热电联产工业供汽系统及控制方法

技术领域

本申请涉及技术领域，特别涉及一种热电联产工业供汽系统及控制方法。

背景技术

热电联产发电厂是一种能够同时生产电能和热能(对外供蒸汽)的发电厂。在热电联产发电厂中，一次能源(如煤炭、天然汽、生物质能等)被用来产生蒸汽，蒸汽驱动涡轮发电机发电，同时也可以供应蒸汽。热电联产发电厂的主要优点包括能源利用效率高、减少温室汽体排放、节省能源以及带来良好的经济效益。

然而，发电机组跟随电网要求进行额定负荷变化和深度调峰时，难以保证对外供汽的稳定性。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种热电联产工业供汽系统及控制方法，能够解决传统的热电联产发电厂技术难以保证对外供汽的稳定性的问题。

根据本申请第一方面实施例的热电联产工业供汽系统，包括：

供汽端；

锅炉，所述锅炉的蒸汽出口通过第一管道连接所述供汽端，所述第一管道上设置有第一阀门，所述第一阀门用于在所述供汽端的供汽压力低于预设压力值时打开，使得所述锅炉的蒸汽出口通过所述供汽端对外供汽；

汽轮发电机，所述汽轮发电机包括进汽口、前级抽汽口和后级抽汽口，所述蒸汽出口连接所述进汽口，所述前级抽汽口通过第二管道连接所述供汽端，所述第二管道上设置有第二阀门，所述第二阀门用于在所述汽轮发电机的电负荷低于预设电负荷值时打开，使得所述前级抽汽口通过供汽端对外供汽，所述后级抽汽口通过第三管道连接所述供汽端，所述第三管道上设置有第三阀门，所述第三阀门用于在所述汽轮发电机的电负荷高于所述预设电负荷值时打开，使得所述后级抽汽口通过所述供汽端对外供汽。

根据本申请第一方面实施例的热电联产工业供汽系统，至少具有如下有益效果：

汽轮发电机内的蒸汽从前级抽汽口到后级抽汽口会由于做功而被消耗，当汽轮发电机的电负荷低于预设电负荷值，表明发电量较小，汽轮发电机内的蒸汽量相对较少，控制第二阀门打开，通过前级抽汽口对外供汽，前级抽汽口处蒸汽做功较少，供汽量相较于后级抽汽口更大，保证供汽量，当汽轮发电机的电负荷高于预设电负荷值，表明发电量较大，汽轮发电机内的蒸汽量充足，控制第三阀门打开，通过后级抽汽口对外供汽，保证供汽量的同时，使得蒸汽做功较多，保证发电量；在供汽端的供汽压力低于预设压力值，控制所述第一阀门打开，使得所述锅炉的蒸汽出口通过所述供汽端对外供汽，进一步增加供汽量。本申请第一方面实施例的热电联产工业供汽系统，相较于传统的热电联产发电厂技术，在满足电网供电要求的前提下，能够稳定供汽。

根据本申请的一些实施例，还包括蒸汽联箱，所述蒸汽出口、所述前级抽汽口和所述后级抽汽口皆连接所述蒸汽联箱的入口，所述蒸汽联箱的出口连接所述供汽端。

根据本申请的一些实施例，还包括凝汽器，所述汽轮发电机还包括排汽口，所述排汽口连接所述凝汽器的入口，所述凝汽器的出口连接所述锅炉的给水口。

根据本申请的一些实施例，还包括回水端和换热器，所述回水端通过第四管道连接所述换热器的热媒入口，所述第四管道上设置有第四阀门，所述换热器的热媒出口连接所述凝汽器的给水口，所述凝汽器的出口连接所述换热器的冷媒入口，所述换热器的冷媒出口连接所述锅炉的给水口。

根据本申请的一些实施例，还包括风机、空气预热器、冷却器和磨煤机，所述风机的出风口连接所述空气预热器的入口，所述空气预热器的出口连接所述冷却器进风口，所述冷却器的出风口连接所述磨煤机的进风口，所述回水端通过第五管道连接所述冷却器的入水口，所述第五管道上设置有第五阀门，所述冷却器的出水口连接所述换热器的热媒入口。

根据本申请的一些实施例，还包括净水装置，所述净水装置包括依次连接的永磁除铁过滤器、逆流再生阳离子交换器、第一树脂捕捉器、混合离子交换器和第二树脂捕捉器，所述换热器的热媒出口连接所述永磁除铁过滤器，所述第二树脂捕捉器连接所述凝汽器的给水口。

根据本申请的一些实施例，所述净水装置还包括第一水箱和第二水箱，所述第一水箱的进水口连接所述换热器的热媒出口，所述第一水箱的出水口连接所述永磁除铁过滤器，所述第二水箱的进水口连接所述第二树脂捕捉器，所述第二水箱的出水口连接所述凝汽器的给水口。

根据本申请第二方面实施例的供汽系统控制方法，包括：

获取汽轮发电机的电负荷，若所述电负荷低于预设电负荷值，控制第二阀门打开，使得前级抽汽口通过供汽端对外供汽，否则控制第三阀门打开，使得后级抽汽口通过所述供汽端对外供汽；

获取所述供汽端的供汽压力，若所述供汽压力低于预设压力值，控制所述第一阀门打开，使得所述锅炉的蒸汽出口通过所述供汽端对外供汽。

根据本申请第二方面实施例的供汽系统控制方法，至少具有如下有益效果：

汽轮发电机内的蒸汽从前级抽汽口到后级抽汽口会由于做功而被消耗，当汽轮发电机的电负荷低于预设电负荷值，表明发电量较小，汽轮发电机内的蒸汽量相对较少，控制第二阀门打开，通过前级抽汽口对外供汽，前级抽汽口处蒸汽做功较少，供汽量相较于后级抽汽口更大，保证供汽量，当汽轮发电机的电负荷高于预设电负荷值，表明发电量较大，汽轮发电机内的蒸汽量充足，控制第三阀门打开，通过后级抽汽口对外供汽，保证供汽量的同时，使得蒸汽做功较多，保证发电量；在供汽端的供汽压力低于预设压力值，控制所述第一阀门打开，使得所述锅炉的蒸汽出口通过所述供汽端对外供汽，进一步增加供汽量。本申请第一方面实施例的热电联产工业供汽系统，相较于传统的热电联产发电厂技术，在满足电网供电要求的前提下，能够稳定供汽。

根据本申请的一些实施例，还包括：控制第四阀门打开，使得所述回水端的返回水与凝汽器的凝结水换热后流入凝汽器的给水口，对所述凝汽器进行补水。

根据本申请的一些实施例，还包括：控制第五阀门打开，使得回水端的返回水与空气预热器排出的热一次风换热，再与凝汽器的凝结水换热后流入凝汽器的给水口，对所述凝汽器进行补水。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请一实施例中热电联产工业供汽系统的结构示意图；

图2为本申请一实施例中净水装置的结构示意图；

图3为本申请一实施例中供汽系统控制方法的流程图。

附图标记：

供汽端100、

锅炉200、

汽轮发电机300、第一阀门310、第二阀门320、第三阀门330、

第四阀门340、第五阀门350、凝汽器360、

蒸汽联箱400、

回水端500、

换热器600、

风机700、空气预热器710、冷却器720、磨煤机730、

净水装置800、永磁除铁过滤器810、

逆流再生阳离子交换器820、第一树脂捕捉器830、

混合离子交换器840、第二树脂捕捉器850、

第一水泵860、第二水泵870、第一水箱880、

第二水箱890。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、电性连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

下面参考图1至图3描述根据本申请实施例的热电联产工业供汽系统和供汽系统控制方法。

本申请实施例的热电联产工业供汽系统，如图1所示，包括：供汽端100、锅炉200和汽轮发电机300，锅炉200的蒸汽出口通过第一管道连接供汽端100，第一管道上设置有第一阀门310，第一阀门310用于在供汽端100的供汽压力低于预设压力值时打开，使得锅炉200的蒸汽出口通过供汽端100对外供汽。汽轮发电机300包括进汽口、前级抽汽口和后级抽汽口，蒸汽出口连接进汽口，前级抽汽口通过第二管道连接供汽端100，第二管道上设置有第二阀门320，第二阀门320用于在汽轮发电机300的电负荷低于预设电负荷值时打开，使得前级抽汽口通过供汽端100对外供汽，后级抽汽口通过第三管道连接供汽端100，第三管道上设置有第三阀门330，第三阀门330用于在汽轮发电机300的电负荷高于预设电负荷值时打开，使得后级抽汽口通过供汽端100对外供汽。

本实施例中，汽轮发电机300内的蒸汽从前级抽汽口到后级抽汽口会由于做功而被消耗，当汽轮发电机300的电负荷低于预设电负荷值，表明发电量较小，汽轮发电机300内的蒸汽量相对较少，控制第二阀门320打开，通过前级抽汽口对外供汽，前级抽汽口处蒸汽做功较少，供汽量相较于后级抽汽口更大，保证供汽量，当汽轮发电机300的电负荷高于预设电负荷值，表明发电量较大，汽轮发电机300内的蒸汽量充足，控制第三阀门330打开，通过后级抽汽口对外供汽，保证供汽量的同时，使得蒸汽做功较多，保证发电量，减少发电煤耗；在供汽端100的供汽压力低于预设压力值，控制第一阀门310打开，使得锅炉200的蒸汽出口通过供汽端100对外供汽，进一步增加供汽量。本申请第一方面实施例的热电联产工业供汽系统，相较于传统的热电联产发电厂技术，在满足电网供电要求的前提下，能够稳定供汽。

可以理解的是，前级抽汽口为处于汽轮发电机300较前级叶片对应位置的抽汽口，后级抽汽口为处于汽轮发电机300较后级叶片对应位置的抽汽口。

可以理解的是第一阀门310和第二阀门320皆采用减温减压阀门，能对高温高压蒸汽进行将降温减压。

需要说明的是，供汽端100为供汽母管。

本申请一实施例，如图1所示，还包括蒸汽联箱400，蒸汽出口、前级抽汽口和后级抽汽口皆连接蒸汽联箱400的入口，蒸汽联箱400的出口连接供汽端100。

本实施例中，蒸汽出口、前级抽汽口和后级抽汽口排出的蒸汽皆进入蒸汽联箱400进行储存，再通过蒸汽联箱400对供汽端100供汽。蒸汽联箱400作为一个蒸汽储备装置，能够极大的提升对外供汽系统安全性、稳定性，消除热电联产工业供汽系统电热负荷大幅度变化对于蒸汽用户的影响，同时避免蒸汽用户用汽量大幅波动对于热电联产工业供汽系统的冲击。

需要说明的是，蒸汽联箱400还设有安全阀、疏水装置、对外蒸汽分配装置与隔离装置。

本申请一实施例，如图1所示，还包括凝汽器360，汽轮发电机300还包括排汽口，排汽口连接凝汽器360的入口，凝汽器360的出口连接锅炉200的给水口。

本实施例中，汽轮发电机300内的蒸汽在做功完成后，通过凝汽器360凝形成凝结水，再输入到锅炉200的给水口，对锅炉200进行补水。

本申请一实施例，如图1所示，还包括回水端500和换热器600，回水端500通过第四管道连接换热器600的热媒入口，第四管道上设置有第四阀门340，换热器600的热媒出口连接凝汽器360的给水口，凝汽器360的出口连接换热器600的冷媒入口，换热器600的冷媒出口连接锅炉200的给水口。

本实施例中，在供汽端100对外供汽后产生的返回水通过回水端500和第四管道进入换热器600，凝汽器360凝形成的凝结水在换热器600内与返回水换热，凝结水对返回水的余热进行回收并输入到锅炉200，提高能量利用率，返回水换热后进入凝汽器360，对凝汽器360进行补水。

可以理解的是，回水端500为返回水母管。

本申请一实施例，如图1所示，还包括风机700、空气预热器710、冷却器720和磨煤机730，风机700的出风口连接空气预热器710的入口，空气预热器710的出口连接冷却器720进风口，冷却器720的出风口连接磨煤机730的进风口，回水端500通过第五管道连接冷却器720的入水口，第五管道上设置有第五阀门350，冷却器720的出水口连接换热器600的热媒入口。

本实施例中，冷一次风通过风机700进入空气预热器710，由于空气预热器710出口的热一次风温度比磨煤机730入口干燥介质要求温度更高，通过打开第五阀门350，回水端500的返回水通过冷却器720与热一次风进行换热，对热一次风进行降温，回收热一次风的热量以便于后续与凝结水换热，将热量传导给凝结水，提高了能量利用率。传统技术的速磨直吹式制粉系统通过冷、热一次风的混合来调磨煤机730的灭口风温，这种运行方式由于旁路了部分冷一次风，减少了通过空气预热器710的冷风总量，会使锅炉200排烟温度升高。本实施例中，使更多的冷一次风通过空气预热器710，以便于冷一次风与锅炉200尾部烟道前侧的烟气换热，对锅炉200烟气的热量进行回收，降低锅炉200排烟温度。

可以理解的是，空气预热器710出口的热一次风温的选取范围有一定富裕度，大都取为320℃至330℃，以保持制粉系统有足够的干燥能力，而磨煤机730入口风温大都在150℃至260℃之间。因此，当检测到空气预热器710器出口热一次风温度高于280℃时，打开第五阀门350，使得回水端500的返回水通过冷却器720与热一次风进行换热，对热一次风进行降温。进一步的，通过控制第四阀门340的开度，可以辅助调节返回水的流量，不影响返回水的回收。

本申请一实施例，如图1至图2所示，还包括净水装置800，净水装置800包括依次连接的永磁除铁过滤器810、逆流再生阳离子交换器820、第一树脂捕捉器830、混合离子交换器840和第二树脂捕捉器850，换热器600的热媒出口连接永磁除铁过滤器810，第二树脂捕捉器850连接凝汽器360的给水口。

本实施例中，返回水依次经过永磁除铁过滤器810、逆流再生阳离子交换器820、第一树脂捕捉器830、混合离子交换器840和第二树脂捕捉器850处理后输入到凝汽器360补水，降低热电联产工业供汽系统的补水率，降低给水溶氧率，提高给水品质，减少腐蚀。

本申请一实施例，如图2所示，净水装置800还包括第一水箱880和第二水箱890，第一水箱880的进水口连接换热器600的热媒出口，第一水箱880的出水口连接永磁除铁过滤器810，第二水箱890的进水口连接第二树脂捕捉器850，第二水箱890的出水口连接凝汽器360的给水口。

本实施例中，返回水从换热器600的热媒出口排出后，进入第一水箱880进行储存，返回水经过永磁除铁过滤器810、逆流再生阳离子交换器820、第一树脂捕捉器830、混合离子交换器840和第二树脂捕捉器850处理后进入第二水箱890进行储存，通过第一水箱880和第二水箱890能够保持返回水稳定，避免返回水流量变化过大。

需要说明的是，如图2所示，净水装置800还包括第一水泵860和第二水泵870。第一水泵860安装于第一水箱880与永磁除铁过滤器810之间，用于提供动力将第一水箱880中的水输送到除铁过滤器。第二水泵870安装于第二水箱890与凝汽器360之间，用于提供动力将第二水箱890内的水输送到凝汽器360。

本申请实施例的供汽系统控制方法，如图3所示，包括但不限于步骤S100和步骤S200。

步骤S100：获取汽轮发电机300的电负荷，若电负荷低于预设电负荷值，控制第二阀门320打开，使得前级抽汽口通过供汽端100对外供汽，否则控制第三阀门330打开，使得后级抽汽口通过供汽端100对外供汽；

步骤S200：获取供汽端100的供汽压力，若供汽压力低于预设压力值，控制第一阀门310打开，使得锅炉200的蒸汽出口通过供汽端100对外供汽。

本实施例中，汽轮发电机300内的蒸汽从前级抽汽口到后级抽汽口会由于做功而被消耗，当汽轮发电机300的电负荷低于预设电负荷值，表明发电量较小，汽轮发电机300内的蒸汽量相对较少，控制第二阀门320打开，通过前级抽汽口对外供汽，前级抽汽口处蒸汽做功较少，供汽量相较于后级抽汽口更大，保证供汽量，当汽轮发电机300的电负荷高于预设电负荷值，表明发电量较大，汽轮发电机300内的蒸汽量充足，控制第三阀门330打开，通过后级抽汽口对外供汽，保证供汽量的同时，使得蒸汽做功较多，保证发电量；在供汽端100的供汽压力低于预设压力值，控制第一阀门310打开，使得锅炉200的蒸汽出口通过供汽端100对外供汽，进一步增加供汽量。本申请实施例的热电联产工业供汽系统，相较于传统的热电联产发电厂技术，在满足电网供电要求的前提下，能够稳定供汽。

本申请的一实施例，供汽系统控制方法还包括但不限于步骤S300。

步骤S300：控制第四阀门340打开，使得回水端500的返回水与凝汽器360的凝结水换热后流入凝汽器360的给水口，对凝汽器360进行补水。

本实施例中，通过控制第四阀门340打开，回水端500的返回水进入换热器600与凝结水换热，再输入到凝汽器360，对凝汽器360进行补水。

根据本申请的一些实施例，供汽系统控制方法还包括但不限于步骤S400。

步骤S400：控制第五阀门350打开，使得回水端500的返回水与空气预热器710排出的热一次风换热，再与凝汽器360的凝结水换热后流入凝汽器360的给水口，对凝汽器360进行补水。

本实施例中，通过控制第五阀门350打开，回水端500的返回水通过冷却器720与空气预热器710排出的热一次风进行换热，返回水吸收热一次风的热量后流入换热器600，与凝结水换热。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出种变化。