一种基于蒸汽蓄能的火电机组灵活供能系统的制作方法

1.本实用新型属于蒸汽储能技术领域，特别涉及一种基于蒸汽蓄能的火电机组灵活供能系统。


背景技术：

2.间歇式新能源的大规模并网，将迫使以火力发电为主体的基础电源参与全面调峰。而火力发电的负荷跟随能力不足，是诱发三北地区大量弃风弃光的重要因素。针对风电、光伏等新能源电力消纳所需要的高弹性需求与火力发电调峰能力严重不足之间的矛盾，需要提出一种新型的火电机组供能系统来进一步提高火电运行灵活性，促进新能源电力的规模化消纳，助力我国双碳战略目标的实现。


技术实现要素：

3.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题提供一种基于蒸汽蓄能的火电机组灵活供能系统，通过蒸汽蓄热器及蒸汽喷射器的主动调控来强化机组调峰深度性和快速性，能够有效提高火电灵活性，促进风电、光伏等新能源电力的规模化消纳。
4.本实用新型包括如下技术方案：一种基于蒸汽蓄能的火电机组灵活供能系统，包括高压缸、中压缸、低压缸、蒸汽蓄热器以及蒸汽喷射器；所述高压缸、中压缸和低压缸依次串联，所述蒸汽蓄热器与中压缸并联；所述高压缸、中压缸、低压缸和蒸汽蓄热器均与蒸汽喷射器相连；高压蒸汽进汽管与蒸汽喷射器之间设有第一电动阀，高压缸与蒸汽喷射器之间设有第二电动阀；所述中压缸与蒸汽蓄热器之间的蓄热支路上设有第四电动阀，蒸汽蓄热器与低压缸之间的蓄热支路上设有第五电动阀。
5.进一步的，所述蒸汽蓄热器与蒸汽喷射器之间的连接管路上设有第三电动阀。蒸汽蓄热器的主要作用是使贮水作必要的循环，消除温度分层现象。
6.进一步的，所述蒸汽蓄热器为卧式蒸汽蓄热器，所述蒸汽蓄热器外壁敷有保温层，内部装有充热蒸汽总管和支管。
7.进一步的，所述支管末端装有喷口向上的蒸汽喷嘴；所述蒸汽喷嘴外围设有循环导流筒。
8.进一步的，所述蒸汽蓄热器的筒体外的顶部蒸汽出口处装有卧式汽水分离器，用于防止并网时蒸汽带水严重。
9.进一步的，所述汽水分离器顶部设有放空气阀，汽水分离器和排汽管之间设有排气止回阀。
10.进一步的，所述蒸汽蓄热器的进水口上设有进水阀及止回阀，所述蒸汽蓄热器上还装有液位计、压力表等检测仪表。
11.进一步的，所述蒸汽蓄热器与蒸汽供给管之间设有进气止回阀，所述蒸汽蓄热器筒体壁底部有排水口和支座，所述排水口上设有排水阀。
12.工作流程：
13.当新能源电力阶跃性增大时，火电机组需要迅速减小出力。中压缸的中间级的过热蒸汽经第四电动阀送入蒸汽蓄热器充热，蒸汽蓄热器内未饱和水温度提高；随着过热蒸汽不断通入蒸汽蓄热器内，未饱和水经混合加热至饱和状态，过热蒸汽继续通入，蒸汽蓄热器内压力逐渐提高；
14.当新能源电力阶跃性减小时，火电机组需要迅速增大出力。蒸汽蓄热器内饱和液体经泄压后闪蒸成为蒸汽，并经第五电动阀送出放热，输出的蒸汽和来自中压缸的蒸汽汇流后送往低压缸；
15.当该系统用于供热时，根据供热具体需求以及汽轮机变工况参数，可自动选择开启第一电动阀或第二电动阀，高压蒸汽通过蒸汽喷射器引射蒸汽蓄热器内的闪蒸蒸汽进行供热，从而实现热电解耦，间接提高供热机组的调峰能力。
16.本实用新型具有的优点和积极效果：
17.1、本实用新型通过蒸汽蓄热器及蒸汽喷射器的主动调控来强化机组调峰深度性和快速性，能够有效提高火电灵活性，促进风电、光伏等新能源电力的规模化消纳。
18.2、本实用新型可有效缓解新能源规模化消纳的高弹性需求与火电机组有限调峰能力之间的矛盾，实现节能减排，助力我国碳达峰和碳中和战略目标的实现。
附图说明
19.图1是本实用新型的整体结构示意图。
20.图2是蒸汽蓄热器的结构示意图。
21.图中，1
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蒸汽蓄热器；2
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循环导流筒；3
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蒸汽喷嘴；4
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排水阀；5
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进水阀及止回阀；6
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液位计；7
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压力表；8
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进气止回阀；9
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排气止回阀；10
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放空气阀；11
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汽水分离器；12
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蒸汽供给管；13
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排汽管；14
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高压缸；15
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中压缸；16
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低压缸；18
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蒸汽喷射器；19
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第一电动阀；20
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第二电动阀；21
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第三电动阀；22
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第四电动阀；23
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第五电动阀。
具体实施方式
22.为能进一步公开本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，特例举以下实例并结合附图详细说明如下。
23.实施例：参阅附图1
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2，一种基于蒸汽蓄能的火电机组灵活供能系统，包括高压缸14、中压缸15、低压缸16、蒸汽蓄热器1以及蒸汽喷射器18；所述高压缸14、中压缸15和低压缸16依次串联，所述蒸汽蓄热器1与中压缸15并联；所述高压缸14、中压缸15、低压缸16和蒸汽蓄热器1均与蒸汽喷射器18相连；高压蒸汽进汽管与蒸汽喷射器18之间设有第一电动阀19，高压缸14与蒸汽喷射器18之间设有第二电动阀20；所述中压缸15与蒸汽蓄热器1之间的蓄热支路上设有第四电动阀22，蒸汽蓄热器1与低压缸16之间的蓄热支路上设有第五电动阀23。所述蒸汽蓄热器1与蒸汽喷射器18之间的连接管路上设有第三电动阀21。蒸汽蓄热器1的主要作用是使贮水作必要的循环，消除温度分层现象。
24.所述蒸汽蓄热器1为卧式蒸汽蓄热器，所述蒸汽蓄热器1外壁敷有保温层，内部装有充热蒸汽总管和支管。所述支管末端装有喷口向上的蒸汽喷嘴3；所述蒸汽喷嘴3外围设有循环导流筒2。
25.所述蒸汽蓄热器1的筒体外的顶部蒸汽出口处装有卧式汽水分离器11，用于防止
并网时蒸汽带水严重。所述汽水分离器11顶部设有放空气阀10，汽水分离器11和排汽管13之间设有排气止回阀9。所述蒸汽蓄热器1的进水口上设有进水阀及止回阀5，所述蒸汽蓄热器1上还装有液位计6、压力表7等检测仪表。所述蒸汽蓄热器1与蒸汽供给管12之间设有进气止回阀8，所述蒸汽蓄热器1筒体壁底部有排水口和支座，所述排水口上设有排水阀4。
26.工作原理：
27.1)风电、光伏等新能源电力具有强烈的随机波动性，当新能源电力功率输出阶跃性增加时，火电机组需要快速减小功率以维持系统整体的功率输出稳定，因而急需减少汽轮机内蒸汽质量流量。因此，打开第四电动阀22抽取汽轮机中压缸15的蒸汽，经由蒸汽供给管12向位于水面下的蒸汽喷嘴3喷出。蒸汽和水发生热质交换，首先在循环导流筒2内蒸汽喷嘴3上部上域内形成重度较轻的汽水混合物，并利用喷出的蒸汽动能推动循环导流筒2内的水向上流动，扩散在水中。此时循环导流筒2下口周围的水就流入筒内而向上流动，和蒸汽喷嘴3喷出的蒸汽混合后向上流出筒口，被加热了的水在循环导流筒2外围向下流动，循环反复。随着高温高压蒸汽的不断通入，原贮存的水逐渐被加热升温，同时绝大部分蒸汽冷凝为水，容器内的压力、水温和水位也逐渐升高，直至水的焓值提高到与容器内压力相对应的饱和水焓值。
28.2) 当新能源电力功率输出阶跃性下降时，火电机组需要迅速提高机组功率输出以弥补新能源电力的出力不足，因而急需增大汽轮机蒸汽质量流量。此时，打开第五电动阀23，蒸汽蓄热器1内压力高于排汽管13出口压力，汽空间中的蒸汽经汽水分离器11冲开排气止回阀9流向低压缸16。容器内的压力开始下降，饱和水成为过热水并迅速蒸发，不断产生饱和蒸汽。
29.3) 当该火电机组为供热机组时，与上述1）、2）步骤相同，可通过蒸汽蓄热器1快速存储或提供蒸汽，以达到迅速减小或提高机组功率的目的，从而加快机组的调峰速率。
30.4) 当该火电机组为供热机组时，通常供热机组的供热负荷较为稳定。由于供热机组运行在“以热定电”模式，机组的深度调峰能力严重受限。以高压蒸汽通过蒸汽喷射器18引射蒸汽蓄热器1内的闪蒸蒸汽，可降低供热机组的供热抽汽量，从而提高供热机组的调峰能力。具体流程为：根据供热需求以及汽轮机变工况参数，自动选择打开第一电动阀19或第二电动阀20，同时打开第三电动阀21，蒸汽蓄热器1内压力高于排汽管13出口压力，汽空间中的蒸汽经汽水分离器11冲开排气止回阀9流向蒸汽喷射器18引射入口，经高压蒸汽引射后联合供热。容器内的压力开始下降，饱和水成为过热水并迅速蒸发，不断产生饱和蒸汽。
31.5) 当蒸汽蓄热器1连续运行后水位有所升高或降低，为保持设定的贮水量以维持正常的充热放热，需定期由排水阀4排放或进水阀5补充软水。
32.尽管上面对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本实用新型的保护范围之内。