一种基于抽汽耦合蓄热的联合循环电力调峰系统的制作方法

本实用新型属于提升热电机组灵活性的技术领域，具体涉及一种基于抽汽耦合蓄热的联合循环电力调峰系统。

背景技术：

目前，我国政策逐渐重视新能源的推广，降低火电机组的比例，使得火电机组的发展面临严峻考验。当前，为提高火电机组的综合能源利用效率，并争取更多的发电利用小时数，深度挖掘火电机组的供热能力，越来越得到社会各界的重视。燃气热电联产是一种热能、电能同时生产的能源利用形式，它将高品位的热能用于发电，低品位的热能用于供热，既提高能源的利用效率，又减少了环境污染，在节能降耗和减少污染排放方面具有很大的应用价值。

目前，燃气热电联产集中供热系统主要面临的问题是热电比偏低，常规燃气热电联产组合所产生的热电比例是有一定局限的，越是先进的、转换效率高的机组，热电比越小，以10万kw机组为例，其热电比为0.7左右。特别是面临当前火电深度调峰的严峻形势下，机组常以低负荷工况运行，此时机组对外供热能力更低，由此对供热安全性造成了严重影响。然而，现有技术如专利“一种联合循环的热电联供系统（专利号201310401252.0）”，是利用高排抽汽减温减压后对外供热，该技术缺陷是：（1）未考虑能量的梯级利用，直接减温减压的做功能力损失较大；（2）未考虑火电深度调峰需要，为满足外界供热，机组需以高负荷运行，机组调峰能力差。现有技术如专利“燃气蒸汽联合循环供热系统（专利号201710534092.5）”，是利用中排抽汽或余热锅炉的低压补汽为外界提供供热所需的蒸汽及制冷所需的蒸汽，多余低压补汽可输送至临机蒸汽管中，该技术的特点是仅考虑外界供热需求，而未考虑机组电力调峰需求，仅利用中压排汽或锅炉低压补汽作为抽汽来源，无法充分挖掘机组的调峰能力。

技术实现要素：

本实用新型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、性能可靠的基于抽汽耦合蓄热的联合循环电力调峰系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于抽汽耦合蓄热的联合循环电力调峰系统，其特征在于，包括：燃气轮机组和蒸汽轮机组；

所述燃气轮机组包括燃气轮机压气机、燃气轮机燃烧室、燃气轮机透平和第一发电机，所述燃气轮机压气机的排气口与燃气轮机燃烧室的进气口连接，所述燃气轮机燃烧室的排气口与燃气轮机透平的进气口连接，所述燃气轮机透平的排气口通过烟气排放管与余热锅炉的烟气进口连接，所述燃气轮机透平驱动第一发电机发电，且燃气轮机透平与燃气轮机压气机同轴连接；

所述蒸汽轮机组包括余热锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机低压缸、第二发电机、凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、除氧器、补水泵、压力匹配器、第一减温减压装置、第二减温减压装置、蒸汽蓄热器和第三减温减压装置，所述汽轮机高压缸和汽轮机低压缸同轴连接，且驱动第二发电机发电，所述余热锅炉包括烟气预热器、低压汽包、低压过热器、高压汽包和高压过热器，所述烟气预热器的出水口同时与低压汽包的进水口和高压汽包的进水口连接，所述低压汽包的出汽口与低压过热器的进汽口连接，所述高压汽包的出汽口与高压过热器的进汽口连接，所述汽轮机高压缸的进汽口通过高压蒸汽管与高压过热器的出汽口连接，且在汽轮机高压缸的进汽口安装有二号阀门，所述汽轮机高压缸的排汽口通过连通管与汽轮机低压缸的进汽口连接，且在汽轮机低压缸的进汽口安装有液压蝶阀，所述连通管与低压蒸汽管的一端连接，且在低压蒸汽管的一端安装有四号阀门，所述低压过热器的出汽口与低压蒸汽管的另一端连接，且在低压蒸汽管的另一端安装有五号阀门，所述汽轮机低压缸的排汽口与凝汽器连接，锅炉给水管的进水端与凝汽器连接，所述锅炉给水管的出水端与烟气预热器的进水口连接，且在锅炉给水管上沿着水流动方向依次安装有凝结水泵、轴封加热器和除氧器，所述除氧器通过除氧抽汽管与低压蒸汽管连接，且在除氧抽汽管上安装有十六号阀门，高压蒸汽旁路的进汽端与高压蒸汽管连接，且在高压蒸汽旁路上安装有三号阀门，第一高压蒸汽支管的进汽端与高压蒸汽旁路的出汽端连接，且在第一高压蒸汽支管上安装有六号阀门，所述压力匹配器的高压蒸汽进口与第一高压蒸汽支管的出汽端连接，压力匹配器的低压蒸汽进口通过低压蒸汽旁路与低压蒸汽管连接，压力匹配器的中压蒸汽出口与工业供汽管连接，且在低压蒸汽旁路和压力匹配器的中压蒸汽出口分别安装有七号阀门和八号阀门，第二高压蒸汽支管的进汽端与高压蒸汽旁路的出汽端连接，所述第一减温减压装置的进汽口与第二高压蒸汽支管的出汽端连接，第一减温减压装置的出汽口与工业供汽管连接，且在第二高压蒸汽支管和第一减温减压装置的出汽口分别安装有九号阀门和十号阀门，第三高压蒸汽支管的进汽端与高压蒸汽旁路的出汽端连接，第三高压蒸汽支管的出汽端与蒸汽蓄热器的进汽口连接，且在第三高压蒸汽支管上沿着蒸汽流动方向依次安装有十一号阀门、第二减温减压装置和十二号阀门，所述蒸汽蓄热器的出汽口与工业供汽管连接，且在蒸汽蓄热器的出汽口安装有十三号阀门。

进一步而言，锅炉补水管与凝结水泵的进水口连接，且在锅炉补水管上沿着水流动方向依次安装有补水泵和一号阀门。

进一步而言，所述蒸汽蓄热器的出汽口还通过第一低压蒸汽支管与低压蒸汽管连接，且在第一低压蒸汽支管上沿着蒸汽流动方向依次安装有十四号阀门、第三减温减压装置和十五号阀门。

进一步而言，所述工业供汽管同时与压力匹配器、第一减温减压装置和蒸汽蓄热器连接，且在工业供汽管上安装有十七号阀门。

进一步而言，所述高压蒸汽旁路同时与第一高压蒸汽支管、第二高压蒸汽支管和第三高压蒸汽支管连接。

所述的基于抽汽耦合蓄热的联合循环电力调峰系统的运行方法具体如下：

当机组处于纯凝工况，无电力调峰需求时：

开启二号阀门、液压蝶阀、四号阀门、五号阀门和十六号阀门，联合循环机组不对外进行供热，且除氧器的除氧蒸汽来自于低压过热器的低压补汽；

当机组处于纯凝工况，有电力调峰需求时：

a、机组需要降低对外输出电负荷时，主要通过蒸汽蓄热器来进行蒸汽蓄热，降低进入汽轮机做功的蒸汽流量，此时：

打开三号阀门和十一号阀门，来自于高压过热器的高压蒸汽直接进入第二减温减压装置，经过减温减压后通过打开十二号阀门输送至蒸汽蓄热器进行蓄热，从而降低进入汽轮机做功的蒸汽流量；

b、机组需要增加对外输出电负荷时，主要通过蒸汽蓄热器来进行蒸汽放热，增加进入汽轮机做功的蒸汽流量，此时：

关闭三号阀门、十一号阀门和十二号阀门，同时打开十三号阀门、十四号阀门和十五号阀门，蒸汽蓄热器输出蒸汽进入第三减温减压装置，经过减温减压后输送至汽轮机低压缸，增加进入汽轮机做功的蒸汽流量；

当机组处于供热工况，无电力调峰需求时：

打开十七号阀门，通过工业供汽管给外界热用户供蒸汽，此时为外界热用户供蒸汽的具体操作方法如下：

打开三号阀门、六号阀门、七号阀门和八号阀门，利用高压过热器的高压蒸汽作为压力匹配器的高压进汽，利用低压过热器的低压补汽或者汽轮机高压缸的排汽作为压力匹配器的低压进汽，然后由压力匹配器输出中压蒸汽，用于为外界热用户供蒸汽；

或者，打开三号阀门、九号阀门和十号阀门，高压过热器的高压蒸汽进入第一减温减压装置，经过减温减压后输出中压蒸汽，用于为外界热用户供蒸汽；

当机组处于供热工况，有电力调峰需求时：

a、机组需要降低对外输出电负荷时，主要通过蒸汽蓄热器来进行蒸汽蓄热，降低进入汽轮机做功的蒸汽流量，具体操作如下：

打开十一号阀门和十二号阀门，高压过热器的高压蒸汽进入第二减温减压装置，经过减温减压后输送至蒸汽蓄热器进行蓄热，从而降低进入汽轮机做功的蒸汽流量；

b、机组需要增加对外输出电负荷时，利用蒸汽蓄热器替代压力匹配器和第一减温减压装置，通过蒸汽蓄热器进行蒸汽放热，来为外界热用户供蒸汽，从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量，具体操作如下：

关闭六号阀门、七号阀门和八号阀门，压力匹配器不再工作；

关闭九号阀门和十号阀门，第一减温减压装置不再工作；

此时，还关闭三号阀门、十一号阀门和十二号阀门，同时打开十三号阀门，蒸汽蓄热器输出蒸汽，通过打开十七号阀门经过工业供汽管给外界热用户供蒸汽。

上述基于抽汽耦合蓄热的联合循环电力调峰系统的运行方法中：

当机组处于供热工况且无电力调峰需求时，优先选择利用压力匹配器为外界热用户供蒸汽，其次选择利用第一减温减压装置为外界热用户供蒸汽；

当机组处于供热工况且有电力调峰需求时，优先选择利用蒸汽蓄热器为外界热用户供蒸汽，其次选择利用压力匹配器为外界热用户供蒸汽，最后选择利用第一减温减压装置为外界热用户供蒸汽。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，设计合理，性能可靠，基于能量梯级利用原理，并结合蒸汽余能利用方式，进行不同抽汽方式的集成设计，有效提高6fa型联合循环机组热电解耦运行能力；同时利用蒸汽蓄热器，既实现了联合循环机组电力调峰与供热的协同匹配，又提升了联合循环机组在纯凝工况下的调峰调频能力，实现了联合循环机组全工况下的电力调峰。运用了本实用新型之后，在深度挖掘联合循环机组对外供热能力的同时，有效降低了供热过程中的做功能力损失；另外，又满足了当前严峻的电力调峰调频政策需求，实现了火电机组深度调峰调频，具有较高地实际运用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中基于抽汽耦合蓄热的联合循环电力调峰系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中的基于抽汽耦合蓄热的联合循环电力调峰系统，包括：燃气轮机组和蒸汽轮机组；

燃气轮机组包括燃气轮机压气机1、燃气轮机燃烧室2、燃气轮机透平3和第一发电机4，燃气轮机压气机1的排气口与燃气轮机燃烧室2的进气口连接，燃气轮机燃烧室2的排气口与燃气轮机透平3的进气口连接，燃气轮机透平3的排气口通过烟气排放管23与余热锅炉5的烟气进口连接，燃气轮机透平3驱动第一发电机4发电，且燃气轮机透平3与燃气轮机压气机1同轴连接；

蒸汽轮机组包括余热锅炉5、汽轮机高压缸6、汽轮机低压缸7、第二发电机8、凝汽器9、凝结水泵10、轴封加热器11、除氧器12、补水泵13、压力匹配器14、第一减温减压装置15、第二减温减压装置16、蒸汽蓄热器17和第三减温减压装置18，汽轮机高压缸6和汽轮机低压缸7同轴连接，且驱动第二发电机8发电，余热锅炉5包括烟气预热器501、低压汽包502、低压过热器503、高压汽包504和高压过热器505，烟气预热器501的出水口同时与低压汽包502的进水口和高压汽包504的进水口连接，低压汽包502的出汽口与低压过热器503的进汽口连接，高压汽包504的出汽口与高压过热器505的进汽口连接，汽轮机高压缸6的进汽口通过高压蒸汽管24与高压过热器505的出汽口连接，且在汽轮机高压缸6的进汽口安装有二号阀门42，汽轮机高压缸6的排汽口通过连通管26与汽轮机低压缸7的进汽口连接，且在汽轮机低压缸7的进汽口安装有液压蝶阀44，连通管26与低压蒸汽管27的一端连接，且在低压蒸汽管27的一端安装有四号阀门45，低压过热器503的出汽口与低压蒸汽管27的另一端连接，且在低压蒸汽管27的另一端安装有五号阀门46，汽轮机低压缸7的排汽口与凝汽器9连接，锅炉给水管21的进水端与凝汽器9连接，锅炉给水管21的出水端与烟气预热器501的进水口连接，且在锅炉给水管21上沿着水流动方向依次安装有凝结水泵10、轴封加热器11和除氧器12，除氧器12通过除氧抽汽管33与低压蒸汽管27连接，且在除氧抽汽管33上安装有十六号阀门57，高压蒸汽旁路25的进汽端与高压蒸汽管24连接，且在高压蒸汽旁路25上安装有三号阀门43，第一高压蒸汽支管28的进汽端与高压蒸汽旁路25的出汽端连接，且在第一高压蒸汽支管28上安装有六号阀门47，压力匹配器14的高压蒸汽进口与第一高压蒸汽支管28的出汽端连接，压力匹配器14的低压蒸汽进口通过低压蒸汽旁路31与低压蒸汽管27连接，压力匹配器14的中压蒸汽出口与工业供汽管34连接，且在低压蒸汽旁路31和压力匹配器14的中压蒸汽出口分别安装有七号阀门48和八号阀门49，第二高压蒸汽支管29的进汽端与高压蒸汽旁路25的出汽端连接，第一减温减压装置15的进汽口与第二高压蒸汽支管29的出汽端连接，第一减温减压装置15的出汽口与工业供汽管34连接，且在第二高压蒸汽支管29和第一减温减压装置15的出汽口分别安装有九号阀门50和十号阀门51，第三高压蒸汽支管30的进汽端与高压蒸汽旁路25的出汽端连接，第三高压蒸汽支管30的出汽端与蒸汽蓄热器17的进汽口连接，且在第三高压蒸汽支管30上沿着蒸汽流动方向依次安装有十一号阀门52、第二减温减压装置16和十二号阀门53，蒸汽蓄热器17的出汽口与工业供汽管34连接，且在蒸汽蓄热器17的出汽口安装有十三号阀门54。

锅炉补水管22与凝结水泵10的进水口连接，且在锅炉补水管22上沿着水流动方向依次安装有补水泵13和一号阀门41。

蒸汽蓄热器17的出汽口还通过第一低压蒸汽支管32与低压蒸汽管27连接，且在第一低压蒸汽支管32上沿着蒸汽流动方向依次安装有十四号阀门55、第三减温减压装置18和十五号阀门56。

工业供汽管34同时与压力匹配器14的中压蒸汽出口、第一减温减压装置15的出汽口和蒸汽蓄热器17的出汽口连接，且在工业供汽管34上安装有十七号阀门58。

高压蒸汽旁路25的出汽端同时与第一高压蒸汽支管28的进汽端、第二高压蒸汽支管29的进汽端和第三高压蒸汽支管30的进汽端连接。

本实施例中，基于抽汽耦合蓄热的联合循环电力调峰系统的运行方法具体如下：

当机组处于纯凝工况，无电力调峰需求时：

开启二号阀门42、液压蝶阀44、四号阀门45、五号阀门46和十六号阀门57，联合循环机组不对外进行供热，且除氧器12的除氧蒸汽来自于低压过热器503的低压补汽；

当机组处于纯凝工况，有电力调峰需求时：

a、机组需要降低对外输出电负荷时，主要通过蒸汽蓄热器17来进行蒸汽蓄热，降低进入汽轮机做功的蒸汽流量，此时：

打开三号阀门43和十一号阀门52，来自于高压过热器505的高压蒸汽直接进入第二减温减压装置16，经过减温减压后通过打开十二号阀门53输送至蒸汽蓄热器17进行蓄热，从而降低进入汽轮机做功的蒸汽流量；

b、机组需要增加对外输出电负荷时，主要通过蒸汽蓄热器17来进行蒸汽放热，增加进入汽轮机做功的蒸汽流量，此时：

关闭三号阀门43、十一号阀门52和十二号阀门53，同时打开十三号阀门54、十四号阀门55和十五号阀门56，蒸汽蓄热器17输出蒸汽进入第三减温减压装置18，经过减温减压后输送至汽轮机低压缸7，增加进入汽轮机做功的蒸汽流量；

当机组处于供热工况，无电力调峰需求时：

打开十七号阀门58，通过工业供汽管34给外界热用户供蒸汽，此时为外界热用户供蒸汽的具体操作方法如下：

打开三号阀门43、六号阀门47、七号阀门48和八号阀门49，利用高压过热器505的高压蒸汽作为压力匹配器14的高压进汽，利用低压过热器503的低压补汽或者汽轮机高压缸6的排汽作为压力匹配器14的低压进汽，然后由压力匹配器14输出中压蒸汽，用于为外界热用户供蒸汽；

或者，打开三号阀门43、九号阀门50和十号阀门51，高压过热器505的高压蒸汽进入第一减温减压装置15，经过减温减压后输出中压蒸汽，用于为外界热用户供蒸汽；

当机组处于供热工况，有电力调峰需求时：

a、机组需要降低对外输出电负荷时，主要通过蒸汽蓄热器17来进行蒸汽蓄热，降低进入汽轮机做功的蒸汽流量，具体操作如下：

打开十一号阀门52和十二号阀门53，高压过热器505的高压蒸汽进入第二减温减压装置16，经过减温减压后输送至蒸汽蓄热器17进行蓄热，从而降低进入汽轮机做功的蒸汽流量；

b、机组需要增加对外输出电负荷时，利用蒸汽蓄热器17替代压力匹配器14和第一减温减压装置15，通过蒸汽蓄热器17进行蒸汽放热，来为外界热用户供蒸汽，从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量，具体操作如下：

关闭六号阀门47、七号阀门48和八号阀门49，压力匹配器14不再工作；

关闭九号阀门50和十号阀门51，第一减温减压装置15不再工作；

此时，还关闭三号阀门43、十一号阀门52和十二号阀门53，同时打开十三号阀门54，蒸汽蓄热器17输出蒸汽，通过打开十七号阀门58经过工业供汽管34给外界热用户供蒸汽。

在本实施例的具体运行方法中：

当机组处于供热工况且无电力调峰需求时，优先选择利用压力匹配器14为外界热用户供蒸汽，其次选择利用第一减温减压装置15为外界热用户供蒸汽；

当机组处于供热工况且有电力调峰需求时，优先选择利用蒸汽蓄热器17为外界热用户供蒸汽，其次选择利用压力匹配器14为外界热用户供蒸汽，最后选择利用第一减温减压装置15为外界热用户供蒸汽。

在本实施例的具体运行方法中，所有阀门均具有调节管道流体流量的功能；除液压蝶阀44之外，其它阀门均具有截断的功能。

在本实施例的具体运行方法中，所有阀门的开度调节，通过联合循环机组的dcs控制系统远程操作完成；另外，联合循环机组锅炉给水系统的补水流量由对外供热的蒸汽流量和蒸汽蓄热器17进行蓄放热的蒸汽流量共同决定；蒸汽蓄热器17的蓄放热能力和蓄放热时间需同时考虑电力深度调峰调频要求、机组对外供热能力以及机组抽汽集成系统调节能力等综合因素来确定。

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

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