一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统的制作方法

本发明涉及火力发电及热储能，具体来说，涉及一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统。

背景技术：

1、随着中国经济社会发展和生活水平的提高，电力需求量飞快增加，电网负荷峰谷差绝对值加大，可达电网最大负荷的1/3。同时，电网负荷的大幅度快速波动频次也加大。另外，可再生能源风电和光伏发电的大量并网，使得电网负荷的大幅度快速波动频次非常之大。

2、但是，目前由于中国电网的发电种类和结构特征，决定了电网调频、调峰及快速负荷爬坡的任务主要依靠燃煤火力发电机组承担，而在役火电机组或供热机组的负荷特性及发电负荷调整能力和速率，不能满足电网调频、调峰及快速负荷爬坡需求。

3、为挖掘和发挥火力发电机组的潜力和优势，利用其功率大、持续时间长，不受天气、气候、地理、昼夜和季节影响的优点，为电网电力供应起到稳定器和调节器的作用。然而，火电机组锅炉产生新蒸汽的速度较慢，相对于电网负荷变化信号滞后6～10分钟，汽轮发电机发出功率的响应速率与电网负荷变化速率极不匹配，严重影响了电网运行的安全性和稳定性。

4、为克服这个缺点，利用火电机组能量容量大的特点，对其部分能量介质高温高压过热蒸汽加以直接储存，形成直接储存火电机组高温高压过热蒸汽高品位、做功能力大的热能，与快装汽轮机结合，在电网需要大幅度快速功率增加时，储存的蒸汽快速进入快装汽轮机发出功率，拖动发电机发电；在电网快速减负荷时，由蒸汽压力平衡器快速吸纳储存多余过热蒸汽，快速减小火电主机的发出功率。这样，克服了火电机组锅炉产生蒸汽和减少产生蒸汽过程严重滞后的缺点，同时也达到节能目的。这样，可以耦合火力发电主机，匹配电网快速负荷变化需求。

技术实现思路

1、针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，能够克服现有技术的上述不足。

2、为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统；

4、该火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统包括锅炉和火电机组高压旁路减温减压器，所述锅炉的输入端设有火力发电机组高压缸进口阀门，所述锅炉的输出端分别与高压缸、火力发电机组高压旁路阀门、蒸汽压力平衡器内缸相连接；

5、所述蒸汽压力平衡器内缸的输入端设有蒸汽压力平衡器内缸进口阀门，所述火电机组高压旁路减温减压器的输入端设有火力发电机组高压旁路阀门，所述高压缸的输出端与锅炉的再热器冷端连接；蒸汽压力平衡器内缸的输出端管道分支与快装汽轮机旁路阀连接，进一步与去机组高压旁路系统相连接；

6、所述蒸汽压力平衡器内缸出口阀门与快装汽轮机连接，快装汽轮机与第一发电机连接，所述第一发电机的输出端与第一去机组主变压器相连接。

7、进一步地，所述锅炉的再热蒸汽热端与蒸汽压力平衡器外缸进口阀门连接，所述蒸汽压力平衡器外缸进口阀门与蒸汽压力平衡器外缸连接；

8、所述蒸汽压力平衡器外缸与蒸汽压力平衡器外缸出口阀门连接，所述蒸汽压力平衡器外缸出口阀门与蒸汽压力平衡器外缸出口蒸汽压力调节器连接，进一步与火力发电机组中压缸进口阀门及中压缸连接；

9、蒸汽压力平衡器外缸的蒸汽压力平衡器外缸出口阀门前管道分支与蒸汽压力平衡器外缸蒸汽进入快装汽轮机控制阀连接，进一步与蒸汽压力平衡器阵列外缸出口母管连接，进一步与蒸汽压力平衡器内缸出口阀门连接，进一步与所述快装汽轮机连接；

10、储存高温高压过热蒸汽在部分工况经去主汽轮机阀门与主汽轮机高压缸入口连接。

11、进一步地，若干个蒸汽压力平衡器通过蒸汽压力平衡器阵列内缸出口母管、蒸汽压力平衡器阵列外缸出口母管连接而组成阵列；

12、蒸汽压力平衡器阵列内缸出口母管与蒸汽压力平衡器内缸出口阀门连接，蒸汽压力平衡器阵列外缸出口母管与快装汽轮机入口调节阀门连接。

13、进一步地，蒸汽压力平衡器内缸和蒸汽压力平衡器外缸储存的高温高压过热蒸汽，均可以用于快装汽轮机对外做功，拖动第一发电机或第二发电机发电。

14、进一步地，高温高压过热蒸汽可以由若干个单体蒸汽压力平衡器并联连接储存，形成阵列式布置；

15、高温高压过热蒸汽，经蒸汽压力平衡器内缸的入口母管，经过各自的入口阀门进入单体蒸汽压力平衡器内缸储存；高温高压再热蒸汽，经蒸汽压力平衡器内缸的入口母管，经过各自的入口阀门进入单体蒸汽压力平衡器外缸储存。

16、进一步地，高温高压过热蒸汽，由蒸汽压力平衡器内缸经过各自的出口阀门，依次进入出口母管，经过蒸汽压力平衡器内缸出口阀再进入快装汽轮机对外做功，拖动第一发电机或第二发电机发电。

17、进一步地，高温高压再热蒸汽，由蒸汽压力平衡器外缸出口，经过蒸汽压力平衡器外缸出口母管，单独或与蒸汽压力平衡器内缸的高温高压过热蒸汽混合，经蒸汽压力平衡器内缸出口阀门进入快装汽轮机对外做功，拖动第一发电机或第二发电机发电。

18、进一步地，蒸汽压力平衡器为双层缸结构，蒸汽压力平衡器内缸储存高温高压过热蒸汽，蒸汽源为锅炉新蒸汽或者其它蒸汽源，压力为pn, pn＝3mpa～18mpa,温度为tn，tn＝350℃～580℃；

19、蒸汽压力平衡器外缸储存高温高压过热蒸汽，蒸汽源为锅炉再热蒸汽或者其它蒸汽源，压力为pw, pw＝3mpa～10mpa,温度为tw，tw＝350℃～580℃。

20、进一步地，蒸汽压力平衡器为双层缸结构，蒸汽压力平衡器内缸储存高温高压过热蒸汽，蒸汽源为锅炉新蒸汽或者其它蒸汽源，压力为pn, 温度为tn，蒸汽压力平衡器外缸储存高温高压过热蒸汽，蒸汽源为锅炉再热蒸汽或者其它蒸汽源，压力为pw, 温度为tw；其中，压力pn＞pw＝(1/2～1/3)pn, 温度tw＝tn。

21、进一步地，快装汽轮机的进汽压力p0″=3～18mpa,t0″=350～580℃，额定转速n≥3000～7200转/分，相对内效率η= 89～93％。

22、本发明的有益效果：通过对本发明产品的优化改良设计，在单个双层缸式蒸汽压力平衡器，也就是火电机组产生的高温高压过热蒸汽，储存进入双层缸式蒸汽压力平衡器的内缸和外缸，由单个组成阵列，从而使得高温高压过热蒸汽得以储存，存的高温高压过热蒸汽，经过蒸汽压力平衡器内缸或外缸出口母管，再经过控制阀门进入快装汽轮机做功，拖动发电机发电；进而克服火电机组锅炉产生蒸汽和减少产生蒸汽过程严重滞后的缺点，达到节能目的，同时也有效解决了匹配电网快速负荷变化的需求，提升了电网运行的安全性和稳定性。

技术特征：

1.一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，包括锅炉（15）和火电机组高压旁路减温减压器（23），所述锅炉（15）的输入端设有火力发电机组高压缸进口阀门（7），所述锅炉（15）的输出端分别与高压缸（20）、火力发电机组高压旁路阀门（10）、蒸汽压力平衡器内缸（17）相连接；

2.根据权利要求1所述的一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，所述锅炉（15）的再热蒸汽热端与蒸汽压力平衡器外缸进口阀门（4）连接，所述蒸汽压力平衡器外缸进口阀门（4）与蒸汽压力平衡器外缸（18）连接；

3.根据权利要求2所述的一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，若干个蒸汽压力平衡器（16）通过蒸汽压力平衡器阵列内缸出口母管（29）、蒸汽压力平衡器阵列外缸出口母管（30）连接而组成阵列；

4.根据权利要求1或2所述的一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，蒸汽压力平衡器内缸（17）和蒸汽压力平衡器外缸（18）储存的高温高压过热蒸汽，均可以用于快装汽轮机（19）对外做功，拖动第一发电机（37）或第二发电机（39）发电。

5.根据权利要求1或2所述的一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，高温高压过热蒸汽可以由若干个单体蒸汽压力平衡器（16）并联连接储存，形成阵列式布置；

6.根据权利要求1或2所述的一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，高温高压过热蒸汽，由蒸汽压力平衡器内缸（17）经过各自的出口阀门，依次进入出口母管，经过蒸汽压力平衡器内缸出口阀（5）再进入快装汽轮机（19）对外做功，拖动第一发电机（37）或第二发电机（39）发电。

7.根据权利要求1或2所述的一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，高温高压再热蒸汽，由蒸汽压力平衡器外缸（18）出口，经过蒸汽压力平衡器外缸（18）出口母管，单独或与蒸汽压力平衡器内缸（17）的高温高压过热蒸汽混合，经蒸汽压力平衡器内缸出口阀门（5）进入快装汽轮机（19）对外做功，拖动第一发电机（37）或第二发电机（39）发电。

8. 根据权利要求1所述的一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，蒸汽压力平衡器（16）为双层缸结构，蒸汽压力平衡器内缸（17）储存高温高压过热蒸汽，蒸汽源为锅炉（15）新蒸汽或者其它蒸汽源，压力为pn, pn＝3mpa～18mpa,温度为tn，tn＝350℃～580℃；

9. 根据权利要求8所述的一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，蒸汽压力平衡器（16）为双层缸结构，蒸汽压力平衡器内缸（17）储存高温高压过热蒸汽，蒸汽源为锅炉（15）新蒸汽或者其它蒸汽源，压力为pn, 温度为tn，蒸汽压力平衡器外缸（18）储存高温高压过热蒸汽，蒸汽源为锅炉（15）再热蒸汽或者其它蒸汽源，压力为pw, 温度为tw；其中，压力pn＞pw＝(1/2～1/3)pn, 温度tw＝tn。

10. 根据权利要求1或8所述的一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，其特征在于，快装汽轮机（19）的进汽压力p0″=3～18mpa,t0″=350～580℃，额定转速n≥3000～7200转/分，相对内效率η= 89～93％。

技术总结本发明公开了一种火力发电机组高温高压过热蒸汽储存系统，包括锅炉和高压旁路减温减压器，输入端设有机组高压缸进口阀门，输出端分别与高压缸、机组高压旁路阀门、蒸汽压力平衡器内缸相连接；通过改良，在单个双层缸蒸汽压力平衡器，由单个组成阵列，使高温高压过热蒸汽得以储存，储存的蒸汽，经过蒸汽压力平衡器内缸或外缸出口母管，再经过控制阀门进入快装汽轮机做功，拖动发电机发电或进入主汽轮机发电，实现机组总输出电功率快速增加；反之，电网功率需求快速减少时，锅炉产生的多余高温高压过热蒸汽快速储存入蒸汽压力平衡器阵列中，实现机组总输出电功率快速减小。有效解决匹配电网快速负荷变化的需求，提升电网运行的安全性和稳定性。技术研发人员：梁双印,王国生,梁承宇,高满达,梁静宇,王婧雅受保护的技术使用者：北京北方三合能源技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11