一种利用储热和余热的厂级煤电混合热电生产系统及方法与流程

本发明属于热电生产，具体涉及一种利用储热和余热的厂级煤电混合热电生产系统及方法。

背景技术：

1、热电厂进行热电生产时涵盖了多个环节，主要包括燃烧系统、蒸汽产生、动力转换、电力生成、热能分配以及控制系统等，能同时利用燃烧过程中产生的电力和热能，减少了能源浪费。随着可再生能源的高比例大规模并网发电，燃煤机组需承担调峰调度任务保障电网稳定运行，另外对着城市化规模的快速发展，居民采暖的用热需求也快速增长，使得燃煤机组需向大热电比、高灵活性、节能的方向进行技术改造。

2、目前，燃煤机组的技术改造中，储能技术作为新兴的技术具有较大的发展潜力，储能技术具有规模大、成本低和寿命长等优点，而且技术成熟、操作简单，能够与燃煤机组进行有效耦合。然而，现有热电生产技术方案的能量利用效率较低、灵活性差和调峰能力差，且没有有效灵活地利用锅炉产生的余热、蒸汽进行储放热和供热。

3、基于上述技术问题，需要设计一种新的利用储热和余热的厂级煤电混合热电生产系统及方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种利用储热和余热的厂级煤电混合热电生产系统及方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

3、本发明提供了一种利用储热和余热的厂级煤电混合热电生产系统，包括：锅炉、背压机、发电机、储热单元、第一压缩机组、第二压缩机组、第一电动机、第二电动机、烟气余热换热器、缓冲罐、蒸发罐和热用户；

4、所述锅炉的输入为燃煤，输出为主蒸汽，且与所述背压机的进汽口相连通形成第一供汽管路；

5、所述背压机的排汽口分为两路，一路与所述热用户相连通形成用户直接对外供汽管路，另一路通过所述第一压缩机组与所述储热单元相连通形成蒸汽压缩储热管路；

6、所述第一压缩机组通过相连通的所述第一电动机驱动；所述第二压缩机组通过相连通的所述第二电动机驱动；

7、所述储热单元与所述背压机的进汽口相连通形成第二供汽管路；

8、所述背压机利用第一供汽管路和第二供汽管路供给的蒸汽驱动发电机进行发电；

9、所述烟气余热换热器与所述锅炉相连通形成余热回收管路；

10、所述烟气余热换热器与所述蒸发罐相连通形成余热预处理管路；

11、所述蒸发罐与所述第二压缩机组相连通形成余热压缩管路后分为两路，一路通过所述缓冲罐与所述热用户相连通形成用户余热对外供汽管路，另一路通过所述第一压缩机组与所述储热单元相连通形成余热压缩储热管路。

12、进一步，所述储热单元包括第一储热单元和第二储热单元；所述第一储热单元和所述第二储热单元相连通；所述第一储热单元靠近所述第一压缩机组设置。

13、进一步，所述第一储热单元包括显热储热罐和相变储热罐；所述第二储热单元包括饱和水罐和水泵；

14、所述显热储热罐，用于储存过热蒸汽热量；所述相变储热罐，用于储存蒸汽潜热；所述饱和水罐，用于储存冷凝下来的工质液体。

15、进一步，所述显热储热罐与所述第一压缩机组相连通；所述显热储热罐与所述相变储热罐相连通；所述相变储热罐与所述饱和水罐相连通形成储热管路；所述饱和水罐通过所述启动所述水泵并与所述相变储热罐、显热储热罐相连通形成放热管路。

16、进一步，所述背压机与所述第一压缩机组连通的管路上设置有第一阀门、第二阀门和第三阀门；

17、所述第二压缩机组和所述缓冲罐连通的管路上设置有第四阀门和第十四阀门；

18、所述缓冲罐和所述热用户连通的管路上设置有第十五阀门；

19、所述第一压缩机组和所述储热单元连通的管路上设置有第六阀门和第十三阀门；

20、所述储热单元和所述背压机连通的管路上设置有第五阀门；

21、所述相变储热罐和所述饱和水罐连通的管路上设置有第七阀门和第八阀门；

22、所述饱和水罐和所述水泵连通的管路上设置有第十阀门；

23、所述水泵和所述第七阀门连通的管路上设置有第九阀门；

24、所述烟气余热换热器和所述蒸发罐连通的管路上设置有第十一阀门和第十二阀门。

25、进一步，所述储热单元与所述背压机的进汽口相连通形成第二供汽管路后，用于将所述蒸汽压缩储热管路和所述余热压缩储热管路储存的热量进行释放。

26、进一步，所述第一压缩机组和所述第二压缩机组中均包括有多个压缩机，且多个压缩机依次进行连通。

27、本发明还提供了一种利用储热和余热的厂级煤电混合热电生产方法，采用了上述的厂级煤电混合热电生产系统，所述厂级煤电混合热电生产方法包括：

28、锅炉以燃煤为输入，输出主蒸汽驱动背压机运行，背压机利用主蒸汽驱动发电机进行发电，且将背压机运行后的一部分排汽直接向热用户对外供汽；

29、蒸汽压缩储热过程：将背压机运行后的另一部分排汽通过启动第一压缩机组，开启第一阀门、第二阀门、第三阀门、第十三阀门和第六阀门，同时关闭第四阀门和第五阀门，储存在所述储热单元；

30、余热压缩供热过程：通过烟气余热换热器获取锅炉运行过程中的余热，并启动蒸发罐、第二压缩机组、缓冲罐，开启第十一阀门、第十二阀门、第四阀门、第十四阀门和第十五阀门，同时关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，将余热蒸汽直接压缩至背压蒸汽参数，向热用户进行余热对外供汽；

31、余热压缩储热过程：通过烟气余热换热器获取锅炉运行过程中的余热，并启动蒸发罐、第二压缩机组和第一压缩机组，开启第十一阀门、第十二阀门、第四阀门、第三阀门、第十三阀门和第六阀门，同时关闭第一阀门、第二阀门、第十四阀门、第十五阀门、第五阀门，将余热压缩储存在所述储热单元；

32、其中，所述储热单元内部将蒸汽压缩储热过程中的背压蒸汽、余热压缩储热过程中的余热蒸汽依次经过显热储热罐和相变储热罐的处理后，开启第七阀门和第八阀门，同时关闭第九阀门和第十阀门，将冷凝下来的工质液体储存于饱和水罐，进行蒸汽压缩储热和余热压缩储热；所述第一压缩机组通过相连通的第一电动机驱动；所述第二压缩机组通过相连通的第二电动机驱动；

33、储热释放过程：所述储热单元通过启动饱和水罐和水泵，开启第十阀门、第九阀门、第七阀门、第六阀门和第五阀门，同时关闭第八阀门、第十三阀门和第一阀门，将蒸汽压缩过程储存的热量、余热压缩过程储存的热量进行释放，驱动背压机运行实现发电和供汽。

34、进一步，所述余热压缩供热过程是在低谷电价时段和蒸汽需求高峰时段运行；所述余热压缩储热过程是在低谷电价时段和蒸汽需求低谷时段运行；所述储热释放过程是在高峰、尖峰电价时段和蒸汽需求高峰时段运行；所述蒸汽压缩储热过程是在高峰、尖峰电价时段和蒸汽需求低谷时段运行。

35、本发明的有益效果是：

36、(1)本发明提供的厂级煤电混合热电生产系统，将锅炉、背压机、发电机与储热技术、余热利用技术和压缩机组有机结合，建立背压机发电供汽过程、蒸汽压缩储热过程、余热压缩供热过程、余热压缩储热过程和储热释放过程，通过回收和利用烟气余热，将原本会被浪费的热量转化为可用的热能资源，以及通过启用不同的压缩机组和阀门组合，系统可根据实时需求在供热和储热、放热模式之间切换，提供更灵活的热能管理方案；

37、(2)本发明利用压缩机组和储能单元、阀门和其他设备的联合调节，可以在低谷电价时段或有廉价热源时储存热能，然后在高峰电价时段或热源出力不足时，实现削峰填谷和能源的优化利用，大大提高了系统供电、供汽调节能力，降低产汽成本，提高供电效益，推动燃煤热电厂向煤电结合储能电厂转型；

38、(3)本发明储热单元可以承担波动负荷，锅炉负责基础负荷，提高锅炉运行稳定性，延长寿命和提升系统能效，以及随着负荷需求的变化，系统通过各设备的联合运行，在低负荷条件下只运行一台或少量的锅炉，而不是全部，这可以避免“大马拉小车”的现象，减少能源浪费，提高整体运行效率和经济性；

39、(4)本发明用于在外在需求(电与蒸汽)变化的情况下，通过储热系统与蒸汽压缩机结合保证锅炉在稳定工况下工作，提高热电解耦灵活调节能力，提高热电联产系统运行经济性和安全性。同时在一定条件下，利用锅炉烟气余热及低谷电产生蒸汽对外供汽、供电，节省燃料成本，从而达到节能降碳目的。

40、其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

41、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。