一种基于旁路烟道的火电机组深度调峰系统和方法与流程

本发明涉及火力发电系统，特别涉及一种基于旁路烟道的火电机组深度调峰系统和方法。

背景技术：

目前，风能、太阳能等可再生能源资源丰富，适合进行大规模开发与利用。但在可再生能源快速发展的同时，新能源发电实际消纳问题相对突出，弃风、弃光现象严重。原因在于，新能源发电波动性大，可控性较差，若能够进一步提高火电机组灵活性，将有助于增强新能源消纳能力。目前，火电机组灵活性一般采用本体设备改造或蒸汽旁路等方式，前者受制于设备的固有属性，改善能力较弱，后者，为了提高灵活性，蒸汽热量难以回收，牺牲了经济性。

中国专利cn108227500a公开了一种火电机组快速调峰的协调控制方法及系统，该发明提供了燃料分配控制回路和汽机deh控制回路，所述燃料分配控制回路的输出为燃料分配控制指令，所述汽机deh控制回路输出为汽机deh控制指令，将所述机组agc指令或本地机组指令设定值通过选择切换处理，将处理后的值通过速率限制处理，保证机组变动负荷时锅炉能够快速与汽机出力相适应，解决协调控制抗干扰差的问题。

中国专利cn106885232a公开了一种适用于火电机组深度调峰的液态储能系统，提供一种采用液态熔盐储能的方式来配合常规火电机组进行变负荷运行的液态储能系统，在深度调峰阶段，利用富余的高温过热蒸汽将低温熔盐加热为高温熔盐进行能量的储存；待需要时，再通过高温熔盐加热给水的方式将储存的能量返回至机组，从而实现了能量的有效迁移。

然而，上述现有技术是通过汽水系统调节或存储来增加降负荷能力，无法保证在不降低机组效率和不增加热损失的条件下提高机组灵活性，且调节幅度较小，速度较慢。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种基于旁路烟道的火电机组深度调峰系统和方法包括：

一设置在火电机组锅炉(9)的对流换热烟道平行布置的旁路烟道(4)；

一设置在所述旁路烟道内的旁路换热器(5)；

一设置在所述旁路烟道的出口侧的旁路烟气挡板(6)，用来控制进入所述旁路烟道的烟气排出；

一与所述旁路换热器的一端相连的热罐(2)；

一与所述旁路换热器的另一端相连的冷罐(1)；以及

一设置在所述冷罐(1)与所述旁路换热器(5)之间的泵(3)。

进一步，所述旁路换热器(5)设置在所述锅炉(9)主烟道(7)平行的旁路烟道中。

进一步，所述旁路换热器(5)与所述锅炉(9)的过热器、再热器装置(8)并联布置，烟气可一分为二同时经过旁路换热器(5)和过热器、再热器装置(8)。

进一步，所述旁路烟气挡板(6)设置在所述旁路烟道烟气流出口，且向外打开以便进入所述旁路烟道的烟气排出。

进一步，在所述热罐(2)中设置一换热器(10)，在机组退出深度调峰时利用火电机组凝结水将热罐(2)中工质热量回收至热力系统。

本发明提供的一种基于旁路烟道的火电机组深度调峰方法，其特征在于，包括：

在与火电机组锅炉(9)的对流换热烟道平行布置旁路烟道(4)；

在所述旁路烟道内设置旁路换热器(5)；

在所述旁路烟道的出口侧设置旁路烟气挡板(6)，用来控制进入所述旁路烟道的烟气排出；

将热罐(2)与所述旁路换热器的一端相连；

将冷罐(1)所述旁路换热器的另一端相连；以及

在所述冷罐(1)与所述旁路换热器(5)之间设置泵(3)。

进一步，所述旁路换热器(5)设置在所述锅炉(9)主烟道(7)平行的旁路烟道中。

进一步，所述旁路换热器(5)与所述锅炉(9)的过热器、再热器装置(8)并联布置，烟气可一分为二同时经过旁路换热器(5)和过热器、再热器装置(8)。

进一步，所述旁路烟气挡板(6)设置在所述旁路烟道烟气流出口，且向外打开以便进入所述旁路烟道的烟气排出。

进一步，所述旁路烟气挡板(6)在机组不参与深度调峰时完全关闭，在机组参与深度调峰时根据调峰速度和幅度的要求设定合适的开度。

进一步，在所述热罐(2)中设置一换热器(10)，在机组退出深度调峰时利用火电机组凝结水将热罐(2)中工质热量回收至热力系统。

进一步，冷罐(1)、热罐(2)的储热工质为在150～450℃温度区间内无相变液体，优选熔盐、导热油。

进一步，旁路烟道的烟气流入口烟气温度不低于700℃。

本发明通过在所述旁路烟道烟气出口侧设置一烟气挡板，以调节进入旁路的烟气流量。在需要机组参与深度调峰时，打开所述旁路烟气挡板，开启循环工质的所述泵，将冷罐内的工质输送到旁路换热器(5)与旁路烟道(4)内的流通烟气换热，通过外接工质吸收烟气热量，减少所述锅炉主烟道(7)的烟气流量，从而减少锅炉自身蒸发量和机组负荷，可达到深度调峰的效果，锅炉减少发电的热量存储在热罐(2)中。在火电机组退出深度调峰时，关闭所述旁路烟气挡板，隔离所述旁路烟道，锅炉所有热烟气从主烟道(7)通过，锅炉蒸发量不变，机组运行方式不变。同时，在热罐中设置一换热器，在机组退出深度调峰时利用火电机组凝结水将所述热罐中工质冷却，实现热量回收，热罐(2)中供热释放热量后回送至冷罐(1)中。

本发明的优点有：

一、利用所述旁路烟道换热器吸收烟气热量，减少过热器、再热器的吸热量，降低锅炉出力，实现在保证锅炉稳燃条件下机组降低负荷，实现深度调峰；

二、结构简单，控制方便，通过控制烟气流量快速降低锅炉蒸发量，实现快速调峰；

三、利用所述冷罐、热罐的分离式布置，将降负荷的机组热量储存并及时回收，避免为实现深度调峰而直接打开蒸汽旁路造成的热量损失。

附图说明

图1是本发明的一种基于旁路烟道的火电机组深度调峰系统的结构示意图。

图2是本发明的一种基于旁路烟道的火电机组深度调峰系统的所述旁路烟气挡板的一个实施例的结构示意图。

其中：1-冷罐，2-热罐，3-泵，4-旁路烟道，5-旁路换热器，6-旁路烟气挡板，7-主烟道，8-过热器、再热器装置，9-锅炉，10-换热器。

具体实施方式

参见图1，本发明的一种基于旁路烟道的火电机组深度调峰系统是在现有锅炉9的主烟道7(对流换热烟道)上方设置一旁路烟道4，旁路烟道4两端分别与锅炉9的主烟道的前部和尾部相通，在旁路烟道4中布置旁路换热器5，旁路换热器5两端分别与锅炉9外的冷罐1和热罐2相连，冷罐1和热罐2相通并设置一泵3进行工质循环，该回路可用熔盐、导热油等150～450℃温度区间内无相变液体作为储热工质，泵3相应地采用熔盐泵或导热油泵。冷罐1和热罐2可采用低位、高位布置，冷罐1内工质通过泵3经旁路烟道4吸热后进入热罐2，热罐2内热工质经换热器10放热后的冷工质可利用高低位势差自动进入冷罐1，减少占地面积和设备投资。在旁路烟道4的烟气出口侧设置旁路烟气挡板6，其打开和关闭以及开度的大小可控制进入旁路烟道4的烟气流量以调节旁路烟气流量，从而调节降负荷的幅度和速率。在需要火电机组参与深度调峰时，打开旁路烟气挡板6，开启工质泵3，通过外接工质吸收烟气热量，减少锅炉9自身出力，达到深度调峰的效果。在火电机组退出深度调峰时，关闭旁路烟气挡板6，隔离旁路烟道4，保持机组运行方式不变。在热罐2中设置一换热器10，在机组退出深度调峰时利用机组凝结水将热罐2中工质冷却，实现热量回收到热力系统。旁路烟道的烟气流入口烟气温度不低于700℃，旁路烟道4设置部分包覆受热面，避免管壁超温。旁路烟气挡板6可采用单片式、多片式、百叶窗式等多种结构，调节方式可为电动、汽动。

参见图2，在本发明的一个实施例中，为了便于开启旁路烟气挡板6，将旁路烟气挡板6设置在旁路烟道烟气流出口(低压区)附近，可远离烟气高温区，保证挡板处于安全温度范围内，且向外打开以便进入旁路烟道4的烟气排出。

通过上面的描述，可以发现，本发明通过在所述旁路烟道烟气出口侧设置一烟气挡板，以调节进入旁路的烟气流量。在机组不参与深度调峰时完全关闭，在需要机组参与深度调峰时，打开所述旁路烟气挡板，根据调峰速度和幅度的要求设定合适的开度，开启循环工质的所述泵，将冷罐内的工质输送到旁路换热器5与旁路烟道4内的流通烟气换热，通过外接工质吸收烟气热量，减少所述锅炉主烟道(7)的烟气流量，从而减少锅炉自身蒸发量和机组负荷，可达到深度调峰的效果，锅炉减少发电的热量存储在热罐(2)中。在火电机组退出深度调峰时，关闭所述旁路烟气挡板，隔离所述旁路烟道，锅炉所有热烟气从主烟道(7)通过，锅炉蒸发量不变，机组运行方式不变。同时，在热罐中设置一换热器，在机组退出深度调峰时利用火电机组凝结水将所述热罐中工质冷却，实现热量回收，热罐(2)中供热释放热量后回送至冷罐(1)中。因此，本发明达到如下的技术效果：

一、利用所述旁路烟道换热器吸收烟气热量，减少过热器、再热器的吸热量，降低锅炉出力，实现在保证锅炉稳燃条件下机组降低负荷，实现深度调峰；

二、结构简单，控制方便，通过控制烟气流量快速降低锅炉蒸发量，实现快速调峰；

三、利用所述冷罐、热罐的分离式布置，将降负荷的机组热量储存并及时回收，避免为实现深度调峰而直接打开蒸汽旁路造成的热量损失。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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