燃煤机组热电解耦供发电深度调峰能源供应系统及方法与流程

本发明涉及燃煤机组供发电深度调峰，具体涉及一种燃煤机组热电解耦供发电深度调峰能源供应系统及方法，尤其涉及一种基于电极锅炉及蓄热罐蓄热调峰的燃煤机组热电解耦供发电深度调峰及高效综合能源供应系统和方法。

背景技术：

1、随着构建新型电力系统的推进，新能源发电的大规模接入，迫使火电机组需大幅提升机组的运行灵活性，同时还应兼具大规模参与电网供发电深度调峰的特点。特别是在我国三北地区，热电联产机组比重大，水电、纯凝机组等调峰电源稀缺，电力市场的调峰需求更加旺盛。燃煤机组受热电耦合特性的影响，供热季运行时受供热负荷影响，机组参与灵活性深度调峰的运行能力较差，大幅限制了燃煤机组参与深度调峰、辅助服务市场的能力。

2、另一方面，随着清洁供热替代的推进，大量关停供热小锅炉，不少燃煤机组已达到供热能力的极限，当燃煤机组出力受限或者发生故障时，将严重影响燃煤机组的供热能力，供热为民生问题，发生供热故障或者供热中断时，将严重影响企业的社会形象。

3、因此，提升供热的热电解耦能力，进一步提升燃煤机组的供热保障能力，就有广泛的社会和市场需求。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃煤机组热电解耦供发电深度调峰能源供应系统，旨在克服现有燃煤机组因受热电耦合特性的影响，大幅限制供热季燃煤机组参与深度调峰的缺陷。

2、另外，本发明的目的还在于提供一种利用燃煤机组热电解耦供发电深度调峰能源供应系统的供应方法。

3、为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

4、燃煤机组热电解耦供发电深度调峰能源供应系统，包括：发电机，

5、电极锅炉热电解耦模块，至少包括电极锅炉与汽水换热器，所述电极锅炉与发电机的电力输出端相接，用于当电网处于低负荷需求时，将未上网的网电负荷输入至电极锅炉中，所述电极锅炉生成的饱和蒸汽在汽水换热器内换热后产生的热水根据需要输送至热网加热器对外供热和/或储存于蓄热罐中，实现热电解耦的目的；

6、烟气余热回收模块，至少包括烟气换热器与高背压凝汽器，所述烟气换热器置于燃煤机组工业锅炉的空气预热器出口处，将来自于所述高背压凝汽器出口处70℃的热水，经烟气换热器加热后升至95℃，然后根据需要输送至热网加热器对外供热和/或储存于蓄热罐中，实现能源的综合供应；和

7、蓄热模块，至少包括蓄热罐和蓄热水泵，用于将所述电极锅炉热电解耦模块、烟气余热回收模块输送至蓄热罐的热水存储和释放，进一步实现能源的高效供应。

8、进一步的，所述电极锅炉热电解耦模块还包括有：提供给电极锅炉高压电源的变压器和将电极锅炉产生的饱和蒸汽实现分配与汇聚的分汽缸，所述分汽缸置于所述汽水换热器的上游，其中，所述电极锅炉为电极蒸汽锅炉。

9、更进一步的，所述汽水换热器将饱和蒸汽换热后冷凝的凝结水返回至电极锅炉中，作为内循环的工质。

10、再进一步的，所述分汽缸的出口设置三条支路，其中，第一支路连通汽水换热器，所述汽水换热器将换热后的热水根据需要直接输送至热网加热器对外供热，或者通过蓄热水泵将换热后的热水储存于蓄热罐内，实现热电解耦的目的；

11、第二支路与工业供汽模块连通，所述工业供汽模块至少包括一蒸汽过热器，所述蒸汽过热器利用电加热器将电极锅炉生成的饱和蒸汽再次加热后，对外提供高品质的工业供热；

12、第三支路与生活热水模块连通，所述生活热水模块至少包括一生活热水换热器，所述生活热水换热器将电极锅炉生成的饱和蒸汽在生活热水换热器完成换热后，对外提供低品质的生活热水用热。

13、较佳地，所述高背压凝汽器出口处设置有热网循环泵，该热网循环泵将高背压凝汽器出口处70℃的热水输入至烟气换热器中加热后升至95℃。

14、更佳地，所述高背压凝汽器入口处的热水来自于热网回水，热网回水的平均温度为50℃，所述热网回水首先在高背压凝汽器加热升温至70℃，随后再经烟气换热器二次加热至95℃，实现热网回水的梯级加热，提高能源的综合利用效率。

15、进一步的，所述蓄热模块与电极锅炉热电解耦模块、烟气余热回收模块、工业供汽模块、生活热水模块之间分别设有连通管道。

16、优选的，所述电极锅炉容量为60mw，生成的饱和蒸汽压力为1.2mpa，温度为188℃，额定出力下蒸汽流量为81t/h；所述蒸汽过热器的容量为7.5mw，产生不低于320℃的过热蒸汽；所述蓄热罐的容量为10000m3。

17、与此同时，本发明还提供了一种燃煤机组热电解耦供发电深度调峰能源供应方法，该方法包括以下步骤：

18、（1）在燃煤机组按照以热定电的运行模式下，当电网处于低负荷需求时，直接启动电极锅炉，将未上网的网电负荷输入至电极锅炉中生成饱和蒸汽，并将饱和蒸汽汇聚至分汽缸内；

19、（2）分汽缸内的饱和蒸汽根据能源需求，任意选择一条支路或二条支路或三条支路，将饱和蒸汽予以分配，分配完成的饱和蒸汽将分别被送至汽水换热器，蒸汽过热器和生活热水换热器中，其中：

20、进入汽水换热器的饱和蒸汽换热后产生的热水根据需要送至热网加热器对外供热和/或储存于蓄热罐内实现热电解耦的功能，换热完成的凝结水返回至电极锅炉中，作为内循环的工质；

21、进入蒸汽过热器的饱和蒸汽经电加热器加热后，对外提供高品质的工业供热；

22、进入生活热水换热器的饱和蒸汽换热后产生的热水，对外提供低品质的生活热水用热；

23、（3）将平均温度为50℃的热网回水首先在高背压凝汽器加热升温至70℃，然后送入到烟气换热器加热至95℃，随后根据需要输送至热网加热器对外供热和/或储存于蓄热罐中，实现烟气余热的回收的同时实现热网回水的梯级加热；

24、（4）当燃煤机组需接入高负荷时，蓄热罐释放热量补给至热网加热器，直接对外供热，减少供热抽汽用量，提高燃煤机组上网电负荷。

25、进一步的，在所述步骤（1）中，当电网处于低负荷需求时，燃煤机组中的发电机通过变压器提供高压电源后直接启动电极锅炉，将未上网的网电负荷输入至电极锅炉中生产饱和蒸汽；同时，所述蓄热罐与电极锅炉、分汽缸、汽水换热器，蒸汽过热器、生活热水换热器、高背压凝汽器、烟气换热器、热网加热器之间分别设有连通管道。

26、本发明的有益效果：

27、1)本发明基于能源梯级利用原理，通过将高背压凝汽器出口的热水，用烟气余热加热到95℃，梯级加热后存储在蓄热罐中，供热高峰或者用电高峰时对外供热，具有较高的经济效益。

28、2)本发明通过设置电极锅炉热电解耦模块，在燃煤机组参与深度调峰时，启动电极锅炉对外供热或者将电极锅炉生成的饱和蒸汽通过换热，存储在蓄热罐内实现热电解耦的目的，系统简单独立，具有较强的热电解耦能力。

29、3)本发明通过设置蓄热罐，根据燃煤机组的负荷和对外供热需求程度，蓄热罐可直接存储电极锅炉产生的热量、也可存储烟气余热回收的热量，还可存储热网首站出口热水的热量，系统运行方式灵活，可提高储热的经济性。

30、4)本发明设置的蓄热罐，通过“消峰填谷”的功能，可提高燃煤机组热电解耦特性，既可提高燃煤机组供热期间参与深度调峰的能力，在燃煤机组需接入高负荷时，通过蓄热罐对外供热，可降低对热网加热器的蒸汽消耗，提高机组带负荷能力。

31、5)本发明通过设置蓄热罐，可将电极锅炉生成的热量、烟气余热回收的热量或者供热首站出口热水的热量均存储于蓄热罐中，当燃煤机组出现故障或者发生供热故障时，可通过蓄热罐对外供热，提高机组的供热保障能力和最大供热能力。