一种满足高参数供热的宽负荷调峰系统及其运行方法

技术领域

本发明属于火电厂调峰领域，具体为一种满足高参数供热的宽负荷调峰系统及其运行方法。

背景技术

火电灵活性改造可以降低煤电特别是热电机组的最小出力，成为当前解决风电并网消纳的主要措施。当前主要通过“热电解耦”的方式来提升火电机组的深度调峰能力，包括加装储热装置、电锅炉、吸收式热泵，凝抽背改造、高低旁改造等。

现役机组灵活性改造后，最小发电出力达到30%左右额定负荷。目前大部分热电联产机组由于无法“热电解耦”只能保持高负荷来满足供热参数，无法参与调峰。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、运行可靠的满足高参数供热的宽负荷调峰系统及其运行方法，在保证低压缸安全的前提下，满足热电联产机组高参数供热和宽负荷调峰需求。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种满足高参数供热的宽负荷调峰系统，其特征在于：包括锅炉过热器、锅炉再热器、炉外再热器、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸和蒸汽喷射器；所述汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸依次连接，所述汽轮机高压缸通过主蒸汽管与锅炉过热器连接，所述汽轮机高压缸通过高压排气管与炉外再热器连接，所述炉外再热器通过炉外再热器出口管与汽轮机中压缸连接，所述汽轮机中压缸通过中压排气管与汽轮机低压缸连接，所述锅炉过热器通过高压旁路管与蒸汽喷射器连接，所述高压旁路管连接有高压旁路分支管，所述高压旁路分支管与供热管线连接，所述蒸汽喷射器通过升压蒸汽管与锅炉再热器连接，所述锅炉再热器通过锅炉再热器出口管与炉外再热器连接，所述炉外再热器通过炉外再热器低压管与蒸汽喷射器连接，所述炉外再热器低压管连接有炉外再热器低压分支管，所述炉外再热器低压分支管与低压供热管线连接。

进一步的，所述高压旁路管上安装有温度传感器一，所述锅炉再热器出口管上安装有温度传感器二。

进一步的，所述主蒸汽管上安装有阀门一，所述炉外再热器出口管上安装有阀门二，所述中压排气管上安装有阀门三，所述高压旁路管上安装有阀门四和阀门五，所述炉外再热器低压管上安装有阀门六和阀门七；所述高压旁路分支管上安装有阀门八，所述炉外再热器低压分支管上安装有阀门九。

进一步的，所述汽轮机低压缸具备切缸功能，同时叶片能够在小容积流量冷却蒸汽流量工况下安全运行。

运行方法如下：

1）负荷高峰时段，调整锅炉过热器、锅炉再热器、炉外再热器和蒸汽喷射器的运行工况，开大阀门一，增大主蒸汽流量，全开阀门二和阀门三，增加蒸汽在汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸内做功的份额，关闭阀门五，旁路系统不投运，打开阀门七，蒸汽喷射器作为减温减压器投运但不引射，当温度传感器二检测到温度超限时，打开阀门六减温减压，防止锅炉再热器超温损坏，此时锅炉汽机参数高，不但能满足外界负荷需求，还能满足高参数供热需求。

2）基础调峰时段，调整锅炉过热器、锅炉再热器、炉外再热器和蒸汽喷射器的运行工况，减小阀门一的开度，减少进入汽轮机高压缸的主蒸汽流量，减小阀门二的开度，减少进入汽轮机中压缸的再热蒸汽流量，减小阀门三的开度，减少进入汽轮机低压缸的蒸汽流量，减少汽轮机低压缸做功，降低机组电负荷，打开阀门五，旁路系统投运，增加旁路蒸汽流通量，根据温度传感器一的检测结果控制阀门四的开度调节旁路蒸汽温度压力，满足高压旁路分支管的供热参数，打开阀门七，蒸汽喷射器作为减温减压器投运但不引射，当温度传感器二检测到温度超限时，打开阀门六减温减压，防止锅炉再热器超温损坏，此时锅炉汽机参数降低，通过大流量旁路系统与炉外再热器控制可以满足基础调峰与高参数供热需求。

3）深度调峰时段，调整锅炉过热器、锅炉再热器、炉外再热器和蒸汽喷射器的运行工况，减小阀门一的开度，减少进入汽轮机高压缸的主蒸汽流量，减小阀门二的开度，减少进入汽轮机中压缸的再热蒸汽流量，关闭阀门三的开度，减少进入汽轮机低压缸的蒸汽流量，汽轮机低压缸切除不做功，降低机组电负荷，打开阀门五，旁路系统投运，增加旁路蒸汽流通量，根据温度传感器一的检测结果控制阀门四的开度调节旁路蒸汽温度压力，满足高压旁路分支管的供热参数，打开阀门七，蒸汽喷射器正常投运，通过引射增加蒸汽流速，当温度传感器二检测到温度超限时，打开阀门六进行减温减压，防止锅炉再热器超温损坏，此时锅炉汽机参数较基础调峰更低，通过大流量旁路系统、炉外再热器和蒸汽喷射器投入，机组可在10%-50%负荷率之间灵活调峰，实现热电全解耦，可同时满足深度调峰与高参数供热需求。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、设置炉外再热器，在炉外完成再热，同时用喷射器构建热再再循环，实现高旁大流量运行。

2、充分利用火电原有的热力系统，不需要改造锅炉和汽轮机的本体。

3、所有增加的设备都不是转动设备，而是静态设备，长期运行可靠性较好。

4、可实现机炉彻底解耦，锅炉和汽轮机的负荷相关性变小，锅炉和汽轮机都可运行在比较灵活范围的负荷下。

附图说明

图1是本发明系统的整体结构示意图。

图中：锅炉过热器1、锅炉再热器2、炉外再热器3、汽轮机高压缸4、汽轮机中压缸5、汽轮机低压缸6、蒸汽喷射器7、阀门一8、阀门二9、阀门三10、阀门四11、阀门五13、阀门六12、阀门七15、阀门八14、阀门九16、主蒸汽管17、高压旁路管18、高压排气管19、中压排气管20、锅炉再热器出口管21、炉外再热器低压分支管22、高压旁路分支管23、锅炉24、炉外再热器出口管25、升压蒸汽管26、炉外再热器低压管27、温度传感器一28、温度传感器二29。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1，一种满足高参数供热的宽负荷调峰系统，包括锅炉过热器1、锅炉再热器2、炉外再热器3、汽轮机高压缸4、汽轮机中压缸5、汽轮机低压缸6和蒸汽喷射器7；汽轮机高压缸4、汽轮机中压缸5、汽轮机低压缸6依次连接，汽轮机高压缸4通过主蒸汽管17与锅炉过热器1连接，汽轮机高压缸4通过高压排气管19与炉外再热器3连接，炉外再热器3通过炉外再热器出口管25与汽轮机中压缸5连接，汽轮机中压缸5通过中压排气管20与汽轮机低压缸6连接，锅炉过热器1通过高压旁路管18与蒸汽喷射器7连接，高压旁路管18连接有高压旁路分支管23，高压旁路分支管23与供热管线连接，蒸汽喷射器7通过升压蒸汽管26与锅炉再热器2连接，锅炉再热器2通过锅炉再热器出口管21与炉外再热器3连接，炉外再热器3通过炉外再热器低压管27与蒸汽喷射器7连接，炉外再热器低压管27连接有炉外再热器低压分支管22，炉外再热器低压分支管22与低压供热管线连接。

具体的，高压旁路管18上安装有温度传感器一28，锅炉再热器出口管21上安装有温度传感器二29。主蒸汽管17上安装有阀门一8，炉外再热器出口管25上安装有阀门二9，中压排气管20上安装有阀门三10，高压旁路管18上安装有阀门四11和阀门五13，炉外再热器低压管27上安装有阀门六12和阀门七15；高压旁路分支管23上安装有阀门八14，炉外再热器低压分支管22上安装有阀门九16。

具体的，汽轮机低压缸6具备切缸功能，同时叶片能够在小容积流量冷却蒸汽流量工况下安全运行。

运行方法如下：

1、负荷高峰时段，调整锅炉过热器1、锅炉再热器2、炉外再热器3和蒸汽喷射器7的运行工况，开大阀门一8，增大主蒸汽流量，全开阀门二9和阀门三10，增加蒸汽在汽轮机高压缸4、汽轮机中压缸5和汽轮机低压缸6内做功的份额，关闭阀门五13，旁路系统不投运，打开阀门七15，蒸汽喷射器7作为减温减压器投运但不引射，当温度传感器二29检测到温度超限时，打开阀门六12减温减压，防止锅炉再热器2超温损坏，此时锅炉汽机参数高，不但能满足外界负荷需求，还能满足高参数供热需求。

2、基础调峰时段，调整锅炉过热器1、锅炉再热器2、炉外再热器3和蒸汽喷射器7的运行工况，减小阀门一8的开度，减少进入汽轮机高压缸4的主蒸汽流量，减小阀门二9的开度，减少进入汽轮机中压缸5的再热蒸汽流量，减小阀门三10的开度，减少进入汽轮机低压缸6的蒸汽流量，减少汽轮机低压缸6做功，降低机组电负荷，打开阀门五13，旁路系统投运，增加旁路蒸汽流通量，根据温度传感器一28的检测结果控制阀门四11的开度调节旁路蒸汽温度压力，满足高压旁路分支管23的供热参数，打开阀门七15，蒸汽喷射器7作为减温减压器投运但不引射，当温度传感器二29检测到温度超限时，打开阀门六12减温减压，防止锅炉再热器2超温损坏，此时锅炉汽机参数降低，通过大流量旁路系统与炉外再热器3控制可以满足基础调峰与高参数供热需求。

3、深度调峰时段，调整锅炉过热器1、锅炉再热器2、炉外再热器3和蒸汽喷射器7的运行工况，减小阀门一8的开度，减少进入汽轮机高压缸4的主蒸汽流量，减小阀门二9的开度，减少进入汽轮机中压缸5的再热蒸汽流量，关闭阀门三10的开度，减少进入汽轮机低压缸6的蒸汽流量，汽轮机低压缸6切除不做功，降低机组电负荷，打开阀门五13，旁路系统投运，增加旁路蒸汽流通量，根据温度传感器一28的检测结果控制阀门四11的开度调节旁路蒸汽温度压力，满足高压旁路分支管23的供热参数，打开阀门七15，蒸汽喷射器7正常投运，通过引射增加蒸汽流速，当温度传感器二29检测到温度超限时，打开阀门六12进行减温减压，防止锅炉再热器2超温损坏，此时锅炉汽机参数较基础调峰更低，通过大流量旁路系统、炉外再热器3和蒸汽喷射器7投入，机组可在10%-50%负荷率之间灵活调峰，实现热电全解耦，可同时满足深度调峰与高参数供热需求。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。