集成蒸汽喷射器的热电联产系统及调峰运行方法与流程

本发明属于热电联产，特别涉及一种集成蒸汽喷射器的热电联产系统及调峰运行方法。

背景技术：

1、热电联产是一种有效的能源利用方法，可以显著提高燃料利用率，是全球公认的节约能源、改善环境、增强城市基础设施功能的重要措施，具有良好的经济和社会效益，是实现循环经济的重要技术手段。但在碳排放导致气候变化的压力下，世界开始了向低碳能源转型的进程。随着我国能源供应结构转型的推进，燃煤机组的比重逐渐下降，风光等可再生能源的占比逐渐上升，这对燃煤机组的技术革新提出了新的要求。目前，对燃煤热电联产机组来说，挑战主要来源于以下两个方面。（1）供热期供热负荷高居不下。随着城市化进程和人民对美好生活的追求，区域供热的需求在不断扩大。（2）热电负荷不均衡。热电联产机组热电负荷强耦合性的特点和“以热定电”的运行模式使得其在供热期发电负荷调节能力大幅下降，占据了大量的电力市场空间，进而不利于区域可再生能源等低碳能源的发展。

2、目前，集成蒸汽喷射器的热电联产机组，已经能实现提高供热能力的目的，并实现一定程度的热电解耦。然而，现有系统的电负荷调节能力仍存在较大的提升空间。在供热期要求燃煤机组能在尽可能低负荷运行的情况下，尽量保持高效能源利用率，对系统和运行方式都提出了新的要求。因此是否可以提供一种高经济性、高能源利用率、高电负荷调节能力的热电联产系统是本发明亟待解决的技术问题。

3、如授权公告号为cn112855293b的发明公开了一种集成储热的工业供汽热电联产调频系统，该系统中的供热蒸汽包括加热器冷、热段抽气、蒸汽发生器中产生的蒸汽，三者相互配合，满足蒸汽热网需求。通过调节加热器冷、热段抽汽调节阀开度以及水箱给水泵的转速，利用熔盐蓄热辅助燃煤发电系统快速升降负荷，提高机组运行灵活性。但在该申请文件所述的调频系统中，热电调节范围有限，关于燃煤发电量和供热量之间的调峰调频能力有限，难以在负荷热电调节的同时，保障其经济性，且系统的灵活运行能力较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种利用蒸汽喷射器、辅热网加热器和蒸汽冷却器的相互耦合实现高效灵活功能，具有较高电负荷调节能力和资源利用率，在满足电热负荷基础上，尽可能提高其经济性的集成蒸汽喷射器的热电联产系统及调峰运行方法。

2、本发明公开了一种集成蒸汽喷射器的热电联产系统及调峰运行方法。所述集成蒸汽喷射器的热电联产系统，包括燃煤锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、蒸汽冷却器、高压回热加热器，还包括低压回热加热器、除氧器、蒸汽喷射器、主热加热器、辅热网加热器，其中：

3、燃煤锅炉主蒸汽出口，通过控制阀一分别连接到所述高压缸入口、控制阀二入口上；所述高压缸的抽汽口与所述高压回热加热器的热端连接，所述高压缸的出口通过控制阀三分别连接到所述燃煤锅炉的再热蒸汽入口、所述控制阀二入口处；

4、燃煤锅炉再热蒸汽出口，通过控制阀四分别连接到所述控制阀二入口、所述中压缸入口上；所述中压缸的抽汽口与所述除氧器的热端入口连接，所述中压缸的出口通过控制阀五分别连接到所述主热网加热器、所述低压缸上；

5、所述低压缸的抽汽口，与所述低压回热加热器的热端入口连接，所述低压缸的出口通过控制阀六分别连接到所述蒸汽喷射器的低压蒸汽入口、所述低压回热加热器的冷端入口上；

6、所述低压回热加热器冷端出口连接到所述除氧器上，所述除氧器连接到所述高压回热加热器的冷端入口，所述高压回热加热器的冷端出口通过控制阀七分别连接到所述燃煤锅炉入口、所述蒸汽冷却器冷端入口上，所述蒸汽冷却器冷端出口与所述燃煤锅炉入口连接；

7、所述控制阀二出口分别与所述蒸汽冷却器热端入口、所述蒸汽喷射器的高压蒸汽入口连接；

8、所述蒸汽喷射器的混合蒸汽出口通过所述控制阀八分别连接到所述主热网加热器热端入口、所述辅热网加热器热端入口处；热网供水管道通过控制阀九分别将热网回水连接到所述辅热网加热器冷端入口、所述主热网加热器冷端入口上，所述辅热网加热器的冷端出口连接到所述主热网加热器的冷端入口处；

9、所述主热网加热器的冷端出口与热网供水管道连接。

10、优化的，还包括凝汽器、凝结水泵，所述凝汽器、所述凝结水泵依次安装于所述控制阀六与所述低压回热加热器的冷端入口之间。

11、优化的，还包括给水泵，所述给水泵安装于所述除氧器与所述高压回热加热器冷端入口之间。

12、一种集成蒸汽喷射器的热电联产系统的调峰运行方法，所述调峰运行方法的步骤如下：

13、s1、在获得热电负荷需求后，依次判断是否在运行模式一、运行模式二、运行模式三、运行模式四、运行模式五的热电调节范围，优先以序号小的运行模式运行，在满足热电负荷需求前提下，保障其经济性；

14、s2、当供热量、发电量需求在运行模式一范围内时，优先采用运行模式一：通过所述控制阀一、控制阀二、控制阀三、控制阀四、控制阀五、控制阀六、控制阀七、控制阀八、控制阀九的联合调节，使所述蒸汽冷却器、所述蒸汽喷射器和所述辅热网加热器均不投运，所述主热网加热器的热源为所述中压缸的排汽，此时，在满足热电负荷需求基础上，经济性最高；

15、s3、当供电量、发热量需求不在运行模式一范围内时，优先采用运行模式二：通过所述控制阀一、控制阀二、控制阀三、控制阀四、控制阀五、控制阀六、控制阀七、控制阀八、控制阀九的联合调节，使所述蒸汽冷却器、所述蒸汽喷射器和所述辅热网加热器均投运，其中，所述辅热网加热器的热源为所述蒸汽喷射器的出口混合蒸汽，所述主热网加热器的热源为所述中压缸的排汽；

16、s4、当供电量、发热量需求不在运行模式二范围内时，优先采用运行模式三：通过所述控制阀一、控制阀二、控制阀三、控制阀四、控制阀五、控制阀六、控制阀七、控制阀八、控制阀九的联合调节，使所述蒸汽喷射器和所述辅热网加热器投运，所述蒸汽冷却器不投运，其中，所述辅热网加热器的热源为所述蒸汽喷射器的出口混合蒸汽，所述主热网加热器的热源为所述中压缸的排汽；

17、s5、当供电量、发热量需求不在运行模式三范围内时，优先采用运行模式四：通过所述控制阀一、控制阀二、控制阀三、控制阀四、控制阀五、控制阀六、控制阀七、控制阀八、控制阀九的联合调节，使所述蒸汽冷却器和所述蒸汽喷射器投运，所述辅热网加热器不投运，所述主热网加热器的热源为所述中压缸的排汽和所述蒸汽喷射器的出口混合蒸汽；

18、s6、当供电量、发热量需求不在运行模式四范围内时，采用运行模式五：通过所述控制阀一、控制阀二、控制阀三、控制阀四、控制阀五、控制阀六、控制阀七、控制阀八、控制阀九的联合调节，使所述蒸汽喷射器投运，所述蒸汽冷却器和所述辅热网加热器不投运，所述主热网加热器的热源为所述中压缸的排汽和所述蒸汽喷射器的出口混合蒸汽。

19、优化的，所述蒸汽喷射器的高压蒸汽来源、所述蒸汽冷却器的热端蒸汽来源均为所述控制阀一控制的所述燃煤锅炉主蒸汽、所述控制阀三控制的所述高压缸高压蒸汽、所述控制阀四控制的所述燃煤锅炉的再热蒸汽中的单一抽汽或三个抽汽点的蒸汽任意混合。

20、优化的，在所述辅热网加热器投运的模式下，热网水可通过所述控制阀九两个出口的调节实现管道和所述辅热网加热器并联或热网水全部通过所述辅热网加热器运行。

21、优化的，所述蒸汽喷射器的出口压力可高于、等于或低于所述控制阀五出口处压力；当所述蒸汽喷射器的出口压力高于或等于所述控制阀五出口压力时，可通过调节所述控制阀八的出口，来调节混合蒸汽进入所述主热网加热器和所述辅热网加热器的流量；当所述蒸汽喷射器的出口压力低于所述控制阀五出口压力时，可通过调节所述控制阀八的出口，使所述蒸汽喷射器的混合蒸汽全部进入所述辅热网加热器。

22、优化的，在所述蒸汽冷却器投运情况下，所述燃煤锅炉给水可通过所述控制阀七两个出口的调节实现管道和所述蒸汽冷却器并联，或给水全部通过所述蒸汽冷却器。

23、优化的，为实现运行模式一，其中，所述控制阀二为截止状态，所述控制阀七与所述蒸汽冷却器冷端入口的连接接口为截止状态，所述控制阀六与所述蒸汽喷射器的低压蒸汽入口的连接接口为截止状态，所述控制阀八为截止状态，所述控制阀九与所述辅热网加热器冷端入口的连接接口为截止状态；为实现运行模式二，所述控制阀八与所述主热网加热器热端入口的连接接口为截止状态；为实现运行模式三，所述控制阀八与所述主热网加热器热端的连接接口为截止状态，所述控制阀二、所述控制阀七分别与所述蒸汽冷却器的热端入口、冷端入口的连接接口为截止状态。

24、优化的，为实现运行模式四，其中所述控制阀九与所述辅热网加热器的冷端入口连接接口截止，所述控制阀八与所述辅热网加热器的热端入口连接接口截止；为实现运行模式五，其中，所述控制阀二与所述蒸汽冷却器的高压蒸汽入口的连接接口为截止状态，所述控制阀七与所述蒸汽冷却器冷端入口的连接接口为截止状态，所述控制阀八与所述辅热网加热器热端入口的连接接口为截止状态，所述控制阀九与所述辅热网加热器冷端入口的连接接口为截止状态。

25、在集成蒸汽喷射器的热电联产系统中，热电负荷需求指的是系统中热能和电能的负荷需求。热能负荷需求是指系统中对热能的需求，包括供暖和供热水等；电能负荷需求是指系统中对电力的需求，包括照明、动力设备运行、生产工艺需求等。而燃煤热电联产系统是一种以供热和发电同时进行的燃煤能源利用系统。现有的燃煤热电联产机组主要是来自原有的热电联产机组设计以及纯凝机组的供热改造，目前其供暖形式主要包括抽汽供暖和高背压供暖。在热电联产系统中，热电负荷需求是动态变化的，受到天气、季节、生活习惯等多种因素的影响。因此，系统需要根据负荷需求的变化进行实时调节，以保证系统运行的经济性和稳定性。但目前关于燃煤热电联产系统的运行过程中，其结构或功能上仍存在不足之处：

26、蒸汽喷射器自身效率低：集成蒸汽喷射器的热电联产系统中，蒸汽喷射器的效率通常较低，会导致整个系统的效率降低；

27、蒸汽喷射器易出现堵塞和磨损问题：蒸汽喷射器在高温高压环境下工作，容易出现堵塞和磨损问题，影响系统的稳定性和寿命；

28、系统功率较低：目前市面上的集成蒸汽喷射器的热电联产系统功率较低，无法满足大功率需求的应用场景；

29、系统工作效率较低：由于结构和功能上的限制，目前市面上的集成蒸汽喷射器的热电联产系统工作效率比较低，无法满足高效率的工作；

30、系统稳定性较差：集成蒸汽喷射器的热电联产系统在运行过程中容易出现波动和不稳定现象，影响系统的性能和寿命。

31、本发明所述的一种集成蒸汽喷射器的热电联产系统的有益效果为：

32、提高了蒸汽喷射器的效率：本系统中蒸汽喷射器的高压蒸汽来源包括燃煤锅炉主蒸汽、高压缸高压蒸汽、燃煤锅炉的再热蒸汽中的单一抽汽或三个抽汽点的蒸汽任意混合，蒸汽喷射器的出口处混合蒸汽包括去往辅热网加热器热端入口、主热网加热器热端入口中单一或两者混合，在不同运行模式下，通过对控制阀的调节，改变不同热电调节范围需求下的蒸汽喷射器应用状态，从而提高了蒸汽喷射器的效率；

33、面对蒸汽喷射器容易出现的堵塞和磨损问题，系统中可应用五种运行模式，除却第一种运行模式外，其他四种运行模式均有蒸汽喷射器的投运，为防止蒸汽喷射器在高温高压环境下持续时间过久，系统中通过在负荷同一热电调节范围下的不同运行模式的调换，较为有效缓解了蒸汽喷射器可能出现的堵塞和磨损问题；

34、提升系统的效率和稳定性：五种运行模式有各自的负荷调节范围，在获得热电负荷需求后，依次判断是否在运行模式一、运行模式二、运行模式三、运行模式四、运行模式五的热电调节范围，优先以序号小的运行模式运行，在满足热电负荷需求前提下，保障其经济性。

35、与现有技术相比，利用蒸汽喷射器，辅热网加热器和蒸汽冷却器的互相耦合，并通过相应的运行调节技术，实现高效灵活供能。五种运行模式有各自的负荷调节范围。运行模式一为原机组的运行模式，蒸汽喷射器、辅热网加热器和蒸汽喷射器均未投运。运行模式二中利用蒸汽喷射器使主蒸汽回收乏汽供热，混合蒸汽的压力比原供热抽汽低，被作为辅热网加热器的热源对热网水进行加热。运行模式三与运行模式二相比主要是主蒸汽在进入喷射器前取消了进入蒸汽冷却器的过程，进而减少了发电量但获得了更大的供热能力。运行模式四与运行模式二相比，混合蒸汽的压力与原供热抽汽相同，引射比会较运行模式二低，在同样的热电负荷下，乏汽回收量会较运行模式二低，但运行模式四的发电下限更低，有利于机组的低负荷运行。运行模式五与运行模式相比主要是主蒸汽在进入喷射器前取消了进入蒸汽冷却器的过程，进而获得了更大的供热能力和更低的发电下限。同时，若一个热电负荷几个模式都能满足，则序号小的运行模式能耗最低。