排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及热电联产与余热回收供热技术领域，具体涉及一种排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的方法及系统，系统包括余热回收单元、储热单元、热网加热器、中压缸、低压缸及连接管道；余热回收单元包括取热管束、加热管束和引射器，储热单元包括储热罐、凝汽器和放热换热器，放热换热器冷侧出口与热网加热器冷侧进口连通；热网加热器冷侧出口连接一次网供水管路；中压缸与低压缸连接管道上设置抽气管道，抽气管道分为两路，一路与加热管束进口连通，另一路与热网加热器的热侧进口连通。通过深度回收利用锅炉排烟余热，增加了热电机组的供热能力，提高了热电机组的热效率；拓宽补偿热源来源，增加热电机组的热电比调节范围及连续调节能力。

【技术实现步骤摘要】
排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的方法及系统
本专利技术涉及热电联产与余热回收供热
，具体涉及一种排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的方法及系统。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。近年来，我国可再生能源电力装机容量快速增长，但随之而来的三北地区冬季供暖期弃风、弃光现象十分严重。究其原因，在于热电联产机组因热电耦合的固有特性，为保证供热不得不高出力发电，从而挤占了可再生能源电力上网的空间。为此，燃煤机组需要承担电网的灵活调峰任务，并大力推进热电联产机组的热电解耦改造以提高可再生能源电力的电网渗透率。现阶段，热电联产机组进行热电解耦改造采用的方法主要有电锅炉、蒸汽旁路、切除低压缸和储热等。这些方法具体的技术路线虽然差异很大，但本质上都是为热电联产机组的短期调峰配置补偿热源。电锅炉和蒸汽旁路原理上是利用电厂锅炉空闲容量，将电或用于发电的新汽直接供热，从而在增加热电联产机组供热负荷的同时，降低最小技术出力。切除低压缸是指汽轮机低压缸不进汽，达到低压缸零出力，实现机组背压运行，从而将抽凝运行的冷端损失用于供热，并减小机组出力。储热是通过存储用电高峰时段的部分供热负荷，补偿用电低谷时段的供热能力，使机组降至最小技术出力。现有热电解耦改造技术皆可提高热电联产机组的运行灵活性和下调峰能力，但对提高机组上调峰能力无效(储热除外)。多年实践表明，电锅炉和蒸汽旁路会大幅增加抽凝机组的煤耗率，技术经济性不佳，这是由于两者直接将高品位的电能或高压高温蒸汽用于供热，属于“高能低用”，从而导致能源浪费。相比之下，切除低压缸和储热技术不增加供热系统煤耗，经济性更好，但切缸运行时热电机组的运行点固定，不能满足连续跟踪波动性发电负荷的调峰需求，而储热虽可实现热电机组的发电功率连续调节，但其补偿供热能力受热电机组可供存储的热能制约，故两者的调峰能力较差。此外，还有人提出利用压缩式或吸收式热泵回收循环水余热以扩大热电机组供热能力的方法，该方法本质上与切除低压缸相同，即充分利用冷端余热供热，但系统复杂、初投资高。电厂锅炉的热效率普遍为90％左右，若考虑充分燃烧和潜热损失，锅炉排烟余热占比超过煤炭低位发热量的10％。从拓宽热电机组供热能力角度出发，排烟余热是很好的补偿热源，但这部分热量是以45-55℃的饱和湿烟气形式排放，难以深度回收利用，在现阶段的热电解耦改造技术中往往被忽视。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术的目的是提供一种排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的方法及系统，提供一种新型的热电联产机组灵活性改造方法，来解决上述问题。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：在本专利技术的第一方面，提供一种排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的系统，包括余热回收单元、储热单元、热网加热器、中压缸、低压缸及连接管道；余热回收单元包括取热管束、加热管束和引射器，取热管束和加热管束依次内置于脱硫塔内部，取热管束出口与引射器的低压蒸汽进口连通，加热管束出口与引射器的驱动蒸汽进口连通；储热单元包括储热罐、凝汽器和放热换热器，凝汽器热侧进口与引射器蒸汽出口连通，凝汽器冷侧进口与储热罐底部连通，凝汽器冷侧出口与储热罐顶部连通，放热换热器热侧进口与储热罐顶部连通，放热换热器热侧出口与储热罐底部连通，放热换热器冷侧进口连接一次网回水管路；放热换热器冷侧出口与热网加热器冷侧进口连通；热网加热器冷侧出口连接一次网供水管路；中压缸与低压缸连接管道上设置抽气管道，抽气管道分为两路，一路与加热管束进口连通，另一路与热网加热器的热侧进口连通。在本专利技术的第二方面，提供一种排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的方法，其是基于第一方面所述系统完成的，运行方式如下：(1)在热电机组运行的所有时段，包括调峰时段和非调峰时段，余热回收单元连续运行，同时储热单元的冷水循环泵也连续运行，由储热罐底部抽取的冷水，在凝汽器中被引射器排汽加热至储热温度，然后进入储热罐顶部，所储存热量来自于回收的排烟余热和用作引射器驱动蒸汽的中压缸排汽；(2)在热电机组的非调峰时段，热电机组按照以热定电方式运行，储热单元不需要承担供热负荷，热水循环泵和热水调节阀关闭，一次网回水仅在热网换热器中被中压缸排汽加热，在放热换热器中不换热；(3)在热电机组的下调峰时段，热电机组降负荷运行，储热单元采取边储热边放热运行，热水循环泵开启，从储热罐顶部抽取的热水，在放热换热器中与一次网回水换热、冷却后输送至储热罐底部，被加热的一次网回水继续进入热网换热器，被进一步加热至一次网供水温度对外供热，从而补偿热电机组低负荷时的供热能力；利用热水调节阀改变储热罐的放热功率，使热电机组的发电功率连续调节，达到可再生能源电力的连续调节需求；(4)在热电机组的上调峰时段，热电机组满负荷运行，储热单元采取边储热边放热运行，利用热水调节阀将储热罐放热功率调至最大，减小进入热网加热器的中压缸抽气流量，实现满足供热负荷条件的机组最大发电功率。本专利技术的具体实施方式具有以下有益效果：(1)基于水的低真空汽化原理实现脱硫湿烟气显热和潜热的深度回收，并将产生的低压饱和蒸汽提升压力和温度，直接用作热电联供机组的补偿热源。该方法在解决燃煤电厂“烟囱雨”和“白烟”等环境问题的同时，通过深度回收利用锅炉排烟余热，增加了热电机组的供热能力，提高了热电机组的热效率；(2)将锅炉排烟余热回收和储热联合用于热电机组灵活性改造，一方面可拓宽补偿热源来源，增加热电机组的热电比调节范围及连续调节能力，另一方面可在满足供热负荷前提下最大幅度降低或者提高发电功率，即使热电机组同时具备上调峰和下调峰能力；(3)将余热回收系统内置于常规脱硫塔，系统简单可靠、换热结构紧凑、设备集成度高、不增加占地空间，且投资远低于热泵。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术中热电机组系统示意图；图中：1、中压缸；2、低压缸；3、脱硫塔；4、取热管束；5、加热管束；6、引射器；7、储热罐；8、冷水循环泵；9、凝汽器；10、热水循环泵；11、放热换热器；12、热网加热器；13、第一蒸汽调节阀；14、第二蒸汽调节阀；15、软化水调节阀；16、冷水调节阀；17、热水调节阀；18、凝汽器；19、软化水；20、低压蒸汽；21、引射器排汽；22、中压缸排汽。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的系统，其特征在于，包括余热回收单元、储热单元、热网加热器、中压缸、低压缸及连接管道；/n余热回收单元包括取热管束、加热管束和引射器，取热管束和加热管束依次内置于脱硫塔内部，取热管束出口与引射器的低压蒸汽进口连通，加热管束出口与引射器的驱动蒸汽进口连通；/n储热单元包括储热罐、凝汽器和放热换热器，凝汽器热侧进口与引射器中压蒸汽出口连通，凝汽器冷侧进口与储热罐底部连通，凝汽器冷侧出口与储热罐顶部连通，放热换热器热侧进口与储热罐顶部连通，放热换热器热侧出口与储热罐底部连通，放热换热器冷侧进口连接一次网回水管路；/n放热换热器冷侧出口与热网加热器冷侧进口连通；热网加热器冷侧出口连接一次网供水管路；/n中压缸与低压缸连接管道上设置抽气管道，抽气管道分为两路，一路与加热管束进口连通，另一路与热网加热器的热侧进口连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的系统，其特征在于，包括余热回收单元、储热单元、热网加热器、中压缸、低压缸及连接管道；
余热回收单元包括取热管束、加热管束和引射器，取热管束和加热管束依次内置于脱硫塔内部，取热管束出口与引射器的低压蒸汽进口连通，加热管束出口与引射器的驱动蒸汽进口连通；
储热单元包括储热罐、凝汽器和放热换热器，凝汽器热侧进口与引射器中压蒸汽出口连通，凝汽器冷侧进口与储热罐底部连通，凝汽器冷侧出口与储热罐顶部连通，放热换热器热侧进口与储热罐顶部连通，放热换热器热侧出口与储热罐底部连通，放热换热器冷侧进口连接一次网回水管路；
放热换热器冷侧出口与热网加热器冷侧进口连通；热网加热器冷侧出口连接一次网供水管路；
中压缸与低压缸连接管道上设置抽气管道，抽气管道分为两路，一路与加热管束进口连通，另一路与热网加热器的热侧进口连通。


2.如权利要求1所述的排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的系统，其特征在于，所述取热管束和加热管束位于脱硫塔内部的浆液喷淋层的上方；
所述取热管束的换热管为毛细光管，采用蛇形布置；
或者，所述取热管束内软化水与管外燃煤烟气的流动方式为逆流式；
或者，所述取热管束进口前管路上具有软化水调节阀，以调节软化水流量；
或者，所述取热管束进口处的软化水处于常温过冷状态，受毛细管的节流作用，在流动至管束出口的过程中逐渐达到饱和状态并完全汽化为低压饱和蒸汽。


3.如权利要求1所述的排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的系统，其特征在于，所述加热管束进口前管路上具有第二蒸汽调节阀；
优选的，所述加热管束进口前管路上增加喷水减温器；
或者，所述热网加热器热侧进口前管路上具有第一蒸汽调节阀。


4.如权利要求1所述的排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的系统，其特征在于，所述凝汽器和热网加热器，采用板式换热器或管壳式换热器，蒸汽凝结水返回热电机组的锅炉除氧器循环利用。


5.如权利要求1所述的排烟余热回收和储热联合提高热电机组灵活性的系统，其特征在于，所述放热换热器为管壳式或板式换热器。


6.如权利要求1所述的排烟余热回收和...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐震，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37