燃煤发电机组及其控制方法与流程

本发明涉及燃煤发电，具体涉及燃煤发电机组及其控制方法。

背景技术：

1、随着社会的发展和科技的进步，风能、光能等新能源发电技术不断得到推广，已逐步成为电网电量的主要供应主体。但是，新能源发电的发电量受自然条件的影响较大，具有随机性、间歇性、不可控性等特点，不利于电网的安全稳定运行。

2、为此，灵活地搭配燃煤发电机组以稳定电网，已成为当前主流的一种技术手段。具体表现为：在新能源发电充足时，可以适当降低燃煤发电机组的负荷，以减少煤炭等不可再生资源的消耗，及由此而带来的环保问题；在新能源发电不足时，可以适当增加燃煤发电机组的负荷，以对新能源发电进行补充。这就要求燃煤发电机组具备较高的可调节性。

3、燃煤发电机组包括燃煤锅炉和汽轮机组，汽轮机组可以通过叶片改型等方式来提升其负荷变化率，而燃煤锅炉由于热惯性较大，难以适应较大的负荷变化率，这就会影响燃煤发电机组的整体可调性。

4、因此，如何提供一种方案，以克服或者缓解上述缺陷，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供燃煤发电机组及其控制方法，其中，该燃煤发电机组可以快速地进行降负荷或者升负荷，从而可以灵活地调整燃煤发电机组的发电量。

2、为解决上述技术问题，本发明提供燃煤发电机组，包括锅炉、汽轮机和水蓄热系统，所述汽轮机包括汽缸组、凝汽器、除氧器、第一出水管路和第一出汽管路，所述凝汽器通过所述第一出水管路和所述除氧器相连，所述汽缸组通过所述第一出汽管路和所述除氧器相连，所述水蓄热系统包括蓄热器、第二出水管路、第二出汽管路和补水管路，所述蓄热器通过所述第二出水管路和所述凝汽器相连，所述第二出汽管路也和所述汽缸组相连，所述第二出汽管路的蒸汽能够对进入所述蓄热器的水进行加热，所述蓄热器通过所述补水管路和所述除氧器相连。

3、采用上述方案，当燃煤发电机组要进行降负荷时，可以通过第二出汽管路以将汽缸组内的蒸汽快速地引出，从而可以将锅炉所产生多余的蒸汽及时地自汽轮机抽离，以实现锅炉和汽轮机的同步降负荷；第二出汽管路所引出的蒸汽可以对进入蓄热器的水进行升温，以进行蓄热，能够减少能量的浪费。当燃煤发电机组要进行升负荷时，可以打开补水管路，蓄热器可以向除氧器提供热水，这样，除氧器内的水位以及水温等均会升高，能够减少第一出汽管路的出汽量，使得锅炉所产生的蒸汽可以更多地用于汽轮机的做功，以适应汽轮机的负荷提升，从而可以实现燃煤发电机组的快速升负荷。

4、也就是说，本发明实施例通过设置水蓄热系统，可以有效地缓解锅炉热惯性大的问题，能够匹配锅炉和汽轮机的负荷变化率，使得整个燃煤发电机组可以快速地进行降负荷或者升负荷，从而可以灵活地调整燃煤发电机组的发电量。

5、可选地，所述第二出水管路配置有换热模组，所述第二出汽管路包括第一换热支路，所述第一换热支路和所述换热模组相连。

6、可选地，所述第一换热支路包括并联设置的主流路和汽暖旁路，所述主流路、所述汽暖旁路均和所述换热模组相连，所述汽暖旁路至少能够在所述主流路关闭时开启。

7、可选地，所述主流路配置有第一换热控制阀，所述主流路的流通面积大于所述汽暖旁路，所述汽暖旁路处于常开状态。

8、可选地，所述第一换热支路还配置有减温器。

9、可选地，所述换热模组包括疏冷器和换热器，在所述第二出水管路的延伸方向上，所述疏冷器位于所述换热器的上游。

10、可选地，所述第二出汽管路还包括第二换热支路，所述第二换热支路和所述蓄热器相连，所述第二换热支路配置有第二换热控制阀。

11、可选地，所述第二出水管路还配置有缓冲器，所述缓冲器位于所述蓄热器的上游，所述缓冲器密封设置。

12、可选地，所述缓冲器内形成有气腔和液腔；所述缓冲器还配置有充气管，所述充气管用于向所述气腔内充入指定气体；或者，所述气腔还和所述凝汽器相连通。

13、可选地，所述第二出水管路还连接有第一自循环管路，所述第一自循环管路和所述缓冲器相连，所述第二出水管路还配置有升压泵和水位控制阀，所述升压泵位于所述缓冲器的下游，并位于所述第一自循环管路和所述第二出水管路的连接点的上游，所述水位控制阀位于所述缓冲器的上游，所述第一自循环管路配置有第一自循环控制阀。

14、可选地，还包括出水旁路，所述出水旁路的上游连接端和下游连接端均和所述第二出水管路相连，所述上游连接端位于所述水位控制阀的上游，所述下游连接端位于所述第一自循环管路和所述第二出水管路的连接点的下游，所述第二出水管路在所述上游连接端和所述下游连接端之间的管段为主通管段，所述出水旁路至少能够在所述主通管段关闭时开启。

15、可选地，所述出水旁路的流通面积小于所述主通管段，所述出水旁路处于常开状态。

16、可选地，所述补水管路包括第一连通管路，所述第一连通管路配置有补水泵。

17、可选地，所述第一连通管路还连接有第二自循环管路，所述第二自循环管路和所述蓄热器相连，所述第二自循环管路配置有第二自循环控制阀；所述第一连通管路还配置有第一连通控制阀，所述第一连通控制阀位于所述第二自循环管路和所述第一连通管路的连接点的下游。

18、可选地，所述补水管路还包括第二连通管路，所述蓄热器通过所述第二连通管路和所述除氧器相连，所述第二连通管路配置有第二连通控制阀；所述蓄热器和所述除氧器之间还连接有汽平衡管路，所述汽平衡管路配置有汽平衡控制阀。

19、可选地，还包括补汽系统，所述补汽系统包括加热模组、上水管路和补汽管路，所述上水管路和所述补汽管路均和所述加热模组相连，所述上水管路位于所述加热模组的上游，所述补汽管路位于所述加热模组的下游，所述补汽管路和所述汽缸组相连。

20、可选地，所述上水管路和所述除氧器相连，所述上水管路配置有上水控制阀。

21、可选地，所述加热模组包括电加热模块。

22、可选地，所述加热模组还包括熔盐加热模块，所述熔盐加热模块包括熔盐锅炉、热熔盐罐和冷熔盐罐，所述热熔盐罐和所述冷熔盐罐均和所述熔盐锅炉相连。

23、可选地，所述熔盐锅炉包括依次布置的熔盐预热器、熔盐蒸发器和熔盐过热器；所述熔盐预热器的水侧出口和所述熔盐蒸发器的水侧入口通过连接管路相连，所述连接管路还连接有放水管路，所述连接管路还配置有蒸发器入口阀，所述蒸发器入口阀位于所述放水管路和所述连接管路的连接点的下游，所述放水管路配置有放水阀。

24、可选地，所述加热模组还包括预热器，所述预热器连接有回流预热汽路，所述回流预热汽路和所述补汽管路相连通。

25、可选地，所述预热器还连接有备用预热汽路，所述备用预热汽路配置有备用预热控制阀。

26、可选地，所述补汽管路配置有补汽控制阀。

27、本发明还提供燃煤发电机组的控制方法，适用于上述的燃煤发电机组，所述控制方法包括降负荷控制步骤和升负荷控制步骤；所述降负荷控制步骤包括：控制所述第二出汽管路对进入所述蓄热器的水进行加热；所述升负荷控制步骤包括第一子步骤，所述第一子步骤包括：控制所述补水管路开启，以将所述蓄热器内的热水引入所述除氧器，控制所述第一出汽管路减小流量，控制所述第二出汽管路缩减流量。

28、可选地，所述第二出水管路配置有换热模组，所述第二出汽管路包括第一换热支路和第二换热支路，所述第一换热支路包括并联设置的主流路和汽暖旁路，所述主流路和所述汽暖旁路均和所述换热模组相连，所述第二换热支路和所述蓄热器相连；所述第二出水管路还配置有缓冲器，所述缓冲器位于所述蓄热器的上游，所述燃煤发电机组还包括出水旁路，所述出水旁路的上游连接端和下游连接端均和所述第二出水管路相连，所述第二出水管路位于所述上游连接端和所述下游连接端之间的管段为主通管段；所述补水管路包括第一连通管路，所述第一连通管路连接所述蓄热器和所述除氧器，所述第一连通管路还连接有第二自循环管路，所述第二自循环管路和所述蓄热器相连，所述第一连通管路配置有第一连通控制阀，所述第一连通控制阀位于所述第二自循环管路和所述第一连通管路的连接点的下游；所述控制方法还包括第一暖管控制步骤，所述第一暖管控制步骤包括：控制所述第二出汽管路以小流量出汽模式运行，控制关闭所述主流路，控制打开所述第二换热支路；控制所述第二出水管路以小流量出水模式运行，控制关闭所述主通管段，控制关闭所述第一连通控制阀，控制打开所述第二自循环管路。

29、可选地，所述燃煤发电机组还包括补汽系统，所述补汽系统包括加热模组、上水管路和补汽管路，所述上水管路和所述补汽管路均和所述加热模组相连，所述上水管路位于所述加热模组的上游，所述补汽管路位于所述加热模组的下游，所述补汽管路和所述汽缸组相连；所述升负荷控制步骤还包括第二子步骤，所述第二子步骤包括：控制所述补汽管路开启向所述汽缸组内补汽。

30、可选地，所述加热模组还包括预热器，所述预热器连接有回流预热汽路，所述回流预热汽路和所述补汽管路相连通；所述控制方法还包括第二暖管控制步骤，所述第二暖管控制步骤包括：控制所述上水管路以小流量上水模式运行，控制所述加热模组以小功率模式运行，控制切断所述补汽管路和所述汽缸组的连通，控制所述回流预热汽路开启。

31、可选地，所述加热模组还包括熔盐加热模块，所述熔盐加热模块包括熔盐锅炉、热熔盐罐和冷熔盐罐，所述热熔盐罐和所述冷熔盐罐均和所述熔盐锅炉相连；所述熔盐锅炉包括依次布置的熔盐预热器、熔盐蒸发器和熔盐过热器，所述熔盐预热器的水侧出口和所述熔盐蒸发器的水侧入口通过连接管路相连，所述连接管路还连接有放水管路，所述连接管路还配置有蒸发器入口阀；所述预热器还连接有备用预热汽路，所述备用预热汽路配置有备用预热控制阀；所述补汽管路配置有补汽控制阀；

32、所述控制方法还包括补汽系统投放步骤，所述补汽系统投放步骤包括：

33、控制所述补汽控制阀关闭；

34、控制所述上水管路以小流量上水模式运行，控制打开所述放水管路；

35、控制打开所述备用预热汽路，并控制所述备用预热汽路和所述回流预热汽路相连通；

36、控制打开所述蒸发器入口阀，并控制所述熔盐蒸发器通入设定水位的水量；

37、判断所述熔盐过热器和所述熔盐蒸发器的温度是否达到设定温度，若是，执行下述步骤；

38、控制所述热熔盐罐向所述熔盐锅炉通入热的熔盐；

39、根据所述熔盐蒸发器的水位，不断地向所述熔盐蒸发器上水，并逐步地关小所述放水管路，一并调节所述上水管路的上水量，直至完全关闭所述放水管路；

40、控制逐步关小所述备用预热汽路。

41、可选地，所述升负荷控制步骤和所述降负荷控制步骤均包括：依据目标负荷和当前负荷的差值确定n个负荷变化区间；控制所述汽轮机按照第一设定负荷变化率在各所述负荷变化区间中进行负荷调节，并控制所述锅炉按照第二设定负荷变化率在各所述负荷变化区间中进行负荷调节，所述第一设定负荷变化率大于所述第二设定负荷变化率，所述汽轮机在第i个所述负荷变化区间内完成负荷变化后，控制所述汽轮机暂停负荷变化，直至所述锅炉也在第i个所述负荷变化区间内完成负荷变化；其中，i和n为正整数，n≥2，1≤i≤n。