一种火电厂余热回收和辅助调频系统及运行方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，特别涉及一种火电厂余热回收和辅助调频系统及运行方法。

背景技术

近年来，我国电力结构正在向着清洁、低碳的方向加速转型，风能、太阳能等新能源发电装机容量迅速增长。但煤炭在我国一次能源构成中仍占有基础能源地位，燃煤发电将由主体能源向基础能源转变，为电网消纳新能源提供调峰服务。煤炭在保障能源安全、促进新能源消纳等方面将持续扮演重要角色。在此背景下，对传统燃煤机组的效率和灵活性提出了更高要求。

在燃煤发电机组中，排烟携带大量可利用热量排入环境，是大型燃煤电站锅炉的主要热损失。同时，锅炉尾部空气预热器换热温差大，不可逆损失也较大。对锅炉烟气余热进行回收，可以提高燃煤机组效率，促进节能减排。燃煤发电机组的灵活性体现之一就是变工况瞬态过程中能够快速升降负荷。然而，在实际运行中，受运行条件的影响，机组运行负荷区间及变负荷速率受限。

因此，需要一种火电厂余热回收和辅助调频系统及运行方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提出一种火电厂余热回收和辅助调频系统及运行方法，可以实现机组烟气余热回收及提高变负荷速率，提升机组效率和灵活性。

本发明提供一种火电厂余热回收和辅助调频系统，包括：锅炉、主烟道、空气预热器烟道旁路、空气加热系统、给水回热系统以及低温余热回收系统；

所述空气加热系统包括空气预热器和暖风器；

所述空气预热器烟道旁路包括烟道旁路挡板以及与空气预热器并联的烟道旁路，烟道旁路内设置高温烟气换热器和中温烟气换热器；锅炉内烟气依次流过的省煤器、脱硝装置(SCR)、主烟道的空气预热器和旁路烟道的高温烟气换热器和中温烟气换热器、低温烟气换热器以及除尘装置；

所述给水回热系统出口与省煤器水侧入口相连；所述给水回热系统包括与高温烟气换热器并联设置的高压加热器、与中温烟气换热器并联设置的低压加热器以及连接低压加热器和高压加热器的给水泵；所述高温烟气换热器水侧入口与给水泵出口相连，高温烟气换热器水侧出口与省煤器水侧入口相连；所述低压加热器包括串联设置的多个低压加热器；中温烟气换热器水侧入口与2号低压加热器(14)的水侧出口相连，中温烟气换热器水侧出口与4号低压加热器(13)水侧出口相连；

所述低温余热回收系统包括设置在锅炉的暖风器尾部烟道的低温烟气换热器、低温储热装置以及水媒介泵；所述低温烟气换热器水侧入口与水媒介泵出口相连，水媒介泵入口与暖风器水侧出口相连，暖风器水侧入口与低温烟气换热器的水侧出口相连。

优选的，暖风器空气侧出口分为一次风和二次风，分别连接空气预热器的一次风仓入口和为二次风仓入口，所述一次风仓出口和二次风仓出口连接锅炉。

优选的，所述低温储热装置包括低温储热罐，所述低温储热罐进口通过第一阀门与低温烟气换热器的水侧出口相连，低温储热罐出口通过第二阀门也与低温烟气换热器的水侧出口相连。

优选的，还包括中温储热系统，所述中温储热系统包括中温储热罐，所述中温储热罐与中温烟气换热器的出口并联设置，所述中温储热罐入口通过第三阀门与中温烟气换热器的水侧出口相连，中温储热罐出口通过第四阀门与中温烟气换热器的水侧出口相连。

还提供一种火电厂余热回收和辅助调频系统的运行方法，包括采用上述的火电厂余热回收和辅助调频系统，对于空气预热器烟道旁路运行方法包括：在机组升负荷时，开大空气预热器旁路烟道挡板的开度，增大给水泵出口分流至高温烟气换热器的给水流量，减小给水回热系统中高压加热器的给水流量，进而减小汽轮机高、中压缸抽汽，实现快速升负荷和烟气中低温余热回收；

机组降负荷时，减小空气预热器旁路烟道挡板的开度，减小给水泵出口分流至高温烟气换热器的给水流量，增大给水回热系统中高压加热器的给水流量，进而增加汽轮机高、中压缸抽汽，提高降负荷速率。

一种火电厂余热回收和辅助调频系统的运行方法，对于中温储热罐运行方法包括：在机组升负荷时，增大2号低压加热器出口分流至中温烟气换热器的给水流量，减小给水回热系统中低压加热器的给水流量，进而减小汽轮机低压缸抽汽，同时打开第三阀门，关闭第四阀门，将中温烟气换热器出口部分工质储存至中温储热罐，辅助调节除氧器水位，实现快速升负荷；

机组降负荷时，减小2号低压加热器出口分流至中温烟气换热器的给水流量，提高给水回热系统中低压加热器的给水流量，进而增大汽轮机低压缸抽汽，同时关闭第三阀门，打开第四阀门，释放中温储热罐的存储工质，辅助调节除氧器水位，提高降负荷速率。

一种火电厂余热回收和辅助调频系统的运行方法，对于低温储热罐运行方法包括：在机组升负荷时，若排烟温度过高，则增加低温余热回收系统的水媒介流量，同时打开第一阀门，关闭第二阀门，将吸收了烟气余热的水储存至低温储热罐，进而降低排烟温度；机组降负荷时，关闭第一阀门，打开第二阀门，释放储存的低温热量，提高空气预热器进口风温。

本发明的有益效果：

1.本发明通过设置空气预热器烟道旁路以及低温余热回收系统，实现锅炉烟气余热回收，提升机组效率；

2.本发明通过调控高温烟气换热器和中温烟气换热器内给水流量，辅助以储热罐，实现机组快速变负荷，增加系统灵活性

3.本发明通过设置空气预热器烟道旁路，可以减小空气预热器的换热温差，进而减小不可逆损失。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1-锅炉、2-省煤器、3-烟道旁路挡板、4-高温烟气换热器、5-中温烟气换热器、6-空气预热器、7-暖风器、8-水媒介泵、9-低温烟气换热器、10-低温储热罐、11-中温储热罐、12-给水泵、13-4号低压加热器、14-2号低压加热器、15-给水回热系统、161-第一阀门、162-第二阀门、163-第三阀门、164-第四阀门。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种火电厂余热回收和辅助调频系统，包括：锅炉1、主烟道、空气预热器6烟道旁路、空气加热系统、给水回热系统15以及低温余热回收系统；冷风经过暖风器7、主烟道内的空气预热器6进入锅炉1内；所述空气预热器烟道旁路包括烟道旁路挡板3以及与空气预热器6并联的烟道旁路，锅炉1内烟气依次流过的省煤器2、脱硝装置SCR、主烟道的空气预热器6和旁路烟道的高温烟气换热器4和中温烟气换热器5、低温烟气换热器9以及除尘装置；烟道旁路内设置高温烟气换热器4和中温烟气换热器5，烟道旁路与给水回热系统15连通；所述烟道旁路挡板3用于烟道旁路的空气进入空气预热器6的流量控制；

所述给水回热系统15出口与省煤器2水侧入口相连；所述给水回热系统15包括与高温烟气换热器4并联设置的高压加热器、与中温烟气换热器5并联设置的低压加热器以及连接低压加热器和高压加热器的给水泵12；所述高温烟气换热器4水侧入口与给水泵12出口相连，高温烟气换热器4水侧出口与省煤器2水侧入口相连；所述低压加热器包括串联设置的多个低压加热器，在其中的一实施例中，多个低压加热器包括2号低压加热器14和4号低压加热器13，2号低压加热器14的水侧出口与4号低压加热器13的水侧入口相连，所述给水泵12用于将水工质从低压加热器输入高压加热器；中温烟气换热器5水侧入口与2号低压加热器14的水侧出口相连，中温烟气换热器5水侧出口与4号低压加热器13水侧出口相连；所述空气加热系统包括空气预热器6和暖风器7。

所述低温余热回收系统包括设置在锅炉1的暖风器7尾部烟道的低温烟气换热器9、低温储热装置以及水媒介泵8；所述低温烟气换热器9水侧入口与水媒介泵8出口相连，水媒介泵8入口与暖风器7水侧出口相连，暖风器7水侧入口与低温烟气换热器9的水侧出口相连。烟气经锅炉1尾部烟道排出至低温烟气换热器9，水媒介泵8用于泵送传热介质在暖风器7和低温烟气换热器9之间流动，将烟气热量转移至空气。所述低温储热装置包括低温储热罐10，所述低温储热罐10与所述低温烟气换热器9的出口并联设置，所述低温储热罐10进口通过第一阀门161与低温烟气换热器9的水侧出口相连，低温储热罐10出口通过第二阀门162也与低温烟气换热器9的水侧出口相连。通过第一阀门161控制吸收烟气余热的水储存至低温储热罐10的流量，第二阀门162控制低温储热罐10中的水至暖风器7的水侧入口的流量。

在本发明的其中一实施例中，暖风器7空气侧出口分为一次风和二次风，分别连接空气预热器6的一次风仓入口和为二次风仓入口，所述一次风仓出口和二次风仓出口连接锅炉1。

在本发明的其中一实施例中，还包括中温储热系统，所述中温储热系统包括中温储热罐11，所述中温储热罐11与中温烟气换热器5的出口并联设置，所述中温储热罐11入口通过第三阀门163与中温烟气换热器5的水侧出口相连，中温储热罐11出口通过第四阀门164与中温烟气换热器5的水侧出口相连。

还提供一种火电厂余热回收和辅助调频系统的运行方法，对于空气预热器6烟道旁路运行方法包括：在机组升负荷时，开大空气预热器6旁路烟道挡板的开度，增大给水泵12出口分流至高温烟气换热器4的给水流量，减小给水回热系统15中高压加热器的给水流量，进而减小汽轮机高、中压缸抽汽，实现快速升负荷和烟气中低温余热回收；

机组降负荷时，减小空气预热器6旁路烟道挡板的开度，减小给水泵12出口分流至高温烟气换热器4的给水流量，增大给水回热系统15中高压加热器的给水流量，进而增加汽轮机高、中压缸抽汽，提高降负荷速率。

一种火电厂余热回收和辅助调频系统的运行方法，对于中温储热罐11运行方法包括：在机组升负荷时，增大2号低压加热器14出口分流至中温烟气换热器5的给水流量，减小给水回热系统15中低压加热器的给水流量，进而减小汽轮机低压缸抽汽，同时打开第三阀门163，关闭第四阀门164，将中温烟气换热器5出口部分工质储存至中温储热罐11，辅助调节除氧器水位，实现快速升负荷；

机组降负荷时，减小2号低压加热器14出口分流至中温烟气换热器5的给水流量，提高给水回热系统15中低压加热器的给水流量，进而增大汽轮机低压缸抽汽，同时关闭第三阀门163，打开第四阀门164，释放中温储热罐11的存储工质，辅助调节除氧器水位，提高降负荷速率。

一种火电厂余热回收和辅助调频系统的运行方法，对于低温储热罐10运行方法包括：在机组升负荷时，若排烟温度过高，则增加低温余热回收系统的水媒介流量，同时打开第一阀门161，关闭第二阀门162，将吸收了烟气余热的水储存至低温储热罐10，进而降低排烟温度；机组降负荷时，关闭第一阀门161，打开第二阀门162，释放储存的低温热量，提高空气预热器6进口风温。

本发明的有益效果：

1.本发明通过设置空气预热器6烟道旁路以及低温余热回收系统，实现锅炉1烟气余热回收，提升机组效率；

2.本发明通过调控高温烟气换热器4和中温烟气换热器5内给水流量，辅助以储热罐，实现机组快速变负荷，增加系统灵活性

3.本发明通过设置空气预热器6烟道旁路，可以减小空气预热器6的换热温差，进而减小不可逆损失。

4.本发明提出一种火电厂余热回收和辅助调频系统及运行方法，可以实现机组烟气余热回收及提高变负荷速率，提升机组效率和灵活性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。