一种用于低负荷稳燃的燃煤发电调峰系统及其运行方法与流程

本发明涉及一种用于低负荷稳燃的燃煤发电调峰系统及其运行方法，尤其适用于低负荷稳燃的燃煤发电厂。

背景技术：

我国是一个富煤少油缺气的国家，煤炭一直处于我国能源供应的核心主导地位，这一因素也决定了我国电站发电的燃料来源主要是煤炭。据统计，我国煤炭总产量的55%都用于了电站发电的燃料，而在电力结构中，我国约80%的电力供应也是来自于火电机组。因此，燃煤电厂的可持续发展成为我国电力工业乃至整个国民经济的重要影响因素之一。

随着我国经济发展进入新常态，电力生产消费也呈现新常态特征。由于电力消费增速减速换挡、煤电机组投产过多、煤电机组承担高速增长的非化石能源发电深度调峰和备用等功能的原因，国内火电设备利用小时持续下降。据统计，2015年底全国火电装机容量9.9亿千瓦，设备平均利用小时4329小时，同比降低410小时。

近年来，我国风电装机容量增长强劲，截止2015年，新增风电装机容量为3297万千瓦，新增核准容量达4300万千瓦，并网装机总容量达到1.29亿千瓦。随着风电装机容量的不断扩大，风电弃风问题却越来越严重，在2015年，全国风电的弃风率为15%，而三北地区的弃风率则高达23.3%。造成该现象的因素之一就是火电机组调峰能力不足，由于受到锅炉最低稳燃负荷的限制，火电机组无法充分发挥其调峰潜力。为了促进提升电网消纳新能源电力的能力，深挖火电机组调峰潜力，提高我国火电运行灵活性，国家能源局于2016年相继发布了第一批及第二批实施火电灵活性试点改造项目。

因此，提升锅炉低负荷运行的稳燃性，以及进一步降低锅炉最低稳燃负荷，对火电机组来说，可以进一步发挥调峰潜力，提升其火电灵活性，对电网消纳新能源电力起到至关重要的地位。

申请号为201610738334.8的中国专利公开了一种热电联产机组深度调峰系统及其运行方法，虽然有利于实现机组电力调峰和热负荷削峰填谷，但在提升锅炉低负荷运行稳燃性和降低锅炉最低稳燃负荷方面仍然有待提高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、性能可靠、有利于实现机组超低负荷稳燃的用于低负荷稳燃的燃煤发电调峰系统及其运行方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于低负荷稳燃的燃煤发电调峰系统，包括火电机组和给粉系统；火电机组中设置有锅炉、凝汽器、冷再热蒸汽管、热再热蒸汽管、中低压缸连通管、高加给水管、低加给水管、循环回水管和循环供水管；

其特征在于：所述的给粉系统包括给煤机、磨煤机、煤粉分离器、煤粉仓、引风机、水蒸汽测量仪、冷却装置、分离装置、净化装置、送粉机、气固混合装置、增压机、一次风加热器、二次风加热器、空气预热器、干燥气加热器、送风机、氮气生成装置、一号气体测量仪和二号气体流量仪；

给煤机与磨煤机连接；氮气生成装置通过管路与干燥气管连接，在该管路上安装有二十二号阀门；干燥气管与干燥加热器的气体进口连接；干燥加热器的气体出口通过送风机与磨煤机连接；干燥加热器的热源入口通过管路与中低压缸连通管连接；干燥加热器的热源出口通过管路与低加给水管连接；磨煤机的气粉混合物出口与煤粉分离器连接；煤粉分离器的煤粉出口与煤粉仓连接，氮气出口通过引风机经干燥气管与干燥加热器的气体进口连接；干燥气管上依次安装有二号气体流量仪、五号阀门和水蒸汽测量仪，且干燥气管设置有干燥气管支路，干燥气管支路的入口连接在水蒸汽测量仪与五号阀门之间；干燥气管支路的出口通过管路与冷却装置的气体入口连接，在该管路上安装有四号阀门；冷却装置的气体出口通过管路与分离装置的气体入口连接，且在该管路上安装有一号气体测量仪；冷却装置的冷凝水出口通过管路与净化装置连接；净化装置的冷凝水出口通过管路与凝汽器的疏水系统连接；分离装置的挥发分出口通过管路与锅炉连接；分离装置的氮气出口通过管路与干燥气管连接；分离装置的气体入口安装有十八号阀门，氮气出口安装有二十一号阀门；分离装置设置有干燥气旁路，干燥气旁路与分离装置的气体入口和氮气出口连接；在干燥气旁路上装有二十五号阀门；空气管道通过管路与冷却装置的冷源入口连接，在该管路上安装有二号阀门；冷却装置的冷源出口通过管路与空气预热器的空气入口连接，在该管路上安装有三号阀门；冷却装置的冷源入口通过管路与循环回水管连接，冷源出口通过管路与循环供水管连接；空气预热器的空气出口分别与一次风管和二次风管连接；空气预热器的烟气进口通过管路与锅炉的排烟管连接；空气预热器的烟气出口与尾部烟道连接；一次风管通过管路与一次风加热器的空气进口连接，在该管路上安装有六号阀门；一次风加热器的空气出口通过管路与增压机的空气进口连接，在该管路上安装有八号阀门；一次风加热器设置有一次风旁路，一次风旁路分别与一次风管和增压机的空气进口连接，在一次风旁路上安装有七号阀门；增压机的空气出口与气固混合装置的气体进口连接；一次风加热器的热源入口通过管路与冷再热蒸汽管连接；一次风加热器的热源出口通过管路与高加给水管连接；二次风管通过管路与二次风加热器的空气进口连接，在该管路上安装有十一号阀门；二次风加热器的空气出口通过管路与锅炉连接，在该管路上安装有十三号阀门；二次风加热器设置有二次风旁路，二次风旁路分别与二次风管和锅炉连接，在二次风旁路上安装有十二号阀门；二次风加热器的热源入口通过管路与热再热蒸汽管连接，在该管路上安装有十四号阀门；二次风加热器的热源出口通过管路与高加给水管连接，在该管路上安装有十五号阀门；气固混合装置的混合物出口与锅炉连接；煤粉仓的煤粉出口通过送粉机与气固混合装置的固体入口连接。

本发明在干燥加热器的热源入口与中低压缸连通管连接的管路上安装有十六号阀门；在干燥加热器的热源出口与低加给水管连接的管路上安装有十七号阀门。

本发明在二次风加热器热源入口与热再热蒸汽管连接的管路上安装有十四号阀门；在二次风加热器热源出口与高加给水管连接的管路上安装有十五号阀门。

本发明在冷却装置的冷凝水出口与净化装置连接的管路上安装有十九号阀门。

本发明在净化装置冷凝水出口与凝汽器疏水系统连接的管路上安装有二十六号阀门。

本发明在分离装置挥发分出口与锅炉连接的管路上安装有二十号阀门；在分离装置氮气出口与干燥气管连接的管路上安装有二十一号阀门。

本发明冷却装置设置有空气旁路，且在空气旁路上装有一号阀门；空气旁路一端与空气管道连接，另一端与空气预热器的空气入口连接。

本发明在冷却装置冷源入口与循环回水管连接的管路上安装有二十三号阀门；在冷却装置冷源出口与循环供水管连接的管路上安装有二十四号阀门。

本发明在一次风加热器热源入口与冷再热蒸汽管连接的管路上安装有九号阀门；在一次风加热器热源出口与高加给水管连接的管路上安装有十号阀门。

一种用于低负荷稳燃的燃煤发电调峰系统的运行方法，其特征在于：包括如下步骤：

打开二号阀门和三号阀门，空气通过空气管道先经过冷却装置第一次加热，然后进入空气预热器再次加热，之后分别形成一次风和二次风；打开六号阀门和八号阀门，一次风经过一次风加热器加热，形成高温一次风，然后经过增压机增压后通入气固混合装置来携带煤粉进入锅炉；调节六号阀门、七号阀门、八号阀门的开度，改变一次风加热器加热一次风的流量，从而可以调节一次风的温度，而一次风加热器的热源为冷再热蒸汽管中的冷再热蒸汽，形成的蒸汽疏水输送至高加给水管；打开十一号阀门和十三号阀门，二次风经过二次风加热器加热，形成高温二次风，直接输送至锅炉；调节十一号阀门、十二号阀门、十三号阀门的开度，改变二次风加热器加热二次风的流量，从而可以调节二次风的温度，而二次风加热器的热源为热再热蒸汽管中的热再热蒸汽，形成的蒸汽疏水输送至高加给水管；

原煤通过给煤机进入磨煤机磨成煤粉；打开二十二号阀门，氮气生成装置生成的氮气输送至干燥气管；当二号气体流量仪测得的流量达到规定值时，关闭二十二号阀门，氮气生成装置停止工作；氮气通过干燥气管进入干燥加热器进行加热生成高温氮气，而干燥加热器的热源为中低压缸连通管的中压缸排汽，形成的蒸汽疏水输送至低加给水管；高温氮气通过送风机进入磨煤机干燥原煤，并携带煤粉至煤粉分离器，煤粉分离器分离的煤粉进入煤粉仓，煤粉仓的煤粉经过送粉机输送至气固混合装置；当水蒸汽测量仪测量的水蒸汽含量低于规定值时，关闭四号阀门，打开五号阀门，煤粉分离器分离的氮气通过引风机返回至干燥加热器再次进行加热；当水蒸汽测量仪测量的水蒸汽含量高于规定值时，打开四号阀门，关闭五号阀门，煤粉分离器分离的氮气经过干燥气管支路，先通过冷却装置进行降温冷凝水蒸汽，形成的冷凝水通过管路进入净化装置，净化装置对冷凝水净化后输送至凝汽器的疏水系统；当一号气体测量仪测得的挥发分含量低于于规定值时，打开二十五号阀门，关闭十八号阀门，冷却装置冷凝后的干燥气直接返回至干燥气管；当一号气体测量仪测得的挥发分含量高于规定值时，关闭二十五号阀门，打开十八号阀门，冷却装置冷凝后的干燥气经过分离装置，分离的挥发分直接输送至锅炉，分离的氮气直接返回至干燥气管，这时当二号气体流量仪测得的流量低于规定值时，打开二十二号阀门，氮气生成装置重新工作。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：通过利用冷再热蒸汽对一次风进行加热，可以使一次风升温至250℃以上；利用热再热蒸汽对二次风进行加热，可以使二次风升温至450℃以上；高温的一次风和二次风很好的形成了稳燃带，而且利用中压缸排汽对干燥气进行加热，可以使得干燥气升温至150℃以上，有效地对煤粉进行干燥，同时析出的挥发分直接通入锅炉，还可以起到助燃作用。通过本发明的改造，不仅可以保证锅炉低负荷运行的稳定性，同时还可以降低锅炉的最低稳燃负荷，十分有助于发挥火电机组的调峰潜力，提升火电灵活性。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例火电机组的结构示意图。

图3为本发明实施例给粉系统的结构示意图。

具体实施方式

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。

参见图1～图3，本实施例包括火电机组4和给粉系统5。

火电机组4中设置有锅炉401、汽轮机、汽轮机高压缸402、汽轮机中压缸403、汽轮机低压缸404、凝汽器405、凝结水泵406、低压加热器407、除氧器408、高压加热器409、冷再热蒸汽管41、热再热蒸汽管42、中低压缸连通管43、高加给水管44、低加给水管45、循环回水管46和循环供水管47。火电机组4为现有技术，不再累述。

给粉系统5包括给煤机501、磨煤机502、煤粉分离器503、煤粉仓504、引风机505、水蒸汽测量仪506、冷却装置507、分离装置508、净化装置509、送粉机510、气固混合装置511、增压机512、一次风加热器513、二次风加热器514、空气预热器515、干燥气加热器516、送风机517、氮气生成装置518、一号气体测量仪519和二号气体流量仪520。

给煤机501与磨煤机502连接。

氮气生成装置518通过管路与干燥气管58连接，在该管路上安装有二十二号阀门32，

所述阀门具有截止功能。

干燥气管58与干燥加热器516的气体进口连接。干燥加热器516的气体出口通过送风机517与磨煤机502连接。

干燥加热器516的热源入口通过管路c与中低压缸连通管43连接，在该管路c上安装有十六号阀门26。干燥加热器516的热源出口通过管路h与低加给水管45连接，在该管路h上安装有十七号阀门27。干燥加热器516的热源为中低压缸连通管43的中压缸排汽，形成的蒸汽疏水输送至低加给水管45。所述阀门均具有调节功能。

磨煤机502的气粉混合物出口与煤粉分离器503连接。

煤粉分离器503的煤粉出口与煤粉仓504连接，氮气出口通过引风机505经干燥气管58与干燥加热器516的气体进口连接。

干燥气管58上依次安装有二号气体流量仪520、五号阀门15和水蒸汽测量仪506，且干燥气管58设置有干燥气管支路53，干燥气管支路53的入口连接在水蒸汽测量仪506与五号阀门15之间。二号气体流量仪520用于测量干燥气管58中干燥气的流量，当干燥气流量低于规定值时，打开二十二号阀门32，氮气生成装置518往干燥气管58中补充氮气。干燥气管支路53的出口通过管路与冷却装置507的气体入口连接，在该管路上安装有四号阀门14。水蒸汽测量仪506用于测量干燥气管58中干燥气的水蒸汽含量，当水蒸汽含量高于规定值时，打开四号阀门14，通过冷却装置507冷却除去水蒸汽，形成的冷凝水通过净化装置509净化后输送至凝汽器405的疏水系统。所述阀门均具有调节功能。

冷却装置507的气体出口通过管路与分离装置508的入口连接，且在该管路上安装有一号气体测量仪519；分离装置508的气体入口安装有十八号阀门28。一号气体测量仪519用于测量管路中干燥气的挥发分含量，当挥发分含量高于规定值时，关闭二十五号阀门35，通过分离装置508分离除去挥发分，生成的挥发分通过管路输送至锅炉401。所述阀门均具有调节功能。

冷却装置507的冷凝水出口通过管路与净化装置509连接，且在该管路上安装有十九号阀门29，所述阀门具有截止功能。

净化装置509的冷凝水出口通过管路f与凝汽器405的疏水系统连接，且在该管路f上安装有二十六号阀门10，所述阀门具有截止功能。

分离装置508的挥发分出口通过管路g与锅炉401连接，且在管路g上装有二十号阀门30，所述阀门具有截止功能。

分离装置508的氮气出口通过管路与干燥气管58连接，且在氮气出口安装有二十一号阀门31，所述阀门具有调节功能。

分离装置508设置有干燥气旁路59，干燥气旁路59与分离装置508的气体入口和氮气出口连接。在干燥气旁路59上装有二十五号阀门35，所述阀门具有调节功能。

空气管道51通过管路与冷却装置507的冷源入口连接，在该管路上安装有二号阀门12。冷却装置507的冷源出口通过管路与空气预热器515的空气入口连接，在该管路上安装有三号阀门13。冷却装置507的冷源入口还通过管路m与循环回水管46连接，在该管路m上安装有二十三号阀门33。冷却装置507的冷源出口还通过管路n与循环供水管47连接，在该管路n上安装有二十四号阀门34。冷却装置507的冷源类型可以是低温空气或低温循环水，通过二号阀门12、三号阀门13、二十三号阀门33、二十四号阀门34的开关来选择冷源的类型。所述阀门均具有调节功能。

冷却装置507设置有空气旁路52，且在空气旁路52上装有一号阀门11，所述阀门具有调节功能。空气旁路52一端与空气管道51连接，另一端与空气预热器515的入口连接。

空气预热器515的空气出口分别与一次风管54和二次风管56连接。

空气预热器515的烟气进口通过管路b与锅炉401的排烟管连接。

空气预热器515的烟气出口与尾部烟道3连接。

一次风管54通过管路与一次风加热器513的空气进口连接，在该管路上安装有六号阀门16，所述阀门具有调节功能。

一次风加热器513的空气出口通过管路与增压机512的空气进口连接，在该管路上安装有八号阀门18，所述阀门具有调节功能。

一次风加热器513设置有一次风旁路55，一次风旁路55分别与一次风管54和增压机512的空气进口连接，在一次风旁路55上安装有七号阀门17，所述阀门具有调节功能。

增压机512的空气出口与气固混合装置511的气体进口连接。

一次风加热器513的热源入口通过管路a与冷再热蒸汽管41连接，在该管路a上安装有九号阀门19，所述阀门具有调节功能。

一次风加热器513的热源出口通过管路e与高加给水管44连接，在该管路e上安装有十号阀门20，所述阀门具有调节功能。

二次风管56通过管路与二次风加热器514的空气进口连接，在该管路上安装有十一号阀门21，所述阀门具有调节功能。

二次风加热器514的空气出口通过管路与锅炉401连接，在该管路上安装有十三号阀门23，所述阀门具有调节功能。

二次风加热器514设置有二次风旁路57，二次风旁路57分别与二次风管56和锅炉401连接，在二次风旁路57上安装有十二号阀门22，所述阀门具有调节功能。

二次风加热器514的热源入口通过管路d与热再热蒸汽管42连接，在该管路d上安装有十四号阀门24；二次风加热器514的热源出口通过管路e与高加给水管44连接，在该管路e上安装有十五号阀门25；所述阀门均具有调节功能。

气固混合装置511的混合物出口与锅炉401连接。

煤粉仓504的煤粉出口通过送粉机510与气固混合装置511的固体入口连接。

一种用于低负荷稳燃的燃煤发电调峰系统的运行方法，其特征在于：包括如下步骤：

打开二号阀门12和三号阀门13，空气2通过空气管道51先经过冷却装置507第一次加热，然后进入空气预热器515再次加热，之后分别形成一次风和二次风；打开六号阀门16和八号阀门18，一次风经过一次风加热器513加热，形成高温一次风，经过增压机512增压后通入气固混合装置511来携带煤粉进入锅炉401；调节六号阀门16、七号阀门17、八号阀门18的开度，改变一次风加热器513加热一次风的流量，从而可以调节一次风的温度；一次风加热器513的热源为冷再热蒸汽管41中的冷再热蒸汽，形成的蒸汽疏水输送至高加给水管44；打开十一号阀门21和十三号阀门23，二次风经过二次风加热器514加热，形成高温二次风，直接输送至锅炉401；调节十一号阀门21、十二号阀门22、十三号阀门23的开度，改变二次风加热器514加热二次风的流量，从而可以调节二次风的温度，而二次风加热器514的热源为热再热蒸汽管42中的热再热蒸汽，形成的蒸汽疏水输送至高加给水管44。

同时，原煤1通过给煤机501进入磨煤机502磨成煤粉；打开二十二号阀门32，氮气生成装置518生成氮气输送至干燥气管58，当二号气体流量仪520测得的流量达到规定值时，关闭二十二号阀门32，氮气生成装置518停止工作；氮气通过干燥气管58进入干燥加热器516进行加热生成高温氮气；干燥加热器516的热源为中低压缸连通管43的中压缸排汽，形成的蒸汽疏水输送至低加给水管45；生成的高温氮气通过送风机517进入磨煤机502干燥原煤，并携带煤粉至煤粉分离器503，煤粉分离器503分离的煤粉进入煤粉仓504，煤粉仓504的煤粉经过送粉机510输送至气固混合装置511；当水蒸汽测量仪506测量的水蒸汽含量低于规定值时，关闭四号阀门14，打开五号阀门15，煤粉分离器503分离的氮气通过引风机505返回至干燥加热器516再次进行加热；当水蒸汽测量仪506测量的水蒸汽含量高于规定值时，打开四号阀门14，关闭五号阀门15，煤粉分离器503分离的氮气经过干燥气管支路53，先通过冷却装置507进行降温冷凝水蒸汽，形成的冷凝水通过管路进入净化装置509，净化装置509对冷凝水净化后输送至凝汽器405的疏水系统；当一号气体测量仪519测得的挥发分含量低于于规定值时，打开二十五号阀门35，关闭十八号阀门28，冷却装置507冷凝后的干燥气直接返回至干燥气管58；当一号气体测量仪519测得的挥发分含量高于规定值时，关闭二十五号阀门35，打开十八号阀门28，冷却装置507冷凝后的干燥气经过分离装置508，分离的挥发分直接输送至锅炉401，分离的氮气直接返回至干燥气管58，这时当二号气体流量仪520测得的流量低于规定值时，打开二十二号阀门32，氮气生成装置518重新工作。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明；而且，本发明各部分所取的名称也可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。