汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统及其控制方法与流程

本发明涉及燃煤发电，具体地涉及一种汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统及一种汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统的控制方法。

背景技术：

1、当前，煤电发电量仍然占国内电力总发电量的一半，煤电在电力保供中的重要地位短期内难以改变，随着储能技术的成熟和应用，清洁能源、核能等加快发展，煤电仍将是是电源侧灵活性调峰的主力。

2、目前的火力发电机组中约有一半以上的火力发电机组属于热电联产机组，在发电的同时肩负保障供热的功能。由于供热机组电、热功率输出具有较强的耦合关系，为了优先满足供热需求，大型供热机组通常采用“以热定电”的运行模式，大大降低了机组运行的灵活性，使其难以参与电网的深度调峰。

3、热电联产机组的供热分为居民采暖供热与工业供热，其中工业供热蒸汽参数通常为2.3～6.0mpa、320～420℃。随着石化等工业的发展，用汽参数有进一步提升的需求。目前工业供热机组深度调峰技术路线可归纳为2种：1)储热型，通过蓄热装置降低供热机组自身的供热负荷，实现热电解耦，例如固体、熔盐储热；2)非储热型，通过扩大热电比来实现机组深度调峰，例如采用抽汽(如主蒸汽、一抽、再热蒸汽)减温减压供热或通过电锅炉设备将电能转化为热能供热等。储热型供热系统需要额外的成本，且高温高压高参数的储热系统目前尚不成熟，非储热型供热系统经过减温减压装置供热，存在能量浪费的缺陷。如采用熔盐蓄热虽然可满足机组完全热电解耦，但目前还存在系统复杂、成本较高、效率和可靠性较低等问题。采用抽汽减温减压供给，能量利用效果较差，为了更合理利用抽汽供热，常采用背压机代替直接减温减压的方式，回收蒸汽部分做功能力，实现能量的梯级利用，但背压机的利用方式存在热电联产评定存疑、调节不够灵活且节能量受供热量影响较大等问题。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统及其控制方法，用以解决上述的储热型供热系统需要额外的成本，且高温高压高参数的储热系统目前尚不成熟，非储热型供热系统经过减温减压装置供热，存在能量浪费的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供一种汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，所述系统包括：

3、第一汽水系统和第二汽水系统，独立设置在同一锅炉内，所述第一汽水系统的蒸汽压力和蒸汽温度均大于所述第二汽水系统；

4、所述第一汽水系统和所述第二汽水系统均与蒸汽发电系统连接，用于为蒸汽发电系统提供蒸汽进行循环发电；

5、所述第二汽水系统的蒸汽输出端还与热用户端连接，用于为热用户端提供蒸汽进行利用。

6、可选的，所述第一汽水系统为超临界锅炉汽水系统或超超临界锅炉汽水系统。

7、可选的，所述第二汽水系统为亚临界汽包锅炉汽水系统、超高压汽包锅炉汽水系统、高压汽包锅炉汽水系统或中压汽包锅炉汽水系统。

8、可选的，所述第一汽水系统包括：

9、沿锅炉的汽水流动方向依次设置在锅炉内的第一省煤器、汽水分离器、第一水冷壁、第一过热器和再热器；

10、所述第一省煤器、所述汽水分离器、所述第一水冷壁和所述第一过热器依次连通，所述第一省煤器的输入端连接所述蒸汽发电系统的出汽端，所述第一过热器的输出端连接所述蒸汽发电系统的进汽端，以实现循环发电；

11、所述再热器的输入端连接所述蒸汽发电系统的出汽端，所述再热器的输出端连接所述蒸汽发电系统的进汽端，以实现循环发电。

12、可选的，所述第二汽水系统包括：

13、沿锅炉的汽水流动方向依次设置在锅炉内的第二省煤器、第二水冷壁、汽包和第二过热器；

14、所述第二省煤器、所述第二水冷壁、所述汽包和所述第二过热器依次连通，所述第二省煤器的输入端连接所述蒸汽发电系统的出汽端，所述第二过热器的输出端连接所述蒸汽发电系统的进汽端，以实现循环发电；

15、所述第二过热器的输出端还连接所述热用户端。

16、可选的，所述锅炉内沿烟气流动方向设置有烟气挡板，所述烟气挡板将所述锅炉内部空间划分为第一区域和第二区域，所述烟气挡板用于改变进入所述第一区域和所述第二区域的烟气量；

17、所述第一汽水系统设置在所述第一区域内，所述第二汽水系统设置在所述第二区域内。

18、可选的，所述系统还包括：

19、沿液体流动方向依次设置的凝汽器、低压加热器和除氧器；

20、所述除氧器的输出端连接第一给水泵，所述第一给水泵的输出端连接高压加热器，所述高压加热器的输出端连接所述第一汽水系统的输入端；

21、所述除氧器的输出端还连接第二给水泵，所述第二给水泵的输出端连接所述第二汽水系统的输入端。

22、可选的，所述系统还包括：

23、水处理设备，所述水处理设备的输入端连接供水管道，所述水处理设备的输出端连接所述凝汽器。

24、另一方面，本发明实施例提供一种汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统的控制方法，运用于上述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，所述方法包括：

25、通过滑压运行启动系统，并将第一汽水系统和第二汽水系统产生的蒸汽送入蒸汽发电系统进行发电；

26、当第二汽水系统产生的蒸汽压力达到预设供汽压力时，将第二汽水系统从滑压运行改为定压运行，并将产生的蒸汽供向热用户。

27、可选的，所述方法还包括：

28、在向热用户供给蒸汽的过程中：

29、根据电厂调峰指令，控制锅炉的燃烧量和烟气挡板的偏转角度，使第二汽水系统的吸热量保持在预设区间内；

30、其中，电厂调峰负荷区间为20％-100％。

31、本申请方案的有益效果：

32、1、本技术方案在一个锅炉内设置第一汽水系统和第二汽水系统，进行发电和供热，具有系统结构简单、成本低和可靠性高的优点；

33、2、本技术方案无需将工质加热至高参数状态再进行减温减压或储存，而是将工质直接加热至热用户所需参数，能量利用效率更高，对临界参数以下工业供汽需求稳定性高且需要满足电网频繁调峰要求。

34、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，其特征在于，所述第一汽水系统(1)为超临界锅炉汽水系统或超超临界锅炉汽水系统。

3.根据权利要求1所述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，其特征在于，所述第二汽水系统(2)为亚临界汽包锅炉汽水系统、超高压汽包锅炉汽水系统、高压汽包锅炉汽水系统或中压汽包锅炉汽水系统。

4.根据权利要求1所述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，其特征在于，所述第一汽水系统(1)包括：

5.根据权利要求1所述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，其特征在于，所述第二汽水系统(2)包括：

6.根据权利要求1所述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，其特征在于，所述锅炉(3)内沿烟气流动方向设置有烟气挡板(31)，所述烟气挡板(31)将所述锅炉(3)内部空间划分为第一区域(301)和第二区域(302)，所述烟气挡板(31)用于改变进入所述第一区域(301)和所述第二区域(302)的烟气量；

7.根据权利要求1所述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，其特征在于，所述系统还包括：

8.根据权利要求7所述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，其特征在于，所述系统还包括：

9.一种汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统的控制方法，运用于权利要求1-8中任一项所述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结
本发明实施例提供一种汽电深度解耦的燃煤发电和工业供汽系统及其控制方法，属于燃煤发电技术领域。系统包括：第一汽水系统和第二汽水系统，独立设置在同一锅炉内，所述第一汽水系统的蒸汽压力和蒸汽温度均大于所述第二汽水系统；所述第一汽水系统和所述第二汽水系统均与蒸汽发电系统连接，用于为蒸汽发电系统提供蒸汽进行循环发电；所述第二汽水系统的蒸汽输出端还与热用户端连接，用于为热用户端提供蒸汽进行利用。本发明具有系统结构简单、成本低、能量利用效率高和可靠性高的优点。

技术研发人员：乔加飞,温新宇,雷浩洋,那尔苏,刘颖华,蔡井刚
受保护的技术使用者：国家能源集团新能源技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15