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首页 / 专利分类库 / 蒸汽的发生 / 一种基于给水加热的深度调峰系统

一种基于给加热的深度调峰系统

申请号 CN202311767316.9 申请日 2023-12-20 公开(公告)号 CN117739335A 公开(公告)日 2024-03-22
申请人 上海外高桥第三发电有限责任公司; 发明人 张岭; 杜洋洋; 孙斌; 奚英涛; 韦康; 包卫忠; 汪晨; 陈斌; 张炜; 唐桦;
摘要 本 发明 公开了一种基于给 水 加热的深度调峰系统,涉及发电技术领域,具体地,针对机组现有末级高加及其抽汽,通过引入更高压 力 等级的 蒸汽 ,替换现有末级高加的抽汽,同时维持一定的给水压力使得省 煤 器出口给水保持一定的 过冷 度,以提高深度调峰工况下机组的入炉给水 温度 ,进而提高省煤器入口水温、省煤器出口水温、提高省煤器出口烟温、降低水冷壁入口欠 焓 、缩短水冷壁中的热水段并保持水冷壁出口蒸汽具有一定的 过热 度,最终实现机组于深度调峰工况下的 锅炉 干态运行、保持水动力 稳定性 、脱硝系统持续稳定投入运行。
权利要求

1.一种基于给加热的深度调峰系统,其特征在于,包括除器、前置、给水泵、现有末级高压加热器、锅炉、主蒸汽节流组件、高压缸、抽汽隔离,除氧器出口的低压凝水依次经前置泵、给水泵增压后进入现有末级高压加热器中进行加热,加热后的给水进入锅炉中,依次被省器、水冷壁、过热器受热面加热,最终得到主蒸汽进入高压缸中作功;其中:
高压缸进汽管道上布置有高压缸进汽阀组;
现有末级高加的进汽来源为高压缸的回热抽汽,所述现有末级高压加热器的进汽管道上布置有抽汽隔离阀;
从锅炉过热器出口至高压缸之间的主蒸汽管道中,设置减温模,减温水进入减温模块,与进入减温模块中的主蒸汽进行混合,减温模块出口的蒸汽经管道接入现有末级高压加热器进汽管道中,接口位置位于现有末级高压加热器进汽管道中抽汽隔离阀的下游管道处,通过引入较所述现有末级高压加热器回热抽汽更高压等级的蒸汽到所述现有末级高压加热器中,提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述减温模块包括依次通过管道连接的隔离阀、减压阀和减温器
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述较所述现有末级高压加热器回热抽汽更高压力等级的蒸汽是本机组主蒸汽或过热器蒸汽或非本机组蒸汽。
4.如权利要求2所述的系统,其特征在于,在所述减温器出口到所述末级高压加热器进汽口之间设置混合器,将减温器出口的蒸汽与现有末级高压加热器的回热抽汽或压力等级更低的蒸汽在混合器中进行混合,在满足混合器出口蒸汽压力高于现有末级高压加热器回热抽汽的前提下,混合后的蒸汽进入现有末级高压加热器中对给水进行加热。
5.如权利要求2所述的系统,其特征在于,增设换热器,所述换热器位于在所述高压缸出汽口抽汽管道的抽汽隔离阀后至所述现有末级高压加热器进汽口之间,以及在所述减温器出口到所述现有末级高压加热器进汽口之间。
6.如权利要求4所述的系统,其特征在于,在所述混合器出口至所述现有未级高压加热器进汽口之间设有换热器,在所述现有未级高压加热器进汽口设置换热器。
7.如权利要求4所述的系统,其特征在于,所述混合器为压力匹配器。
8.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述主蒸汽节流组件是高压缸进汽调门组或调节阀。
9.如权利要求1‑8任一项所述的系统,其特征在于,利用主蒸汽节流组件对主蒸汽进行节流,以维持一定的给水压力,将省煤器出口给水保持一定的过冷度。
10.如权利要求1‑8任一项所述的系统,其特征在于,利用在省煤器出口至高压缸进口的给水或蒸汽管路系统中设置节流组件,以维持一定的给水压力。

说明书全文

一种基于给加热的深度调峰系统

技术领域

[0001] 本发明涉及发电技术领域,尤其涉及一种基于给水加热的深度调峰系统。

背景技术

[0002] 目前,高参数、大容量、高效低的超(超)临界机组已成为火电厂新建机组选型的主流。对于超(超)临界机组,其容量主要以350MW、660MW、1000MW等级为主,亦有少量的1200MW、1350MW等级。
[0003] 新能源装机容量和发电量再创新高,因新能源发电方式具有发电量的不确定性,传统火电机组尤其是燃火电机组,必须承担起基础保障电源和配合新能源发电的灵活性调峰电源的色。
[0004] 以某1000MW超(超)临界机组为例,该地区电网调度负荷范围为40%‑100%THA,该机组负荷所对应锅炉设备的给水流量高于锅炉保持干态运行的最小流量,因此,在目前正常负荷调度范围内,锅炉始终保持干态运行而不存在干湿态转换过程。然而,随着新能源的迅速发展,目前该机组需深度调峰运行,且负荷调度下限需低至20%,该机组20%负荷所对应锅炉设备的给水流量已经低于锅炉保持干态运行的最小流量,锅炉将不得不需要转为湿态运行。因此,机组运行面临诸多问题,如深度调峰工况下,锅炉干态、湿态转换频繁,煤、水、的控制非常困难,锅炉非停风险急剧增加;深度调峰工况下,因水冷壁入口给水欠增加,锅炉水冷壁水动稳定性差,水冷壁超温爆管风险急剧增加;深度调峰工况下,省煤器出口烟温将低于常规脱硝催化剂正常投运的温度下限(如300℃),脱硝系统将无法正常3 3
投运,预见NOX排放将爆增且远远高于标准要求值(如排放指标由25mg/Nm爆增至200mg/Nm
3
以上,远超标准值50mg/Nm);锅炉湿态运行工况下,若锅炉水冷壁出口的汽水分离器中分离出来的水直接排向大气式扩容器,则造成大量工质及其能量损失,机组能耗将大幅上升、运行经济性大幅下降。因此,机组如何在深度调峰工况下维持锅炉干态运行,且保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行,成为亟需解决的问题。
[0005] 因此,本领域的技术人员致力于开发一种基于给水加热的深度调峰系统,实现机组于深度调峰工况下的锅炉干态运行、保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行。

发明内容

[0006] 有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是如何在深度调峰工况下维持锅炉干态运行,且保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行。
[0007] 为实现上述目的,本发明提供了一种基于给水加热的深度调峰系统,其特征在于,包括除器、前置、给水泵、现有末级高压加热器、锅炉、主蒸汽节流组件、高压缸、抽汽隔离,除氧器出口的低压凝水依次经前置泵、给水泵增压后进入现有末级高压加热器中进行加热,加热后的给水进入锅炉中,依次被省煤器、水冷壁、过热器受热面加热,最终得到主蒸汽进入高压缸中作功;其中:
[0008] 高压缸进汽管道上布置有高压缸进汽阀组;
[0009] 现有末级高加的进汽来源为高压缸的回热抽汽,所述现有末级高压加热器的进汽管道上布置有抽汽隔离阀;
[0010] 从锅炉过热器出口至高压缸之间的主蒸汽管道中,设置减温模,减温水进入减温模块,与进入减温模块中的主蒸汽进行混合,减温模块出口的蒸汽经管道接入现有末级高压加热器进汽管道中,接口位置位于现有末级高压加热器进汽管道中抽汽隔离阀的下游管道处,通过引入较所述现有末级高压加热器回热抽汽更高压力等级的蒸汽到所述现有末级高压加热器中,提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度。
[0011] 在本发明的较佳实施方式中,减温模块包括依次通过管道连接的隔离阀、减压阀和减温器
[0012] 在本发明的较佳实施方式中,较所述现有末级高压加热器回热抽汽更高压力等级的蒸汽是本机组主蒸汽或过热器蒸汽或非本机组蒸汽。
[0013] 在本发明的较佳实施方式中,在所述减温器出口到所述末级高压加热器进汽口之间设置混合器,将减温器出口的蒸汽与现有末级高压加热器的回热抽汽或压力等级更低的蒸汽在混合器中进行混合,在满足混合器出口蒸汽压力高于现有末级高压加热器回热抽汽的前提下,混合后的蒸汽进入现有末级高压加热器中对给水进行加热。
[0014] 在本发明的较佳实施方式中,增设换热器,所述换热器位于在所述高压缸出汽口抽汽管道的抽汽隔离阀后至所述现有末级高压加热器进汽口之间,以及在所述减温器出口到所述现有末级高压加热器进汽口之间。
[0015] 在本发明的较佳实施方式中,在所述混合器出口至所述现有未级高压加热器进汽口之间设有换热器,在所述现有未级高压加热器进汽口设置换热器。
[0016] 在本发明的较佳实施方式中,所述混合器为压力匹配器。
[0017] 在本发明的较佳实施方式中,所述主蒸汽节流组件是高压缸进汽调门组或调节阀。
[0018] 在本发明的较佳实施方式中,利用主蒸汽节流组件对主蒸汽进行节流,以维持一定的给水压力,将省煤器出口给水保持一定的过冷度。
[0019] 在本发明的较佳实施方式中,利用在省煤器出口至高压缸进口的给水或蒸汽管路系统中设置节流组件,以维持一定的给水压力。
[0020] 技术效果
[0021] 基于给水加热的深度调峰系统针对机组现有末级高加及其抽汽,通过引入更高压力等级的蒸汽,替换现有末级高加的抽汽,同时维持一定的给水压力使得省煤器出口给水保持一定的过冷度,用以提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度,进而提高省煤器入口水温、省煤器出口水温、提高省煤器出口烟温、降低水冷壁入口欠焓、缩短水冷壁中的热水段并保持水冷壁出口蒸汽具有一定的过热度,最终实现机组于深度调峰工况下的锅炉干态运行、保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行。
[0022] 用以替换现有末级高加抽汽的更高压力等级的蒸汽,来源可以是:本机组或其他机组的主蒸汽、过热器系统内蒸汽,或前述蒸汽与其他相对低压力蒸汽(如机组回热抽汽、再热蒸汽等)的混合蒸汽。
[0023] 同时,维持一定的给水压力,将省煤器出口给水保持一定的过冷度。
[0024] 进一步地,随着省煤器出口水温的提高,水冷壁入口水温得到提高,进而降低了水冷壁入口欠焓,强化了水动力稳定性;
[0025] 进一步地,随着水冷壁入口水温的提高,水冷壁出口蒸汽可保持一定的过热度,即实现锅炉干态运行。
[0026] 本发明通过引入更高压力等级的蒸汽,替换现有末级高加的抽汽,用以提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度,进而实现机组于深度调峰工况(如20%THA,甚至更低)下的锅炉干态运行、保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行,且避免锅炉、汽轮机热力系统的大规模改造,较好地适应机组响应电网深度调峰的宽负荷范围运行,同时提升机组运行经济性和灵活性。
[0027] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

[0028] 图1是现有锅炉入炉给水加热的系统示意图;
[0029] 图2是本发明的锅炉入炉给水加热示意图;
[0030] 图3是较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0031] 图4是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0032] 图5是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0033] 图6是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0034] 图7是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0035] 图8是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0036] 图9是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0037] 图10是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0038] 图11是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0039] 图12是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。
[0040] 图13是另一较佳实施方式的供热蒸汽系统示意图。

具体实施方式

[0041] 以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例,使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现,本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0042] 在附图中,结构相同的部件以相同数字标号表示,各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的,本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰,附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0043] 如图1所示,现有锅炉入炉给水加热的系统除氧器出口的低压凝水依次经前置泵、给水泵增压后进入高压加热器中进行加热,加热后的给水进入锅炉中,依次被省煤器、水冷壁、过热器等受热面加热,最终得到主蒸汽进入高压缸中作功。
[0044] 其中:
[0045] 高压缸进汽管道上布置有高压缸进汽阀门组,该高压缸进汽阀门组可对主蒸汽的压力和流量进行调节。
[0046] 现有末级高加的进汽来源为高压缸的回热抽汽,该末级高加的进汽管道上布置由抽汽隔离阀。
[0047] 实施方式1
[0048] 本申请锅炉入炉给水加热示意图如图2所示,除氧器出口的低压凝水依次经前置泵、给水泵增压后进入高压加热器中进行加热,加热后的给水进入锅炉中,依次被省煤器、水冷壁、过热器等受热面加热,最终得到主蒸汽进入高压缸中作功。
[0049] 同时,从锅炉过热器出口至高压缸之间的主蒸汽管道中,抽取部分主蒸汽,依次经隔离阀、减压阀进入减温器中与减温水进行混合,减温器出口的蒸汽经管道接入现有末级高加进汽管道中,接口位置位于现有末级高加进汽管道中抽汽隔离阀的下游管道合适处,实现该减温器出口的蒸汽对现有末级高加回热抽汽的替换,用以提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度。
[0050] 其中,机组运行时,减温器出口蒸汽的压力将相对高于现有末级高加的回热抽汽,且当减温器出口蒸汽对现有末级高加中的给水进行加热时,该现有末级高加抽汽管道上的抽汽隔离阀处于关闭状态。
[0051] 同时,利用高压缸进汽阀门组对主蒸汽进行节流,以维持一定的给水压力,将省煤器出口给水保持一定的过冷度。需要说明的是,还可以利用在省煤器出口至高压缸进口的给水或蒸汽管路系统中设置节流组件(如调节阀等),以维持一定的给水压力。
[0052] 如此,深度调峰工况下,以20%THA工况为例:
[0053] 机组入炉给水温度可被提升至75%THA甚至100%THA的给水温度水平;
[0054] 进一步地,随着机组入炉给水温度的提高,省煤器入口水温得到提高,进而省煤器出口水温得到提高,且省煤器出口烟温得到提高并满足脱硝入口烟温需求;
[0055] 进一步地,在省煤器出口水温得到提高的同时,维持一定的给水压力,使得省煤器出口给水保持一定的过冷度;
[0056] 进一步地,随着省煤器出口水温的提高,水冷壁入口水温得到提高,进而降低了水冷壁入口欠焓,强化了水动力稳定性;
[0057] 进一步地,随着水冷壁入口水温的提高,水冷壁出口蒸汽可保持一定的过热度,即实现锅炉干态运行。
[0058] 实施方式2
[0059] 如图3所示,将抽取部分主蒸汽优化为过热器系统中的蒸汽,如过热器中间联箱蒸汽,因过热器中间联箱蒸汽的温度将低于主蒸汽温度,因此可降低相关高温度等级管道的使用量。
[0060] 实施方式3
[0061] 如图4所示,在上述方案的基础上,将抽取部分主蒸汽优化为其他机组的过热蒸汽或回热抽汽,在满足减温器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,提升了本机组的运行灵活性。
[0062] 实施方式4
[0063] 如图5所示,在上述方案的基础上,将该减温器出口的蒸汽与现有末级高加的回热抽汽(该现有末级高加抽汽管道上的抽汽隔离阀处于开启状态)或压力等级更低的蒸汽在混合器(如压力匹配器等)中进行混合,在满足混合器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,混合后的蒸汽进入现有末级高加中对给水进行加热。
[0064] 实施方式5
[0065] 如图6所示,在上述方案的基础上,将抽取部分主蒸汽优化为过热器系统中的蒸汽,如过热器中间联箱蒸汽;同时,将该减温器出口的蒸汽与现有末级高加的回热抽汽(该现有末级高加抽汽管道上的抽汽隔离阀处于开启状态)或压力等级更低的蒸汽在混合器(如压力匹配器等)中进行混合,在满足混合器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,混合后的蒸汽进入现有末级高加中对给水进行加热。
[0066] 实施方式6
[0067] 如图7所示,在上述方案的基础上,将抽取部分主蒸汽优化为其他机组的过热蒸汽或回热抽汽,在满足减温器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,将该减温器出口的蒸汽与现有末级高加的回热抽汽(该现有末级高加抽汽管道上的抽汽隔离阀处于开启状态)或压力等级更低的蒸汽在混合器(如压力匹配器等)中进行混合,在满足混合器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,混合后的蒸汽进入现有末级高加中对给水进行加热。
[0068] 实施方式7
[0069] 如图8所示,在上述方案的基础上,在现有末级高加进汽管道上增设换热器,蒸汽在换热器中可对其他工质(如风、水、煤等)进行加热后,再进入现有末级高加中对给水进行加热,如此可相对提高现有末级高加的进汽流量。
[0070] 实施方式8
[0071] 如图9所示,在上述方案的基础上,将抽取部分主蒸汽优化为过热器系统中的蒸汽,如过热器中间联箱蒸汽,因过热器中间联箱蒸汽的温度将低于主蒸汽温度,因此可降低相关高温度等级管道的使用量;同时,在现有末级高加进汽管道上增设换热器,蒸汽在换热器中可对其他工质(如风、水、煤等)进行加热后,再进入现有末级高加中对给水进行加热,如此可相对提高现有末级高加的进汽流量。
[0072] 实施方式9
[0073] 如图10所示,在上述方案的基础上,将抽取部分主蒸汽优化为其他机组的过热蒸汽或回热抽汽,在满足减温器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,提升了本机组的运行灵活性;同时,在现有末级高加进汽管道上增设换热器,蒸汽在换热器中可对其他工质(如风、水、煤等)进行加热后,再进入现有末级高加中对给水进行加热,如此可相对提高现有末级高加的进汽流量。
[0074] 实施方式10
[0075] 如图11所示,在上述方案的基础上,将该减温器出口的蒸汽与现有末级高加的回热抽汽(该现有末级高加抽汽管道上的抽汽隔离阀处于开启状态)或压力等级更低的蒸汽在混合器(如压力匹配器等)中进行混合,在满足混合器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,混合后的蒸汽进入现有末级高加中对给水进行加热;同时,在现有末级高加进汽管道上增设换热器,蒸汽在换热器中可对其他工质(如风、水、煤等)进行加热后,再进入现有末级高加中对给水进行加热,如此可相对提高现有末级高加的进汽流量。
[0076] 实施方式11
[0077] 如图12所示,在上述方案的基础上,将抽取部分主蒸汽优化为过热器系统中的蒸汽,如过热器中间联箱蒸汽;同时,将该减温器出口的蒸汽与现有末级高加的回热抽汽(该现有末级高加抽汽管道上的抽汽隔离阀处于开启状态)或压力等级更低的蒸汽在混合器(如压力匹配器等)中进行混合,在满足混合器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,混合后的蒸汽进入现有末级高加中对给水进行加热;此外,在现有末级高加进汽管道上增设换热器,蒸汽在换热器中可对其他工质(如风、水、煤等)进行加热后,再进入现有末级高加中对给水进行加热,如此可相对提高现有末级高加的进汽流量。
[0078] 实施方式12
[0079] 如图13所示,在上述方案的基础上,将抽取部分主蒸汽优化为其他机组的过热蒸汽或回热抽汽,在满足减温器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,将该减温器出口的蒸汽与现有末级高加的回热抽汽(该现有末级高加抽汽管道上的抽汽隔离阀处于开启状态)或压力等级更低的蒸汽在混合器(如压力匹配器等)中进行混合,在满足混合器出口蒸汽压力高于现有末级高加回热抽汽的前提下,混合后的蒸汽进入现有末级高加中对给水进行加热;同时,在现有末级高加进汽管道上增设换热器,蒸汽在换热器中可对其他工质(如风、水、煤等)进行加热后,再进入现有末级高加中对给水进行加热,如此可相对提高现有末级高加的进汽流量。
[0080] 实施方式13
[0081] 以某1000MW机组20%THA工况的数据为例,主发电机负荷200MW,现有末级高加进汽参数1.75MPa、436℃和出口给水参数6MPa、192℃,省煤器出口水温240℃(过冷度36℃,欠焓176kJ/kg)、省煤器出口烟温245℃,水冷壁出口为湿饱和蒸汽,机组处于湿态运行状态,脱硝系统无法投用。
[0082] 通过使用以上系统:主发电机负荷200MW,现有末级高加进汽参数6.8MPa、500℃和出口给水参数12MPa、280℃,省煤器出口水温304℃(过冷度10℃,欠焓64kJ/kg)、省煤器出口烟温310℃,水冷壁出口过热度为10℃,机组处于干态运行状态,水冷壁入口水的欠焓相对降低112kJ/kg,水冷壁出口蒸汽温度偏差受控,水动力稳定性得到强化,且脱硝系统稳定持续投用。
[0083] 因此,基于给水加热的深度调峰系统,针对机组现有末级高加及其抽汽,通过引入更高压力等级的蒸汽,替换现有末级高加的抽汽,同时维持一定的给水压力使得省煤器出口给水保持一定的过冷度,用以提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度,进而提高省煤器入口水温、省煤器出口水温、提高省煤器出口烟温、降低水冷壁入口欠焓、缩短水冷壁中的热水段并保持水冷壁出口蒸汽具有一定的过热度,最终实现机组于深度调峰工况下的锅炉干态运行、保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行。
[0084] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。