火电机组供热系统及方法与流程

1.本发明涉及火电机组领域，尤指一种火电机组供热系统及方法。


背景技术：

2.近年来，风电、光伏等新能源发电量迅速增加，但是风电和光伏发电不稳定性和周期性的特点给电力系统的安全稳定运行带来了巨大的挑战。为消纳日益增长的新能源发电，燃煤火电机组陆续进行了深度调峰技术改造。供热机组受“以热定电”运行方式的限制，调峰能力差，导致热电联产机组多的区域弃风弃光现象比较严重。
3.目前针对热电联产机组开展了多项热电解耦技术的研究，包括汽轮机旁路供热、切除低压缸供热、热水和熔盐储能供热以及电锅炉电热泵供热等。其中，汽轮机旁路供热因为能够最大限度实现热电解耦，可达到“停机不停炉”的效果，在不少机组中得到了应用。但是该技术也存在许多问题，比如由于旁路供热改造利用了机组原有的高低压旁路，会对机组通流配比产生影响，处理不当会造成机组轴向推力不平衡；旁路供热投运时需要开启高压旁路，若调节出现问题，可能会造成高排压力过高，高压缸出现鼓风问题；若低旁开度过大，造成冷再压力过低，对高压缸末级叶片的安全性造成威胁。
4.上述问题均会对机组安全稳定运行产生影响。旁路供热改造虽然最大程度的实现了供热和发电的解耦，但是改造利用了机组原有的高压和低压旁路管道，对机组的安全稳定运行又造成了影响，没有实现供热与机组运行的“解耦”。虽然通过优化设计以及高低旁逻辑改造等方法，可以对上述问题进行优化，但对机组安全稳定运行产生的威胁始终存在。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明实施例的主要目的在于提供一种火电机组供热系统及方法，实现热电解耦，避免高旁供热压力波动对中排压力造成影响。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种火电机组供热系统，系统包括：锅炉、高旁供热管道、高旁热网加热器、高旁热网加热器疏水管道、热网疏水冷却器、热网疏水管道及凝汽器；
7.从锅炉中过热器产生的主蒸汽经由高旁供热管道进入高旁热网加热器，加热来自热网的循环水，以使主蒸汽降温凝结为高旁疏水；
8.从高旁热网加热器流出的高旁疏水经由高旁热网加热器疏水管道进入热网疏水冷却器，以使高旁疏水加热凝结水系统来水；
9.从热网疏水冷却器流出的高旁疏水经由热网疏水管道进入所述凝汽器。
10.可选的，在本发明一实施例中，高旁供热管道上设置有高旁供热截止阀、高旁供热调阀、高旁供热一级减温减压器、高旁供热二级减温减压器及高旁热网加热器汽侧进口调阀。
11.可选的，在本发明一实施例中，系统还包括高旁供热一级减温水调阀及高旁供热一级减温水截止阀；其中，高旁供热一级减温水调阀一端与高旁供热一级减温水截止阀一
端连接，高旁供热一级减温水调阀另一端与高旁供热一级减温减压器连接，高旁供热一级减温水截止阀另一端与给水系统连接。
12.可选的，在本发明一实施例中，系统还包括热再管道、中压缸、中排供热管道、中排热网加热器及中排热网加热器疏水管道；
13.其中，从锅炉中再热器产生的再热蒸汽经由热再管道进入所述中压缸，中压缸排汽经由中排供热管道进入中排热网加热器，加热来自热网的循环水，以使中压缸排汽降温凝结成中排疏水；
14.从中排热网加热器流出的中排疏水经由中排热网加热器疏水管道进入热网疏水冷却器。
15.可选的，在本发明一实施例中，中排供热管道上设置有中排供热逆止阀、中排供热调阀及中排热网加热器汽侧进口调阀；中排热网加热器疏水管道上设置有中排热网加热器疏水阀。
16.可选的，在本发明一实施例中，系统还包括供热蒸汽联络管道，供热蒸汽联络管道一端连接在中排供热调阀与中排热网加热器汽侧进口调阀之间，另一端连接在高旁供热二级减温减压器与高旁热网加热器汽侧进口调阀之间；
17.其中，供热蒸汽联络管道上设置有第一供热蒸汽联络截止阀、供热蒸汽联络调阀及第二供热蒸汽联络截止阀。
18.可选的，在本发明一实施例中，系统还包括中低压联通管碟阀、中低压联通管旁路阀及低压缸；中低压联通管碟阀与中低压联通管旁路阀并联连接；其中，中低压联通管碟阀一端与中压缸连接，另一端与低压缸连接。
19.可选的，在本发明一实施例中，系统还包括疏水联络管道，疏水联络管道设置在中排热网加热器与高旁热网加热器之间；
20.其中，疏水联络管道上设置有第一疏水联络截止阀、疏水联络调阀及第二疏水联络截止阀。
21.可选的，在本发明一实施例中，高旁热网加热器疏水管道上设置有高旁热网加热器疏水阀；热网疏水管道上设置有疏水至凝汽器截止阀及疏水至凝汽器调阀。
22.可选的，在本发明一实施例中，系统还包括高压缸、冷再管道、高旁减温减压器及高旁调阀；
23.其中，从锅炉中过热器产生的主蒸汽分为三路，第一路进入所述高旁供热管道；第二路进入高压缸，由高压缸排出后，经由冷再管道进入锅炉中的再热器；第三路经由高旁减温减压器及高旁调阀后，与高压缸排出的主蒸汽在冷再管道汇合后进入锅炉中的再热器。
24.本发明实施例还提供一种火电机组供热方法，方法包括：利用如上所述火电机组供热系统产生的供热蒸汽进行供热。
25.本发明实现了热电解耦，并且直接从主蒸汽管道上引出与高旁管道并联的供热管道，主蒸汽经过两级减温减压后去供热，旁路供热投运时，不改变汽轮机通流配比，将机组运行与旁路供热“解耦”，避免了现有旁路供热技术对机组安全稳定运行造成的潜在威胁，并且单独配置高旁供热热网加热器，避免高旁供热压力波动对中排压力造成影响，控制方法简单、供热方式灵活多变。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例一种火电机组供热系统的结构示意图。
28.符号说明：
29.1-高旁供热截止阀；
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20-高旁热网加热器水侧进口调阀；
30.2-高旁供热调阀；
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21-中排热网加热器水侧进口调阀；
31.3-高旁调阀；
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22-高旁热网加热器紧急排水阀；
32.4-高旁供热一级减温减压器；
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23-中排热网加热器紧急疏水阀；
33.5-高旁减温减压器；
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24-高旁热网加热器疏水阀；
34.6-高旁供热一级减温水调阀；
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25-中排热网加热器疏水阀；
35.7-高旁减温水调阀；
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26-中排供热逆止阀；
36.8-高旁供热一级减温水截止阀；
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27-中排供热调阀；
37.9-高旁减温水截止阀；
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28-中排热网加热器汽侧进口调阀；
38.10-高旁供热二级减温减压器；
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29-中低压联通管旁路阀；
39.11-第一供热蒸汽联络截止阀；
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30-中低压联通管蝶阀；
40.12-供热蒸汽联络调阀；
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31-低旁调阀；
41.13-第二供热蒸汽联络截止阀；
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32-低旁减温水截止阀；
42.14-高旁热网加热器汽侧进口调阀；
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33-低旁减温水调阀；
43.15-高旁热网加热器水侧出口调阀；
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34-低旁减温减压器；
44.16-中排热网加热器水侧出口调阀；
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35-疏水至凝汽器截止阀；
45.17-第一疏水联络截止阀；
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36-疏水至凝汽器调阀；
46.18-疏水联络调阀；
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37-高旁供热二级减温水截止阀；
47.19-第二疏水联络截止阀；
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38-高旁供热二级减温水调阀。
具体实施方式
48.本发明实施例提供一种火电机组供热系统及方法。
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.如图1所示为本发明实施例一种火电机组供热系统的结构示意图，图中所示系统包括：锅炉、高旁供热管道、高旁热网加热器、高旁热网加热器疏水管道、热网疏水冷却器、热网疏水管道及凝汽器；
51.从锅炉中过热器产生的主蒸汽经由高旁供热管道进入高旁热网加热器，加热来自热网的循环水，以使主蒸汽降温凝结为高旁疏水；
52.从高旁热网加热器流出的高旁疏水经由高旁热网加热器疏水管道进入热网疏水
冷却器，以使高旁疏水加热凝结水系统来水；
53.从热网疏水冷却器流出的高旁疏水经由热网疏水管道进入所述凝汽器。
54.作为本发明的一个实施例，高旁供热管道上设置有高旁供热截止阀1、高旁供热调阀2、高旁供热一级减温减压器4、高旁供热二级减温减压器10及高旁热网加热器汽侧进口调阀14。
55.在本实施例中，系统还包括高旁供热一级减温水调阀6及高旁供热一级减温水截止阀8；其中，高旁供热一级减温水调阀6一端与高旁供热一级减温水截止阀8一端连接，高旁供热一级减温水调阀6另一端与高旁供热一级减温减压器4连接，高旁供热一级减温水截止阀8另一端与给水系统连接。
56.在本实施例中，系统还包括热再管道、中压缸、中排供热管道、中排热网加热器及中排热网加热器疏水管道；
57.其中，从锅炉中再热器产生的再热蒸汽经由热再管道进入中压缸，中压缸排汽经由中排供热管道进入中排热网加热器，加热来自热网的循环水，以使中压缸排汽降温凝结成中排疏水；
58.从中排热网加热器流出的中排疏水经由中排热网加热器疏水管道进入热网疏水冷却器。
59.在本实施例中，中排供热管道上设置有中排供热逆止阀26、中排供热调阀27及中排热网加热器汽侧进口调阀28；中排热网加热器疏水管道上设置有中排热网加热器疏水阀25。
60.在本实施例中，系统还包括供热蒸汽联络管道，供热蒸汽联络管道一端连接在中排供热调阀与中排热网加热器汽侧进口调阀28之间，另一端连接在高旁供热二级减温减压器10与高旁热网加热器汽侧进口调阀14之间；
61.其中，供热蒸汽联络管道上设置有第一供热蒸汽联络截止阀11、供热蒸汽联络调阀12及第二供热蒸汽联络截止阀13。
62.在本实施例中，系统还包括中低压联通管碟阀30、中低压联通管旁路阀29及低压缸；中低压联通管碟阀30与中低压联通管旁路阀29并联连接；其中，中低压联通管碟阀30一端与中压缸连接，另一端与低压缸连接。
63.在本实施例中，系统还包括疏水联络管道，疏水联络管道设置在中排热网加热器与高旁热网加热器之间；
64.其中，疏水联络管道上设置有第一疏水联络截止阀17、疏水联络调阀18及第二疏水联络截止阀19。
65.作为本发明的一个实施例，高旁热网加热器疏水管道上设置有高旁热网加热器疏水阀；热网疏水管道上设置有疏水至凝汽器截止阀及疏水至凝汽器调阀。
66.作为本发明的一个实施例，系统还包括高压缸、冷再管道、高旁减温减压器5及高旁调阀3；
67.其中，从锅炉中过热器产生的主蒸汽分为三路，第一路进入高旁供热管道；第二路进入高压缸，由高压缸排出后，经由冷再管道进入锅炉中的再热器；第三路经由高旁减温减压器5及高旁调阀3后，与高压缸排出的主蒸汽在冷再管道汇合后进入锅炉中的再热器。
68.本发明实施例提供了适用于深度调峰的火电机组供热系统及运行方法。如图1所
示系统包含两路供热蒸汽，一路是主蒸汽经过减温减压进行供热，另一路是中压缸排汽供热，并且设置有连通管供热旁路阀，可实现切除低压缸运行。两种供热方法根据机组运行方式和供热需求，可以互相贯通连接，也可以独立运行互不影响。
69.与目前应用的旁路供热改造技术相比，本发明同样可最大程度实现热电解耦，并且没有利用机组原有的高低压旁路管道，直接从主蒸汽管道上引出与高旁管道并联的供热管道。主蒸汽经过两级减温减压后去供热，旁路供热投运时，不改变汽轮机通流配比，将机组运行与旁路供热“解耦”，避免了现有旁路供热技术对机组安全稳定运行造成的潜在威胁。并且单独配置高旁供热热网加热器，当机组在低压缸切除方式下运行时，可断开高旁供热与中排供热的连接，避免高旁供热压力波动对中排压力造成影响。控制方法简单、供热方式灵活多变。
70.在本实施例中，如图1所示，本发明系统主要流程具体说明如下：
71.一、从锅炉过热器产生的主蒸汽分为三路，一路进入高压缸，一路通过高旁调阀3和减温减压器5进入冷再管道，一路进入与高旁管路并接的高旁供热管道。下面分别对这三路流程进行介绍。
72.1、主蒸汽进入高压缸后，在高压缸内对外做功，温度和压力降低，后排入冷再管道，进入锅炉再热器进行加热。
73.2、进入高压旁路的主蒸汽经过高旁减温减压器5后温度和压力降低，进入冷再管道，与高压缸排出的蒸汽汇合，一起进入锅炉再热器进行加热。需要说明的是，高压旁路仅用于汽轮机冲转启动，当机组并网发电后，高旁调阀3处于关闭状态。
74.3、供热的主蒸汽的主干流程具体说明如下：
75.主蒸汽依次通过高旁供热管道上布置的高旁供热截止阀1、高旁供热调阀2、高旁供热一级减温减压器4、高旁供热二级减温减压器10和高旁热网加热器汽侧进口调阀14进入高旁热网加热器，加热来自热网的循环水，蒸汽温度降低凝结成疏水。疏水通过高旁热网加热器疏水管道和其上设置的高旁热网加热器疏水阀24进入热网疏水冷却器，疏水加热凝结水系统来水后，经过热网疏水管道排入凝汽器，热网疏水管道上安装有疏水至凝汽器截止阀35和疏水至凝汽器调阀36。
76.上述高旁供热一级减温水来自给水系统，上面布置有高旁供热一级减温水调阀6和高旁供热一级减温水截止阀8；高旁供热二级减温水来自给水泵中间抽头或凝结水系统，上面布置有高旁供热二级减温水调阀38和高旁供热二级减温水截止阀37。
77.二、上述高压旁路和高压缸排出的蒸汽进入再热器加热后，经过热再管道，分为两路。一路进入中压缸，一路进入低旁管道，经过低旁调阀31和低旁减温减压器34排入凝汽器，低旁减温水来自凝结水，减温水管道上面布置有低旁减温水截止阀32和低旁减温水调阀33。
78.三、上述进入中压缸的蒸汽，在中压缸内对外做功，温度和压力下降后，排出中压缸，分为两路。一路通过中低压连通管进入低压缸做功，最后进入凝汽器；一路进入中排供热管道进行供热。下面对中排供热流程进行详细介绍：
79.中压缸排汽进入中排供热管道，依次通过其上布置的中排供热逆止阀26、中排供热调阀27、中排热网加热器汽侧进口调阀28进入中排热网加热器，加热来自热网的循环水，蒸汽温度降低、凝结成疏水。疏水通过中排热网加热器疏水管道和其上设置的中排热网加
热器疏水阀25，同样进入热网疏水冷却器加热凝结水，最后经过热网疏水管道排入凝汽器。
80.上述中低压连通管上布置中低压连通管蝶阀30和中低压联通管旁路阀29。当中排供热量大时，通过关小中低压连通管蝶阀30，维持中排压力；通过关闭中低压连通管蝶阀30，开启中低压联通管旁路阀29实现切除低压缸运行。
81.本发明还设计有供热蒸汽联络管道，可以实现高旁供热蒸汽与中排供热蒸汽联通，管道上布置第一供热蒸汽联络截止阀11、供热蒸汽联络调阀12和第二供热蒸汽联络截止阀13。
82.还设计有疏水联络管道，上面布置有第一疏水联络截止阀17，疏水联络调阀18，第二疏水联络截止阀19。
83.高旁热网加热器和中排热网加热器为防止加热器内水位过高，还设计有紧急排水管道，管道上设计有高旁热网加热器紧急排水阀22，中排热网加热器紧急疏水阀23。
84.1、由于中排供热和切除低压缸运行只是在一定程度上实现了热电解耦，当机组切除低压缸运行，中排供热不能满足外界热负荷要求且不能通过增大汽轮机进汽量来提高热负荷时，需要高旁供热投入，以同时满足外界对机组电负荷和供热负荷的要求。
85.2、机组优先使用中排供热，因为虽然高旁供热最大程度实现了热电解耦，但高旁供热是使用高品质热源进行供热，经济性较差。
86.3、当机组切除低压缸运行且高旁供热投入时，因为此时仅有中低压连通管旁路开启，管道直径小仅提供低压缸的冷却流量，若高旁供热与中排供热联通，那么中压缸排汽压力(中排压力)受高旁供热压力影响较大，此时应将供热联络管道上阀门关闭，使高旁供热和中排供热独立运行，防止高旁供热压力波动造成中排压力突增，影响机组安全稳定运行。
87.本发明与现有旁路供热改造技术相比，本发明不利用机组原有的高低旁管道，从主蒸汽管道直接引出与高旁管道并联的供热管道，通过减温减压后去供热，使高旁供热与机组运行完全独立，最大程度实现热电解耦，避免了现有技术造成的轴向推力不平衡、高压缸鼓风、高压缸末级叶片受力增大等影响机组安全稳定运行的潜在威胁。高旁供热与中排供热既可以互相联通又可以独立运行，供热方式灵活，提高了机组的供热能力。设备出现故障中排供热无法投入时，可以利用高旁供热，提高了机组的供热稳定性。控制方法简单，不需要对原有高、低旁调阀的逻辑进行改造。
88.本发明实施例还提供一种火电机组供热方法，方法包括：利用如上所述火电机组供热系统产生的供热蒸汽进行供热。
89.基于与上述一种火电机组供热系统相同的申请构思，本发明还提供了上述一种火电机组供热方法。由于该一种火电机组供热方法解决问题的原理与一种火电机组供热系统相似，因此该一种火电机组供热方法的实施可以参见一种火电机组供热系统的实施，重复之处不再赘述。
90.本发明实现了热电解耦，并且直接从主蒸汽管道上引出与高旁管道并联的供热管道，主蒸汽经过两级减温减压后去供热，旁路供热投运时，不改变汽轮机通流配比，将机组运行与旁路供热“解耦”，避免了现有旁路供热技术对机组安全稳定运行造成的潜在威胁，并且单独配置高旁供热热网加热器，避免高旁供热压力波动对中排压力造成影响，控制方法简单、供热方式灵活多变。
91.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序
产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
92.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
93.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
94.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
95.本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。