电极蒸汽锅炉联合热泵的热电机组灵活性改造方法及系统与流程

本专利属于灵活性供热改造，尤其涉及电极蒸汽锅炉联合热泵的热电机组灵活性改造方法及系统。

背景技术：

1、电极蒸汽锅炉是一种利用电能产生蒸汽的锅炉设备。它采用电极作为加热元件，通过电流传导和电阻加热原理来加热水，使其达到沸腾状态并产生蒸汽，其工作原理是，将电极安装在锅炉的水箱内部，当电流通过电极时，电极与水之间的电阻会产生热量，将水加热至沸腾并产生蒸汽；与传统的燃煤或燃气锅炉相比，电极蒸汽锅炉不产生燃烧废气和污染物，没有燃烧产物的排放，因此环保性更好。此外，电极蒸汽锅炉的启动和停止非常快速，可以根据需求进行精确的调节，节能效果也较好。

2、在现有技术中以扩大工业供汽能力为目的的多种灵活性供热改造技术路线中，电锅炉调峰供热改造是供热效果最好、热电解耦性能最强的改造手段之一，这其中电极蒸汽锅炉以其高效制汽效率最为凸显，如何将其与燃煤热电机组高效耦合，以最佳热利用效率联合满足用户热电负荷需求是主要研发方向。

3、然而，常规燃煤热电机组回收低温循环水余热的方式主要依赖吸收式热泵，而这种方式需以采暖抽汽作为热泵驱动汽源，对采暖供热能力提升有限，同时由于需保证驱动汽源参数，机组深度调峰能力亦受影响，寻找一种新型回收循环水余热的方式来扩大机组供热能力，又能够增加机组深度调峰能力，也是目前燃煤热电机组灵活性供热改造技术发展的重要方向。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种电极蒸汽锅炉联合热泵的热电机组灵活性改造方法及系统，能够同时满足居民采暖热负荷、工业蒸汽用汽量、电网调峰要求三者之间大范围的匹配关系，既缓解了热电矛盾又解决了同一机组采暖用热与工业用热之间的冲突，对于同时接待工业蒸汽负荷与采暖热负荷的燃煤热电机组在调峰供热灵活性改造方面起到了极大增益效果，有效缓解风光等新能源消纳困境。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种电极蒸汽锅炉联合压缩式热泵的热电机组灵活性改造系统，包括，

4、燃煤热电联产机组，压缩式热泵机组，热网加热器和电极蒸汽锅炉，

5、所述燃煤热电联产机组的给水侧与电极蒸汽锅炉的水侧进口连接，所述电极蒸汽锅炉的饱和蒸汽出口通过电过热器连接至供工业蒸汽侧；

6、所述热网加热器的循环水侧进口通过压缩式热泵机组与一次网回水侧连接，所述热网加热器的循环水侧出口与一次网供水侧连接；

7、所述热网加热器的汽侧进口与燃煤热电联产机组的采暖抽汽侧连接，所述热网加热器的疏水侧出口与燃煤热电联产机组的低温余热侧连接，所述燃煤热电联产机组输出的电量分别为压缩式热泵机组和电极蒸汽锅炉供电。

8、优选的，所述燃煤热电联产机组包括依次连接的锅炉，汽轮机组，凝汽器，低压加热器组，除氧器，给水泵和高压加热器组；

9、所述热网加热器的疏水侧进口与除氧器的疏水侧连接；；所述除氧器与热网加热器之间的管路上设置有热网疏水泵，

10、所述除氧器与给水泵之间的旁路与电极蒸汽锅炉的水侧进口连接。

11、优选的，所述旁路上设置有截止阀，电锅炉给水泵和电动调节阀；

12、优选的，所述汽轮机组包括高压缸，中压缸和低压缸；

13、所述锅炉的一路汽侧出口与高压缸连接，所述锅炉的另一路汽侧出口依次与中压缸和低压缸连接，所述中压缸与低压缸之间的采暖抽汽管道与热网加热器的汽侧进口连接；所述低压缸的排汽出口依次与凝汽器，低压加热器组，除氧器，高压加热器组和锅炉的水侧进口连接。

14、优选的，所述中压缸与低压缸之间的连接管路上设置有电动蝶阀；所述采暖抽汽管道上设置有第二蒸汽逆止阀；

15、优选的，所述高压缸，中压缸和低压缸之间通过传动轴带动发电机发电，所述发电机输出的电量分别为压缩机和电极蒸汽锅炉供电。

16、优选的，所述压缩式热泵机组包括冷凝器，压缩机，蒸发器和膨胀阀；所述冷凝器的工质侧依次与压缩机，蒸发器和膨胀阀连接；

17、所述冷凝器的循环水侧进口与一次网回水侧连接，所述冷凝器的循环水侧出口与热网加热器的循坏水侧进口连接，所述凝汽器的循环水侧与蒸发器的循环水侧连接；

18、所述蒸发器的循环水进口侧与凝汽器的循环水出口侧管路之间设置有第二循环水泵。

19、优选的，所述电极蒸汽锅炉上设置有喷淋循环水泵；所述一次网回水侧的进口管路上设置有第一循环水泵。

20、优选的，所述电过热器与供工业蒸汽侧之间的管路和上设置有第二蒸汽逆止阀。

21、一种电极蒸汽锅炉联合压缩式热泵的热电机组灵活性改造方法，包括，

22、利用压缩式热泵机组对热网循环水的一次网回水进行一级加热，而后被升温的热网循环水再送入热网加热器中被二级加热至所需供热温度后，然后对外供出至一次网供水用户，其中热网加热器的汽源采用燃煤热电联产机组的采暖抽汽，在深度调峰时段压缩式热泵机组所耗电量由燃煤热电联产机组所发电量提供，将燃煤热电联产机组经过除氧的低压给水作为电极蒸汽锅炉的给水，电极蒸汽锅炉出口的饱和蒸汽再由电过热器过热后对外供出至供工业蒸汽的调峰供热。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

24、本发明旨在提供一种电极蒸汽锅炉联合压缩式热泵的热电机组灵活性改造方法及系统，针对同时携带采暖热负荷与工业蒸汽热负荷的常规燃煤热电联产机组，在采暖热负荷与机组上网电量二者之间的热电解耦方面，以压缩式热泵机组作为电热转换中间装置回收机组冷端余热，利用热泵对热网循环水的一次网回水进行一级加热，而后被升温的热网循环水再送入热网加热器中被二级加热至所需供热温度，然后对外供出至一次网供水用户，热网加热器汽源为燃煤热电联产机组的采暖抽汽供应，即为中低压联通管抽汽，在深度调峰时段热泵压缩机所耗电量由机组发电量提供，以此在削减机组上网电量的同时提高机组供热能力，提高采暖工况机组热电比，实现深度热电解耦；在供应工业蒸汽调峰供热灵活性改造方面，以电极蒸汽锅炉作为电热转换装置，将燃煤热电联产机组中已经过除氧的凝结水经旁路引出作为电极蒸汽锅炉给水，以此提高电极蒸汽锅炉的制汽能力，使其在消耗同样机组发电量的条件下制取更多饱和蒸汽，电极蒸汽锅炉出口饱和蒸汽再由电过热器过热后对外供出，电过热器的耗电量使机组深度调峰能力进一步提升，由此实现工业蒸汽热负荷与机组上网电量之间的深度解耦，大幅扩大机组灵活性调峰能力，使之能够积极响应电网调峰要求的同时满足用户工业蒸汽用汽量需求。

25、本发明的系统能够同时满足居民采暖热负荷、工业蒸汽用汽量、电网调峰要求三者之间大范围的匹配关系，既缓解了热电矛盾又解决了同一机组采暖用热与工业用热之间的冲突，对于同时接待工业蒸汽负荷与采暖热负荷的燃煤热电机组在调峰供热灵活性改造方面起到了极大增益效果，有效缓解风光等新能源消纳困境。

26、进一步，本发明利用压缩式电热泵回收机组冷端循环水余热，提高机组采暖供热能力的同时降低机组上网电量，实现高效热电解耦，配合采暖抽汽二级加热灵活调节余热回收占比与抽汽加热中占比，在满足用户采暖热负荷的条件下提高机组上网电量调节空间，提高机组运行灵活性；

27、进一步，本发明利用电极蒸汽锅炉消耗机组发电量提高工业蒸汽供汽能力，实现承接工业蒸汽热负荷机组的热电解耦，其供汽与发电量不受机组本体蒸汽参数限制，相较于其他改造方式具有更高灵活性，上网电量与供汽量调节自由度高，在保证用户工业用汽量的条件下深度调峰上网电量最低可为0甚至负值；

28、进一步，本发明以给水泵入口前已被除氧的凝结水作为电极蒸汽锅炉给水，减少新增除氧设备的必要，同时以高给水焓值增大电极蒸汽锅炉制汽能力，使深度调峰时段机组具有更高的供汽能力；

29、进一步，在电极蒸汽锅炉出口增设电过热器将饱和蒸汽加热至供汽要求参数，消耗更多机组发电量，进一步增大深度调峰空间，提高供汽工况机组热电解耦调峰灵活性，能够在电力现货交易市场获取更多收益。