CN224246169U - 一种燃煤火电机组的深度调峰系统配置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃煤火电机组的深度调峰系统配置，在现有锅炉给水加热系统的基础上，在给水管路中增设新增外置式蒸汽冷却器新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口连接有减温模块，减温模块的进口接入较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口连通所述现有末级高压加热器的进汽口，即新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽出口的蒸汽再送至现有末级高压加热器中对位于新增外置式蒸汽冷却器前端的给水进行加热；同时维持一定的给水压力将省煤器出口给水保持一定的过冷度，实现在深度调峰工况下维持锅炉干态运行，且保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行。

Description

一种燃煤火电机组的深度调峰系统配置

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，特别涉及一种燃煤火电机组的深度调峰系统配置。

背景技术

目前，高参数、大容量、高效低碳的超(超)临界机组已成为火电厂新建机组选型的主流。对于超(超)临界机组，其容量主要以350MW、660MW、1000MW等级为主，亦有少量的1200MW、1350MW等级。

近年来，新能源装机容量和发电量再创新高，但因新能源发电方式具有发电量的不确定性，传统火电机组尤其是燃煤火电机组，仍须承担起基础保障电源和配合新能源发电的灵活性调峰电源的角色。

以某1000MW超超临界机组为例，其高压缸采用部分进汽方式，配置调节级，该地区电网调度负荷范围为40％-100％THA，该机组负荷所对应锅炉设备的给水流量高于锅炉保持干态运行的最小流量，因此，在目前正常负荷调度范围内，锅炉始终保持干态运行而不存在干湿态转换过程。然而，随着新能源的迅速发展，目前该地区电网已通知机组需深度调峰云运行，且负荷调度下限需低至20％，该机组20％负荷所对应锅炉设备的给水流量已经低于锅炉保持干态运行的最小流量，锅炉将不得不需要转为湿态运行。

对于需参与深度调峰运行，如负荷变化范围为20％-100％THA，其中，深度调峰负荷范围20％-30％THA，甚至更低的超(超)临界机组，将面临以下问题：

(1)深度调峰工况下，锅炉干态、湿态转换频繁，煤、水、风的控制非常困难，锅炉非停风险急剧增加；

(2)深度调峰工况下，因水冷壁入口给水欠焓增加，锅炉水冷壁水动力稳定性差，水冷壁超温爆管风险急剧增加；

(3)深度调峰工况下，省煤器出口烟温将低于脱硝催化剂正常投运的温度下限，如300℃，脱硝系统将无法正常投运，预见NO_X排放将爆增且远远高于标准要求值，如排放指标由25mg/Nm³爆增至200mg/Nm³以上，远超标准值50mg/Nm³。

(4)锅炉湿态运行工况下，若锅炉水冷壁出口的汽水分离器中分离出来的水直接排向大气式扩容器，则造成大量工质及其能量损失，机组能耗将大幅上升、运行经济性大幅下降。

因此，机组如何在深度调峰工况下维持锅炉干态运行，且保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行，成为亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是超(超)临界机组如何在深度调峰工况下维持锅炉干态运行，且保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行，提供一种燃煤火电机组的深度调峰系统配置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供一种燃煤火电机组的深度调峰系统配置，其包括：锅炉、除氧系统、高压缸、现有末级高压加热器、给水管路以及蒸汽管路，所述锅炉包括通过管道依次相连接的省煤器、水冷壁、过热器；所述高压缸采用部分进汽方式，配置调节级；在所述给水管路中，沿给水流动方向依次设置除氧系统、现有末级高压加热器、新增外置式蒸汽冷却器，新增外置式蒸汽冷却器的给水出口连通锅炉给水入口；所述蒸汽管路包括连接在锅炉蒸汽出口与高压缸进汽口之间的主蒸汽管路以及连接在高压缸抽汽口与现有末级高压加热器的进汽口之间的抽汽管道，所述主蒸汽管路上设置有调节级进汽阀门组，所述抽汽管道上布置有抽汽隔离阀；所述新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口连接有减温模块，减温模块的进口接入较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口连通所述现有末级高压加热器的进汽口。

在本方案中，给水依次经除氧系统、现有末级高压加热器、新增外置式蒸汽冷却器加热后送至锅炉给水入口，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口连接有减温模块，减温模块的进口接入较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽经减温模块减温后先到新增外置式蒸汽冷却器中对给水进行加热，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口连通所述现有末级高压加热器的进汽口，即新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽出口的蒸汽再送至现有末级高压加热器中对位于新增外置式蒸汽冷却器前端的给水进行加热，即利用新增外置式蒸汽冷却器出口的蒸汽实现对现有末级高加回热抽汽的替换，不仅提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度，而且还提高了热量的利用率；随着机组入炉给水温度的提高，省煤器入口水温得到提高，进而省煤器出口水温得到提高，且省煤器出口烟温得到提高并满足脱硝入口烟温需求。

较佳地，所述减温模块包括依次通过管道连接的隔离阀、减压阀和减温器，所述减温器中接入减温水。

在本方案中，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽进入减温模块中经减压阀减压以及进入减温器中与减温水混合实现减温减压，通过减温模块的作用实现较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽的减温减压，保证系统的安全运行。

较佳地，新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽侧出口的蒸汽压力高于所述高压缸的回热抽汽压力。

在本方案中，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口的蒸汽压力高于所述高压缸的回热抽汽压力使得进入现有末级高压加热器的蒸汽压力高于高压缸的回热抽汽，从而进一步提高进入锅炉的给水温度。

较佳地，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源为本机组中的主蒸汽或过热器系统内蒸汽或高压缸调节级后腔室蒸汽或本机组的主蒸汽、过热器系统内蒸汽、高压缸调节级后腔室蒸汽中任一个与本机组的回热抽汽或再热蒸汽的混合蒸汽。

在本方案中，充分利用本机组蒸汽，且为较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源提供了多种方案，在满足进入新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽高于现有回热抽汽的前提下，提升了本机组的运行灵活性。

较佳地，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源为本机组主蒸汽，所述减温模块的进口连接主蒸汽管路或过热器出口以引入部分主蒸汽。

在本方案中，减温模块的进口连接到主蒸汽管路上或过热器出口，通过引入部分主蒸汽到减温模块中经减温减压后送至新增外置式蒸汽冷却器中对给水进行加热，以提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度。

较佳地，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源为其他机组中的主蒸汽或过热器系统内蒸汽或高压缸调节级后腔室蒸汽或其他机组中的主蒸汽、过热器系统内蒸汽、高压缸调节级后腔室蒸汽中任一个与回热抽汽或再热蒸汽的混合蒸汽。

在本方案中，利用其他机组蒸汽，在满足进入新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽高于现有回热抽汽的前提下，提升了本机组的运行灵活性同时优化整个系统的热力循环。

较佳地，所述调节级进汽阀门组的阀门数量为四个或六个。

在本方案中，调节级进汽阀门组的阀门数量为四个或六个，通过多个阀门对主蒸汽流量进行调节，不仅对流量的控制精度高，而且单个阀门的流量相对较小，其对主蒸汽的控压将更为精准和便利。

较佳地，在所述减温器出口至所述新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口之间设有换热器。

在本方案中，在所述减温器出口至所述新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口之间设有换热器，使得将减温器后的蒸汽先进入换热器中可对其他工质，如风、水、煤等进行加热后，再进入新增外置式蒸汽冷却器中对给水进行加热，如此可保证进入新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽温度、相对提高新增外置式蒸汽冷却器的进汽流量。

较佳地，所述深度调峰系统配置被配置为：利用调节级进汽阀门组对主蒸汽进行节流，以维持一定的给水压力，将省煤器出口给水保持一定的过冷度。

在本方案中，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽在减温模块中减温减压后进入新增外置式蒸汽冷却器中对给水进行补充加热以及从新增外置式蒸汽冷却器后进入现有末级高压加热器中对给水加热以提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度时，通过操作高压缸进汽阀门组，使用原有高压缸进汽阀门组对主蒸汽进行节流，目的在于以维持一定的给水压力，将省煤器出口给水保持一定的过冷度，且利用调节级进汽阀门组在针对主蒸汽实现控的同时，还可获得一定的蒸汽焓降，使得机组经济性得到相对提升。

较佳地，在省煤器出口至高压缸进口的给水或蒸汽管路系统中设置节流组件，调节节流组件以维持一定的给水压力。

在本方案中，还可以利用在省煤器出口至高压缸进口的给水管路或蒸汽管路中设置节流组件，如调节阀等，以维持一定的给水压力，从而将省煤器出口给水保持一定的过冷度。

本实用新型的积极进步效果在于：在现有锅炉给水加热系统的基础上，在给水管路中增设新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口连接有减温模块，减温模块的进口接入较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口连通所述现有末级高压加热器的进汽口，即新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽出口的蒸汽再送至现有末级高压加热器中对位于新增外置式蒸汽冷却器前端的给水进行加热；同时维持一定的给水压力将省煤器出口给水保持一定的过冷度，实现在深度调峰工况下维持锅炉干态运行，且保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行。

附图说明

图1为现有技术中锅炉给水加热的系统示意图。

图2为本实用新型一实施例的燃煤火电机组的深度调峰系统配置。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

图1是现有技术锅炉入炉给水加热的系统示意图。该系统包括锅炉、除氧系统、高压缸以及现有末级高压加热器，锅炉包括通过管道依次相连接的省煤器、水冷壁、过热器；除氧系统包括通过管道依次连接的除氧器、前置泵、给水泵；现有末级高压加热器的给水进口连通除氧系统的给水出口，现有末级高压加热器的给水出口连通锅炉的给水入口锅炉，锅炉的蒸汽出口通过主蒸汽管路连通高压缸，现有末级高压加热器的进汽口通过抽汽管道与高压缸的抽汽口连通；高压缸采用部分进汽方式，配置调节级；主蒸汽管路上布置有调节级进汽阀门组，抽汽管道上布置有抽汽隔离阀；除氧器出口的低压凝水依次经前置泵、给水泵增压后进入现有末级高压加热器中进行加热，加热后的给水进入锅炉中，依次被省煤器、水冷壁、过热器等受热面加热，最终得到主蒸汽进入高压缸中做功。

本实用新型提供一种燃煤火电机组的深度调峰系统配置，如图2所示，锅炉包括通过管道依次相连接的省煤器、水冷壁、过热器；所述高压缸采用部分进汽方式，配置调节级；在给水管路中，沿给水流动方向依次设置除氧系统、现有末级高压加热器、新增外置式蒸汽冷却器，新增外置式蒸汽冷却器的给水出口连通锅炉给水入口；所述蒸汽管路包括连接在锅炉蒸汽出口与高压缸进汽口之间的主蒸汽管路以及连接在高压缸抽汽口与现有末级高压加热器的进汽口之间的抽汽管道，所述主蒸汽管路上设置有调节级进汽阀门组，所述抽汽管道上布置有抽汽隔离阀；所述新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口连接有减温模块，减温模块的进口接入较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口连通所述现有末级高压加热器的进汽口，图2中，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口通过管道与抽汽管道连通且连通口位于抽汽隔离阀的下游，经减温模块出来的蒸汽先在新增外置式蒸汽冷却器处将后端的给水进行加热后再将新增外置式蒸汽冷却器汽侧出口的蒸汽送至现有末级高压加热器中将前端的给水进行加热，不仅提高了深度调峰工况下机组的入炉给水温度，而且还提高了热量的利用率；此时抽汽管道上的抽汽隔离阀处于关闭状态，同时利用主蒸汽管路上设置的调节级进汽阀门组，对主蒸汽进行节流，以维持一定的给水压力，将省煤器出口给水保持一定的过冷度，实现在深度调峰工况下维持锅炉干态运行，且保持水动力稳定性、脱硝系统持续稳定投入运行。

当然，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口也可以通过管道接入现有末级高压加热器的进汽口，只要保证新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口与现有末级高压加热器的进汽口连通时，关闭抽汽隔离阀，不会影响将新增外置式蒸汽冷却器汽侧出口的蒸汽送至现有末级高压加热器中对给水进行加热即可，使得抽汽隔离阀处于关闭状态实现该新增外置式蒸汽冷却器出口的蒸汽对现有末级高加回热抽汽的替换。

在提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度时，通过操作调节级进汽阀门组，使用原有调节级进汽阀门组对主蒸汽进行节流，以维持一定的给水压力，将省煤器出口给水保持一定的过冷度，相对于未配置调节级而简单采用阀门的等焓节流方式而言，调节级进汽阀门组在针对主蒸汽实现同样的控压效果下，还可获得一定的蒸汽焓降，机组经济性得到相对提升，且因调节级进汽阀门组中单个阀门的流量相对较小，其对主蒸汽的控压将更为精准和便利。当然在其他实施例中还可以在省煤器出口至高压缸进口的给水管路或蒸汽管路中设置节流组件，如调节阀等，以维持一定的给水压力，从而将省煤器出口给水保持一定的过冷度。

如图2所示，减温模块包括依次通过管道连接的隔离阀、减压阀和减温器，所述减温器中接入减温水。较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽进入减温模块中经减压阀减压以及进入减温器中与减温水混合实现减温减压，通过减温模块的作用实现较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽的减温减压，保证系统的安全运行。

新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽侧出口的蒸汽压力高于所述高压缸的回热抽汽压力使得进入现有末级高压加热器的蒸汽压力高于高压缸的回热抽汽，从而进一步提高进入锅炉的给水温度。

如图2所示，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源为主蒸汽，所述减温模块的进口连接到过热器出口，当然也可以连接到主蒸汽管路上以引入部分主蒸汽，引入的部分主蒸汽在减温模块中依次经隔离阀、减压阀进入减温器中与减温水进行混合后送至新增外置式蒸汽冷却器中对给水进行补充加热，再将新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽出口的蒸汽送至现有末级高压加热器中对给水进行加热，以提高深度调峰工况下机组的入炉给水温度。当然在其他实施例中，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源为本机组中的主蒸汽或过热器系统内蒸汽或高压缸调节级后腔室蒸汽或本机组的主蒸汽、过热器系统内蒸汽、高压缸调节级后腔室蒸汽中任一个与本机组的回热抽汽或再热蒸汽的混合蒸汽，如此可以充分利用本机组蒸汽，且为较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源提供了多种方案，在满足进入新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽高于现有回热抽汽的前提下，提升本机组的运行灵活性；除此之外，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源为其他机组中的主蒸汽或过热器系统内蒸汽或高压缸调节级后腔室蒸汽或其他机组中的主蒸汽、过热器系统内蒸汽、高压缸调节级后腔室蒸汽中任一个与回热抽汽或再热蒸汽的混合蒸汽，如此，可以充分利用其他机组蒸汽，在满足进入新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽高于现有回热抽汽的前提下，提升了本机组运行灵活性的同时优化整个系统的热力循环。

图2中，调节级进汽阀门组的阀门数量为四个当然也可以设置为六个，通过多个阀门对主蒸汽流量进行调节，实现对主蒸汽流量控制的同时，还可获得一定的蒸汽焓降，使得机组经济性得到相对提升，不仅流量的控制精度高，而且单个阀门的流量相对较小，其对主蒸汽的控压将更为精准和便利。

较佳地，在所述减温器出口至所述新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口之间还可以增设换热器，使得将减温器后的蒸汽先进入换热器中可对其他工质，如风、水、煤等进行加热后，再进入新增外置式蒸汽冷却器中对给水进行加热，如此可保证进入新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽温度、相对提高新增外置式蒸汽冷却器的进汽流量。

本实用新型提供的燃煤火电机组的深度调峰系统配置在深度调峰工况下，以20％THA工况为例：机组入炉给水温度可被提升至75％THA甚至100％THA的给水温度水平，随着机组入炉给水温度的提高，省煤器入口水温得到提高，进而省煤器出口水温得到提高，且省煤器出口烟温得到提高并满足脱硝入口烟温需求；进一步地，在省煤器出口水温得到提高的同时，维持一定的给水压力，使得省煤器出口给水保持一定的过冷度；进一步地，随着省煤器出口水温的提高，水冷壁入口水温得到提高，进而降低了水冷壁入口欠焓，强化了水动力稳定性；进一步地，随着水冷壁入口水温的提高，水冷壁出口蒸汽可保持一定的过热度，即实现锅炉干态运行。

以某1000MW超超临界机组，其高压缸采用部分进汽方式，配置调节级，在20％THA工况的数据为例。

现有方案：主发电机负荷200MW，现有末级高加进汽压力、温度参数1.75MPa、436℃和出口给水压力、温度参数6MPa、192℃，省煤器出口水温240℃、过冷度36℃、欠焓176kJ/kg、省煤器出口烟温245℃，水冷壁出口为湿饱和蒸汽，机组处于湿态运行状态，脱硝系统无法投用。

本实施例方案：主发电机负荷200MW，经新增外置式蒸汽冷却器减温后的现有末级高加进汽压力、温度参数5.86MPa、431℃和出口给水压力、温度参数12.1MPa、274℃，新增外置式蒸汽冷却器的水侧温升为7℃，省煤器出口水温305℃、过冷度20.3℃，欠焓126.2kJ/kg、省煤器出口烟温311℃，水冷壁出口过热度为11℃，机组处于干态运行状态，水冷壁入口水的欠焓相对降低49.8kJ/kg，水冷壁出口蒸汽温度偏差受控，水动力稳定性得到强化，且脱硝系统稳定持续投用；同时，调节级进、出口流量、压力、温度参数分别为603t/h、13.1MPa、592℃和603t/h、6MPa、546℃，单位工质有效焓降为47.4kJ/kg，对应的功量为7.9MW，相对于未配置调节级而简单采用阀门的等焓节流方式而言，调节级进汽阀门组在针对主蒸汽实现同样的控压效果下，机组经济性得到相对提升，且因调节级进汽阀门组中单个阀门的流量相对较小，其对主蒸汽的控压将更为精准和便利。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种燃煤火电机组的深度调峰系统配置，其包括：锅炉、除氧系统、高压缸、现有末级高压加热器、给水管路以及蒸汽管路，其特征在于，所述锅炉包括通过管道依次相连接的省煤器、水冷壁、过热器；所述高压缸采用部分进汽方式，配置调节级；在所述给水管路中，沿给水流动方向依次设置除氧系统、现有末级高压加热器、新增外置式蒸汽冷却器，新增外置式蒸汽冷却器的给水出口连通锅炉给水入口；所述蒸汽管路包括连接在锅炉蒸汽出口与高压缸进汽口之间的主蒸汽管路以及连接在高压缸抽汽口与现有末级高压加热器的进汽口之间的抽汽管道，所述主蒸汽管路上设置有调节级进汽阀门组，所述抽汽管道上布置有抽汽隔离阀；所述新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口连接有减温模块，减温模块的进口接入较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽，新增外置式蒸汽冷却器的汽侧出口连通所述现有末级高压加热器的进汽口。

2.如权利要求1所述的深度调峰系统配置，其特征在于，所述减温模块包括依次通过管道连接的隔离阀、减压阀和减温器，所述减温器中接入减温水。

3.如权利要求2所述的深度调峰系统配置，其特征在于，新增外置式蒸汽冷却器的蒸汽侧出口的蒸汽压力高于所述高压缸的回热抽汽压力。

4.如权利要求3所述的深度调峰系统配置，其特征在于，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源为本机组中的主蒸汽或过热器系统内蒸汽或高压缸调节级后腔室蒸汽或本机组的主蒸汽、过热器系统内蒸汽、高压缸调节级后腔室蒸汽中任一个与本机组的回热抽汽或再热蒸汽的混合蒸汽。

5.如权利要求3所述的深度调峰系统配置，其特征在于，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源为本机组主蒸汽，所述减温模块的进口连接主蒸汽管路或过热器出口以引入部分主蒸汽。

6.如权利要求3所述的深度调峰系统配置，其特征在于，较所述高压缸的回热抽汽更高压力等级的蒸汽来源为其他机组中的主蒸汽或过热器系统内蒸汽或高压缸调节级后腔室蒸汽或其他机组中的主蒸汽、过热器系统内蒸汽、高压缸调节级后腔室蒸汽中任一个与回热抽汽或再热蒸汽的混合蒸汽。

7.如权利要求3所述的深度调峰系统配置，其特征在于，所述调节级进汽阀门组的阀门数量为四个或六个。

8.如权利要求7所述的深度调峰系统配置，其特征在于，在所述减温器出口至所述新增外置式蒸汽冷却器的汽侧进口之间设有换热器。

9.如权利要求1-8中任一项所述的深度调峰系统配置，其特征在于，在省煤器出口至高压缸进口的给水或蒸汽管路系统中设置节流组件。