一种煤电灵活性与分布式供能相结合的能源综合利用系统的制作方法

1.本发明涉及一种煤电灵活性与分布式供能相结合的能源综合利用系统，属于煤电灵活性、分布式能源及能源综合利用技术领域。


背景技术：

2.能源和环境问题关系到国家安全和经济可持续发展，近年来随着我国社会与经济发展进入新常态，国家陆续出台了一系列政策与文件，深化电力市场改革，引导和规范发电企业向高效、清洁方向发展。
3.为了响应国家及地方政策的号召，发电企业应积极开展燃煤火电机组火电灵活性改造工作，拓宽机组的调峰能力，从而提高电力系统对可再生能源的消纳能力，并且在此基础上发掘燃煤火电机组周边的可再生能源和清洁能源潜力，以及调研周边工业、居民用户对电、热、冷等资源的需求，采用“节能降耗、能源综合利用”的方针，打造以煤电机组为核心的能源综合利用基地，并为周边用户提供稳定的、多样化的能源供应，在为国家“双碳”目标做出贡献的同时，探索出一条煤电企业生存和长期发展的出路。
4.此外，我国电力行业主要以煤电为主，燃煤产生的氮氧化物（nox）是大气污染的重要来源之一。对于nox的控制和脱除，目前循环流化床锅炉烟气脱硝普遍采用选择性非催化还原脱硝技术（sncr），还原剂采用液氨（nh3）或尿素，常规电负荷下（50~100%额定电负荷），氮氧化物的排放可达到超低排放要求。为了响应国家的灵活性改造政策，一些循化流化床锅炉积极开展机组深度调峰工作，当机组调峰至50~20%额定电负荷时，锅炉总风量较小，为了保证流化风量不低于最低流化风量，一次风量占比较大，二次风量仅能保证单台二次风机的低负荷稳定运行，但单台二次风机运行安全风险较大，所以一般会两台二次风机同时运行，因而就导致了低负荷下锅炉富氧燃烧（运行氧量甚至会达到10%），使得氮氧化物生成量大幅增加，然而低负荷炉膛出口烟温（约700℃）远低于sncr反应的窗口温度（800℃），sncr失去了脱氮效果，最终使得氮氧化物超排。而且在超低负荷下，机组的热耗和厂用电都普遍偏高，机组效率大幅下降。
5.为了解决深度调峰负荷下（50~20%额定电负荷）的氮氧化物超排问题，目前主流的技术是采用烟气再循环技术，既能保证锅炉流化风量不低于最低流化风量，又保证了锅炉双二次风机远行下低氧燃烧，使氮氧化物排放达标。其原理是将尾部的烟气引入炉膛，替换一部分的一次风，降低锅炉浓相区的运行氧量，减少氮氧化物的生成。烟气再循环的技术实现手段是通过烟气再循环风机的作用，将脱硫塔出口的一部分高温烟气引出，通过冷凝脱水，将低温干燥烟气引到一次风机入口，再经一次风机、空预器、热一次风道，进入炉底的一次风室。该技术路线中的再循环烟气的余热没有得到有效利用，而且烟气再循环风机增加了机组的厂用电，在机组煤耗增加的同时又浪费了大量的余热。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，并以“节能降耗、能源综合利
用”为方针，设计一种煤电灵活性与分布式供能相结合的能源综合利用系统，打造以煤电机组为核心的能源综合利用基地，并为周边用户提供稳定的、多样化的能源供应，在为国家“双碳”目标做出贡献的同时，探索出一条煤电企业生存和长期发展的出路。
7.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种煤电灵活性与分布式供能相结合的能源综合利用系统，其特征是，在循环流化床锅炉系统的基础上增设烟气再循环系统和分布式能源利用系统，所述循环流化床锅炉系统包括炉膛、分离器、尾部烟道、空预器、电除尘器、引风机、脱硫塔和烟囱，所述炉膛、分离器、尾部烟道、电除尘器、引风机、脱硫塔和烟囱依次连通，所述空预器设置在尾部烟道内，所述空预器与炉膛和烟气再循环系统连通；所述烟气再循环系统包括冷凝器、烟气再循环风机和烟气再循环烟道，所述烟气再循环烟道的入口连接至脱硫塔的出口烟道，所述烟气再循环烟道的出口连接至一次风机的入口风道，所述冷凝器和烟气再循环风机依次连接在烟气再循环烟道上，所述烟气再循环烟道的入口安装有再循环烟气入口烟气挡板门，所述再循环烟气入口烟气挡板门的下游安装有再循环烟气入口烟气插板门，所述冷凝器与烟气再循环风机之间安装有烟气再循环风机入口挡板门，所述烟气再循环风机与一次风机之间安装有烟气再循环风机出口挡板门；所述分布式能源利用系统包括冷凝器、有机朗肯循环发电机组、吸收式热泵/制冷机、蓄热装置、蓄冷装置、蓄电装置和光伏发电装置，所述有机朗肯循环发电机组和吸收式热泵/制冷机与冷凝器通过循环水管网连接，利用管网上的调门调节进入各系统的循环水量；所述有机朗肯循环发电机组的出口通过供热管网与热用户相连，管网并联蓄热装置，利用管网上的调门调节进入热用户和蓄热装置的供热量；所述有机朗肯循环发电机组的出口通过微电网与电用户相连，电网并联蓄电装置，利用电网上的开关调节进入电用户和蓄电装置的电量；所述吸收式热泵/制冷机的出口通过供热管网与热用户相连，管网并联蓄热装置，利用管网上的调门调节进入热用户和蓄热装置的供热量；所述吸收式热泵/制冷机的出口通过供冷管网与冷用户相连，管网并联蓄冷装置，利用管网上的调门调节进入冷用户和蓄冷装置的供冷量；所述光伏发电装置的出口通过微电网与电用户相连，电网并联蓄电装置，利用电网上的开关调节进入电用户和蓄电装置的电量。
8.进一步的，所述一次风机包括a一次风机和b一次风机，所述a一次风机和b一次风机并联布置，所述a一次风机的入口安装有a一次风机入口挡板门和再循环烟气a出口烟气挡板门，所述b一次风机的入口安装有b一次风机入口挡板门和再循环烟气b出口烟气挡板门。
9.进一步的，再循环烟气从脱硫塔的出口烟道引出，经冷凝器冷凝除水后进入烟气再循环风机，升压后进入一次风机，与空气混合后进入一次风系统，最后进入锅炉炉膛；经冷凝器加热后的循环水进入吸收式热泵/制冷机，冬季时产出高温热水，直供热用户（或热谷时进入蓄热装置蓄热，待热峰时作为补充），夏季时产出低温介质，直供冷用户（或冷谷时进入蓄冷装置蓄冷，待冷峰时作为补充）；经冷凝器加热后的循环水进入有机朗肯循环发电机组，有机朗肯循环发电机组发电直供电用户（或电谷时进入蓄电装置蓄电，待电峰时作为补充），有机朗肯循环发电机组的余热用于供热；光伏发电装置持续采光发电，发的电进入蓄电装置蓄电，需要时经“直流—交流”转换器后进入微电网供电。
10.进一步的，在实现机组灵活性的同时，冷凝器的余热可以得到有效的利用，在分布式能源利用系统里制热、制冷、发电，供应厂区工业和居民用户，降低厂用电和机组热耗，降
低了机组的煤耗。
11.进一步的，系统充分利用了周边的光资源，光伏发电，供应厂区工业和居民用户，降低厂用电，降低了机组的煤耗。
12.进一步的，分布式能源利用系统建立了独立的微电网、微热网、微冷网、微循环水网络以及微控制网等。
13.进一步的，其微控制网可以根据“源端”烟气再循环量、光照强度与“用户端”电、冷、热的负荷构成和强度有效的、灵活的进行调节，充分发挥“火—光—储”的优势，以实现能源的综合、高效利用，提高煤电机组的行业竞争力。
14.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明不仅能够解决现有烟气再循环技术中机组厂用电增加和余热大量浪费的问题，还高效的利用了余热，用于发电、供热、供冷，而且还有效的利用了周边的光资源，整体上实现了能源的综合、高效利用，减少了碳排放。
附图说明
15.图1是本发明的烟气再循环系统的结构示意图。
16.图2是本发明的分布式能源利用系统的结构示意图。
17.图中：炉膛1、分离器2、尾部烟道3、空预器4、电除尘器5、引风机6、脱硫塔7、烟囱8、冷凝器9、烟气再循环风机10、a一次风机11、b一次风机12、流化风机13、一次风室14、再循环烟气入口烟气挡板门15、烟气再循环风机入口挡板门16、烟气再循环风机出口挡板门17、再循环烟气a出口烟气挡板门18、再循环烟气b出口烟气挡板门19、a一次风机入口挡板门20、b一次风机入口挡板门21、炉左风道挡板门22、炉右风道挡板门23、再循环烟气入口烟气插板门24、有机朗肯循环发电机组25、吸收式热泵/制冷机26、蓄热装置27、蓄冷装置28、蓄电装置29、光伏发电装置30。
具体实施方式
18.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
19.实施例。
20.参见图1至图2，本实施例中，一种煤电灵活性与分布式供能相结合的能源综合利用系统，在循环流化床锅炉系统的基础上增设烟气再循环系统和分布式能源利用系统。
21.循环流化床锅炉系统包括炉膛1、分离器2、尾部烟道3、空预器4、电除尘器5、引风机6、脱硫塔7和烟囱8，炉膛1、分离器2、尾部烟道3、电除尘器5、引风机6、脱硫塔7和烟囱8依次连通，空预器4设置在尾部烟道3内，空预器4与炉膛1和烟气再循环系统连通。
22.烟气再循环系统包括冷凝器9、烟气再循环风机10和烟气再循环烟道，烟气再循环烟道的入口连接至脱硫塔7的出口烟道，烟气再循环烟道的出口连接至一次风机的入口风道，冷凝器9和烟气再循环风机10依次连接在烟气再循环烟道上，烟气再循环烟道的入口安装有再循环烟气入口烟气挡板门15，再循环烟气入口烟气挡板门15的下游安装有再循环烟气入口烟气插板门24，冷凝器9与烟气再循环风机10之间安装有烟气再循环风机入口挡板门16，烟气再循环风机10与一次风机之间安装有烟气再循环风机出口挡板门17。再循环烟
气入口烟气插板门24采用气动门，其他挡板门可采用电动门或气动门。
23.分布式能源利用系统包括冷凝器9、有机朗肯循环发电机组25、吸收式热泵/制冷机26、蓄热装置27、蓄冷装置28、蓄电装置29和光伏发电装置30，有机朗肯循环发电机组25和吸收式热泵/制冷机26与冷凝器9通过循环水管网连接，利用管网上的调门调节进入各系统的循环水量；有机朗肯循环发电机组25的出口通过供热管网与热用户相连，管网并联蓄热装置27，利用管网上的调门调节进入热用户和蓄热装置27的供热量；有机朗肯循环发电机组25的出口通过微电网与电用户相连，电网并联蓄电装置29，利用电网上的开关调节进入电用户和蓄电装置29的电量；吸收式热泵/制冷机26的出口通过供热管网与热用户相连，管网并联蓄热装置27，利用管网上的调门调节进入热用户和蓄热装置27的供热量；吸收式热泵/制冷机26的出口通过供冷管网与冷用户相连，管网并联蓄冷装置28，利用管网上的调门调节进入冷用户和蓄冷装置28的供冷量；光伏发电装置30的出口通过微电网与电用户相连，电网并联蓄电装置29，利用电网上的开关调节进入电用户和蓄电装置29的电量。
24.本实施例中，一次风机包括a一次风机11和b一次风机12，a一次风机11和b一次风机12并联布置，a一次风机11的入口安装有a一次风机入口挡板门20和再循环烟气a出口烟气挡板门18，b一次风机12的入口安装有b一次风机入口挡板门21和再循环烟气b出口烟气挡板门19。
25.能源综合利用系统中的分布式能源利用系统建立了独立的微电网、微热网、微冷网、微循环水网络以及微控制网等，其微控制网可以根据“源端”烟气再循环量、光照强度与“用户端”电、冷、热的负荷构成和强度有效的、灵活的进行调节，充分发挥“火—光—储”的优势，以实现能源的综合、高效利用，提高煤电机组的行业竞争力。
26.工作原理：当机组深度调峰时，启动烟气再循环系统，启动烟气再循环风机10，开启再循环烟气入口烟气挡板门15、再循环烟气入口烟气插板门24、烟气再循环风机入口挡板门16、烟气再循环风机出口挡板门17、再循环烟气a出口烟气挡板门18和再循环烟气b出口烟气挡板门19，将烟气引入a一次风机11和b一次风机12的入口风道，经a一次风机11和b一次风机12升压后进入空预器4加热，然后进入热一次风道，经炉左风道挡板门22和炉右风道挡板门23进入一次风室14，然后进入锅炉炉膛1；通过调节挡板门的开度大小来调节再循环烟气量的多少；引入的烟气，不仅保证了充足的流化风量，而且还能使浓相区厌氧燃烧，大幅减少了氮氧化物的生成量；在启动烟气再循环系统的同时启动分布式能源利用系统，经冷凝器9加热后的循环水进入吸收式热泵/制冷机26，冬季时产出高温热水，直供热用户（或热谷时进入蓄热装置27蓄热，待热峰时作为补充），夏季时产出低温介质，直供冷用户（或冷谷时进入蓄冷装置28蓄冷，待冷峰时作为补充）；春秋季节不需要供冷或供热时，经冷凝器9加热后的循环水进入有机朗肯循环发电机组25，有机朗肯循环发电机组25发电直供电用户（或电谷时进入蓄电装置29蓄电，待电峰时作为补充），有机朗肯循环发电机组25的余热直供热用户（或热谷时进入蓄热装置27蓄热，待热峰时作为补充）。
27.当机组负荷较高不需要引入再循环烟气时，停止烟气再循环系统，相应的挡板门和插板门关闭，并停止吸收式热泵/制冷机26或有机朗肯循环发电机组25。
28.光伏发电装置30持续采光发电，不受机组调峰的影响，发的电进入蓄电装置29蓄电，需要时经蓄电装置29“直流—交流”转换器后进入微电网供电。
29.微控制网可以根据“源端”烟气再循环量、光照强度与“用户端”电、冷、热的负荷构成和强度有效的、灵活的进行调节。
30.本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
31.虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。