亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统

本发明涉及燃煤发电，特别是涉及亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统。

背景技术：

1、双碳目标下，加快构建高新能源占比的新型电力系统是能源结构低碳化转型的重要途径，随着我国未来风、光等新能源装机容量的持续增加，新型电力系统调节缺口将大幅增加，传统电源调节能力不足的问题将日益凸显，亟需提升现有燃煤发电机组的变负荷响应速率与变负荷跟踪能力，以解决大比例间歇式风/光可再生能源介入对电网安全的威胁，确保电网的安全稳定运行。

2、我国目前现有燃煤发电机组变负荷速率通常在1.0％～2.0％额定负荷/分钟，尚无法满足未来新型电力系统对燃煤发电机组快速变负荷能力的要求(5.0％～8.0％额定负荷/分钟)，由于锅炉存在磨煤机制粉与煤粉输送过程、炉内燃料燃烧放热与工质吸热过程、锅炉受热面金属部件蓄热等过程，为此锅炉存在较大的热惯性与强迟滞性，从而导致其变负荷响应速率达到10分钟以上，机组快速爬坡时，锅炉供能明显不足，锅炉蒸汽产率响应速率不足是限制燃煤发电机组变负速率提升的根本原因，目前燃煤电站锅炉加装储能装置(熔盐储能、电极锅炉、蓄热罐等)多用于实现燃煤机组的热电解耦，无法从根本上解决锅炉蒸汽产率响应速率不足这一问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，用于解决现有技术中无法快速提升机组变负荷响应速率的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供如下技术方案：

3、亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，包括：与锅炉相配套并使得工质强制流动的控制循环回路，所述控制循环回路上设有汽包；

4、还包括：设为具有耐高温、承压结构的高温水工质蓄能装置；设有阀门二的、与汽包出汽口处的蒸汽管路相连并在阀门二开启时将汽包出汽口的高温高压蒸汽(过热或饱和)通入高温水工质蓄能装置内的蒸汽充能支路；设有阀门三的、与汽包出汽口处的蒸汽管路相连并在阀门三开启时将高温水工质蓄能装置释能过程中释放的高温高压蒸汽通入过热器内过热的蒸汽释能支路；煤粉强化供给管路，所述煤粉强化供给管路上依次设有磨煤机、分离器、煤粉仓、螺旋给料机、送风机和燃烧器。

5、于本发明的一实施例中，所述控制循环回路上还依次设有下降管、中间联箱、循环泵、混合集箱和水冷壁，所述汽包的出水口通过下降管与中间联箱的进水侧接通，所述循环泵的两端口分别与中间联箱的出水侧与混合集箱的进水侧接通，所述混合集箱的出水侧与水冷壁接通，该技术方案中循环泵可以将中间联箱内的欠饱和水注入到混合集箱内。

6、于本发明的一实施例中，所述高温水工质蓄能装置上设有安全阀、液位计、温度计和压力表，所述安全阀、液位计、温度计和压力表均通过导线或网络与自动控制系统连接。

7、于本发明的一实施例中，还包括接通汽包的给水管路，所述给水管路上依次设有给水泵和省煤器，所述给水泵的出水端通过省煤器与汽包的进水口接通，该技术方案中的给水泵可以将高加处的化学水注入到汽包或者高温水工质蓄热装置内。

8、于本发明的一实施例中，还包括设有阀门一的、与给水管路相连并在阀门一开启时将锅炉给水通入高温水工质蓄能装置内的给水支路，且所述给水支路的进水端与所述给水泵的出水端连接，该技术方案中阀门一能够控制给水支路导通和不导通。

9、于本发明的一实施例中，还包括设有阀门四和止回阀的、与控制循环回路上混合集箱的进水侧相连并在阀门四开启时将高温水工质蓄能装置内的高温水经混合集箱与循环泵的出水口的欠饱和水混合后通入水冷壁的水释能支路。

10、于本发明的一实施例中，所述过热器设置在蒸汽释能支路上，所述蒸汽充能支路的进汽端通过过热器与汽包出汽口处的蒸汽管路相连，且所述蒸汽释能支路的出汽口与汽轮机接通，该技术方案中的过热器能够将高温水工质蓄能装置释能过程中释放的高温高压蒸汽和汽包出汽口释放的高温高压蒸汽进行过热。

11、于本发明的一实施例中，所述磨煤机的出口通过第一煤粉输送管路与燃烧器的第一煤粉喷口接通，所述燃烧器位于锅炉炉膛内，所述磨煤机的出口与所述分离器的入口接通；所述分离器的乏气出口与所述燃烧器的二次风喷口接通，所述分离器的煤粉出口与所述煤粉仓的入口接通，所述煤粉仓的出口与螺旋给料机的入口接通，所述螺旋给料机的出口通过第二煤粉输送管路与燃烧器的第二煤粉喷口接通，所述螺旋给料机还与送风机接通。

12、如上所述，本发明的亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，具有以下有益效果：本发明通过设置的高温水工质蓄能装置能够储存锅炉高负荷运行时的部分高温高压蒸汽热能以高温水工质的形式存储在高温水工质蓄能装置中(其焓值高于锅炉低负荷运行下炉水水冷壁入口工质焓值)，在机组低负荷段需要快速爬坡时可通过高温水工质蓄能装置向锅炉直接快速提供响应压力下的饱和蒸汽与高温水，为此，可直接快速提升锅炉蒸汽产率响应速率(无须换热过程，直接将高温水工质蓄能装置中高焓值工质赋存内能释放如锅炉循环水系统)，从而有效解决变负荷时段锅炉的传热迟滞与受热面金属蓄热导致的蒸汽产率响应速率慢问题，另外，还通过设置煤粉仓及螺旋给料机可以及时弥补机组锅炉在快速升负荷过程中因磨煤机启磨过程较慢导致炉膛内供粉不足的问题，综上，本发明能够从根本上快速提升机组快速变负荷能力，实现燃煤锅炉爬坡速率达到5％pe/min及以上。

技术特征：

1.亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，包括：

2.根据权利要求1所述的亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，其特征在于：所述控制循环回路(16)上还依次设有下降管(14)、中间联箱(15)、循环泵(17)、混合集箱(21)和水冷壁(22)，所述汽包(6)的出水口通过下降管(14)与中间联箱(15)的进水侧接通，所述循环泵(17)的两端口分别与中间联箱(15)的出水侧与混合集箱(21)的进水侧接通，所述混合集箱(21)的出水侧与水冷壁(22)接通。

3.根据权利要求1所述的亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，其特征在于：所述高温水工质蓄能装置(10)上设有安全阀(11)、液位计、温度计和压力表，所述安全阀(11)、液位计、温度计和压力表均通过导线或网络与自动控制系统连接。

4.根据权利要求1所述的亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，其特征在于：还包括接通汽包(6)的给水管路(2)，所述给水管路(2)上依次设有给水泵(1)和省煤器(3)，所述给水泵(1)的出水端通过省煤器(3)与汽包(6)的进水口接通。

5.根据权利要求4所述的亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，其特征在于：还包括设有阀门一(8)的、与给水管路(2)相连并在阀门一(8)开启时将锅炉给水通入高温水工质蓄能装置(10)内的给水支路(9)，且所述给水支路(9)的进水端与所述给水泵(1)的出水端连接。

6.根据权利要求2所述的亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，其特征在于：还包括设有阀门四(18)和止回阀(20)的、与控制循环回路(16)上混合集箱(21)的进水侧相连并在阀门四(18)开启时将高温水工质蓄能装置(10)内的高温水经混合集箱(21)与循环泵(17)的出水口的欠饱和水混合后通入水冷壁(22)的水释能支路(19)。

7.根据权利要求1所述的亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，其特征在于：所述过热器(7)设置在蒸汽释能支路(4)上，所述蒸汽充能支路(5)的进汽端通过过热器(7)与汽包(6)出汽口处的蒸汽管路相连，且所述蒸汽释能支路(4)的出汽口与汽轮机接通。

8.根据权利要求1所述的亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，其特征在于：所述磨煤机(28)的出口通过第一煤粉输送管路(31)与燃烧器(23)的第一煤粉喷口接通，所述燃烧器(23)位于锅炉炉膛内，所述磨煤机(28)的出口与所述分离器(25)的入口接通，所述分离器(25)的乏气出口与所述燃烧器(23)的二次风喷口接通；

技术总结本发明提供亚临界锅炉高温水工质协同炉内快速给粉强化供能系统，包括：与锅炉相配套并使得工质强制流动的控制循环回路，所述控制循环回路上设有汽包；还包括：设为具有耐高温、承压结构的高温水工质蓄能装置；设有阀门二的、与汽包出汽口处的蒸汽管路相连并在阀门二开启时将汽包出汽口的高温高压蒸汽通入高温水工质蓄能装置内的蒸汽充能支路；设有阀门三的、与汽包出汽口处的蒸汽管路相连并在阀门三开启时将高温水工质蓄能装置释能过程中释放的高温高压蒸汽通入过热器内过热的蒸汽释能支路；煤粉强化供给管路；本发明具有以下有益效果：本发明能够从根本上快速提升机组快速变负荷能力，实现燃煤锅炉爬坡速率达到5％Pe/min及以上。技术研发人员：乌晓江,张忠孝,江砚池,张启超受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/4/7