CN117803911A - 一种实现机炉深度解耦的供热系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现机炉深度解耦的供热系统及运行方法，该系统包括锅炉系统和供热组件，锅炉系统包括汽包，供热组件包括双相蒸发器、过热器和低温换热器，给水经双相蒸发器和过热器加热为高温蒸汽，汽包内蒸汽为双相蒸发器提供热源，低再来汽为换热器提供热源，低温换热器用于回收双相蒸发器热侧出口端疏水余热。本发明通过抽取锅炉内部分高温蒸汽，用于加热给水产生蒸汽后对外供热，减少了进入汽轮机做功的蒸汽，保证了机组工业供汽稳定的同时，大幅提高了机组深度调峰性能，实现了锅炉负荷和汽机负荷的深度解耦。

Description

一种实现机炉深度解耦的供热系统及运行方法

技术领域

本发明涉及燃煤发电技术领域，尤其涉及一种实现机炉深度解耦的供热系统及运行方法。

背景技术

热电联产机组在能量的梯级利用方面具有先天的优势，可以大幅提高燃煤火电机组的热效率、减少污染物排放总量，是冬季供暖非常稳定、可靠、高效的热源形式之一，也是电厂周边替代小型燃煤工业锅炉的理想热源之一。但是，热电联产机组本身也表现出强热电耦合特性，在电网用电负荷低谷期往往由于保障供热的需求而无法实现电负荷的进一步下调，在电网高负荷期则由于供热的需求而无法带满负荷(电负荷)运行。

根据改造技术类型，目前适用热电解耦的技术可分为两类：一类是电锅炉、储热装置等外挂技术，另一类是高背压、零出力、高低旁路等汽机侧供热改造技术。外挂储热技术的初期投资成本较高，且占地面积较大；高背压、零出力、高低旁路等汽机侧供热改造技术，深度调峰时往往会引发再热器超温、末级湿度过大和轴向推力不平衡等安全问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种实现机炉深度解耦的供热系统及运行方法。

一方面，本发明提出了一种实现机炉深度解耦的供热系统，包括：

锅炉系统，所述锅炉系统包括汽包；

供热组件，所述供热组件包括双相蒸发器、过热器和低温换热器，给水经所述双相蒸发器和所述过热器加热为高温蒸汽，所述汽包内蒸汽为所述双相蒸发器提供热源，低再来汽为所述换热器提供热源，所述低温换热器用于回收所述双相蒸发器热侧出口端疏水余热。

在一些实施例中，所述汽包内蒸汽一部分经锅炉烟气加热为主蒸汽，另一部分依次进入所述双相蒸发器和所述低温换热器换热后进入凝汽器。

在一些实施例中，所述双相蒸发器的热侧入口端连接所述汽包的蒸汽出口端，所述双相蒸发器的热侧出口端连接所述低温换热器的热侧入口端。

在一些实施例中，所述双相蒸发器的冷侧入口端连接给水泵出口端，所述双相蒸发器的冷侧出口端连接所述过热器的冷侧入口端，所述过热器的冷侧出口端连接需汽组件。

在一些实施例中，所述低温换热器的热侧出口端连接所述凝汽器入口端，所述低温换热器的冷侧入口端连接凝结水泵出口管线，所述低温换热器的冷侧出口端连接除氧器入口端。

在一些实施例中，所述双相蒸发器的热侧入口端与所述汽包的蒸汽出口端之间的管线上设置蒸汽调节阀。

在一些实施例中，所述凝汽器与所述低温换热器热侧出口端之间的管线上设置减压阀，所述双相蒸发器冷侧入口端与所述给水泵之间的管线上设置给水调节阀。

在一些实施例中，所述锅炉系统还包括高温再热器，所述过热器的热侧出口端连接所述高温再热器的冷侧入口端，低再来汽依次进入所述过热器和所述高温再热器换热后成为热再汽。

在一些实施例中，所述锅炉系统还包括水冷壁，所述汽包内液态水经所述水冷壁吸热蒸发成汽后回到所述汽包内。

另一方面，本发明提出了一种实现机炉深度解耦的供热系统的运行方法，包括以下步骤：

机组需要深度调峰时，锅炉保持在稳燃负荷运行，调节减压阀、蒸汽调节阀和给水调节阀开度，使汽包内部分蒸汽进入双相蒸发器加热给水产生蒸汽，同时利用凝结水吸收双相蒸发器的疏水余热；

双相蒸发器冷侧出口蒸汽进入过热器经低再来汽再次加热后去往需汽组件。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明通过抽取锅炉内部分高温蒸汽，用于加热给水产生蒸汽后对外供热，减少了进入汽轮机做功的蒸汽，保证了机组工业供汽稳定的同时，大幅提高了机组深度调峰性能，实现了锅炉负荷和汽机负荷的深度解耦。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实现机炉深度解耦的供热系统示意图；

附图标记说明：

水冷壁1、汽包2、低温过热器3、屏式过热器4、高温过热器5、高温再热器6、低温换热器7、双相蒸发器8、过热器9、减压阀10、给水调节阀11、蒸汽调节阀12、下降管13。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的实现机炉深度解耦的供热系统及运行方法。

如图1所示，本发明的实现机炉深度解耦的供热系统，包括锅炉系统和供热组件。

锅炉系统包括汽包2、水冷壁1、低温过热器3、屏式过热器4、高温过热器5和高温再热器6，按照常规烟气流程，按顺序布置水冷壁1、屏式过热器4、高温过热器5、高温再热器6和低温过热器3，水冷壁1布置在炉膛四周，屏式过热器4布置在炉膛上部，在水平烟道上，屏式过热器4后面布置高温过热器5和高温再热器6，尾部烟道上布置低温过热器3。

汽包2内液态水经水冷壁1吸热蒸发成汽后回到汽包2内，具体地，如图1所示，汽包2内液态水出口与下降管13上端连接，下降管13下端出口与水冷壁1下端入口连接，水冷壁1上端出口与汽包2的蒸汽入口连接，汽包2内的液态水经下降管13进入水冷壁1吸收烟气的热量后成为蒸汽，从汽包2的蒸汽入口进入汽包2。

供热组件包括双相蒸发器8、过热器9和低温换热器7，给水经双相蒸发器8和过热器9加热为高温蒸汽，汽包2内蒸汽为双相蒸发器8提供热源，低再来汽为过热器9提供热源，低温换热器7用于回收双相蒸发器8热侧出口端疏水余热，其中，低再来汽为低温再热器出口的蒸汽，低温再热器为锅炉系统的常规使用设备。

汽包2内蒸汽一部分经锅炉烟气加热为主蒸汽，另一部分依次进入双相蒸发器8和低温换热器7换热后进入凝汽器。具体为，汽包2内的一部分蒸汽依次进入低温过热器3、屏式过热器4和高温过热器5被锅炉内的烟气加热为主蒸汽，汽包2内的另一部分蒸汽依次进入双相蒸发器8和低温换热器7放热后进入凝汽器。

双相蒸发器8的热侧入口端连接汽包2的蒸汽出口端，双相蒸发器8的热侧出口端连接低温换热器7的热侧入口端。双相蒸发器8的冷侧入口端连接给水泵出口端，双相蒸发器8的冷侧出口端连接过热器9的冷侧入口端，过热器9的冷侧出口端连接需汽组件。低温换热器7的热侧出口端连接凝汽器入口端，低温换热器7的冷侧入口端连接凝结水泵出口管线，低温换热器7的冷侧出口端连接除氧器入口端。

具体为，双相蒸发器8的热侧入口端与汽包2的蒸汽出口端之间的管线上设置蒸汽调节阀12，利用蒸汽调节阀12调节进入双相蒸发器8的蒸汽量，凝汽器与低温换热器7热侧出口端之间的管线上设置减压阀10，利用减压阀10调节进入凝汽器的流体压力，双相蒸发器8冷侧入口端与给水泵之间的管线上设置给水调节阀11，利用给水调节阀11调节进入双相蒸发器8的给水流量。双相蒸发器8的热侧入口端通过蒸汽调节阀12连接汽包2的蒸汽出口端，双相蒸发器8的热侧出口端连接低温换热器7的热侧入口端，双相蒸发器8的冷侧入口端通过给水调节阀11连接给水泵出口端，双相蒸发器8的冷侧出口端连接过热器9的冷侧入口端，汽包2内的蒸汽经蒸汽调节阀12进入双相蒸发器8的热侧，给水泵出口来水经给水调节阀11进入双相蒸发器8的冷侧，在双相蒸发器8中热侧的蒸汽与其冷侧的给水换热，换热后的蒸汽成为疏水进入低温换热器7的热侧，换热后的给水成为蒸汽进入过热器9的冷侧。

低温换热器7的热侧入口端连接双相蒸发器8的热侧出口端，低温换热器7的热侧出口端通过减压阀10连接凝汽器入口端，低温换热器7的冷侧入口端连接凝结水泵出口端，低温换热器7的冷侧出口端连接除氧器入口端，双相蒸发器8热侧出口端流出的疏水进入低温换热器7的热侧，来自凝结水泵的凝结水进入低温换热器7的冷侧，在低温换热器7中热侧的疏水与其冷侧的凝结水换热，利用凝结水将疏水的余热回收，从而避免了热量的浪费。换热后的疏水经减压阀10进入凝汽器，换热后的凝结水被加热后进入除氧器。其中，凝汽器、除氧器、凝结水泵和给水泵均为发电系统常用设备，此处不再赘述。

过热器9的冷侧入口端连接双相蒸发器8的冷侧出口端，过热器9的冷侧出口端连接需汽组件，过热器9的热侧入口端连接低温再热器出口端，过热器9的热侧出口端连接高温再热器6的冷侧入口端，双相蒸发器8冷侧出口端的蒸汽进入过热器9的冷侧，低温再热器出口端的低再来汽进入过热器9的热侧。在过热器9中，热侧的低再来汽与其冷侧的蒸汽换热，换热后的蒸汽被进一步加热为高温蒸汽，提高了双相蒸发器8出口蒸汽的过热度，加热后的蒸汽去往需汽组件，例如，加热后的蒸汽用于供给工业供汽。换热后的低再来汽进入高温再热器6，在高温再热器6中被锅炉烟气加热为热再汽。

实现机炉深度解耦的供热系统的运行方法，利用本发明的实现机炉深度解耦的供热系统，包括以下步骤：

机组需要深度调峰时，锅炉保持在稳燃负荷运行，调节减压阀10、蒸汽调节阀12和给水调节阀11开度，使汽包2内部分蒸汽进入双相蒸发器8加热给水产生蒸汽，同时利用凝结水吸收双相蒸发器8的疏水余热；

双相蒸发器8冷侧出口蒸汽进入过热器9经低再来汽再次加热后去往需汽组件。

具体为，当机组需要深度调峰时，锅炉保持在稳燃负荷运行，调节减压阀10、蒸汽调节阀12、给水调节阀11开度，使得汽包2内部分蒸汽进入双相蒸发器8加热给水泵来水产生蒸汽，换热后利用凝结水吸收双相蒸发器8的疏水余热；利用低温再热器出口蒸汽进入过热器9加热双相蒸发器8出口蒸汽，提高双相蒸发器8出口蒸汽过热度，过热器9热侧出口蒸汽进入高温再热器6经烟气加热后产生热再汽，过热器9冷侧出口蒸汽用于供给工业供汽。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述可以针对不同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种实现机炉深度解耦的供热系统，其特征在于，包括：

锅炉系统，所述锅炉系统包括汽包；

供热组件，所述供热组件包括双相蒸发器、过热器和低温换热器，给水经所述双相蒸发器和所述过热器加热为高温蒸汽，所述汽包内蒸汽为所述双相蒸发器提供热源，低再来汽为所述换热器提供热源，所述低温换热器用于回收所述双相蒸发器热侧出口端疏水余热。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述汽包内蒸汽一部分经锅炉烟气加热为主蒸汽，另一部分依次进入所述双相蒸发器和所述低温换热器换热后进入凝汽器。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述双相蒸发器的热侧入口端连接所述汽包的蒸汽出口端，所述双相蒸发器的热侧出口端连接所述低温换热器的热侧入口端。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述双相蒸发器的冷侧入口端连接给水泵出口端，所述双相蒸发器的冷侧出口端连接所述过热器的冷侧入口端，所述过热器的冷侧出口端连接需汽组件。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述低温换热器的热侧出口端连接所述凝汽器入口端，所述低温换热器的冷侧入口端连接凝结水泵出口管线，所述低温换热器的冷侧出口端连接除氧器入口端。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述双相蒸发器的热侧入口端与所述汽包的蒸汽出口端之间的管线上设置蒸汽调节阀。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述凝汽器与所述低温换热器热侧出口端之间的管线上设置减压阀，所述双相蒸发器冷侧入口端与所述给水泵之间的管线上设置给水调节阀。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述锅炉系统还包括高温再热器，所述过热器的热侧出口端连接所述高温再热器的冷侧入口端，低再来汽依次进入所述过热器和所述高温再热器换热后成为热再汽。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述锅炉系统还包括水冷壁，所述汽包内液态水经所述水冷壁吸热蒸发成汽后回到所述汽包内。

10.一种实现机炉深度解耦的供热系统的运行方法，其特征在于，适用于如权利要求1-9任一所述的系统，包括以下步骤：

机组需要深度调峰时，锅炉保持在稳燃负荷运行，调节减压阀、蒸汽调节阀和给水调节阀开度，使汽包内部分蒸汽进入双相蒸发器加热给水产生蒸汽，同时利用凝结水吸收双相蒸发器的疏水余热；

双相蒸发器冷侧出口蒸汽进入过热器经低再来汽再次加热后去往需汽组件。