、中压缸和低压缸，锅炉排汽口通过蒸汽室与高压缸进汽口连接，高压缸排汽出口与锅炉连接，进行再热，再热后的高温蒸汽通过管道连接至中压缸，中压缸排汽口与所述低压缸连接，低压缸排汽管道连接有凝汽器。所述高压缸的排汽口与锅炉再热进口之间为冷段，锅炉再热器出口到中压缸进汽口之间为热段。
[0020]将两台300MW的纯凝式汽轮发电机组改造为电热联产的抽凝式供热机组，采用中排抽汽的方式，在机组汽轮机中压缸至低压缸的连通管道上打孔与供热抽汽管道连接，设置供热抽汽管网，在供热抽汽管道上设置压力调节阀、安全阀、止回阀，并且所述连通管和供热抽汽管道上设有压力平衡波纹管补偿器。两台压力匹配器与相应的机组连接，为了使两台压力匹配器热源能够相互切换，所述供热抽汽管道上还设置有蒸汽联箱，两台压力匹配器出口通过输汽管道与蒸汽联箱连接，根据供热负荷，两台压力匹配器可一备一用，也可同时运行。
[0021 ]所述纯凝机组为300MW的发电机组。根据300MW机组的供热经验，中排抽汽量约为150-200t/h，抽汽压力随发电负荷变化约为0.6-0.8MPa(a)，抽汽温度在315°C-330°C左右；高排抽汽的冷段抽汽量一般控制在45-50 t/h，抽汽压力一般在3.4-3.8 MPa(a)，热段抽汽量最高一般控制在100 _120t/h，抽汽压力比冷段压力低约10%，且热段与冷段不能同时抽汽。
[0022]所述压力匹配器的驱动蒸汽采用热段的高压蒸汽，从热段接出输汽管道连接压力匹配器的进汽口，如热段温度过高，可采用减温器降低其温度，然后与从中压缸和低压缸之间抽出的低压蒸汽在压力匹配器中进行混合匹配，经过流量参数的调节和控制输出目标压力、温度的蒸汽，然后输出蒸汽与供热联箱连接，通过管网最终输入到用户处，供热联箱的输出管道上设有流量计。压力匹配器进口的驱动蒸汽流量、低压蒸汽流量等参数可全部集中到主控室相应机组DCS系统监控。
[0023]然而，上述机组改造后只能对机组整体供热进行开关，整体的热效率并不高。可实现对流量的参数监测，但不能进行自动的运行参数反馈控制。为此，本发明是一种基于热电联产，以电为主，以热为辅的能源供应系统。技术方案如下:
如图2所示，一种电热联产的供热系统，包括纯凝机组，电力输出模块，热能输出模块，能源管理模块;纯凝机组设有高压缸、中压缸和低压缸，其特征在于，所述热能输出模块包括:
第一抽气管道，与汽轮机中压缸的排气管道相连通，第一抽气管道设置有第一止回阀、第一电磁流量控制阀；
第二抽气管道，与汽轮机高压缸的排气管道相连通，第二抽气管道设置有第二止回阀、第二电磁流量控制阀；
第一抽气管道和第二抽气管道依次分别独立穿过蓄热器、热交换器，所述蓄热器中设有第一温度传感器，所述热交换器中设有第二温度传感器；
所述热交换器连接外部供热循环管路。
[0024]在一个实施例中，所述电力输出模块中设有电流和/或电压监测装置，可实时监测电力输出模块的工作状态。
[0025]在一个实施例中，所述电力输出模块中设有蓄电池和电加热器，所述电加热器连接所述蓄热器;所述蓄电池在电力高峰时释放电力，在电力低谷时储存电力;所述电加热器连接所述热交换器。
[0026]在一个实施例中，所述蓄热器为固体，具体为蓄热砖。
[0027]在一个实施例中，所述第一、第二抽气管道经热交换器后连接到纯凝机组的凝结器。
[0028]在一个实施例中，第一、第二电磁流量控制阀均设有5-8个档位。
[0029]如图3所示，所述能源管理模块包括数据采集和分析模块，所述数据采集模块采集多个参数的时间变化数据，所述参数包括电流、电压、蓄电池电量、第一电磁流量控制阀档位、第二电磁流量控制阀档位、锅炉的工作负荷档位的一个或多个。在提供给能源管理模块进行实时控制的同时，并以结构化数据存储在系统中备用。所述数据分析模块调用系统中存储的数据，经分析处理，按法定节假日、工作日、周六、周日等日期整理出系统的运行模式数据，并以可视化图表形式呈现给用户，用于制定电厂的工作计划和优化其他发电设备的运行模式。
[0030]在一个实施例中，所述能源管理模块基于第一温度传感器和第二温度传感器的温度控制第一和第二电磁流量控制阀的蒸汽流速。具体地，第一和第二电磁流量控制阀包括从完全闭合到完全开启多个档位，当检测到第二温度传感器温度低于预设第二温度时，增大第一电磁流量控制阀的开启档位，若第一流量电磁阀已完全开启，则增大第二电磁流量控制阀的开启档位；当检测到第二温度传感器在工作温度范围内时，则关小第二电磁流量控制阀，若第二流量电磁阀已完全关闭，则关小第一电磁流量控制阀；当检测到第一温度传感器低于第一预设温度时，增大第二电磁流量控制阀的开启档位，当检测到第一温度传感器在工作温度范围内时，关小第二电磁流量控制阀。
[0031]在一个实施例中，所述能源管理模块基于电流和电压监测装置调节锅炉的工作负荷。具体地，当功率位于不同的预设范围时，相应地设置锅炉的工作负荷。当功率大于一定预设功率值时，提高锅炉的工作负荷档位;当功率小于一定预设功率值时，降低锅炉的工作负荷档位。
[0032]在一个实施例中，所述能源管理模块基于蓄电池的电量调节锅炉的工作负荷。具体地，当蓄电池剩余电量比例位于不同的预设范围时，相应地设置锅炉的工作负荷在一定预设范围。在一个实施例中，如果蓄电池低于预设电量时，增大锅炉的工作负荷;如果监测到电池电量充足，则相应地降低锅炉的工作负荷，使电池放电。在一个实施例中，在谷电时段，当电池电量充足，开启所述电加热器，否则电加热器为关闭状态;若电池电量不足，则开启电池充电模式。在一个实施例中，在峰电时段，开启蓄电池稳压器，释放电力，同时关闭电池充电模式。
[0033]在一个实施例中，所述能源管理模块基于一个主控机组的工作模式同时控制其他多个平行机组的锅炉工作负荷，例如小于或等于主控机组的锅炉工作负荷。
[0034]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电热联产的供热系统，包括纯凝机组，电力输出模块，热能输出模块，能源管理模块，其特征在于，所述热能输出模块包括: 第一抽气管道，第二抽气管道； 第一抽气管道和第二抽气管道依次分别独立穿过蓄热器、热交换器； 所述热交换器连接外部供热循环管路。2.根据权利要求1所述的电热联产的供热系统，其特征在于:第一抽气管道设置有第一止回阀、第一电磁流量控制阀；第二抽气管道设置有第二止回阀、第二电磁流量控制阀；所述蓄热器中设有第一温度传感器，所述热交换器中设有第二温度传感器。3.根据权利要求2所述的电热联产的供热系统，其特征在于:所述纯凝机组为300MW的发电机组;所述电力输出模块中设有电流和电压监测装置，可实时监测电力输出模块的工作状态;所述电力输出模块中设有蓄电池和电加热器，所述电加热器连接所述蓄热器。4.根据权利要求3所述的电热联产的供热系统，其特征在于:所述能源管理模块基于电流和电压监测装置调节锅炉的工作负荷，当功率位于不同的预设范围时，相应地设置锅炉的工作负荷；当功率大于一定预设功率值时，提高锅炉的工作负荷档位;当功率小于一定预设功率值时，降低锅炉的工作负荷档位。5.根据权利要求4所述的电热联产的供热系统，其特征在于:所述第一、第二抽气管道经热交换器后连接到纯凝机组的凝结器。6.根据权利要求4所述的电热联产的供热系统，其特征在于:所述能源管理模块包括数据采集和分析模块，所述数据采集模块采集多个参数的时间变化数据，所述参数包括电流、电压、蓄电池电量、第一电磁流量控制阀档位、第二电磁流量控制阀档位、锅炉的工作负荷档位的一个或多个。7.根据权利要求6所述的电热联产的供热系统，其特征在于:所述能源管理模块基于第一温度传感器和第二温度传感器的温度控制第一和第二电磁流量控制阀的蒸汽流速，第一和第二电磁流量控制阀包括从完全闭合到完全开启多个档位。8.根据权利要求6所述的电热联产的供热系统，其特征在于:所述数据分析模块调用系统中存储的数据，经分析处理，以可视化图表形式呈现给用户，用于制定电厂的工作计划和优化其他发电设备的运行模式。
【文档编号】F01K17/02GK106014515SQ201610477055
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】王国兴, 丁巧芬, 佴耀, 葛建中
【申请人】南京苏夏工程设计有限公司