发电系统和发电系统的调控方法与流程

本发明涉及电力领域，具体地，涉及发电系统，还涉及发电系统的调控方法。

背景技术：

燃煤锅炉在不投燃油或者等离子的情况下，其最低负荷为其额定负荷的40％-50％。相应地，汽轮机的最低负荷为汽轮机的额定负荷的40％-50％。因此，火电机组对机组协调控制系统的投入范围一般要求为额定负荷的50％-100％负荷，南方电网要求为额定负荷的40％-100％。

随着要求使用洁净能源的机组尽量多发电，风电、太阳能、水电等清洁能源的发电量逐步增长。但是，电网品质调节的主要任务就需要火电机组承担。现有的火电机组存在调节范围狭窄的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供发电系统以及发电系统的调控方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种发电系统，所述发电系统包括：锅炉，所述锅炉具有燃料进口和蒸汽出口；汽轮机，所述汽轮机具有蒸汽进口和蒸汽旁路出口，所述汽轮机的蒸汽进口与所述锅炉的蒸汽出口连通；燃料仓，所述燃料仓具有燃料出口；蓄热器，所述蓄热器具有蒸汽进口、冷气体进口和热气体出口，所述蓄热器的蒸汽进口与所述蒸汽旁路出口连通；和干燥器，所述干燥器具有燃料进口、燃料出口、热气体进口和冷气体出口，所述干燥器的燃料进口与所述燃料仓的燃料出口连通，所述干燥器的燃料出口与所述锅炉的燃料进口连通，所述干燥器的热气体进口与所述蓄热器的热气体出口连通。

根据本发明实施例的发电系统具有调节范围广、锅炉燃烧稳定、燃料来源广、运行成本低的优点。

优选地，所述燃料仓具有热气体进口和冷气体出口，所述燃料仓的热气体进口与所述蓄热器的热气体出口连通。

优选地，所述燃料仓的冷气体出口与所述蓄热器的冷气体进口连通。

优选地，所述发电系统进一步包括除尘器，所述除尘器具有进气口和出气口，所述除尘器的进气口与所述燃料仓的冷气体出口连通，所述除尘器的出气口与所述蓄热器的冷气体进口连通。

优选地，所述蓄热器为多个，所述发电系统进一步包括：第一换向阀，所述第一换向阀具有蒸汽进口和多个蒸汽出口，所述第一换向阀的所述蒸汽进口与所述蒸汽旁路出口连通，所述第一换向阀的多个所述蒸汽出口一一对应地与多个所述蓄热器的蒸汽进口连通；和第二换向阀，所述第二换向阀具有热气体出口和多个热气体进口，所述第二换向阀的多个热气体进口一一对应地与多个所述蓄热器的热气体出口连通，所述第二换向阀的热气体出口与所述干燥器的热气体进口连通。

优选地，所述干燥器的冷气体出口与所述蓄热器的冷气体进口连通。

优选地，所述发电系统进一步包括除尘器，所述除尘器具有进气口和出气口，所述除尘器的进气口与所述干燥器的冷气体出口连通，所述除尘器的出气口与所述蓄热器的冷气体进口连通。

本发明第二方面提供发电系统的调控方法，所述发电系统的调控方法包括以下步骤：使锅炉处于稳定燃烧工况；通过汽轮机的蒸汽旁路出口排出蒸汽，以便将所述汽轮机的负荷降低至预设范围；和回收排出的蒸汽的热量，并利用回收的热量干燥提供给所述锅炉的燃料。

通过利用根据本发明实施例的发电系统的调控方法，可以在保持锅炉处于稳定燃烧工况的情况下，降低汽轮机的负荷，从而可以扩大发电系统(火电机组)的调节范围。

优选地，所述预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-40％，优选地，所述预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-39％，更加优选地，所述预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-35％，进一步优选地，所述预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-30％，最优选地，所述预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-25％。

附图说明

图1是根据本发明实施例的发电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了发电系统的调控方法。根据本发明实施例的调控方法包括以下步骤：

使锅炉处于稳定燃烧工况；

通过汽轮机的蒸汽旁路出口排出蒸汽，以便将汽轮机的负荷降低至预设范围；和

回收排出的蒸汽的热量，并利用回收的热量干燥提供给锅炉的燃料。

当锅炉处于稳定燃烧工况时，锅炉的负荷大于等于其额定负荷的40％。此时汽轮机的负荷也大于等于其额定负荷的40％。由于锅炉的负荷与汽轮机的负荷大体一致，因此当汽轮机的负荷需要降低至预设范围时，锅炉的负荷也要降低。事实上，可以通过降低锅炉的负荷来降低汽轮机的负荷。

但是，当锅炉的负荷小于其额定负荷的40％时，锅炉无法处于稳定燃烧工况。为了同时实现锅炉处于稳定燃烧工况且汽轮机的负荷降低至预设范围，可以保持锅炉处于稳定燃烧工况，并打开汽轮机的蒸汽旁路出口以便排出多余的蒸汽。由此可以降低汽轮机的负荷，保证锅炉燃烧稳定的条件下汽轮机用气量与锅炉所供给蒸汽量的平衡。

为了充分地利用汽轮机排出的蒸汽中蕴含的热量，可以回收排出的蒸汽的热量，并利用回收的热量干燥提供给锅炉的燃料。

通过利用根据本发明实施例的发电系统的调控方法，可以在保持锅炉处于稳定燃烧工况的情况下，降低汽轮机的负荷，从而可以扩大发电系统(火电机组)的调节范围。

该预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-40％。优选地，该预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-39％。更加优选地，该预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-35％。进一步优选地，该预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-30％。最优选地，该预设范围为汽轮机的额定负荷的20％-25％。

根据本发明实施例的调控方法可以通过根据本发明实施方式的发电系统10来实施。

下面参考附图描述根据本发明实施方式的发电系统10。如图1所示，根据本发明实施方式的发电系统10包括锅炉110、汽轮机120、燃料仓130、蓄热器140和干燥器150。

锅炉110具有燃料进口111和蒸汽出口112。汽轮机120具有蒸汽进口121和蒸汽旁路出口122，汽轮机120的蒸汽进口121与锅炉110的蒸汽出口112连通。燃料仓130具有燃料出口131。蓄热器140具有蒸汽进口141、冷气体进口143和热气体出口142，蓄热器140的蒸汽进口141与蒸汽旁路出口122连通。

干燥器150具有燃料进口151、燃料出口152、热气体进口153和冷气体出口。干燥器150的燃料进口151与燃料仓130的燃料出口131连通，干燥器150的燃料出口152与锅炉110的燃料进口111连通，干燥器150的热气体进口153与蓄热器140的热气体出口142连通。

当汽轮机120的负荷大于等于其额定负荷的40％时，尤其当汽轮机120的负荷大于等于其额定负荷的50％时，锅炉110的负荷为其额定负荷的40％(50％)，锅炉110处于稳定燃烧工况。此时，汽轮机120的蒸汽旁路出口122处于关闭状态。

出于调节的需要，当需要汽轮机120的负荷小于其额定负荷的40％时，可以打开汽轮机120的蒸汽旁路出口122，以便通过蒸汽旁路出口122排出多余的蒸汽。由此可以在保持锅炉110处于稳定燃烧工况的情况下，将汽轮机120的负荷降低至预设范围或预设值(例如，将汽轮机120的负荷降低至其额定负荷的20％)，从而实现在保证锅炉110燃烧稳定的条件下、汽轮机120的用气量与锅炉110所供给蒸汽量的平衡。

多余的蒸汽可以通过蒸汽进口141进入到蓄热器140内，以便利用蓄热器140储存多余的蒸汽蕴含的热量。

由此可以利用蓄热器140加热冷气体(例如冷空气)以便得到热气体，进而可以利用该热气体加热供给到锅炉110内的燃料。由此可以减小该燃料的含水量，从而不仅可以提高该燃料的燃烧性能，而且可以利用褐煤等低阶煤作为锅炉110的燃料，以便扩大锅炉110的燃料来源、降低锅炉110的运行成本。

因此，根据本发明实施例的发电系统10具有调节范围广、锅炉110燃烧稳定、燃料来源广、运行成本低等优点。

具体而言，发电系统10的汽轮机120的负荷可以在其额定负荷的20％-100％之间变化。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，发电系统10可以包括锅炉110、汽轮机120、燃料仓130、蓄热器140、干燥器150和除尘器160。

锅炉110具有燃料进口111和蒸汽出口112。汽轮机120的蒸汽进口121与锅炉110的蒸汽出口112连通，汽轮机120具有蒸汽旁路出口122。蓄热器140具有蒸汽进口141、冷气体进口143和热气体出口142，蓄热器140的蒸汽进口141与蒸汽旁路出口122连通。由此从蒸汽旁路出口122排出的蒸汽所蕴含的热量，可以转移到蓄热器140内的蓄热物质中。

干燥器150具有燃料进口151、燃料出口152、热气体进口153和冷气体出口。干燥器150的燃料进口151与燃料仓130的燃料出口131连通，由此燃料仓130内的燃料可以被输送到干燥器150内。

干燥器150的热气体进口153与蓄热器140的热气体出口142连通，由此从蓄热器140排出的热气体可以进入到干燥器150内，以便对干燥器150内的燃料进行干燥。干燥器150的燃料出口152与锅炉110的燃料进口111连通，由此干燥后的燃料可以被输送到锅炉110内以便进行燃烧。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，燃料仓130具有热气体进口132和冷气体出口133，燃料仓130的热气体进口132与蓄热器140的热气体出口142连通。

由此在利用干燥器150对燃料进行干燥之前，可以利用从蓄热器140排出的热气体、对燃料仓130内的燃料进行初步干燥。由于对该燃料进行两次干燥，从而可以降低用于干燥该燃料的热气体的温度，即可以利用温度较低的热气体干燥该燃料。由此可以在确保干燥效果的情况下，避免该燃料发生燃烧或爆炸。其中，可以通过控制流过蓄热器140的气体的流量，来控制用于干燥该燃料的热气体的温度。

如图1所示，在本发明的一些示例中，燃料仓130的冷气体出口与蓄热器140的冷气体进口143连通，干燥器150的冷气体出口与蓄热器140的冷气体进口143连通。

由此用于干燥该燃料的气体可以循环使用。正是因为用于干燥该燃料的气体可以循环使用，所以可以利用惰性气体对该燃料进行干燥，而不会增大该燃料的干燥成本。而且，由于利用惰性气体(例如氮气)对该燃料进行干燥，因此可以进一步避免燃料发生燃烧或爆炸，以便进一步提高干燥燃料的安全性。

在本发明的一个示例中，如图1所示，除尘器160具有进气口161和出气口162。除尘器160的进气口161与燃料仓130的冷气体出口133连通，除尘器160的进气口161与干燥器150的冷气体出口连通。换言之，除尘器160的进气口161与燃料仓130的冷气体出口133和干燥器150的冷气体出口中的每一者连通。除尘器160的出气口162与蓄热器140的冷气体进口143连通。

由此可以利用除尘器160去除离开干燥器150的气体中的粉尘以及离开燃料仓130的气体中的粉尘，从而可以避免粉尘积累到一定程度后堵塞蓄热器140。

在本发明的一个具体示例中，蓄热器140为多个，发电系统10进一步包括第一换向阀(图中未示出)和第二换向阀(图中未示出)。

该第一换向阀具有蒸汽进口和多个蒸汽出口，该第一换向阀的蒸汽进口与汽轮机120的蒸汽旁路出口122连通，该第一换向阀的多个蒸汽出口一一对应地与多个蓄热器140的蒸汽进口141连通。也就是说，该第一换向阀的蒸汽出口的数量可以等于蓄热器140的数量，该第一换向阀的一个蒸汽出口与一个蓄热器140的蒸汽进口141连通。

该第二换向阀具有热气体出口和多个热气体进口，该第二换向阀的多个热气体进口一一对应地与多个蓄热器140的热气体出口142连通，该第二换向阀的热气体出口与干燥器150的热气体进口153连通。换言之，该第二换向阀的热气体进口的数量可以等于蓄热器140的数量，该第二换向阀的一个热气体进口与一个蓄热器140的热气体出口142连通。

由此，当通过汽轮机120的蒸汽旁路出口122排出较多的蒸汽时，可以利用多个蓄热器140轮流地(依次)吸收该蒸汽的热量，从而不仅可以充分地吸收从蒸汽旁路出口122排出的蒸汽所蕴含的热量，而且可以向干燥器150、燃料仓130源源不断地提供热气体，以便提高干燥效率和干燥量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。