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CN109869784B - 一种用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置及其运行方法 - Google Patents

一种用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置及其运行方法 Download PDF

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CN109869784B
CN109869784B CN201910108100.9A CN201910108100A CN109869784B CN 109869784 B CN109869784 B CN 109869784B CN 201910108100 A CN201910108100 A CN 201910108100A CN 109869784 B CN109869784 B CN 109869784B
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马斯鸣
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王宏石
杨志群
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Abstract

本发明涉及一种用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置及其运行方法,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、燃气轮机燃烧室、燃气轮机透平和第一发电机,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、第一减温减压装置、第二减温减压装置、蒸汽蓄热器、做功设备、动力设备、热网加热器、疏水换热器和热网循环泵;本发明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,既提升了联合循环机组的调峰调频能力,又保证了联合循环机组全工况下的对外供暖能力。

Description

一种用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置及其运行 方法
技术领域
本发明属于提升热电机组灵活性的技术领域,具体涉及一种用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置及其运行方法。
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。
发明内容
本发明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、性能可靠的用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置及其运行方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置,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、第一减温减压装置、第二减温减压装置、蒸汽蓄热器、做功设备、动力设备、热网加热器、疏水换热器和热网循环泵,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一号阀门,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三号阀门,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四号阀门,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,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二号阀门,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,所述第一高压蒸汽支管的出汽端与第一减温减压装置的进汽口连接,且在第一高压蒸汽支管上安装有六号阀门,所述第一减温减压装置的出汽口与采暖抽汽管的进汽端连接,且在第一减温减压装置的出汽口安装有七号阀门,所述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,且在第二高压蒸汽支管上沿着蒸汽流动方向依次安装有八号阀门和第二减温减压装置,所述第二高压蒸汽支管的出汽端同时与蒸汽蓄热器的进汽口和做功设备的进汽口连接,且在蒸汽蓄热器的进汽口和做功设备的进汽口分别安装有十号阀门和九号阀门,所述蒸汽蓄热器的出汽口与采暖抽汽管的进汽端连接,且在蒸汽蓄热器的出汽口安装有十一号阀门,所述做功设备的排汽口与采暖抽汽管的进汽端连接,且在做功设备的排汽口安装有十二号阀门,低压蒸汽旁路的进汽端与低压蒸汽管连接,所述低压蒸汽旁路的出汽端与采暖抽汽管的进汽端连接,且在低压蒸汽旁路上安装有五号阀门,所述除氧器通过除氧抽汽管与低压蒸汽旁路的出汽端连接,且在除氧抽汽管上安装有十三号阀门,所述采暖抽汽管的出汽端与热网加热器的进汽口连接,且在采暖抽汽管上安装有十四号阀门,所述热网加热器的疏水出口与疏水换热器的高温疏水进口连接,疏水换热器的低温疏水出口通过疏水管与凝结水泵的进水口连接,且在疏水管上安装有十五号阀门,热网回水管与疏水换热器的低温水侧进口连接,且在热网回水管上安装有热网循环泵,所述疏水换热器的低温水侧出口与热网加热器的水侧进口连接,热网加热器的水侧出口与热网供水管连接。
进一步而言,所述做功设备驱动动力设备进行做功,做功设备为背压机或螺杆膨胀机,动力设备为发电机、热网循环泵或凝结水泵等设备。
进一步而言,所述第一减温减压装置、蒸汽蓄热器与做功设备为并联连接,同时为除氧器和热网加热器提供所需要的蒸汽。
进一步而言,所述除氧器通过除氧抽汽管同时与低压蒸汽旁路、第一减温减压装置、蒸汽蓄热器和做功设备连接。
进一步而言,所述热网加热器通过采暖抽汽管同时与低压蒸汽旁路、第一减温减压装置、蒸汽蓄热器和做功设备连接。
进一步而言,所述高压蒸汽管通过高压蒸汽旁路同时与第一高压蒸汽支管的进汽端和第二高压蒸汽支管的进汽端连接。
所述的用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置的运行方法如下:
当机组处于纯凝工况,无电力调峰需求时:
打开一号阀门、液压蝶阀、三号阀门、四号阀门、五号阀门和十三号阀门,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:
还打开二号阀门、八号阀门和十号阀门,来自于高压过热器的高压蒸汽经过第二减温减压装置进行减温减压后,再输送至蒸汽蓄热器进行蓄热,降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而降低机组输出功率及提升机组负荷响应频率;
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:
还关闭二号阀门、八号阀门和十号阀门,打开十一号阀门,蒸汽蓄热器为除氧器提供除氧蒸汽或者为汽轮机低压缸提供低压补汽,增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而增加机组输出功率及提升机组负荷响应频率;
当机组处于供热工况,无电力调峰需求时:
打开一号阀门、液压蝶阀、三号阀门、四号阀门、五号阀门、十三号阀门、十四号阀门和十五号阀门,联合循环机组对外进行供热,此时利用低压过热器的低压补汽或者汽轮机高压缸的排汽直接作为除氧器的除氧蒸汽和热网加热器的采暖蒸汽;
或者,打开二号阀门、六号阀门和七号阀门,高压过热器的高压蒸汽通过第一减温减压装置进行减温减压后作为除氧器的除氧蒸汽和热网加热器的采暖蒸汽;
或者,打开二号阀门、八号阀门、九号阀门和十二号阀门,高压过热器的高压蒸汽先驱动做功设备驱动做功,然后利用做功设备的排汽作为除氧器的除氧蒸汽和热网加热器的采暖蒸汽;
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:
还打开二号阀门、八号阀门和十号阀门,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,降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而降低机组输出功率及提升机组负荷响应频率;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,利用蒸汽蓄热器替代低压蒸汽旁路、第一减温减压装置和做功设备,从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,具体操作如下:
关闭五号阀门,使低压蒸汽旁路为关闭状态;
关闭二号阀门、六号阀门和七号阀门,使第一减温减压装置不再工作;
关闭二号阀门、八号阀门、十号阀门和十二号阀门,使第二减温减压装置和做功设备不再工作;
此时,还关闭十号阀门,打开十一号阀门,通过蒸汽蓄热器为除氧器提供除氧蒸汽和为热网加热器提供采暖蒸汽,增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而增加机组输出功率及提升机组负荷响应频率。
上述用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置的运行方法中:
当机组处于供热工况且无电力调峰需求时,优先选择利用低压过热器的低压补汽或者汽轮机高压缸的排汽作为除氧器的除氧蒸汽和热网加热器的采暖蒸汽,其次选择利用做功设备为除氧器提供除氧蒸汽和为热网加热器提供采暖蒸汽,最后选择利用第一减温减压装置为除氧器提供除氧蒸汽和为热网加热器提供采暖蒸汽;
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除氧器提供除氧蒸汽和为热网加热器提供采暖蒸汽,其次选择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除氧器的除氧蒸汽和热网加热器的采暖蒸汽,再次选择利用做功设备为除氧器提供除氧蒸汽和为热网加热器提供采暖蒸汽,最后选择利用第一减温减压装置为除氧器提供除氧蒸汽和为热网加热器提供采暖蒸汽。
本发明与现有技术相比,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,既提升了联合循环机组的调峰调频能力,又保证了联合循环机组全工况下的对外供暖能力。运用本发明之后,实现了联合循环机组电力调峰与供热的协同匹配,既有效地降低了机组全工况下对外供暖过程中的做功能力损失,又满足了当前严峻的电力调峰调频政策需求,具有较高地实际运用价值。
附图说明
图1是本发明实施例中用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1,本实施例中的用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置,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22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、第一减温减压装置13、第二减温减压装置14、蒸汽蓄热器15、做功设备16、动力设备17、热网加热器18、疏水换热器19和热网循环泵20,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23与高压过热器505的出汽口连接,且在汽轮机高压缸6的进汽口安装有一号阀门41,汽轮机高压缸6的排汽口通过连通管25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43,连通管25与低压蒸汽管26的一端连接,且在低压蒸汽管26的一端安装有三号阀门44,低压过热器503的出汽口与低压蒸汽管26的另一端连接,且在低压蒸汽管26的另一端安装有四号阀门45,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,高压蒸汽旁路24的进汽端与高压蒸汽管23连接,且在高压蒸汽旁路24上安装有二号阀门42,第一高压蒸汽支管27的进汽端与高压蒸汽旁路24的出汽端连接,第一高压蒸汽支管27的出汽端与第一减温减压装置13的进汽口连接,且在第一高压蒸汽支管27上安装有六号阀门47,第一减温减压装置13的出汽口与采暖抽汽管31的进汽端连接,且在第一减温减压装置13的出汽口安装有七号阀门48,第二高压蒸汽支管28的进汽端与高压蒸汽旁路24的出汽端连接,且在第二高压蒸汽支管28上沿着蒸汽流动方向依次安装有八号阀门49和第二减温减压装置14,第二高压蒸汽支管28的出汽端同时与蒸汽蓄热器15的进汽口和做功设备16的进汽口连接,且在蒸汽蓄热器15的进汽口和做功设备16的进汽口分别安装有十号阀门51和九号阀门50,蒸汽蓄热器15的出汽口与采暖抽汽管31的进汽端连接,且在蒸汽蓄热器15的出汽口安装有十一号阀门52,做功设备16的排汽口与采暖抽汽管31的进汽端连接,且在做功设备16的排汽口安装有十二号阀门53,低压蒸汽旁路29的进汽端与低压蒸汽管26连接,低压蒸汽旁路29的出汽端与采暖抽汽管31的进汽端连接,且在低压蒸汽旁路29上安装有五号阀门46,除氧器12通过除氧抽汽管30与低压蒸汽旁路29的出汽端连接,且在除氧抽汽管30上安装有十三号阀门54,采暖抽汽管31的出汽端与热网加热器18的进汽口连接,且在采暖抽汽管31上安装有十四号阀门55,热网加热器18的疏水出口与疏水换热器19的高温疏水进口连接,疏水换热器19的低温疏水出口通过疏水管32与凝结水泵10的进水口连接,且在疏水管32上安装有十五号阀门56,热网回水管33与疏水换热器19的低温水侧进口连接,且在热网回水管33上安装有热网循环泵20,疏水换热器19的低温水侧出口与热网加热器18的水侧进口连接,热网加热器18的水侧出口与热网供水管34连接。
做功设备16驱动动力设备17进行做功,做功设备16为背压机或螺杆膨胀机,动力设备17为发电机、热网循环泵或凝结水泵等设备。
第一减温减压装置13、蒸汽蓄热器15与做功设备16为并联连接,同时为除氧器12和热网加热器18提供所需要的蒸汽。
除氧器12通过除氧抽汽管30同时与低压蒸汽旁路29的出汽端、第一减温减压装置13的出汽口、蒸汽蓄热器15的出汽口和做功设备16的出汽口连接。
热网加热器18的进汽口通过采暖抽汽管31同时与低压蒸汽旁路29的出汽端、第一减温减压装置13的出汽口、蒸汽蓄热器15的出汽口和做功设备16的出汽口连接。
高压蒸汽管23通过高压蒸汽旁路24同时与第一高压蒸汽支管27的进汽端和第二高压蒸汽支管28的进汽端连接。
本实施例中用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置的具体运行方法如下:
当机组处于纯凝工况,无电力调峰需求时:
打开一号阀门41、液压蝶阀43、三号阀门44、四号阀门45、五号阀门46和十三号阀门54,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15来进行蒸汽蓄热,降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时:
还打开二号阀门42、八号阀门49和十号阀门51,来自于高压过热器505的高压蒸汽经过第二减温减压装置14进行减温减压后,再输送至蒸汽蓄热器15进行蓄热,降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而降低机组输出功率及提升机组负荷响应频率;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,主要通过蒸汽蓄热器15来进行蒸汽放热,增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时:
还关闭二号阀门42、八号阀门49和十号阀门51,打开十一号阀门52,蒸汽蓄热器15为除氧器12提供除氧蒸汽或者为汽轮机低压缸7提供低压补汽,增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而增加机组输出功率及提升机组负荷响应频率;
当机组处于供热工况,无电力调峰需求时:
打开一号阀门41、液压蝶阀43、三号阀门44、四号阀门45、五号阀门46、十三号阀门54、十四号阀门55和十五号阀门56,联合循环机组对外进行供热,此时利用低压过热器503的低压补汽或者汽轮机高压缸6的排汽直接作为除氧器12的除氧蒸汽和热网加热器18的采暖蒸汽;
或者,打开二号阀门42、六号阀门47和七号阀门48,高压过热器505的高压蒸汽通过第一减温减压装置13进行减温减压后作为除氧器12的除氧蒸汽和热网加热器18的采暖蒸汽;
或者,打开二号阀门42、八号阀门49、九号阀门50和十二号阀门53,高压过热器505的高压蒸汽先驱动做功设备16驱动做功,然后利用做功设备16的排汽作为除氧器12的除氧蒸汽和热网加热器18的采暖蒸汽;
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15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:
还打开二号阀门42、八号阀门49和十号阀门51,高压过热器505的高压蒸汽进入第二减温减压装置14,经过减温减压后输送至蒸汽蓄热器15进行蓄热,降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而降低机组输出功率及提升机组负荷响应频率;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,利用蒸汽蓄热器15替代低压蒸汽旁路29、第一减温减压装置13和做功设备16,从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,具体操作如下:
关闭五号阀门46,使低压蒸汽旁路29为关闭状态;
关闭二号阀门42、六号阀门47和七号阀门48,使第一减温减压装置13不再工作;
关闭二号阀门42、八号阀门49、十号阀门51和十二号阀门53,使第二减温减压装置14和做功设备16不再工作;
此时,还关闭十号阀门51,打开十一号阀门52,通过蒸汽蓄热器15为除氧器12提供除氧蒸汽和为热网加热器18提供采暖蒸汽,增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而增加机组输出功率及提升机组负荷响应频率。
上述运行方法中:
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的排汽作为除氧器12的除氧蒸汽和热网加热器18的采暖蒸汽,其次选择利用做功设备16为除氧器12提供除氧蒸汽和为热网加热器18提供采暖蒸汽,最后选择利用第一减温减压装置13为除氧器12提供除氧蒸汽和为热网加热器18提供采暖蒸汽;
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15为除氧器12提供除氧蒸汽和为热网加热器18提供采暖蒸汽,其次选择利用低压过热器503的低压补汽或者汽轮机高压缸6的排汽作为除氧器12的除氧蒸汽和热网加热器18的采暖蒸汽,再次选择利用做功设备16为除氧器12提供除氧蒸汽和为热网加热器18提供采暖蒸汽,最后选择利用第一减温减压装置13为除氧器12提供除氧蒸汽和为热网加热器18提供采暖蒸汽。
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43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;蒸汽蓄热器15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、机组对外供暖能力以及机组抽汽集成系统调节能力等综合因素来确定。
虽然本发明以实施例公开如上,但其并非用以限定本发明的保护范围,任何熟悉该项技术的技术人员,在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰,均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置,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(1)、燃气轮机燃烧室(2)、燃气轮机透平(3)和第一发电机(4),所述燃气轮机压气机(1)的排气口与燃气轮机燃烧室(2)的进气口连接,所述燃气轮机燃烧室(2)的排气口与燃气轮机透平(3)的进气口连接,所述燃气轮机透平(3)的排气口通过烟气排放管(22)与余热锅炉(5)的烟气进口连接,所述燃气轮机透平(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;
所述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)、第一减温减压装置(13)、第二减温减压装置(14)、蒸汽蓄热器(15)、做功设备(16)、动力设备(17)、热网加热器(18)、疏水换热器(19)和热网循环泵(20),所述汽轮机高压缸(6)和汽轮机低压缸(7)同轴连接,且驱动第二发电机(8)发电,所述余热锅炉(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),所述烟气预热器(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,所述低压汽包(502)的出汽口与低压过热器(503)的进汽口连接,所述高压汽包(504)的出汽口与高压过热器(505)的进汽口连接,所述汽轮机高压缸(6)的进汽口通过高压蒸汽管(23)与高压过热器(505)的出汽口连接,且在汽轮机高压缸(6)的进汽口安装有一号阀门(41),所述汽轮机高压缸(6)的排汽口通过连通管(25)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(43),所述连通管(25)与低压蒸汽管(26)的一端连接,且在低压蒸汽管(26)的一端安装有三号阀门(44),所述低压过热器(503)的出汽口与低压蒸汽管(26)的另一端连接,且在低压蒸汽管(26)的另一端安装有四号阀门(45),所述汽轮机低压缸(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,所述锅炉给水管(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),高压蒸汽旁路(24)的进汽端与高压蒸汽管(23)连接,且在高压蒸汽旁路(24)上安装有二号阀门(42),第一高压蒸汽支管(27)的进汽端与高压蒸汽旁路(24)的出汽端连接,所述第一高压蒸汽支管(27)的出汽端与第一减温减压装置(13)的进汽口连接,且在第一高压蒸汽支管(27)上安装有六号阀门(47),所述第一减温减压装置(13)的出汽口与采暖抽汽管(31)的进汽端连接,且在第一减温减压装置(13)的出汽口安装有七号阀门(48),第二高压蒸汽支管(28)的进汽端与高压蒸汽旁路(24)的出汽端连接,且在第二高压蒸汽支管(28)上沿着蒸汽流动方向依次安装有八号阀门(49)和第二减温减压装置(14),所述第二高压蒸汽支管(28)的出汽端同时与蒸汽蓄热器(15)的进汽口和做功设备(16)的进汽口连接,且在蒸汽蓄热器(15)的进汽口和做功设备(16)的进汽口分别安装有十号阀门(51)和九号阀门(50),所述蒸汽蓄热器(15)的出汽口与采暖抽汽管(31)的进汽端连接,且在蒸汽蓄热器(15)的出汽口安装有十一号阀门(52),所述做功设备(16)的排汽口与采暖抽汽管(31)的进汽端连接,且在做功设备(16)的排汽口安装有十二号阀门(53),低压蒸汽旁路(29)的进汽端与低压蒸汽管(26)连接,所述低压蒸汽旁路(29)的出汽端与采暖抽汽管(31)的进汽端连接,且在低压蒸汽旁路(29)上安装有五号阀门(46),所述除氧器(12)通过除氧抽汽管(30)与低压蒸汽旁路(29)的出汽端连接,且在除氧抽汽管(30)上安装有十三号阀门(54),所述采暖抽汽管(31)的出汽端与热网加热器(18)的进汽口连接,且在采暖抽汽管(31)上安装有十四号阀门(55),所述热网加热器(18)的疏水出口与疏水换热器(19)的高温疏水进口连接,疏水换热器(19)的低温疏水出口通过疏水管(32)与凝结水泵(10)的进水口连接,且在疏水管(32)上安装有十五号阀门(56),热网回水管(33)与疏水换热器(19)的低温水侧进口连接,且在热网回水管(33)上安装有热网循环泵(20),所述疏水换热器(19)的低温水侧出口与热网加热器(18)的水侧进口连接,热网加热器(18)的水侧出口与热网供水管(34)连接;所述除氧器(12)通过除氧抽汽管(30)同时与低压蒸汽旁路(29)、第一减温减压装置(13)、蒸汽蓄热器(15)和做功设备(16)连接;所述热网加热器(18)通过采暖抽汽管(31)同时与低压蒸汽旁路(29)、第一减温减压装置(13)、蒸汽蓄热器(15)和做功设备(16)连接;所述高压蒸汽管(23)通过高压蒸汽旁路(24)同时与第一高压蒸汽支管(27)的进汽端和第二高压蒸汽支管(28)的进汽端连接。
2.根据权利要求1所述的用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置,其特征在于,所述做功设备(16)驱动动力设备(17)进行做功,做功设备(16)为背压机或螺杆膨胀机,动力设备(17)为发电机、热网循环泵或凝结水泵。
3.根据权利要求1所述的用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置,其特征在于,所述第一减温减压装置(13)、蒸汽蓄热器(15)与做功设备(16)为并联连接,同时为除氧器(12)和热网加热器(18)提供所需要的蒸汽。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置的运行方法,其特征在于,所述运行方法如下:
当机组处于纯凝工况,无电力调峰需求时:
打开一号阀门(41)、液压蝶阀(43)、三号阀门(44)、四号阀门(45)、五号阀门(46)和十三号阀门(54),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(15)来进行蒸汽蓄热,降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时:
还打开二号阀门(42)、八号阀门(49)和十号阀门(51),来自于高压过热器(505)的高压蒸汽经过第二减温减压装置(14)进行减温减压后,再输送至蒸汽蓄热器(15)进行蓄热,降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而降低机组输出功率及提升机组负荷响应频率;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,主要通过蒸汽蓄热器(15)来进行蒸汽放热,增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,此时:
还关闭二号阀门(42)、八号阀门(49)和十号阀门(51),打开十一号阀门(52),蒸汽蓄热器(15)为除氧器(12)提供除氧蒸汽或者为汽轮机低压缸(7)提供低压补汽,增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而增加机组输出功率及提升机组负荷响应频率;
当机组处于供热工况,无电力调峰需求时:
打开一号阀门(41)、液压蝶阀(43)、三号阀门(44)、四号阀门(45)、五号阀门(46)、十三号阀门(54)、十四号阀门(55)和十五号阀门(56),联合循环机组对外进行供热,此时利用低压过热器(503)的低压补汽或者汽轮机高压缸(6)的排汽直接作为除氧器(12)的除氧蒸汽和热网加热器(18)的采暖蒸汽;
或者,打开二号阀门(42)、六号阀门(47)和七号阀门(48),高压过热器(505)的高压蒸汽通过第一减温减压装置(13)进行减温减压后作为除氧器(12)的除氧蒸汽和热网加热器(18)的采暖蒸汽;
或者,打开二号阀门(42)、八号阀门(49)、九号阀门(50)和十二号阀门(53),高压过热器(505)的高压蒸汽先驱动做功设备(16)驱动做功,然后利用做功设备(16)的排汽作为除氧器(12)的除氧蒸汽和热网加热器(18)的采暖蒸汽;
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(15)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:
还打开二号阀门(42)、八号阀门(49)和十号阀门(51),高压过热器(505)的高压蒸汽进入第二减温减压装置(14),经过减温减压后输送至蒸汽蓄热器(15)进行蓄热,降低进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而降低机组输出功率及提升机组负荷响应频率;
B、机组需要增加对外输出电负荷时,利用蒸汽蓄热器(15)替代低压蒸汽旁路(29)、第一减温减压装置(13)和做功设备(16),从而增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,具体操作如下:
关闭五号阀门(46),使低压蒸汽旁路(29)为关闭状态;
关闭二号阀门(42)、六号阀门(47)和七号阀门(48),使第一减温减压装置(13)不再工作;
关闭二号阀门(42)、八号阀门(49)、十号阀门(51)和十二号阀门(53),使第二减温减压装置(14)和做功设备(16)不再工作;
此时,还关闭十号阀门(51),打开十一号阀门(52),通过蒸汽蓄热器(15)为除氧器(12)提供除氧蒸汽和为热网加热器(18)提供采暖蒸汽,增加进入汽轮机做功的蒸汽流量,从而增加机组输出功率及提升机组负荷响应频率。
5.根据权利要求4所述的用于抽汽集成与蓄热调峰耦合的联合循环装置的运行方法,其特征在于:
当机组处于供热工况且无电力调峰需求时,优先选择利用低压过热器(503)的低压补汽或者汽轮机高压缸(6)的排汽作为除氧器(12)的除氧蒸汽和热网加热器(18)的采暖蒸汽,其次选择利用做功设备(16)为除氧器(12)提供除氧蒸汽和为热网加热器(18)提供采暖蒸汽,最后选择利用第一减温减压装置(13)为除氧器(12)提供除氧蒸汽和为热网加热器(18)提供采暖蒸汽;
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(15)为除氧器(12)提供除氧蒸汽和为热网加热器(18)提供采暖蒸汽,其次选择利用低压过热器(503)的低压补汽或者汽轮机高压缸(6)的排汽作为除氧器(12)的除氧蒸汽和热网加热器(18)的采暖蒸汽,再次选择利用做功设备(16)为除氧器(12)提供除氧蒸汽和为热网加热器(18)提供采暖蒸汽,最后选择利用第一减温减压装置(13)为除氧器(12)提供除氧蒸汽和为热网加热器(18)提供采暖蒸汽。
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