一种实现热电机组三种状态切换运行的系统的制作方法

本实用新型涉及机组旁路应用领域，尤其涉及利用一级和二级旁路实现热电机组切换为三种状态切换锅炉的应用领域，具体涉及一种实现热电机组三种状态切换运行的系统。

背景技术：

众所周知电能是不能被储存的，因此用户需要多少电量，电厂就需要同步发出多少电量，这样才不会造成能源的浪费。但是通常在电力系统中各个电厂的需求电负荷是在不断发生变化的，为了维持有功功率平衡，保持系统频率稳定，就需要发电部门相应改变发电机的发电量以适应用电负荷的变化，这就叫做调峰。

在中国三北地区电力市场容量富裕，燃机、抽水蓄能等可调峰电源稀缺，电网调峰与火电机组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。

现有技术中热电联产机组“以热定电”方式运行，冬季由于热电耦合造成供热机组调峰能力仅为10％左右。随着国内可再生能源电力的大力发展，东北和西北的风电光伏装机量越来越大，冬季的热电耦合造成的供热机组调峰困难，已经造成了2015年国内吉林、新疆和甘肃弃风率分别达 43％、45％和47％。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种实现热电机组三种状态切换运行的系统，利用两级喷水减温减压旁路结合供热或蓄热系统，实现热电联产机组切换为单供热锅炉运行模式，在一定时段内可以实现热电机组的热电解耦，不但可以保证涉及民生的供热热源的热量供给，而且可以实现火电厂的深度调峰。

为了实现这些目的，采用如下技术方案：

一种实现热电机组三种状态切换运行的系统，其包括锅炉，所述锅炉连接高压缸，锅炉内设有再热器，所述高压缸连接有再热器，所述锅炉内的再热器连接中压缸，所述中压缸连接低压缸，低压缸连接发电机，还包括高压旁路喷水减温减压管路、低压旁路喷水减温减压管路以及热网加热器，所述高压旁路喷水减温减压管路设在锅炉和高压缸之间，所述高压旁路喷水减温减压管路或低压旁路喷水减温减压管路包括喷水减温减压器，所述热网加热器与喷水减温减压器后的管路相连；所述热网加热器与对外供热系统相连接；第一状态下为热电联产状态，即锅炉产生的蒸汽经过高压缸、再热器、中压缸、低压缸以及发电机；第二状态下为单供热状态，锅炉产生的蒸汽经过高压旁路喷水减温减压管路、再热器、热网加热器、外供热系统，不经过高压缸、中压缸；第三状态下为低负荷发电状态，锅炉产生的蒸汽一部分经过高压旁路喷水减温减压管路、再热器、低压旁路喷水减温减压管路、热网加热器、外供热系统；另外一部分经过高压缸、中压缸和低压缸，进行机组低负荷发电运行。

高压旁路喷水减温减压管路和低压旁路喷水减温减压管路全部蒸汽送至热网加热器换热，可以实现热电机组汽轮机完全不进蒸汽，使得本热电联产机组完全切换成为单供热锅炉运行模式对外供热。从而使得热电厂在冬季获得最低成本的深度调峰和最小负荷运行方式，为区域电网内的风电光伏等可再生能源发电提供宝贵的上网空间。

进一步的，所述高压旁路喷水减温减压管路能够利用现有机组的高压旁路系统，一端连接主蒸汽管道，另外一端连接锅炉的再热器冷段，所述高压旁路喷水减温减压管路包括高压旁路喷水减温减压器，所述高压旁路喷水减温减压器的入口处连接有减压阀。

现有机组的高压旁路系统是指在本领域，汽轮机启动时发生事故或跳闸等突发事件，设有高压旁路系统用于输送高热蒸汽，进一步防止意外事故的发生。

在一个实施例中，所述高压旁路喷水减温减压管路还能够是与现有高压旁路并联的新增并联有大流量高压旁路喷水减温减压管路；所述大流量高压旁路喷水减温减压管路包括大流量喷水减温减压器，所述大流量喷水减温减压器的入口处连接有高压入口截止阀和第一减压阀；所述高压入口截止阀连接有锅炉，所述大流量喷水减温减压器的出口连接再热器冷段。

现有高压旁路的定义与现有机组的高压旁路系统相同，所述新增并联有大流量高压旁路喷水减温减压管路是区别于现有高压旁路，与现有高压旁路相对应，定义为新增。

在一个实施例中，所述低压旁路喷水减温减压管路能够利用现有机组的低压旁路系统，一端连接引出点，经过入口旁路调节减压阀门和低压喷水减温减压器后，分出两个支管路，一路经过截止阀到凝汽器，一路到热网加热器。

在一个实施例中，所述低压旁路喷水减温减压管路还能够是与现有低压旁路并联的新增大流量低压旁路喷水减温减压管路，其包括大流量低压旁路喷水减温减压及其入口调节减压阀，然后连接至热网加热器。

在一个实施例中，所述高压旁路和低压旁路喷水减温减压管路之间设置中间联络管路连接高压旁路喷水减温减压管路与低压旁路喷水减温减压管路，并在中间联络管路上设置的关断截止阀；通过两级旁路的串联运行，可以保持部分进汽顺序经过高压缸、再热器和中压缸及低压缸，使得机组运行在低负荷发电量状态下。

进一步的，所述入口旁路调节减压阀门和低压喷水减温减压器采用一体式的或采用分体式的；所述高压旁路喷水减温减压器和减压阀采用一体式的或采用分体式的。

进一步的，所述入口旁路调节减压阀门和低压喷水减温减压器采用一体式的或采用分体式的。

优选的，所述高压旁路喷水减温减压管路容量配置是锅炉额定主蒸汽流量的5％到100％；所述低压旁路喷水减温减压管路容量配置是锅炉额定主蒸汽流量的5％到100％。

相对于现有技术，本实用新型的有益技术效果：

本实用新型具有下列优点：

1.利用现有的高压旁路喷水减温减压系统，改造工作量小。

2.可以实现热电机组完全切换为供热锅炉，做到完全的热电解耦。

3.可以实现热电机组完全切换为供热锅炉，做到最大程度的深度调峰，即本机组的发电量为零。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1的示意图。

图2为本实用新型实施例2的示意图。

图3为本实用新型实施例3的示意图。

图4为本实用新型实施例4的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细说明。

参照图1-3，

一种实现热电机组三种状态切换运行的系统，其包括锅炉6，所述锅炉6连接高压缸20，锅炉6内设有再热器21，所述高压缸20连接有再热器21，所述锅炉6内的再热器21连接中压缸10，所述中压缸10连接低压缸11，低压缸6连接发电机12，还包括高压旁路喷水减温减压管路、低压旁路喷水减温减压管路以及热网加热器15，所述高压旁路喷水减温减压管路设在锅炉6和高压缸20之间，所述高压旁路喷水减温减压管路和低压旁路喷水减温减压管路包括喷水减温减压器，所述热网加热器与喷水减温减压器后的管路相连；所述热网加热器与对外供热系统相连接；第一状态下，锅炉产生的蒸汽经过高压缸20、再热器21、中压缸10、低压缸11以及发电机12；第二状态下，锅炉产生的蒸汽经过高压旁路喷水减温减压管路、再热器21、低压旁路喷水减温减压管路、热网加热器、外供热系统，不经过高压缸20、中压缸10和低压缸11。

本实用新型还包括电厂集控系统中的旁路供热控制模块，所述旁路供热控制模块是本领域技术人员根据经验或者有限次实验能够获知或推导出的现有技术。

实施例1

参照图1，一种实现热电机组三种状态切换运行的系统，包括高压旁路喷水减温减压管路、低压旁路喷水减温减压管路、热网加热器和电厂集控系统中的旁路供热控制模块，通过高压和低压喷水减温减压旁路将全部蒸汽送至热网加热器换热，可以实现热电机组汽轮机完全不进蒸汽，使得本热电联产机组完全切换成为单供热锅炉运行模式对外供热。

具体的，锅炉6连接高压缸20，锅炉6内设有再热器21，所述高压缸 20连接有再热器21，所述锅炉6和高压缸20之间设有高压旁路喷水减温减压管路，所述高压旁路喷水减温减压管路连接有再热器21，所述高压旁路喷水减温减压管路上设有高压旁路喷水减温减压器9，所述锅炉6内的再热器21连接中压缸10，所述中压缸10连接低压缸11，低压缸6连接发电机12，高压缸20进口处设置有高压入口截止阀门4，中压缸10进口处设置有中压入口截止阀门5。所述低压缸6连接至凝汽器17。所述高压旁路喷水减温减压器9的入口处连接有减压阀1。

再热器21和中压缸10之间设有热网加热器15和低压旁路喷水减温减压管路，所述热网加热器15、低压旁路喷水减温减压管路和中压缸10之间并联，所述热网加热器15和低压旁路喷水减温减压管路连接至凝汽器 17。

所述热网加热器15串联有大流量低压旁路喷水减温减压管路14，所述低压旁路喷水减温减压管路包括低压喷水减温减压器16。

所述经过热网加热器15的热量送入热网供热或者蓄热水罐蓄热。

具体的，再热器21和中压缸10之间连接引出点13，所述引出点13 通过热网入口截止阀2连接大流量低压旁路喷水减温减压管路14和热网加热器15；所述引出点13还通过入口旁路调节减压阀门3连接低压喷水减温减压器16。

所述低压喷水减温减压器16和热网加热器15分别连接凝汽器17。

所述凝汽器17依次连接除氧器18、给水泵19至锅炉6。

本实施例中，所述高压旁路喷水减温减压管路利用现有高压旁路喷水减温减压管路，但要求高压旁路最大流量要满足再热器冷却的需求，即可以实现高压缸完全不进蒸汽，所有主蒸汽流量都经过所述的现有高压旁路管路进入再热冷段。

本实施例中，所述低压旁路喷水减温减压管路可实现所有经过再热热段后的蒸汽经过低压旁路喷水减温减压后全部进入热网加热器换热，也可以将热量送入大型蓄热水罐进行蓄热，从而实现汽机完全不进蒸汽处于停机状态，热电机组转变为单供热运行模式。

本实施例中，所述高压旁路喷水减温减压管路容量配置可以是锅炉额定主蒸汽流量的5％到100％；

本实施例中，所述低压旁路喷水减温减压管路容量配置可以是锅炉额定主蒸汽流量的5％到100％；

本实施例中，所述热电机组切换为单供热锅炉运行模式下，本机组的汽动给水泵的汽源切换为I级旁路或II级旁路喷水减温减压供汽，也可以切换为备用电动给水泵，在此种工况下单供热锅炉运行的机组的所有附属设备供电切换由厂内运行发电的另一台机组供应厂用电来满足全厂供电。

本实施例中，所述热电机组切换为单供热锅炉运行模式下，如图1所示，减压阀1和热网入口截止阀2全开，高压入口截止阀门4和中压入口截止阀门5全关，入口旁路调节减压阀门3根据进入热网加热器的蒸汽流量是否过量，如果过量就可以打开，将富余的蒸汽喷水减温减压后引入凝汽器17。

本实施例中，所述热电机组切换为单供热锅炉运行模式下，本机组在汽机不进汽的情况下，需要对汽机、凝汽器、循环水系统、抽真空系统、工业冷却水系统中需要调整的运行方式系统进行对应的调整。

本实施例中，所述电厂集控系统中的旁路供热控制模块负责控制高压旁路或低压旁路的旁路调节阀或喷水减温减压器，调节旁路蒸汽流量和参数，满足热网加热器、再热冷段或除氧器或凝汽器对旁路蒸汽或疏水的参数要求。

本实施例中，所述热电机组单供热运行模式下，电站锅炉可以进行低负荷参数运行，也经济运行方式满足热网供热的需求。

在单供热运行模式下，这样的联接方式可以避免对现有的高低压旁路的使用，即减压阀1和入口旁路调节减压阀门3保持关闭状态；打开高压入口截止阀8通过新添加的带有第一减压阀7的高压旁路将主蒸汽引入再热冷段，此时高压缸、中压缸的入口截止阀门4和中压入口截止阀门5均关闭，所有蒸汽最终经过新添加的带有热网入口截止阀2的低压旁路减温减压管路进入热网加热器15进行供热。

所述热电机组切换为单供热锅炉运行模式下，本机组的汽动给水泵的汽源切换为I级旁路或II级旁路喷水减温减压供汽，也可以切换为备用电动给水泵，在此种工况下单供热锅炉运行的机组的所有附属设备供电切换由厂内运行发电的另一台机组供应厂用电来满足全厂供电。

所述热电机组切换为单供热锅炉运行模式下，本机组在汽机不进汽的情况下，需要对汽机、凝汽器、循环水系统、抽真空系统、工业冷却水系统中需要调整的运行方式系统进行对应的调整。

所述电厂集控系统中的旁路供热控制模块负责控制高压旁路或低压旁路的旁路调节阀或喷水减温减压器，调节旁路蒸汽流量和参数，满足热网加热器、再热冷段或除氧器或凝汽器对旁路蒸汽或疏水的参数要求。

所述热电机组单供热运行模式下，电站锅炉可以进行低负荷参数运行，也经济运行方式满足热网供热的需求。

本实用新型具有下列优点：

1.既可以利用现有的喷水减温减压旁路，也可以与之并联连接，可以与现有旁路的互为备用。

2.可以实现热电机组完全切换为供热锅炉，做到完全的热电解耦。

3.可以实现热电机组完全切换为供热锅炉，做到最大程度的深度调峰，即本机组的发电量为零。

实施例2

参照图2，和实施例1不同之处在于，所述低压旁路喷水减温减压管路包括低压喷水减温减压器16和低压入口截止阀23，所述低压喷水减温减压器16的入口处设有入口旁路调节减压阀门3，所述热网加热器与入口截止阀23并联。

在连接凝汽器的管路上设置低压入口截止阀6，这样可以最大程度利用现有的两级旁路，从而使得系统改造费用最低。但这样的连接方式，要求原有的I级或II级旁路流量要足够大，一方面要满足再热器最小冷却流量的要求，另一方面要满足热网加热器的供热量的需求，因此一般要求I 级或II级旁路流量要达到锅炉主蒸汽流量的20％～40％。在这种情况下，锅炉降低到负荷40％以下，就可以实现两级旁路的单供热运行模式。

实施例3

参照图3，和实施例1不同之处在于，所述锅炉6和高压缸20之间还设有大流量高压旁路喷水减温减压管路，所述大流量高压旁路喷水减温减压管路与高压旁路喷水减温减压管路并联，所述大流量高压旁路喷水减温减压管路包括大流量喷水减温减压器22，所述大流量喷水减温减压器22 的入口处连接有高压入口截止阀8和减压阀7。所述高压入口截止阀8连接有锅炉，所述大流量喷水减温减压器22的出口连接再热器21。

所述大流量高压旁路喷水减温减压管路的容量要能够接纳锅炉主蒸汽流量的20％～40％。其他系统部件和联接方式与实施例1完全相同。

实施例4

参照图4，和实施例1不同之处在于，高压旁路和低压旁路喷水减温减压管路之间设置中间联络管路，所述中间联络管路连接高压旁路喷水减温减压管路与低压旁路喷水减温减压管路，并在中间联络管路上设置的关断截止阀25；通过两级旁路的串联运行，可以保持部分进汽顺序经过高压缸、再热器和中压缸及低压缸，使得机组运行在低负荷发电量状态下。

具体的，所述高压旁路减温减压器9的出口管路上设有第二减压阀24，所述第二减压阀24与高压旁路减温减压器9之间设有第一引出点26，所述关断截止阀25设于第一引出点26与低压旁路喷水减温减压管路之间。

本实施例中，机组并没有运行在单供热状态，而是运行在低负荷发电状态，这对于电厂深度调峰具有很大价值：

1.可实现现有两级旁路的串联运行，也可新建两级旁路进行串联运行；

2.可以实现热电机组完全切换为供热锅炉，做到完全的热电解耦；

3.使机组工作在极低发电负荷状态，机组可迅速增加发电负荷，灵活性大于单供热状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。