一种新型灵活性调峰系统及运行方法与流程

1.本发明属于火力发电技术领域，具体涉及一种新型灵活性调峰系统及运行方法。


背景技术：

2.为提升新能源消纳能力，解决“弃风弃光”问题，各地区加快推进电力低碳、清洁、绿色转型，支撑新能源高比例消纳和高质量发展，并将逐步完善基于火电灵活性改造提升新能源消纳的协同开发机制，调整优化以火电为主的电力发展结构，给开展灵活性改造的企业按照改造后增加的调峰空间一定比例配置新能源装机容量，通过新能源发电补偿改造成本、给予合理收益。
3.2021年11月国家发改委、国家能源局印发《关于开展全国煤电机组改造升级的通知》（发改运行[2021]1519号），其中指出到2025年，全国火电平均供电煤耗降至300克标准煤/千瓦时以下。对供电煤耗在300克标准煤/千瓦时以上的煤电机组，应加快创造条件实施节能改造，对无法改造的机组逐步淘汰关停，并视情况将具备条件的转为应急备用电源。
[0004]
但是，对于承担供热任务的火电厂，不但要解决灵活性改造问题，还要解决在低负荷调峰时供热负荷不足的问题，目前主要采用电锅炉或者熔盐储热等技术，这些技术普遍存在投资成本高、系统复杂、占地面积大和能源浪费等缺点。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题在于提供一种新型灵活性调峰系统，该系统能保证同时满足灵活性改造的要求和低负荷调峰时的供热负荷要求，并且要解决投资成本高、系统复杂、占地面积大和能源浪费等缺点。
[0006]
一种新型灵活性调峰系统，包括至少一个压力匹配器、与压力匹配器高压蒸汽进口连接的高压驱动蒸汽系统、与压力匹配器低压蒸汽进口连接的低压抽吸蒸汽系统、与高压驱动蒸汽系统连接的压力匹配器旁路蒸汽系统以及与压力匹配器出口连接的供汽系统。
[0007]
所述高压驱动蒸汽系统包括锅炉、汽轮机高压缸和至少一条高压蒸汽管道，所述高压蒸汽管道与锅炉至汽轮机高压缸之间的主蒸汽管道连接，所述高压蒸汽管道上设置有第一阀组和第一流量计，所述高压蒸汽管道通过第一阀组和第一流量计与压力匹配器高压蒸汽进口连接。
[0008]
所述主蒸汽管道上设置高压联合调节汽阀，所述高压联合调节汽阀与汽轮机高压缸管道连接。
[0009]
所述第一阀组包括第一手动闸阀、第一气动止回阀、第一液动快关调节阀、第一电动闸阀和高压蒸汽进口电动闸阀，所述第一手动闸阀、第一气动止回阀、第一液动快关调节阀和第一电动闸阀依次安装在高压蒸汽管道上且位于第一流量计的入口处，所述高压蒸汽进口电动闸阀安装于压力匹配器的高压蒸汽进口处。所述低压抽吸蒸汽系统包括汽轮机中压缸和至少一条低压蒸汽管道，所述低压蒸汽管道与汽轮机的中压缸排气口或汽轮机中压缸的排汽管道连接，所述低压蒸汽管道上设
置有第二阀组、第二流量计和三个并联的蒸汽支路，所述低压蒸汽管道依次通过第二阀组、第二流量计和三个蒸汽支路与压力匹配器低压蒸汽进口连接。所述第二阀组包括第二手动闸阀、第二气动止回阀、第二液动快关调节阀和第二电动闸阀，所述第二手动闸阀、第二气动止回阀、第二液动快关调节阀和第二电动闸阀依次安装在低压蒸汽管道上且位于第二流量计的入口处，三个蒸汽支路上均设置有低压蒸汽进口电动闸阀和逆止阀，每个蒸汽支路上的低压蒸汽进口电动闸阀与所述逆止阀管道连接。所述压力匹配器旁路蒸汽系统包括至少一条旁路蒸汽管道，所述旁路蒸汽管道上依次设置第三电动闸阀和第三电动调节阀，所述第三电动闸阀的一端与第一流量计管道连接，所述第三电动闸阀的另一端与第三电动调节阀管道连接，所述第三电动调节阀与供汽系统管道连接。
[0010]
所述压力匹配器出口处设置有第四电动闸阀，所述压力匹配器出口通过第四电动闸阀与供汽系统管道连接，所述供汽系统包括至少一条供汽管道，所述供汽管道上依次安装减温器和第五电动闸阀，所述减温器与第五电动闸阀管道连接。
[0011]
一种新型灵活性调峰系统的运行方法，包括如下步骤：步骤一：打开第一阀组，将锅炉多余的主蒸汽作为压力匹配器的高压驱动蒸汽汽源，同时打开第二阀组；步骤二：根据供汽负荷大小分别控制三个并联蒸汽支路上的低压蒸汽进口电动闸阀打开或闭合，以利用汽轮机中压缸排汽作为压力匹配器的低压抽吸蒸汽汽源；根据供汽负荷大小控制三个并联蒸汽支路上的低压蒸汽进口电动闸阀打开或闭合的方法如下：在供汽负荷≤33%额定供汽负荷时，将三个并联蒸汽支路上的任意一路上的低压蒸汽进口电动闸阀打开；在33%额定供汽负荷＜供汽负荷≤66%额定供汽负荷时，将三个并联蒸汽支路上的任意两路上的低压蒸汽进口电动闸阀打开；在66%额定供汽负荷＜供汽负荷≤100%额定供汽负荷时，将三个并联蒸汽支路上的低压蒸汽进口电动闸阀同时打开；步骤三：打开第四电动闸阀、第五电动闸阀，并投入减温器，高压驱动蒸汽和低压抽吸蒸汽经过压力匹配器后混合得到满足用汽参数要求的蒸汽供至热用户。
[0012]
在压力匹配器出现故障时，关闭高压蒸汽进口电动闸阀、第二阀组和三个并联蒸汽支路上的低压蒸汽进口电动闸阀，同时打开第三电动闸阀和第三电动调节阀，锅炉出口的主蒸汽经过第三电动调节阀减压，并经过减温器减温，得到满足用汽参数要求的蒸汽供至热用户。
[0013]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、本发明灵活性调峰系统，在灵活性调峰时，将汽轮发电机组降至要求的负荷，比如20%~40%，不需要同比例降低锅炉负荷，而是将锅炉多余的主蒸汽通过驱动压力匹配器抽吸一定比例的低参数蒸汽，混合得到满足用汽参数要求的蒸汽供至热用户，能够同时满足灵活性改造的要求和低负荷调峰时的供热热负荷要求。
[0014]
2、本发明在灵活性改造时，由于不需要同比例降低锅炉负荷，大大降低了锅炉灵活性改造要求和改造成本。
[0015]
3、本发明与其他灵活性调峰系统相比，在同等机组调峰负荷要求时，一定程度上使锅炉处于相对较高的运行负荷，优化了锅炉运行环境，提高了锅炉运行安全性和效率。
[0016]
4、本发明灵活性调峰系统中仅增设压力匹配器设备，没有电锅炉或者熔盐储罐等大型设备，占地面积小，大大降低投资成本，同时仅设有压力匹配器这种简单的设备，没有其他大型、复杂的设备，系统简单、维护工作量较小、系统节能。
[0017]
5、本发明利用压力匹配器尽可能多的抽吸低参数蒸汽，尽可能减少主蒸汽通过减温减压的能源损失，减少能源浪费，在满足灵活性调峰要求的同时兼顾了较好的热经济性。
附图说明
[0018]
图1是本发明的结构图。
具体实施方式
[0019]
下面将结合本发明中的附图，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实施，而不是全部的实施，基于本发明的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]
本发明提供一种新型灵活性调峰系统，在灵活性调峰时将锅炉1多余的主蒸汽通过驱动压力匹配器抽吸一定比例的低参数蒸汽，混合得到满足用汽参数要求的蒸汽供至热用户，能够同时满足灵活性改造的要求和低负荷调峰时的供热热负荷要求。
[0021]
本发明还提供一种新型灵活性调峰系统的具体结构，如图1所示，该系统包括至少一个压力匹配器4，与压力匹配器4的高压蒸汽进口连接的高压驱动蒸汽系统、与压力匹配器4的低压蒸汽进口连接的低压抽吸蒸汽系统、与高压驱动蒸汽系统连接的压力匹配器旁路蒸汽系统和与压力匹配器出口连接的满足热用户要求的供汽系统。
[0022]
压力匹配器4是一种结构简单、紧凑的节能设备。流体在流经蒸汽压力匹配器时受混合组件的约束，产生分流、合流、旋转，使流体达到充分的混合，本实施例通过高压驱动蒸汽系统将锅炉1多余的主蒸汽用于驱动压力匹配器，通过低压抽吸蒸汽系统抽吸中压缸排汽或者汽轮机再热蒸汽热段蒸汽、汽轮机再热蒸汽冷段蒸汽、汽轮机各级抽汽等汽源，经过压力匹配器的混合降压和减温器5的降温，满足热用户的用汽参数，最后通过供汽系统供至热用户；本实施例还设置了压力匹配器旁路蒸汽系统，当压力匹配器设备出现故障时，通过压力匹配器旁路蒸汽系统满足热用户的用汽参数，增加供汽系统的可靠性。
[0023]
进一步的，所述高压驱动蒸汽系统所述高压驱动蒸汽系统包括锅炉1、汽轮机高压缸2和至少一条高压蒸汽管道23，所述高压蒸汽管道23与锅炉1至汽轮机高压缸2之间的主蒸汽管道连接，所述高压蒸汽管道23上设置有第一阀组和第一流量计10，所述高压蒸汽管道23通过第一阀组和第一流量计10与压力匹配器高压蒸汽进口连接。所述第一阀组包括第一手动闸阀6、第一气动止回阀7、第一液动快关调节阀8、第一电动闸阀9和高压蒸汽进口电动闸阀11，所述第一手动闸阀6、第一气动止回阀7、第一液动快关调节阀8和第一电动闸阀9依次安装在高压蒸汽管道23上且位于第一流量计10的入口处，所述高压蒸汽进口电动闸阀11安装于压力匹配器4的高压蒸汽进口处。
[0024]
所述主蒸汽管道在汽轮机进口设置高压联合调节汽阀27进入汽轮机的高压缸2，
通过调节高压联合调节汽阀27，减少进入汽轮机高压缸2的主蒸汽量，同时通过高压驱动蒸汽系统将锅炉1多余的主蒸汽用于驱动压力匹配器4，使更多的蒸汽用于供热，降低火电机组的发电负荷，达到调峰目的。
[0025]
进一步的，所述低压抽吸蒸汽系统包括汽轮机中压缸3和至少一条低压蒸汽管道24，所述低压蒸汽管道24与汽轮机的中压缸排气口或汽轮机中压缸的排汽管道连接，所述低压蒸汽管道24上设置有第二阀组、第二流量计20和三个并联的蒸汽支路，所述低压蒸汽管道24依次通过第二阀组、第二流量计20和三个蒸汽支路与压力匹配器低压蒸汽进口连接。
[0026]
所述第二阀组包括第二手动闸阀16、第二气动止回阀17、第二液动快关调节阀18和第二电动闸阀19，所述第二手动闸阀16、第二气动止回阀17、第二液动快关调节阀18和第二电动闸阀19依次安装在低压蒸汽管道24上且位于第二流量计20的入口处，三个蒸汽支路上均设置有低压蒸汽进口电动闸阀22和逆止阀21，每个蒸汽支路上的低压蒸汽进口电动闸阀22与所述逆止阀21管道连接，逆止阀的作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止反方向流动，通常这种阀门是自动工作的，在一个方向流动的流体压力作用下，阀瓣打开；流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动。
[0027]
所述汽轮机中压缸3上设置有低压联合调节汽阀28，通过调节低压联合调节汽阀28，增加进入汽轮机中压杆2中的蒸汽量，压力匹配器4通过抽吸中压缸排汽或者汽轮机再热蒸汽热段蒸汽、汽轮机再热蒸汽冷段蒸汽、汽轮机各级抽汽等汽源，尽可能多的利用低参数蒸汽，尽可能减少主蒸汽通过减温减压的能源损失，减少能源浪费，兼顾了较好的热经济性。
[0028]
所述压力匹配器旁路蒸汽系统包括至少一条旁路蒸汽管道25，所述旁路蒸汽管道25上依次设置第三电动闸阀12和第三电动调节阀13，所述第三电动闸阀12的一端与第一流量计10管道连接，所述第三电动闸阀12的另一端与第三电动调节阀13管道连接，所述第三电动调节阀13与供汽系统管道连接，在压力匹配器4出现故障时，通过压力匹配器旁路蒸汽系统，满足热用户的用汽参数，增加供汽系统的可靠性。所述压力匹配器出口处设置有第四电动闸阀14，所述压力匹配器出口通过第四电动闸阀14与供汽系统管道连接，所述供汽系统包括至少一条供汽管道26，所述供汽管道26上依次安装减温器5和第五电动闸阀15，所述减温器5与第五电动闸阀15管道连接。压力匹配器出口的蒸汽依次通过第四电动闸阀14、减温器5和第五电动闸阀15，供至热用户，满足热用户用汽要求。
[0029]
所述新型灵活性调峰系统的具体运行方法为：打开第一阀组，即打开第一手动闸阀6，同时打开第一气动止回阀7、第一液动快关调节阀8、第一电动闸阀9和高压蒸汽进口电动闸阀11，将锅炉1多余的主蒸汽作为压力匹配器4的高压驱动蒸汽汽源；打开第二阀组，即打开第二手动闸阀16，同时打开第二气动止回阀17、第二液动快关调节阀18和第二电动闸阀19；根据供汽负荷大小分别控制三个并联蒸汽支路上的低压蒸汽进口电动闸阀22的打开或闭合，以利用中压缸排汽作为压力匹配器4的低压抽吸蒸汽汽源；在供汽负荷≤33%额定供汽负荷时，将三个并联蒸汽支路上的任意一路上的低压蒸汽进口电动闸阀22打开；
在33%额定供汽负荷＜供汽负荷≤66%额定供汽负荷时，将三个并联蒸汽支路上的任意两路上的低压蒸汽进口电动闸阀22打开；在66%额定供汽负荷＜供汽负荷≤100%额定供汽负荷时，将三个并联蒸汽支路上的低压蒸汽进口电动闸阀22同时打开；与此同时，打开压力匹配器出口处的第四电动闸阀14和第五电动闸阀15，并投入减温器5，高压驱动蒸汽和低压抽吸蒸汽经过压力匹配器4后混合得到满足用汽参数要求的蒸汽供至热用户。
[0030]
当压力匹配器4出现故障时，关闭高压蒸汽进口电动闸阀11、第二手动闸阀16、第二气动止回阀17、第二液动快关调节阀18、第二电动闸阀19以及三个并联蒸汽支路上的低压蒸汽进口电动闸阀22，同时打开第三电动闸阀12和第三电动调节阀13，锅炉1出口的主蒸汽经过第三电动调节阀13减压，并经过减温器5减温，得到满足用汽参数要求的蒸汽供至热用户。
[0031]
所述新型灵活性调峰系统，在调峰时，将汽轮发电机组降至要求的负荷，比如20%~40%，不需要同比例降低锅炉负荷，而是将锅炉多余的主蒸汽通过驱动压力匹配器抽吸一定比例的低参数蒸汽，混合得到满足用汽参数要求的蒸汽供至热用户，能够同时满足灵活性改造的要求和低负荷调峰时的供热热负荷要求，由于不需要同比例降低锅炉负荷，也大大降低了锅炉灵活性改造要求和改造成本，与其他灵活性调峰系统相比，在同等机组调峰负荷要求时，一定程度上使锅炉处于相对较高的运行负荷，优化了锅炉运行环境，提高了锅炉运行安全性和效率。
[0032]
所述的新型灵活性调峰系统中仅增设压力匹配器设备，没有电锅炉或者熔盐储罐等大型设备，占地面积小，大大降低投资成本，同时仅设有压力匹配器这种简单的设备，没有其他大型、复杂的设备，系统简单、维护工作量较小、系统节能。
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本发明利用压力匹配器尽可能多的抽吸低参数蒸汽，尽可能减少主蒸汽通过减温减压的能源损失，减少能源浪费，在满足灵活性调峰要求的同时兼顾了较好的热经济性。
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在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。