一种火电机组热电解耦系统及控制方法与流程

本发明涉及发电供暖领域，特别涉及一种火电机组热电解耦系统及控制方法。

背景技术：

1、热电联产机组是提高燃煤电厂自身热效率和经济性、实现节能减排的有效手段。《全国煤电机组改造升级实施方案》中明确提出要“充分发挥热电联产机组供热能力”、“推动具备条件的纯凝机组开展热电联产改造”。另一方面，随着我国绿色能源体系构建进程的加快，对传统燃煤机组深度调峰的要求也逐步提高。《全国煤电机组改造升级实施方案》中明确提出“采暖热电机组在供热期运行时要通过热电解耦力争实现单日6h最小发电出力达到40％额定负荷的调峰能力”、要“探索进一步降低机组最小发电出力的可靠措施”。

2、然而我国城镇化迅速推进带来集中供热面积飞升，热电机组通常以“以热定电”的方式运行，为满足供热则机组电负荷只能维持在较高水平，导致其调峰能力大幅降低甚至散失，为维护系统安全电网被迫接受热电机组的电负荷而造成弃风、弃光。为此，亟需开展火电机组灵活性改造，实现其“热电解耦”。另一方面，一些热电联产机组在供暖季和非供暖季还面临不同的运行需求。如在供暖季，除满足深度调峰要求外还需保证供暖；而在非供暖季，其无需保证供暖，但在满足深度调峰的前提下还需在电网负荷峰时阶段提高机组顶峰能力。为满足上述要求，亟需一种灵活、可靠的“热电解耦”技术手段，使其在保证机组深度调峰能力的前提下还能够同时满足机组在供暖季和非供暖季的不同需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，提供了一种火电机组热电解耦系统及控制方法，采用蒸汽加热与电加热组合的方式完成熔盐系统的储热，同时实现机组深度调峰；针对供暖季与非供暖季，合理匹配蒸汽加热与电加热功率、合理设计加热熔盐后的蒸汽去处、合理设计熔盐放热产汽的利用方式，满足机组在不同场景下的运行需求。

2、本发明采用的技术方案如下：一种火电机组热电解耦系统，包括火电机组、主蒸汽-熔盐换热器、热再蒸汽-熔盐换热器、蒸汽发生系统换热器、高温熔盐储罐、低温熔盐储罐、熔盐电加热器以及背压机；

3、其中，所述火电机组中锅炉的主蒸汽出口通过蒸汽管道经主蒸汽-熔盐换热器后回到锅炉，热再蒸汽出口通过蒸汽管道经热再蒸汽-熔盐换热器后分为两路，一路回到火电机组的除氧器，另一路对外接至供热管网；

4、所述高温熔盐储罐中熔盐采用熔盐泵通过熔盐管路输送到蒸汽发生系统换热器，再到低温熔盐储罐中，低温熔盐储罐中熔盐通过熔盐泵分别输送至主蒸汽-熔盐换热器、热再蒸汽-熔盐换热器、熔盐电加热器进行加热，加热后再输送至高温熔盐储罐；

5、所述蒸汽发生系统换热器的给水取自火电机组除氧器，蒸汽发生系统换热器的蒸汽输出分为两路，一路对外接至供热管网，另一路接至背压机做功发电。

6、进一步的，所述火电机组包括依次连接的锅炉、汽机、凝汽器、低压加热器组、除氧器、给水泵、高压加热器组，高压加热器组再与锅炉连接；所述汽机包括依次相连的高压缸、中压缸以及低压缸。

7、进一步的，所述锅炉为高压缸提供主蒸汽，富余主蒸汽经主蒸汽-熔盐换热器进行熔盐加热后分别回到锅炉再热器参与炉内换热产生热再蒸汽以及送入高压加热器组；同时富余的热再蒸汽送入热再蒸汽-熔盐换热器进行熔盐加热后根据非供暖季与供暖季的不同回到除氧器以及对外供暖。

8、进一步的，经主蒸汽-熔盐换热器放热降温后的主蒸汽经第一减压阀调整参数后再回到锅炉再热器与高压加热器组。

9、进一步的，经热再蒸汽-熔盐换热器放热降温后的热再蒸汽经第二减压阀调整参数后，再作为供暖蒸汽提供至供热管网。

10、进一步的，所述热再蒸汽-熔盐换热器的两路蒸汽输出管路选择采用关断阀控制，所述蒸汽发生系统换热器的两路蒸汽输出管路选择采用关断阀控制。

11、进一步的，所述熔盐电加热器采用火电机组部分电能完成熔盐加热。

12、本发明还提供了一种基于上述的火电机组热电解耦系统的控制方法，采用关断阀分别控制热再蒸汽-熔盐换热器和蒸汽发生系统换热器的两路蒸汽输出管路来完成供暖季与非供暖季的发电供暖控制。

13、进一步的，在供暖季时，通过关断阀关闭热再蒸汽-熔盐换热器到火电机组除氧器的管路以及蒸汽发生系统换热器到背压机的管路；锅炉将富余主蒸汽送入主蒸汽-熔盐换热器，完成熔盐加热后，主蒸汽经第一减压阀调整后，大部分回到锅炉再热器参与炉内换热，剩余蒸汽则送入高压加热器组；富余的再热蒸汽送入热再蒸汽-熔盐换热器，完成熔盐加热后经将第二减压阀调整参数后，直接作为供暖蒸汽提供至供热管网，同时熔盐电加热器利用机组电能加热熔盐；在主蒸汽-熔盐换热器、热再蒸汽-熔盐换热器、熔盐电加热器中加热后的熔盐输送到高温熔盐储罐中，在经过熔盐泵输送到蒸汽发生系统换热器，将热量传递给水后回到低温熔盐储罐，蒸汽发生系统换热器产生的蒸汽提供至供热管网；低温熔盐储罐中熔盐再分别输送至主蒸汽-熔盐换热器、热再蒸汽-熔盐换热器、熔盐电加热器。

14、进一步的，在非供暖季时，通过关断阀关闭热再蒸汽-熔盐换热器对外供暖的管路以及蒸汽发生系统换热器对外供暖的管路；锅炉将富余主蒸汽送入主蒸汽-熔盐换热器，完成熔盐加热后，主蒸汽经第一减压阀调整后，大部分回到锅炉再热器参与炉内换热，剩余蒸汽则送入高压加热器组；富余的再热蒸汽送入热再蒸汽-熔盐换热器，完成熔盐加热后送入除氧器为机组冷凝水及补水提供部分热量，同时熔盐电加热器利用机组电能加热熔盐，在主蒸汽-熔盐换热器、热再蒸汽-熔盐换热器、熔盐电加热器中加热后的熔盐输送到高温熔盐储罐中，在经过熔盐泵输送到蒸汽发生系统换热器，蒸汽发生系统换热器加热取自除氧器的水产生蒸汽，并将蒸汽送入背压机做功发电，背压机乏汽送入机组回热系统或汽机低压缸做功，从而提高机组顶峰发电能力。

15、与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：

16、1)在储热的同时实现机组深度调峰，采用锅炉高温蒸汽加热熔盐和机组电能加热熔盐相匹配的方式进行熔盐储热，能够实现机组热电解耦，且为机组深度调峰的实现方式提供更多选择，提高系统灵活性和适应性。

17、2)通过蒸汽加热和电加热功率的合理匹配及运行流程的合理设计，能够分别保证供暖季和非供暖季机组的不同需求，即供暖季实现机组深度调峰并保证供暖蒸汽的对外提供，非供暖季实现机组深度调峰和顶峰发电。

18、3)蒸汽加热熔盐储热时，主蒸汽和热再蒸汽抽取量与锅炉和汽机的负荷差相匹配，且主蒸汽换热后回到再热器入口，最大限度降低了对锅炉和汽机热平衡的影响。

19、4)将放热后的热再蒸汽热量继续加以合理利用，供暖季直接作为供暖蒸汽提供至热网，非供暖季作为部分热源为机组凝结水和补水提供热量，实现了蒸汽能量的梯级利用，提高能源利用率。

20、5)在供暖季，熔盐系统采用边储边放的运行模式，通过蒸汽发生系统放热产生供暖蒸汽，保证了供暖季的用户采暖需求。

21、6)在非供暖季，熔盐蒸汽发生系统产生的高温蒸汽送入背压机做功发电，背压机乏汽送入机组提供回热热量或直接做功，能够最大限度提升机组顶峰能力。

22、7)可根据热网、电网实际需求调整系统运行模式，充分利用锅炉、汽机与熔盐系统的耦合关系及热能、电能的匹配，在保证用户所需的同时实现能源充分、合理的利用，运行方式灵活多样。