亚临界锅炉快速强化工质侧供能系统

技术领域

本发明涉及一种火力发电机组锅炉供能系统，尤其涉及一种适合亚临界机组锅炉快速灵活调峰供能新系统。

背景技术

“双碳”目标下电力系统电源结构和用电结构将发生显著变化，大比例风、光等间歇式电源的介入对现役火力发电机组的调峰性能与快速响应能力提出了更高的要求。

现有传统火力发电机组变负荷速率一般为1.0％～1.5％额定负荷/分钟，最高变负荷速率可达2.0％额定负荷/分钟。而未来以可再生能源为主体的新型电力系统对火力发电机组的调峰速率提出了更高的要求(5.0％～8.0％额定负荷/分钟)，而目前传统火力发电机组在变负荷速率上仍无法满足上述要求，而解决这一问题的关键是实现火力发电机组锅炉的快速供能，为此，如何实现火电机组锅炉的快速变负荷能力与响应速率，实现火力发电机组锅炉的快速、灵活调峰是目前所需亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种从工质侧强化亚临界锅炉快速调峰与变负荷能力的供能新系统。

本发明的目的是这样实现的：亚临界锅炉快速强化工质侧供能系统，包括：

接通汽包的给水管路，所述给水管路上依次设有给水泵、省煤器；

接通汽包以使水流循环的循环水回路；

设为具有耐高温、承压结构的高温炉水储能装置；

设有启闭阀门的、与汽包相连并在阀门开启时将汽包内的高温饱和水通往高温炉水储能装置内的连通管道；

设有启闭阀门的给水支路，在阀门开启时所述给水支路接通给水管路和循环水回路；

设于给水支路中的炉水混合集箱；

设有阀门三的排水管道，在阀门开启时所述高温炉水储能装置的释能侧通过释能管道与炉水混合集箱接通。

进一步地，所述连通管道由排汽管路、储能管路组成，所述排汽管路接通汽包内的蒸汽腔和高温炉水储能装置的蒸汽腔，所述排汽管路设有排空阀，所述储能管路接通汽包内的水腔和高温炉水储能装置，所述排水管路设有阀门一。

进一步地，在储能阶段，所述阀门一和排空阀均处于开启状态。

进一步地，所述高温炉水储能装置的高度位置低于汽包的高度位置。

进一步地，所述炉水混合集箱处于高温炉水储能装置的下方。

进一步地，所述给水支路上设有补炉水泵，所述补炉水泵的抽吸端与炉水混合集箱的出水侧接通。

进一步地，所述给水支路设有阀门四，所述阀门四处于补炉水泵的输出端下游，所述阀门四在机组需要快速升负荷和紧急冷态或热态启动时处于开启状态。

进一步地，所述给水支路的接近输入点的位置设有阀门三，所述阀门三在机组需要快速升负荷和紧急冷态或热态启动时处于开启状态。

进一步地，所述排空阀在机组需要快速升负荷和紧急冷态或热态启动时处于开启状态。

本发明的有益效果在于：该系统适用于火力发电机组亚临界锅炉快速变负荷工况与机组冷/热态启动工况，其中机组升负荷工况时可通过高温炉水储能装置向锅炉快速提供高品质热水以提高入炉工质的热焓，同时配合炉侧燃料量的快速给入，实现了锅炉蒸发量的快速提升，提高机组快速、灵活调峰能力；另外，由于高温炉水储能装置的存在，还可大幅缩短锅炉冷启动或温态启动的启炉时间，进一步提升机组锅炉的快速、灵活调峰能力。

附图说明

图1是本发明的系统布置图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，提出了一种亚临界锅炉快速强化工质侧供能系统，包括：

接通汽包4的给水管路3，给水管路3上依次设有给水泵1、省煤器2；

接通汽包4以使水流循环的循环水回路5；

过热器7，汽包4的蒸汽腔输出的热蒸汽通过过热器7；

设为具有耐高温、承压结构的高温炉水储能装置12；

设有启闭阀门的、与汽包4相连并在阀门开启时将汽包4内的高温饱和水通往高温炉水储能装置12内的连通管道；

设有启闭阀门的给水支路16，在阀门开启时给水支路16接通给水管路3和循环水回路5；

设于给水支路16中的炉水混合集箱17；

设有阀门三14的释能管道13，在阀门开启时高温炉水储能装置12的释能侧通过释能管道13与炉水混合集箱17接通。

其中，连通管道由排汽管路9、储能管路11组成，排汽管路9接通汽包4内的上部蒸汽腔和高温炉水储能装置12的上部蒸汽腔，排汽管路9设有排空阀8，排空阀8在机组需要快速升负荷和紧急冷态或热态启动时处于开启状态，储能管路11接通汽包4内的水腔和高温炉水储能装置12，储能管路11设有阀门一10，在储能阶段，阀门一10和排空阀8均处于开启状态，高温炉水储能装置12通过管道将蒸汽通入汽包4，平衡高温炉水储能装置12与汽包4之间的压力，保持压力平衡；在不需储能时则关闭阀门一10和排空阀8，通过阀门一10和排空阀8的开/关实现高温炉水储能装置储能12与汽包4间的连通/隔断。

上述高温炉水储能装置12的高度位置低于汽包4的高度位置，炉水混合集箱17处于高温炉水储能装置12的下方。

上述给水支路16上设有补炉水泵18，补炉水泵18的抽吸端与炉水混合集箱17的出水侧接通。

上述给水支路16设有阀门四19，阀门四19处于补炉水泵18的输出端下游，阀门四19在机组需要快速升负荷和紧急冷态或热态启动时处于开启状态。

上述给水支路16的接近输入点的位置设有阀门三15，阀门三15在机组需要快速升负荷和紧急冷态或热态启动时处于开启状态。

通过调整阀门二14和阀门三15的开度实现炉水混合集箱17的工质温度的可控与可调，炉水混合集箱17的出口通过管道、补炉水泵18以及阀门四19与锅炉的循环水回路5相连，可通过阀门二14、阀门三15、阀门四19以及启动补炉水泵18的开/启实现储能装置的释能、快速变负荷过程，以及供能新系统与原锅炉循环水系统间的隔断。

在机组正常负荷运行期间，关闭阀门一10、阀门二14、阀门三15、阀门四19、排空阀8和补炉水泵18，此时工质侧储能-供能系统与原锅炉工质循环系统相隔离，给水由给水泵1泵入，经省煤器2加热后进入汽包4，汽包4接受给水，通过下降管向循环水回路5供水，通过自然循环或控制循环(带炉水循环泵)驱动力实现工质在锅炉炉膛6内的受热与蒸发过程。

在机组高负荷运行储能期间或需要快速降负荷期间，除了锅炉正常向外提供高品质蒸汽外，通过打开阀门一10与炉水储热装置顶部的排空阀8向高温炉水储能装置12进行储能，同时阀门二14、阀门三15、阀门四19处于关闭状态，补炉水泵18处于停备状态，另外，可通过调节阀门一10的开度调整汽包4内饱和水向下降管和高温炉水储能装置12的分配比例，保持储能装置及管道内压力在17MPa以下，工质温度在400℃以下，确保锅炉安全、稳定运行，当储能过程结束后，关闭阀门一10和排空阀8，实现高温炉水储能装置12与原锅炉水循环系统间的隔离。

在机组需要快速升负荷调峰期间，需要工质侧储能-供能系统的快速释能，打开阀门二14、阀门三15、阀门四19和排空阀8以及启动补炉水泵18，同时阀门一10处于关闭状态，高温炉水与低温给水在炉水混合集箱17内充分混合后通过补炉水泵18泵入锅炉炉膛6的循环水回路5，以快速提高入炉工质的热焓，并通过与提高入炉燃料量相配合，快速提升锅炉蒸发量与变负荷响应速率；另外，在高温炉水储能装置12的释能过程中，通过自动调节阀门三15的开度，使补炉水泵18的入口水温处于可控状态，保持补炉水泵18的入口水温低于400℃，防止局部汽化现象的发生，确保水循环系统安全；高温炉水储能装置12释能过程结束后，关闭阀门二14、阀门三15、阀门四19和补炉水泵18，实现高温炉水储能系统与原锅炉水循环系统间的隔离，待机组锅炉在非调峰工况下进行下一次的储能过程。

由于高温炉水储能装置12储存的是高品质热水(高温、高压)，需根据机组负荷运行情况，定期开展高温炉水储能装置12的储能—释能过程，确保高温炉水储能装置12一直处于可用状态及较高的温度水平，以备机组锅炉随时具备快速变负荷响应能力。

由于本供能新系统需实时调节负荷爬坡期间的热水混合温度、压力、流速等参数，对调节响应能力、响应速度要求较高，因此需配套相应控制系统与控制策略，以实现对供能新系统的实时调整与控制。

以上是本发明的优选实施案例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。