一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统及其运行方法，所述发电系统包括：燃煤发电系统，适于将化学能转化为电能；SOEC调峰调频系统，与所述燃煤发电系统相耦合；所述SOEC调峰调频系统适于引射所述燃煤发电系统抽汽，控制引射抽汽电解制氢、制氧，以对所述燃煤发电系统进行调峰调频，并将氧气输入所述燃煤发电系统，以提高所述燃煤发电系统的燃烧稳定性。本发明专利技术采用引射燃煤发电系统抽汽并将引射抽汽进行电解的方式，根据电网要求，控制SOEC调峰调频系统的电流密度，进而对燃煤发电系统进行调峰调频，不仅可以借助电解水蒸气生成的氧气辅助锅炉低负荷工况下稳定燃烧，还可以提高机组低负荷运行模式下的变负荷能力。以提高机组低负荷运行模式下的变负荷能力。以提高机组低负荷运行模式下的变负荷能力。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统及其运行方法


[0001]本专利技术涉及发电厂调峰调频
，具体涉及一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统及其运行方法。

技术介绍

[0002]随着可再生能源的发展，可再生能源发电的占比不断增加，但是由于可再生能源具有间歇性和不可预测的特点，因此为了维持电网的稳定性，传统燃煤发电机组正由带基本负荷为主向频繁深度变负荷运行模式转变，锅炉低负荷运行下稳定燃烧问题是局限机组深度调峰的一个重要难点。
[0003]现有的燃煤电厂发电系统，其包括锅炉、汽轮机组、发电机、凝结器、凝结水泵、除氧器、给水泵以及加热器，锅炉产生高温高压的水蒸气输送至汽轮机组，并使汽轮机组转动，汽轮机组带动发电机转动并发电，高温高压的水蒸气经过汽轮机组后成为泛汽，汽轮机组内的泛汽经过凝结器和凝结水泵输入至除氧器内，给水泵将除氧器内的凝结水输送至加热器内进行加热，加热器将加热后的凝结水输送回锅炉。但是，上述燃煤电厂发电系统，由于系统本身的热惯性，机组的变负荷性能受到一定的局限性。
[0004]因此提高燃煤机组低负荷工况运行下锅炉的燃烧稳定性以及机组的变负荷能力是现如今传统燃煤发电领域的一项重大技术需要。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服目前燃煤机组低负荷运行下稳定燃烧问题以及机组的变负荷性能较差的问题，从而提供一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统及其运行方法，以提高现有燃煤机组低负荷工况运行下锅炉的燃烧稳定性以及机组的变负荷能力，从而提高机组的运行灵活性，提高消纳可再生能源的能力。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统，包括：
[0008]燃煤发电系统，适于将化学能转化为电能；
[0009]SOEC调峰调频系统，与所述燃煤发电系统相耦合；所述SOEC调峰调频系统适于引射所述燃煤发电系统抽汽，控制引射抽汽电解制氢、制氧，以对所述燃煤发电系统进行调峰调频，并将氧气输入所述燃煤发电系统，以提高所述燃煤发电系统的燃烧稳定性。
[0010]进一步优化技术方案，所述燃煤发电系统包括：
[0011]锅炉，适于产生高温高压的蒸汽；
[0012]汽轮机组，适于利用所述锅炉产生的蒸汽做功；所述汽轮机组包括高压缸、中压缸和低压缸；
[0013]发电机，与所述汽轮机组同轴相连，所述发电机适于将所述汽轮机组的机械能转变为电能；
[0014]循环管路，连接设置在所述低压缸的排汽端与所述锅炉的蒸汽入口之间；
[0015]凝汽器，设置在所述循环管路上，所述凝汽器适于将所述汽轮机组排汽凝结成凝结水；
[0016]除氧器，设置在所述循环管路上；
[0017]加热器系统，设置在所述循环管路上，所述加热器系统适于对所述循环管路内的介质进行加热；
[0018]输送泵组件，适于对所述循环管路内的介质进行输送。
[0019]进一步优化技术方案，所述SOEC调峰调频系统包括：
[0020]引射器，所述引射器的第一入口通过第一管路与所述中压缸的抽汽口相连通，所述引射器的出口连接有引射管路；所述第一管路上设置有第一阀门；
[0021]电加热器，连接设置在所述引射管路上，所述电加热器适于对引射抽汽进行加热；
[0022]SOEC，所述SOEC的阴极入口与所述引射管路末端相连通，所述SOEC适于对水蒸气进行电解；所述SOEC的阳极出口排出高温氧气并通过氧气管路与所述锅炉烟气侧进口连通，所述氧气管路上设置有第四阀门；所述SOEC的阴极出口排出高温氢气－水蒸气混合物并连接设置有氢气管路；
[0023]储氧单元，连接设置在所述氧气管路上，所述储氧单元适于对电解产生的氧气进行存储；
[0024]储氢单元，连接设置在所述氢气管路上，所述储氢单元适于对电解产生的氢气进行存储；
[0025]储水单元，连接设置在所述氢气管路上，所述储水单元适于对水分进行存储。
[0026]进一步优化技术方案，所述引射器的第二入口通过第二管路与所述循环管路相连通，所述第二管路上设置有第二阀门。
[0027]进一步优化技术方案，所述电加热器和所述SOEC的电力来源于厂用电，并且通过A/D转换器将交流电转换成直流电，施加于所述SOEC阳极和阴极两侧。
[0028]进一步优化技术方案，所述电加热器将水蒸气加热至750－850℃后通入所述SOEC阴极入口。
[0029]进一步优化技术方案，所述SOEC调峰调频系统还包括：
[0030]换热器组件，适于将所述SOEC电解产生的高温氧气与高温氢气与所述引射管路内的抽汽进行换热。
[0031]进一步优化技术方案，所述加热器系统包括：
[0032]低压加热器系统，设置在所述凝汽器与所述除氧器之间；所述低压加热器系统的蒸汽侧进口与所述低压缸抽汽口连接；
[0033]高压加热器系统，设置在所述除氧器与所述锅炉之间；所述高压加热器系统的蒸汽侧进口与所述高压缸和所述中压缸的抽汽口连接。
[0034]进一步优化技术方案，所述换热器组件包括：
[0035]第一换热器，所述第一换热器的壳体内部与所述氧气管路相连通，所述引射管路从所述第一换热器内部穿过；
[0036]第二换热器，所述第二换热器的壳体内部与所述氢气管路相连通，所述引射管路从所述第二换热器内部穿过；
[0037]第三换热器，所述第三换热器的壳体内部与所述氢气管路相连通，所述第三换热
器的壳体内部穿设有换热管道，所述换热管道与所述循环管路相连通且并联设置在所述低压加热器系统两端，所述换热管道上设置有第三阀门。
[0038]一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统的运行方法，所述方法基于所述的一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统进行，包括以下步骤：
[0039]S1.燃煤发电系统将化学能转化为电能；
[0040]S2.根据电网要求，对燃煤发电系统进行调峰调频：
[0041]当电网要求燃煤机组在超低负荷运行时，通过调节SOEC调峰调频系统将氧气通入燃煤发电系统，有利于燃煤发电系统的燃烧稳定性；
[0042]当电网要求燃煤机组快速升负荷或燃煤机组一次调频需要提高出力时，降低或关闭通入SOEC调峰调频系统的电流密度，以使SOEC调峰调频系统电解更少或不电解高温水蒸气；
[0043]当电网要求燃煤机组快速降负荷或燃煤机组一次调频需要降低出力时，提高通入SOEC调峰调频系统的电流密度，以使SOEC调峰调频系统电解更多高温水蒸气。
[0044]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0045]1.本专利技术提供的一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统，耦合燃煤机组和SOEC，采用引射燃煤发电系统抽汽并将引射抽汽进行电解的方式，根据电网要求，控制SOEC调峰调频系统的电流密度，进而对燃煤发电系统进行调峰调频，不仅可以借助电解水蒸气生成的氧气辅助锅炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统，其特征在于，包括：燃煤发电系统，适于将化学能转化为电能；SOEC调峰调频系统，与所述燃煤发电系统相耦合；所述SOEC调峰调频系统适于引射所述燃煤发电系统抽汽，控制引射抽汽电解制氢、制氧，以对所述燃煤发电系统进行调峰调频，并将氧气输入所述燃煤发电系统，以提高所述燃煤发电系统的燃烧稳定性。2.根据权利要求1所述的一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统，其特征在于，所述燃煤发电系统包括：锅炉(1)，适于产生高温高压的蒸汽；汽轮机组，适于利用所述锅炉(1)产生的蒸汽做功；所述汽轮机组包括高压缸(21)、中压缸(22)和低压缸(23)；发电机(3)，与所述汽轮机组同轴相连，所述发电机(3)适于将所述汽轮机组的机械能转变为电能；循环管路，连接设置在所述低压缸(23)的排汽端与所述锅炉(1)的蒸汽入口之间；凝汽器(4)，设置在所述循环管路上，所述凝汽器(4)适于将所述汽轮机组排汽凝结成凝结水；除氧器(7)，设置在所述循环管路上；加热器系统，设置在所述循环管路上，所述加热器系统适于对所述循环管路内的介质进行加热；输送泵组件，适于对所述循环管路内的介质进行输送。3.根据权利要求2所述的一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统，其特征在于，所述SOEC调峰调频系统包括：引射器(10)，所述引射器(10)的第一入口通过第一管路与所述中压缸(22)的抽汽口相连通，所述引射器(10)的出口连接有引射管路；所述第一管路上设置有第一阀门(V1)；电加热器(14)，连接设置在所述引射管路上，所述电加热器(14)适于对引射抽汽进行加热；SOEC(15)，所述SOEC(15)的阴极入口与所述引射管路末端相连通，所述SOEC(15)适于对水蒸气进行电解；所述SOEC(15)的阳极出口排出高温氧气并通过氧气管路与所述锅炉(1)烟气侧进口连通，所述氧气管路上设置有第四阀门(V4)；所述SOEC(15)的阴极出口排出高温氢气－水蒸气混合物并连接设置有氢气管路；储氧单元(18)，连接设置在所述氧气管路上，所述储氧单元(18)适于对电解产生的氧气进行存储；储氢单元(16)，连接设置在所述氢气管路上，所述储氢单元(16)适于对电解产生的氢气进行存储；储水单元(17)，连接设置在所述氢气管路上，所述储水单元(17)适于对水分进行存储。4.根据权利要求3所述的一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统，其特征在于，所述引射器(10)的第二入口通过第二管路与所述循环管路相连通，所述第二管路上设置有第二阀门(V2)。5.根据权利要求3所述的一种耦合燃煤机组及SOEC的发电系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许朋江，石慧，江浩，马汀山，王朝阳，刘明，严俊杰，李辉，白发琪，刘伟，刘思宇，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司西安交通大学，
类型：发明
国别省市：