一种配置热泵和蒸汽引射器的调频系统及工作方法

1.本发明涉及发电机组调频技术领域，具体涉及一种配置热泵和蒸汽引射器的调频系统及工作方法。


背景技术：

2.随着新能源的大规模并网，新能源发电占比越来越高。但由于新能源的供能随时间变化幅度较大，目前未能做到有效预测新能源每日的产能情况，所以将对电网侧的频率造成波动，影响电网的供电质量。
3.电网对电厂参与一、二次调频的调节速率和调节精度均提出了相应的要求。但由于锅炉侧对负荷响应时间较长，同时由于蒸汽流速较快，汽轮机内蓄能能力有限。因此，在调节速率和调节精度上均有所不足。
4.目前主要有超高压调门节流、凝结水节流和高加给水旁路等调频手段。但超高压调门节流存在主蒸汽节流的情况，能量损失大，而凝结水节流方式参与调频的能力较高加给水旁路效果较弱。而高加给水旁路调频方式容易造成锅炉给水温度波动，影响锅炉稳定运行。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的高加给水旁路调频方式容易造成锅炉给水温度波动，影响锅炉稳定运行的缺陷，从而提供一种配置热泵和蒸汽引射器的调频系统及工作方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供一种配置热泵和蒸汽引射器的调频系统，包括：
7.抽汽储汽罐，与汽轮机的中低压缸连通，用于存储汽轮机的中低压缸抽汽；
8.热泵系统，具有吸热换热器和放热换热器，所述吸热换热器与所述抽汽储汽罐连通，所述吸热换热器通过所述抽汽储汽罐内的蒸汽进行吸热换热，所述放热换热器设置在从除氧器出口至锅炉给水进口的旁路管道上，通过所述放热换热器对所述旁路管道中的给水进行加热；
9.蒸汽引射器，与所述抽汽储汽罐连通，所述蒸汽引射器的出口与蒸汽热交换器连通，所述蒸汽热交换器设置在从除氧器出口至锅炉给水进口的旁路管道上，通过所述蒸汽热交换器对所述旁路管道中的给水进行加热。
10.可选地，所述抽汽储汽罐包括高压储汽罐和低压储汽罐，所述低压储汽罐从中低压缸的低压端抽汽，所述高压储汽罐从中低压缸的高压端抽汽；
11.所述低压储汽罐的出口通向所述热泵系统的吸热换热器，以及通向所述蒸汽引射器的低压口；
12.所述高压储汽罐的出口通向所述蒸汽引射器的高压口。
13.可选地，所述低压储汽罐的出口和所述高压储汽罐的出口最终均通向除氧器。
14.可选地，所述热泵系统的放热换热器包括：第一放热换热器和第二放热换热器，所述第一放热换热器设置在与所述蒸汽引射器连通的蒸汽热交换器的上游，所述第二放热换热器设置在所述蒸汽热交换器的下游，所述第一放热换热器的换热温度低于所述蒸汽热交换器的换热温度，所述第二放热换热器的换热温度大于所述蒸汽热交换器的换热温度。
15.可选地，所述吸热换热器和所述第一放热换热器的往复循环管路之间设置有溶液热交换器。
16.可选地，还包括：小汽轮机，小汽轮机的进汽从汽轮机的高压缸出口抽汽，小汽轮机的出汽通向凝汽器，所述小汽轮机与从除氧器出口至锅炉给水进口的主管道上的给水泵连接，通过所述小汽轮机带动所述给水泵转动。
17.可选地，所述给水泵下游设置有高压回热加热器，所述高压回热加热器的抽汽侧与汽轮机的高压缸抽汽口连通，通过短时间内改变高压回热加热器的给水流量来改变高压回热加热器的抽汽流量。
18.本发明提供一种上述方案中任一项所述的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统的工作方法，包括以下步骤：
19.机组升负荷时，降低除氧器出口至锅炉给水进口的主管道内给水流量，增加除氧器出口至锅炉给水进口的旁路管道内给水流量；同时，通过热泵系统中的放热换热器以及蒸汽引射器的出口连通的蒸汽热交换器对旁路管道内的给水进行多级加热。
20.可选地，机组降负荷时，增大小汽轮机的抽汽量，从而使主给水管道上的给水泵转速提高，高压回热加热器管侧换热温升减小，因此高压回热加热器管侧出口温度降低，引起高压回热加热器壳侧压力降低，抽汽管道上下侧压差增大，使高压回热加热器内的给水流速提高，从而进一步增大高压回热加热器从高压缸的抽汽流量，进而减小机组发电；
21.同时，减小从除氧器出口至锅炉给水进口的旁路管道内的给水流量。
22.可选地，在机组正常运行或者降负荷时，打开抽汽储汽罐的进汽阀，从汽轮机的中低压缸抽汽，储满蒸汽后，再将抽汽储气罐的进汽阀关闭。
23.本发明技术方案，具有如下优点：
24.1.本发明提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统，在机组升负荷时，通过旁路管道增加对锅炉的给水，同时通过热泵系统的放热换热器以及与蒸汽引射器连通的蒸汽热交换器，对旁路给水进行升温，从而减小对锅炉提高给水量带来的温度波动，保证锅炉稳定运行。
25.2.本发明提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统，还设有小汽轮机，该小汽轮机通过高压缸抽汽带动，小汽轮机的转动能够带动锅炉主给水管道内的给水流动，从而当提高小汽轮机的转速时，可提高通向锅炉的主给水管道内的给水流量，进而带动高压回热加热器内对高压缸的抽汽量，减小汽轮机做功。
26.3.本发明提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统的工作方法，由于采用上述任一项所述的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统，因此具有上述任一项所述的优点。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明的实施例中提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统的一种实施方式的主视图。
29.附图标记说明：
30.1、锅炉；2、高压缸；3、中低压缸；4、凝汽器；5、小汽轮机；6、给水泵；7、高压回热加热器；8、除氧器；9、低压储汽罐；10、高压储汽罐；11、吸热换热器；12、第一放热换热器；13、第二放热换热器；14、溶液热交换器；15、蒸汽热交换器；16、蒸汽引射器。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.本实施例提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统，可用于火电厂的调峰调谷。
36.如图1所示，为本实施例提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统的一种具体实施方式，包括：抽汽储汽罐、热泵系统和蒸汽引射器16，所述与汽轮机的中低压缸3连通，通过所述抽汽储汽罐用于在降负荷时或者在不影响正常运行时从汽轮机的中低压缸3抽汽并储存起来。所述热泵系统具有吸热换热器11和放热换热器，所述吸热换热器11与所述抽汽储汽罐连通，所述吸热换热器11通过所述抽汽储汽罐内的蒸汽进行吸热换热，所述放热换热器设置在从除氧器8出口至锅炉1给水进口的旁路管道上，通过所述放热换热器对所述旁路管道中的给水进行加热。所述蒸汽引射器16与所述抽汽储汽罐连通，所述蒸汽引射器16的出口与蒸汽热交换器连通，所述蒸汽热交换器设置在从除氧器8出口至锅炉1给水进口的旁路管道上，通过所述蒸汽热交换器对所述旁路管道中的给水进行加热。
37.本实施例提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统，在机组升负荷时，通过旁路管道增加对锅炉1的给水，同时通过热泵系统的放热换热器以及与蒸汽引射器16连通的蒸汽热交换器，对旁路给水进行升温，从而减小对锅炉1提高给水量带来的温度波动，保证锅炉1稳定运行。
38.如图1所示，本实施例提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统中，所述抽汽储汽罐包括：高压储汽罐10和低压储汽罐9，所述低压储汽罐9从中低压缸3的低压端抽汽，所述高压储汽罐10从中低压缸3的高压端抽汽。所述低压储汽罐9的出口通向所述热泵系统的吸热换热器11，以及通向所述蒸汽引射器16的低压口，也即是说，通过所述低压储汽罐9分别朝向热泵系统的吸热换热器11供汽，和朝向所述蒸汽引射器16的低压口供汽。所述高压储汽罐10的出口通向所述蒸汽引射器16的高压口，也即是说，通过所述高压储汽罐10用于朝向蒸汽引射器16的高压口供汽，在所述蒸汽引射器16内，所述高压储汽罐10和所述低压储汽罐9内的供汽被混合，从而为旁路给水提供合适的加热温度。
39.如图1所示，所述低压储汽罐9的出口和所述高压储汽罐10的出口最终均通向除氧器8，从而将从汽轮机的中低压缸3抽汽进行循环，避免循环水流失。
40.如图1所示，本实施例提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统中，所述热泵系统的放热换热器包括：第一放热换热器12和第二放热换热器13，所述第一放热换热器12具体可为吸收器放热器，设置在与所述蒸汽引射器16连通的蒸汽热交换器的上游，所述第二放热换热器13具体可为冷凝器放热器，设置在所述蒸汽热交换器的下游。所述第一放热换热器12的换热温度低于所述蒸汽热交换器15的换热温度，所述第二放热换热器13的换热温度大于所述蒸汽热交换器15的换热温度。通过第一放热换热器12、蒸汽热交换器15和第二放热换热器13，实现对旁路给水的逐级加热，从而更加合理的利用热量，避免过多的热损失。工作时，所述第一放热换热器12和所述吸热换热器11之间形成第一循环，从而利用吸热换热器11内的热量对第一放热换热器12进行升温；所述第二放热换热器13和所述吸热换热器11之间形成第二循环，从而利用吸热换热器11内的热量对第二放热换热器13进行升温。
41.如图1所示，所述吸热换热器11和所述第一放热换热器12的往复循环管路之间设置有溶液热交换器14，从而，第一放热换热器12的进水和回水通过溶液热交换器14进行热交换，以降低第一放热换热器12内的换热温度，实现对旁路给水的逐级升温。
42.如图1所示，本实施例提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统中，还包括：小汽轮机5，小汽轮机5的进汽从汽轮机的高压缸2的尾部出口抽汽，小汽轮机5的出汽通向凝汽器4，所述小汽轮机5与从除氧器8出口至锅炉1给水进口的主管道上的给水泵6连接，通过所述小汽轮机5带动所述给水泵6转动。也即是说，当小汽轮机5从高压缸2的尾部出口抽汽增多时，可提高带动给水泵6转动的速度，从而提高从主给水管道对锅炉1进行给水的流量。另外，作为一种可替换实施方式，也可以省略小汽轮机5，通过其他常规手段提高主给水管道内的给水流量。
43.如图1所示，本实施例提供的配置热泵和蒸汽引射器的调频系统中，所述给水泵6下游设置有高压回热加热器7，所述高压回热加热器7的抽汽侧与汽轮机的高压缸2抽汽连通，通过短时间内改变高压回热加热器7的给水流量来改变高压回热加热器7的抽汽流量。在机组进行降负荷时，可通过提高高压回热加热器7内的给水流速，从而提高对高压缸2的抽汽流量，从而降低高压缸2的做功发电。
44.本实施例还提供一种配置热泵和蒸汽引射器的调频系统的工作方法，包括以下步骤：
45.机组升负荷时，降低除氧器8出口至锅炉1给水进口的主管道内给水流量，增加除氧器8出口至锅炉1给水进口的旁路管道内给水流量，通过热泵系统中的放热换热器以及蒸
汽引射器16的出口连通的蒸汽热交换器对旁路管道内的给水进行多级加热。从而，通过对旁路给水的升温，降低对锅炉1给水升温所需要消耗的能量，降低主给水管路中对给水升温需要消耗的高压缸2抽汽，从而提高高压缸2的做功。
46.机组降负荷时，提高锅炉1的主给水管道内的给水流量，具体的：增大小汽轮机5的抽汽量，从而使主给水管道上的给水泵6转速提高，高压回热加热器7管侧换热温升减小，因此高压回热加热器7管侧出口温度降低，引起高压回热加热器7壳侧压力降低，抽汽管道上下侧压差增大，使高压回热加热器7内的给水流速提高，从而进一步增大高压回热加热器7从高压缸2的抽汽流量，进而减小机组发电；同时，减小从除氧器8出口至锅炉1给水进口的旁路管道内的给水流量。
47.另外，在机组正常运行或者降负荷时，打开抽汽储汽罐的进汽阀，从汽轮机的中低压缸3抽汽，储满蒸汽后，再将抽汽储气罐的进汽阀关闭，从而完成对旁路主给水管道进行加热的能量存储。
48.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。