一种电站锅炉布置供热吸热面系统及调峰方法与流程

本发明涉及锅炉技术领域，特别涉及一种电站锅炉布置供热吸热面系统及调峰方法。

背景技术：

近年来，中国三北地区电力市场容量较富裕，但燃机、抽水蓄能等可调峰电源稀缺，电网调峰与火电机组的灵活性之间矛盾突出，电网消纳风电、光电、水电及核电等新能源的能力不足，弃风、弃光、弃水和弃核现象严重。

热电联产机组“以热定电”方式运行，调峰能力仅为10％左右，因此调峰困难已经成为电网运行中最为突出的问题。

同时随着人们生活水平的提高，北方由热电厂和大型集中供热管网供暖面积逐年提高，甚至很多长江流域城市都在考虑集中供热。大多数南方的热电厂，都会为钢厂、化工厂或工业园区提供工业蒸汽。因此无论是北方集中供热还是南方的工业蒸汽供给，目前都存在短缺问题，使得如何提高现有热电厂的供热能力，成为所有热电厂面临的一个重要问题。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种电站锅炉布置供热吸热面系统及调峰方法，通过在电站锅炉内增加供热吸热面以增加现有电厂的供热能力。

(二)技术方案

为解决上述问题，根据本发明的一个方面,本发明提供了一种电站锅炉布置供热吸热面系统，包括火电厂的电站锅炉，还包括：设置在电站锅炉内的供热吸热面，供热吸热面的两端分别与供水管路和排水管路，或分别与供水管路和排蒸汽管路连通；供水管路中的水来自热网循环低温回水或火电厂汽水系统；排水管路与热网供水管路连通，将供热吸热面加热产生的水输送至热网供水，增加热网供热面积；或排蒸汽管路与火电厂的工业抽汽管路连通，将供热吸热面加热产生的蒸汽输送至工业蒸汽用户。

进一步的，供热吸热面设置在电站锅炉的炉顶高温区，用于加热热网循环低温回水或生产工业蒸汽。

进一步的，供热吸热面设置在电站锅炉的炉顶再热器位置或水平烟道位置，用于加热热网循环低温回水或生产工业蒸汽。

进一步的，供热吸热面设置在电站锅炉的省煤器之前或省煤器之后的烟道内，以加热热网循环低温回水。

进一步的，供热吸热面的换热管为光管、鳍片管、翅片管、内外翅片管、蛇形管中的任意一种或组合。

进一步的，供热吸热面的负荷为电站锅炉的额定负荷的1％-10％。

进一步的，供热吸热面的负荷为电站锅炉的额定负荷的5％。

进一步的，供热吸热面通过改造工程设置在现有电站锅炉内；或在新建电站锅炉内直接设计安装供热吸热面。

根据本发明的另一个方面,本发明提供了一种电站锅炉布置供热吸热面的调峰方法，包括以下步骤：

s1，在新建电站锅炉设计阶段设计供热吸热面的安装位置、吸热面换热管类型、尺寸和吸热面积，或在改造电站锅炉设计阶段设计供热吸热面的安装位置、吸热面换热管类型、尺寸和吸热面积；

s2，根据电站锅炉的调峰负荷需求量、供热负荷类型以及供热负荷容量，设计供热吸热面布置在电站锅炉内的位置、吸热面积、工质进出吸热面的温度、压力；

s3，供热负荷类型为热网采暖供热，流通供热吸热面内的工质为热网循环水，根据热网采暖供热所需的热网供水温度，设计供热吸热面的出水温度和流量；或供热负荷类型为工业蒸汽，根据所需的工业蒸汽的压力和温度，选择火电厂内的凝结水或锅炉给水送入供热吸热面；

s4，完成内部布置有供热吸热面的电站锅炉系统的试运行，供热吸热面具备正常运行时的投运要求；

s5，根据电网对火电厂的调峰负荷需求，运行供热吸热面。

进一步的，供热吸热面的吸热量和电站锅炉的调峰负荷计算公式为：

q吸热＝q额*x＝f*cp*(t出-t入)＝f*cp*(t0-t入)+f*q汽

p调＝p额*x

其中：q吸热为供热吸热面的吸热量，kj/h；q额为电站锅炉的额定负荷下的总吸热量，kj/h；x为供热吸热面的吸热量占所述电站锅炉的总吸热量的比例；f为进入供热吸热面的水流量，kg/h；cp为水的比热容，kj/(kg.℃)；q汽为水的汽化潜热，kj/kg；t入为进入供热吸热面的入口工质温度，℃；t出为供热吸热面的出口工质温度，℃；t0为供水压力下对应的水饱和温度，℃；p调为机组调峰负荷，mw；p额为机组的额定负荷，mw。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

利用电站锅炉内增加的供热吸热面，增加热电厂的供热能力。

利用供热吸热面吸收的热量和供热负荷，在稳定电站锅炉低负荷燃烧的基础上，增大电站锅炉的低负荷调峰能力；同时由于供热吸热面的水流量可以灵活调节，也使得电站锅炉的调峰灵活度大大增加。

本系统能够增大北方热电厂的集中供热面积，也能够方便简易地增加南方热电厂工业蒸汽的供应量。

附图说明

图1是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的结构示意图；

图2是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的实施例一结构示意图；

图3是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的实施例二结构示意图；

图4是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的实施例三结构示意图；

图5是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的实施例四结构示意图。

附图标记：

1-电站锅炉，11-炉顶高温区，12-炉顶再热器，13-水平烟道，14-省煤器，15-烟道；

2-供热吸热面；3-供水管路；4-排水管路；5-阀门；6-排蒸汽管路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的结构示意图。请查看图1，本发明为了使得电站锅炉调峰降负荷与增大供热能力相结合，提供了一种电站锅炉内布置的供热吸热面系统，解决电站锅炉调峰困难的同时增加热电厂的供热能力。

具体地，一种电站锅炉内布置的供热吸热面系统，包括火电厂的电站锅炉1，还包括：设置在电站锅炉1内的供热吸热面2，供热吸热面2的两端分别与供水管路3和排水管路4，或分别与供水管路3和排蒸汽管路6连通；供水管路3中的水来自热网循环低温回水或火电厂汽水系统；排水管路4与热网供水管路连通，将供热吸热面2加热产生的水输送至热网供水，增加热网供热面积；或排蒸汽管路6与火电厂的工业抽汽管路连通，将供热吸热面2加热产生的蒸汽输送至工业蒸汽用户。

可选的，供热吸热面2根据温度高低分为高温吸热面、中温吸热面和低温吸热面，上述供热吸热面2均通过供水管路3和排水管路4，或排蒸汽管路6连通。

通过以下实施例分别对高温吸热面、中温吸热面和低温吸热面进行详细说明。

实施例一：

图2是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的实施例一结构示意图，请查看图2，电站锅炉内置供热吸热面系统包括：设置在电站锅炉1内的供热吸热面2，此时的供热吸热面2为高温吸热面，其具体设置在电站锅炉1的炉顶高温区11，用于加热热网循环低温回水或生产工业蒸汽。

来自热网循环低温回水或火电厂汽水系统的水通过供水管路3进入供热吸热面2加热，产生的热水通过排水管路4输送至热网供水用户，产生的蒸汽通过排蒸汽管路6输送至工业蒸汽用户。

当使用高温吸热面对水进行加热时，非常容易产生蒸汽，该蒸汽通过排蒸汽管路6提供给工业蒸汽用户。

可选的，供水管路3上还设置有水泵，以将供水管路3内的水加压输送至供热吸热面2；排水管路4或排蒸汽管路6上设置有水泵，以将热水或蒸汽加压输送至热网供水用户或工业蒸汽用户。

可选的，供水管路3上还设置有阀门5，可基于电站锅炉1的调峰需求调节输送至供热吸热面2内的水量；排水管路4或排蒸汽管路6上设置有阀门5，可基于热网供水用户或工业蒸汽用户的用水或用蒸汽量，进行定量输送，合理利用资源，同时也使得电站锅炉的调峰灵活度大大增加。

可选的，供热吸热面2的负荷为电站锅炉的额定负荷的1％-10％；优选的，供热吸热面2的负荷为电站锅炉的额定负荷的5％。

实施例二：

图3是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的实施例二结构示意图，请查看图3，电站锅炉布置供热吸热面系统包括：设置在电站锅炉1内的供热吸热面2，此时的供热吸热面2为中温吸热面，其具体设置在电站锅炉1的炉顶再热器12位置或水平烟道13位置，用于加热热网循环低温回水或生产工业蒸汽。

本实施例的其他结构和原理均与实施例一相同，在此不再详细赘述。

实施例三：

图4是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的实施例三结构示意图，请查看图4，电站锅炉布置供热吸热面系统包括：设置在电站锅炉1内的供热吸热面2，此时的供热吸热面2为低温吸热面，其具体设置在电站锅炉1的省煤器14之前或省煤器14之后的烟道15内，以加热热网循环低温回水。

具体地，当使用低温吸热面对水进行加热时，由于温度较低，无法产生蒸汽，因此，本实施例中只包括的排水管路4，排水管路4连通热网供水用户，以输送热水。

本实施例的其他结构和原理均与实施例一相同，在此不再详细赘述。

实施例四：

图5是本发明提供的电站锅炉布置供热吸热面系统的实施例四结构示意图，请查看图5，此时电站锅炉内布置由两个供热吸热面，包括高温吸热面和中温吸热面。以利用余热给热网循环回水多次加热。

本实施例的其他结构和原理均与实施例一相同，在此不再详细赘述。

在另一实施例中，本发明还提供了一种电站锅炉布置供热吸热面的调峰方法，包括以下步骤：

步骤s1：在新建电站锅炉1设计阶段设计供热吸热面2的安装位置、吸热面换热管类型、尺寸和吸热面积；或在改造电站锅炉1设计阶段设计供热吸热面2的安装位置、吸热面换热管类型、尺寸和吸热面积。

可选的，供热吸热面2的换热管为光管、鳍片管、翅片管、内外翅片管、蛇形管中的任意一种或组合。

具体地，将供热吸热面2通过改造工程设置在现有电站锅炉1内，该方式适用于目前已出厂或已经投入使用的电站锅炉。在新建电站锅炉内直接设计安装供热吸热面2，保证后续生产的所有电站锅炉都能增加热电厂的供热能力，同时解决调峰困难的问题。

步骤s2：根据电站锅炉1的调峰负荷需求量、供热负荷类型以及供热负荷容量，设计供热吸热面2布置在电站锅炉1内的位置、吸热面积，以及水或蒸汽进出供热吸热面2的温度、压力。

具体地，供热吸热面2的吸热量和电站锅炉1的调峰负荷根据以下公式计算：

q吸热＝q额*x＝f*cp*(t出-t入)＝f*cp*(t0-t入)+f*q汽

p调＝p额*x

其中：q吸热为供热吸热面2的吸热量，单位：kj/h；q额为电站锅炉1的额定负荷下的总吸热量，单位：kj/h；x为供热吸热面2的吸热量占电站锅炉1的总吸热量的比例；f为进入供热吸热面2的水流量，单位：kg/h；cp为水的比热容，单位：kj/(kg.℃)；q汽为水的汽化潜热，单位：kj/kg；t入为进入供热吸热面2的入口工质温度，单位：℃；t出为供热吸热面的出口工质温度，单位：℃；t0为供水压力下对应的水饱和温度，单位：℃；p调为机组调峰负荷，单位：mw；p额为机组的额定负荷，单位：mw。

步骤s3：当供热负荷类型为热网采暖供热时，流通供热吸热面2内的水为热网循环水，根据热网采暖供热所需的热网供水温度，设计供热吸热面2的出水温度和流量。

当供热负荷类型为工业蒸汽时，根据工业蒸汽用户所需的工业蒸汽的压力和温度，选择火电厂汽水系统内的凝结水或锅炉给水送入供热吸热面2。

步骤s4：完成内部布置有供热吸热面2的电站锅炉的试运行，保证供热吸热面2具备正常运行时的投运要求。

步骤s5：根据电网对火电厂的调峰负荷需求，运行供热吸热面2。

本发明旨在保护一种电站锅炉布置供热吸热面系统及调峰方法，包括火电厂的电站锅炉1，还包括：设置在电站锅炉1内的供热吸热面2，供热吸热面2的两端分别与供水管路3和排水管路4，或分别与供水管路3和排蒸汽管路6连通；供水管路3中的水来自热网循环低温回水或火电厂汽水系统；排水管路4与热网供水管路连通，将供热吸热面2加热产生的水输送至热网供水，增加热网供热面积；或排蒸汽管路6与火电厂的工业抽汽管路连通，将供热吸热面2加热产生的蒸汽输送至工业蒸汽用户。通过利用电站锅炉内增加的供热吸热面，以增加热电厂的供热能力；同时利用供热吸热面吸收的热量和供热负荷，在稳定电站锅炉低负荷燃烧的基础上，增大电站锅炉的低负荷调峰能力。供热吸热面的水流量可以灵活调节，也使得电站锅炉的调峰灵活度大大增加。不仅能够增大北方热电厂的集中供热面积，也能方便简易地增加南方热电厂工业蒸汽的供应量。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。