一种匹配环境温度的空冷机组热电联产系统及运行方法

技术领域

本发明属于热电联产技术领域，涉及一种匹配环境温度的空冷机组热电联产系统及运行方法。

背景技术

因地貌特点，许多资源分布不均衡，如西北地区煤炭资源丰富但是水资源匮乏，因此有较多的空冷燃煤发电机组建造在西北地区，随着全球气候环境变化，西北地区夏季气温也逐年增加，使得环境温度高于机组的设计温度，环境温度较高导致空冷岛换热效果变差，运行背压升高，机组的经济性变差，而北方地区在冬季对发电机组供热需求逐渐增加，使得建立的供热所需的换热器在夏季多闲置。

上述环境的影响以及大量的换热器在夏季闲置，使得机组的经济性不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种匹配环境温度的空冷机组热电联产系统及运行方法，以解决现有技术中在不同的地区，因环境温度的不同机组的经济性变差的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种匹配环境温度的空冷机组热电联产系统，包括中压汽轮机、尖峰换热器、乏汽换热器和强制通风尖峰冷却塔；

所述中压汽轮机排汽分为第一支路和第二支路，第二支路连接至低压汽轮机的蒸汽输入端，低压汽轮机的乏汽输出端分为第三支路、第四支路和第五支路；第三支路和第一支路汇合后和尖峰换热器的热侧工质入口连通；第四支路和乏汽换热器的热侧工质入口连通，第五支路连通至空冷岛烟气冷却器；

所述乏汽换热器的冷侧工质入口和热网回水连通，乏汽换热器的冷侧工质出口和尖峰换热器的冷侧工质入口连通，所述尖峰换热器的冷侧工质出口和热网供水连通；

所述乏汽换热器的冷侧工质入口同时和强制通风尖峰冷却塔的出口连通，尖峰换热器的冷侧工质出口同时和通风尖峰冷却塔的入口连通。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述第一支路上设置有第一控制阀，第三支路上设置有第二控制阀，第四支路上设置有第三控制阀。

优选的，所述乏汽换热器的冷侧工质入口管路上设置有热网循环泵和第四控制阀。

优选的，强制通风尖峰冷却塔的出口和乏汽换热器冷侧工质入口连接管路上设置有第七控制阀。

优选的，所述尖峰换热器的冷侧工质出口和热网供水的连接管路上设置有第五控制阀，所述尖峰换热器的冷侧工质出口和强制通风尖峰冷却塔为的入口连接管路上设置有第六控制阀。

优选的，所述尖峰换热器的冷侧工质出口和强制通风尖峰冷却塔为的入口连接管路上设置有尖峰冷却循环水泵。

优选的，所述尖峰换热器的热侧出口管路分为两个支路，一个支路连通至除氧器入口，一个支路和空冷岛烟气冷却器的出口汇合后共同连通至热井。

优选的，所述尖峰换热器和热井的连通管路上设置有第八控制阀。

优选的，所述乏汽换热器的热侧工质出口汇入至尖峰换热器和热井的连通管路上。

一种匹配环境温度的空冷机组热电联产系统的运行方法，夏季时，所述低压汽轮机的乏汽在空冷岛烟气冷却器被冷却，同时在尖峰换热器和乏汽换热器中被尖峰冷却循环水冷却，所述尖峰冷却循环水在强制通风尖峰冷却塔内被冷却；

冬季时，热网回水在乏汽换热器被低压汽轮机的乏汽加热，然后进入尖峰换热器被中压汽轮机的排汽加热。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种匹配环境温度的空冷机组热电联产系统，该系统将中压汽轮机、低压汽轮机、尖峰换热器、乏汽换热器和强制通风尖峰冷却塔结合起来，通过管路的连接设置，以及控制阀的调整，实现换热器的多用途利用。在夏季环境温度较高时，分流部分汽轮机乏汽进入换热器利用循环水冷却，减少了空冷岛的换热负荷，降低机组的运行背压，提高机组效率；在冬季有供热需求时，利用汽轮机乏汽和抽汽对外进行供热，减少并利用了部分冷源损失，提高能量利用率和机组效率。该系统可以稳定、高效的输出电热两种负荷，而且通过控制阀的调整实现换热器冬季、夏季用途切换，提高电厂设备利用率，以较优的投资解决夏季运行背压高于设计值以及冬季供暖的问题，在满足用户热、电需求的同时，提高燃煤发电机组效率及能源利用率。

本发明还公开了一种匹配环境温度的空冷机组热电联产系统的运行方法，该方法在夏季利用换热器对汽轮机乏汽进行冷却，降低机组的背压。系统通过控制阀的调整实现换热器冬季、夏季用途切换，提高电厂设备利用率，以较优的投资解决夏季运行背压高于设计值以及冬季供热的问题，满足用户热、电需求的同时，提高燃煤发电机组效率及能源利用率。该方法通过热网回水加热流程的配置优化，合理利用低压汽轮机乏汽余热和汽轮机抽汽热量，符合温度匹配，能级匹配，利用较低温度的热量满足供热需求，提高机组的能源利用率；

进一步的，通过尖峰冷却塔降低机组夏季运行被压，提高机组的效率和能量利用率；

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

其中：图中：1为低压汽轮机、2为空冷岛烟气冷却器、3为尖峰换热器、4为乏汽换热器、5为强制通风尖峰冷却塔、6为热网循环水泵、7为尖峰冷却循环水泵、8为第一控制阀、9为第二控制阀、10为第三控制阀、11为第四控制阀、12为第五控制阀、13为第六控制阀、14为第七控制阀、15为第八控制阀、16为第九控制阀、17为第一支路、18为第二支路、19为第三支路、20为第四支路、21为第五支路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

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；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；此外，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；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明公开了一种匹配环境温度的空冷机组热电联产系统，该系统包括低压汽轮机1、空冷岛2、尖峰换热器3、乏汽换热器4、尖峰冷却器5、热网循环水泵6和尖峰冷却循环水泵7；

还包括第一控制阀8、第二控制阀9、第三控制阀10、第四控制阀11、第五控制阀12、第六控制阀13、第七控制阀14第八控制阀15和第九控制阀16。

中压汽轮机排汽的出口分为两个支路，分别为第一支路17和第二支路18，第二支路18和低压汽轮机1的蒸汽入口连接，第一支路17和第一控制阀8入口相连通。低压汽轮机1的蒸汽出口分为并联的第三支路19、第四支路20和第五支路21，第三支路19的出口与第二控制阀9入口连通，第四支路20的出口和第三控制阀10入口连通，第五支路21和空冷岛2水侧入口相连通。第一控制阀8的出口和第二控制阀9的出口汇合后和尖峰换热器3的热侧工质入口连接。

乏汽换热器4热侧工质入口与第三控制阀10出口相连通，热侧工质出口和空冷岛2水侧出口连通，和空冷岛2的水侧出口共同汇入至热井中，热侧工质出口和空冷岛2的连通管路上还和第八控制阀15出口连通，使得尖峰换热器3的热侧工质出口能够流入至热井中。乏汽换热器4冷侧工质入口与第四控制阀11出口和第七控制阀14出口相连通，使得乏汽换热器4的冷源能够为热网回水，也能够为强制通风尖峰冷却塔5的循环水，乏汽换热器4冷侧工质出口与尖峰换热器3冷侧工质入口相连通。第四控制阀11的入口和热网循环水泵6的出口连接，热网循环水泵6的入口和热网回水入口连接，第七控制阀14的入口和强制通风尖峰冷却塔5的水侧出口连接。

尖峰换热器3热侧工质入口与第二控制阀9出口和第一控制阀8出口相连通，尖峰换热器3的热侧工质出口同时与第八控制阀15入口和第九控制阀16入口相连通，尖峰换热器3冷侧工质出口分为两个支路，一个支路与第五控制阀12入口连通，一个支路和第六控制阀13入口相连通，第五控制阀12的出口和热网供水连通，第六控制阀13的出口和尖峰冷却循环水泵7的入口连通；第九控制阀16的出口汇入除氧器入口，第八控制阀15的出口和热井入口连通。

强制通风尖峰冷却塔5水侧入口与尖峰冷却循环水泵7出口相连通，尖峰冷却循环水泵7入口与第六控制阀13出口相连通，强制通风尖峰冷却塔5水侧出口与第七控制阀14入口相连通。

热网循环水泵6入口与热网回水相连通，热网循环水泵6出口与第四控制阀11入口相连通，第五控制阀12出口工质作为热网供水。

通过上述阀门及管路的设计，实现了夏季依靠强制通风尖峰冷却塔5冷却，冬季通过热网回水冷却，同时加热热网回水的两路循环。

具体的，本发明的运行方法为：

夏季环境温度较高时，第二控制阀9、第三控制阀10、第六控制阀13、第七控制阀14和第八控制阀15打开，第一控制阀8、第四控制阀11、第五控制阀12和第九控制阀16关闭。此时，中压汽轮机的排汽全部进入低压汽轮机1，低压汽轮机1乏汽分流为两部分，一部分进入空冷岛烟气冷却器2被冷却，另一部分分别通过第二控制阀9和第三控制阀10进入尖峰换热器3和乏汽换热器4，利用尖峰冷却循环水依次经过乏汽换热器4的冷侧和尖峰加热器3的冷侧，对进入乏汽换热器4热侧和尖峰换热器3热侧的低压汽轮机1乏汽进行冷却，尖峰冷却循环水通过强制通风尖峰冷却塔5降温；尖峰换热器3的热侧工质出口通过第八控制阀15和乏汽换热器4的热侧工质出口汇合后，和空冷岛烟气冷却器2的水侧出口汇合，共同汇入至热井中；尖峰冷却循环水从强制通风尖峰冷却塔5出来后通过第七控制阀14，然后再依次经过乏汽换热器4和尖峰换热器3后，通过第六控制阀13和尖峰冷却循环水泵7进入强制通风尖峰冷却塔5被冷却，此时整个热网循环管路是关闭的，

冬季有供热需求时，第一控制阀8、第四控制阀11、第五控制阀12和第九控制阀16打开，第二控制阀9、第三控制阀10、第六控制阀13、第七控制阀14和第八控制阀15关闭。热网回水先经过乏汽换热器4利用低压汽轮机1排出部分乏汽进行加热，再进入尖峰换热器3，利用中压汽轮机排汽抽汽进行加热，中压汽轮机排汽一部分通过第一控制阀8进入尖峰换热器3加热热网回水后，通过第九控制阀16进入除氧器，低压汽轮机1的乏汽一部分经过第三控制阀10进入乏汽换热器4加热热网水后，汇入热井，低压汽轮机1乏汽的其余部分进入空冷岛烟气冷却器2被冷却；满足外界热负荷需求；此时强制通风尖峰冷却塔5的为冷却回路为关停状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。