一种补燃再热调峰汽轮机组的制作方法

本实用新型属于电站燃汽轮机及蒸汽轮机系统领域，具体涉及一种补燃再热调峰汽轮机组。

背景技术：

随着我国新能源占比的不断增加，弃风弃光总量越来越大，电网调峰需求越来越大，调峰速度要求也越来越高，同时节能降耗的要求也在逐年提高。

增加电源侧的调峰能力，提高调峰速度是解决网、源协调，保障电网安全，提高新能源利用率的关键。而现有火电机组受设备能力限制，调峰能力一般在40％～100％额定负荷范围之内，对于满足区域调峰需求仍有一定的欠缺，在用电低谷时，总体出力仍显过高，导致弃风弃光；在用电高峰时，总体出力仍显不足，难以满足区域用电需求。2016年上半年，我国因为电源侧调峰能力不足，仅风电弃用电量就达到了323亿千瓦时，造成了巨大的能源浪费。

另一方面火力发电热力循环全部都是带有一次或两次再热的郎肯循环。增加再热循环次数对于提高郎肯循环效率具有重要意义。增加火电机组再热次数，需要充分考虑到汽压匹配、温度参数匹配等诸多问题，往往需要进一步提高蒸汽初参数，而随着蒸汽初参数的改变，相关设备制造的难度、施工难度及运行可靠性大大增加。限于具体实施的技术难度和运行可靠性，长期以来，火电机组再热次数一直无法增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种补燃再热调峰汽轮机组，其可以大幅度增加火电机组调峰能力，同时提升调节速率，且能为整个发电朗肯循环再增加一次再热，以降低发电能耗的系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种补燃再热调峰汽轮机组，包括纯氧管路系统、纯氢管路系统、氢燃烧室、氢燃机、主蒸汽轮机和补汽口；其中，

纯氧管路系统的出口和纯氢管路系统的出口均连通至氢燃烧室的入口，氢燃烧室的出口连通至氢燃机的入口，氢燃机的出口通过补汽口连通至主蒸汽轮机的入口。

本实用新型进一步的改进在于，还包括燃烧冷却管路系统，燃烧冷却管路系统的出口连通至氢燃烧室的入口。

本实用新型进一步的改进在于，工作时，纯氢和纯氧在氢燃烧室中燃烧升温之后，进入氢燃机膨胀做功之后，排汽通过补汽口进入主蒸汽轮机与通流蒸汽混合并升温，完成一次再热，提高通流蒸汽流量，达到增加整个汽轮机组出力的能力。

本实用新型进一步的改进在于，氢燃烧室的出口还设置有旁路，该旁路上设置有旁路减温器和旁路截止阀，且该旁路通过补汽口连通至主蒸汽轮机的入口。

本实用新型进一步的改进在于，工作时，氢燃烧室产生的高温蒸汽能够通过旁路减温器和旁路截止阀直接进入补汽口，进而在主蒸汽轮机内与通流蒸汽混合并升温，完成一次再热，提高通流蒸汽流量，达到增加整个汽轮机组出力的能力。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的一种补燃再热调峰汽轮机组，采用补燃再热的这种方式，通过纯氢与纯氧的燃烧，产生高温蒸汽，推动燃机做功，排汽仍可补充进入蒸汽轮机继续做功。并且通过调整纯氢管路系统所提供的氢燃料量，可以快速的调整氢燃机以及主蒸汽轮机通流蒸汽流量和参数达到快速、大幅调峰的目的。甚至可以通过投、停氢燃机系统达到调峰的目的。

进一步，整个系统对氢燃机的依赖程度较低，即使在不投运或者没有氢燃机的条件下，也可以不设置氢燃机或者当氢燃机停用时，直接将混燃之后的高温蒸汽通过减温系统冷却到一定温度之后，引入蒸汽轮机膨胀做功。从而通过调整补燃氢燃料量来参与的调峰的作用仍然有效。

进一步，为了控制燃烧蒸汽温度，设置燃烧冷却管路系统，其与氢燃烧室相连。

综上所述，本实用新型通过氢气补燃的方式，通过纯氢与纯氧的燃烧，产生高温蒸汽，既可以大幅提高调峰能力和调峰速率，同时，又相当于为整个发电的朗肯循环再增加了一次再热，可以大幅度降低机组的整体发电能耗水平。并且，本实用新型与现有火电机组采用水蒸汽作为发电工质的型式完全兼容。

附图说明

图1是本实用新型一种补燃再热调峰汽轮机组示意图。

附图标记说明：

1、燃烧冷却管路系统，2、纯氧管路系统，3、纯氢管路系统，4、氢燃烧室，5、旁路减温器，6、氢燃机，7、旁路截止阀，8、补汽口，9、主蒸汽轮机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种补燃再热调峰汽轮机组，包括氢燃烧室4、纯氧管路系统2、纯氢管路系统3、燃烧冷却管路系统1、氢燃机6、主蒸汽轮机9、补汽口8及氢燃机旁路系统及其附件：旁路减温器5和旁路截止阀7。

其中纯氢管路系统3和纯氧管路系统2接入氢燃烧室4，为了控制燃烧蒸汽温度，设置燃烧冷却管路系统1与氢燃烧室4相连。由氢燃烧室4的出口与氢燃机6相连，以将氢燃烧室4产生的高温蒸汽送入氢燃机6膨胀做功。氢燃机6与补汽口8相连，以将氢燃机6排汽通过补汽口8送入主蒸汽轮机9继续膨胀做功。补汽口8设置于主蒸汽轮机9本体之上。

氢燃烧室的4的出口同时也与旁路管路系统相连，以保证当氢燃机6故障，或者系统没有设置氢燃机6的条件下，整个系统仍然能够正常运行。因此，氢燃烧室4的出口与旁路减温器5相连，当氢燃烧室4产生的高温蒸汽需要走旁路进入主蒸汽轮机9时，应适当减温，以保证旁路管路和阀门材料承温的安全性。旁路减温器5与旁路截止阀7相连，当不需要旁路投运时，可通过旁路截止阀7关断整个旁路系统。旁路截止阀7与补汽口8相连，当需要旁路系统投运时，蒸汽可通过补汽口8送入主蒸汽轮机9膨胀做功。

技术特征：

1.一种补燃再热调峰汽轮机组，其特征在于，包括纯氧管路系统(2)、纯氢管路系统(3)、氢燃烧室(4)、氢燃机(6)、主蒸汽轮机(9)和补汽口(8)；其中，

纯氧管路系统(2)的出口和纯氢管路系统(3)的出口均连通至氢燃烧室(4)的入口，氢燃烧室(4)的出口连通至氢燃机(6)的入口，氢燃机(6)的出口通过补汽口(8)连通至主蒸汽轮机(9)的入口。

2.根据权利要求1所述的一种补燃再热调峰汽轮机组，其特征在于，还包括燃烧冷却管路系统(1)，燃烧冷却管路系统(1)的出口连通至氢燃烧室(4)的入口。

3.根据权利要求1所述的一种补燃再热调峰汽轮机组，其特征在于，氢燃烧室(4)的出口还设置有旁路，该旁路上设置有旁路减温器(5)和旁路截止阀(7)，且该旁路通过补汽口(8)连通至主蒸汽轮机(9)的入口。

技术总结
本实用新型公开了一种补燃再热调峰汽轮机组，包括纯氧管路系统、纯氢管路系统、氢燃烧室、氢燃机及蒸汽轮机等。本实用新型利用氢气在燃烧室燃烧放热产生高温蒸汽，通过高温蒸汽推动氢燃机做功，在氢燃机做功降温之后，将蒸汽补充进蒸汽轮机发电机组，继续做功。同时也可以将氢燃烧室燃烧后的蒸汽通过混合蒸汽降温后直接补充进蒸汽轮机发电机组，继续做功。因此，本实用新型通过氢气补燃的方式，产生高温蒸汽，最后补充进蒸汽轮机发电机组，相当于实现了一次再热，提高了整体循环效率，同时通过投、停补燃系统，使得整个火力发电机组的调峰能力大幅提高。

技术研发人员：许朋江;王浩;祁文玉;王春燕;刘杨;李圣;李琳波
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2020.04.23
技术公布日：2020.11.20