一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统的制作方法

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1.本技术涉及燃煤锅炉技术领域，具体涉及一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统。

背景技术：

2.在能源绿低碳转型背景下，新能源进入大规模快速发展阶段，高比例新能源的接入将成为我国未来电力系统的发展趋势和重要特征。但随着风电、光伏发电在电力系统中所占比重日益增大并逐渐成为主体部分，可再生能源随机性、间歇性和波动性的显著特点对电力系统的稳定性和安全性带来了巨大挑战。燃煤发电是我国调峰电源的主体，提升其运行灵活性是燃煤发电面临的最为迫切的技术需求。
3.而超临界燃煤锅炉在启动过程，从超低负荷向高负荷转变，均需经历工质湿态运行工况。目前超临界燃煤锅炉启动系统一般配置炉水循环泵，用于锅炉启动过程将分离器水箱中的未饱和水输送到锅炉水冷壁入口再加热，但这样增加了汽水循环流程，导致燃煤锅炉启动系统的干湿态转换速度慢，限制了燃煤燃气轮机发电机组的灵活性。
4.鉴于现有技术中的不足，有必要设计一种燃煤锅炉快速启动系统。

技术实现要素：

5.因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的燃煤锅炉启动系统的干湿态转换速度慢，限制了燃煤燃气轮机发电机组的灵活性的缺陷，从而提供一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统。
6.为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：
7.一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，包括：
8.燃煤锅炉设备，包括锅炉本体、以及分别与所述锅炉本体相连的汽水分离器和低温过热器集箱；
9.燃气轮机驱动电加热设备，通过管道连接于所述汽水分离器的出口和所述低温过热器集箱的入口之间，所述燃气轮机驱动电加热设备适于加热自所述汽水分离器分离出的分离水，加热后的所述分离水进入所述低温过热器集箱内。
10.进一步地，所述燃气轮机驱动电加热设备包括压气机、燃气透平、位于所述压气机和所述燃气透平之间的燃烧室、与所述燃气透平相连并由其驱动发电的发电机、以及与所述发电机电连接的电锅炉，所述电锅炉适于加热所述分离水。
11.进一步地，所述管道包括主管道、与所述主管道均相连的电加热进水管道和电加热出水管道，所述主管道适于为所述分离水提供自所述汽水分离器进入所述低温过热器集箱的通道，所述电锅炉连接于所述电加热进水管道和所述电加热出水管道之间。
12.进一步地，所述电加热器进水管道上设有电加热控制阀，所述主管道上于所述电加热进水管道的入口和所述电加热出水管道的出口之间设有开关阀，所述电加热控制阀和所述开关阀择一开启。
13.进一步地，所述主管道上在所述汽水分离器和所述加热器进水管道入口之间连接有余热换热器，所述余热换热器与所述燃气透平的抽汽口通过蒸汽管道相连。
14.进一步地，所述主管道上于所述汽水分离器和所述余热换热器之间顺次连接有旁路阀和旁路水泵，且所述旁路阀相比所述旁路水泵临近所述汽水分离器。
15.本技术技术方案，具有如下优点：
16.1.本技术提供的一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，汽水分离器分离出的分离水被燃气轮机驱动电加热设备快速加热成为蒸汽，进而可快速补充燃煤锅炉启动系统在启动时所需的蒸汽量，提高了燃煤锅炉启动系统的干湿态的转换速度，使得燃煤锅炉启动系统可快速启动，进而提高了燃煤燃气轮机发电机组的灵活性。
17.2.本技术提供的一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，燃气透平的抽汽口排出的蒸汽可加热经过余热换热器的分离水，让分离水得到初步加热，进一步提高了分离水的加热速度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术的一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统的结构示意图。
20.附图标记说明：
21.11、锅炉本体；12、汽水分离器；13、低温过热器；21、旁路阀；22、旁路水泵；23、压气机；24、燃烧室；25、燃气透平；26、余热换热器；27、发电机；31、电锅炉；32、电加热控制阀；33、开关阀；34、低温过热器集箱；a、主管道；b、电加热进水管道；c、电加热出水管道；d、蒸汽管道。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
申请中的具体含义。
25.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.实施例
27.如图1所示，本实施例提供一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，适于提高燃煤锅炉的启动速度，特别是超临界π型燃煤锅炉的启动速度，包括燃煤锅炉设备和燃气轮机驱动电加热设备。
28.燃煤锅炉设备包括锅炉本体11、以及分别与锅炉本体11相连的汽水分离器12和低温过热器集箱34，低温过热器集箱34与低温过热器13相连。汽水分离器12用来分离蒸汽中所带的水。为了后面说明方便，在本实施例中，由汽水分离器12分离出来的水称之为分离水。
29.燃气轮机驱动电加热设备通过管道连接于汽水分离器12的出口和低温过热器集箱34的入口之间，燃气轮机驱动电加热设备适于加热自汽水分离器12 分离出的分离水，加热后的分离水进入低温过热器集箱34内。具体地，燃气轮机驱动电加热设备包括轻型燃气轮机、发电机27和电锅炉31，而轻型燃气轮机包括压气机23、燃气透平25、位于压气机23和燃气透平25之间的燃烧室 24。发电机27与燃气透平25相连并由其驱动发电，电锅炉31与发电机27电连接，电锅炉31适于加热分离水。
30.前述管道包括主管道a、与主管道a分别相连的电加热进水管道b和电加热出水管道c。主管道a适于为分离水提供自汽水分离器12进入低温过热器集箱34内的通道，电加热进水管道b和电加热出水管道c位于主管道a的同一侧，方便在电加热进水管道b和电加热出水管道c之间连接电锅炉31。电加热器进水管道b上设有电加热控制阀32，在需要的时候开启电加热控制阀32，让分离水经由电加热进水管道b进入电锅炉31中被加热。电加热进水管道b的入口和电加热出水管道c的出口之间的主管道a上设有开关阀33，开关阀33处于常开状态，只有电加热控制阀32开启时，开关阀33才关闭。
31.另外，主管道a上在汽水分离器12和电加热进水管道b的入口之间连接有余热换热器26，余热换热器26的蒸汽入口与燃气透平25的抽汽口通过蒸汽管道d相连，从燃气透平25的抽汽口排出的蒸汽经由蒸汽管道d进入余热换热器 26，分离水被进入余热换热器26的蒸汽初步加热，经过初步加热的分离水沿主管道a和电加热进水管道b进入电锅炉31内继续加热，可进一步提高分离水的加热速度。再者，主管道a上于汽水分离器12和余热换热器26之间顺次连接有旁路阀21和旁路水泵22，且旁路阀21相比旁路水泵22临近汽水分离器12。
32.下面介绍本实施例中的一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统的工作过程：
33.在正常工作状态，锅炉本体11出来的蒸汽进入汽水分离器12，蒸汽中的水分被分离出形成分离水；
34.分离水沿主管道a依次经过旁路阀21、旁路水泵22、余热换热器26、开关阀33进入低温过热器集箱34；
35.在面临调峰，需要快速启动燃煤锅炉设备时，启动燃气轮机驱动电加热设备，具体地，启动轻型燃气轮机，压气机23向燃烧室24内供气、燃料在燃烧室24内燃烧、燃气透平25转动，燃气透平25带动发电机27发电，发电机27 为电锅炉31供电，开启电加热控制阀32，同
时关闭开关阀33；
36.分离水沿主管道a依次经过旁路阀21、旁路水泵22，而后在余热换热器 26中被从燃气透平25的抽汽口排出的蒸汽初步加热，初步加热后的分离水继续沿主管道a流动，而后沿电加热进水管道b进入电锅炉31中，分离水被电锅炉31加热后由电加热出水管道c流出并再次进入主管道a，而后进入低温过热器集箱34。
37.在本实施例中，由于分离水不用进入燃煤锅炉的水冷壁入口再加热，而是被电锅炉31快速加热成为蒸汽，进而可快速补充燃煤锅炉启动系统在启动时所需的蒸汽量，提高了燃煤锅炉启动系统的干湿态的转换速度，提高了燃煤锅炉的启动速度，最终提高了燃煤燃气轮机发电机组的灵活性。
38.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。

技术特征：

1.一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，其特征在于，包括：燃煤锅炉设备，包括锅炉本体(11)、以及分别与所述锅炉本体(11)相连的汽水分离器(12)和低温过热器集箱(34)；燃气轮机驱动电加热设备，通过管道连接于所述汽水分离器(12)的出口和所述低温过热器集箱(34)的入口之间，所述燃气轮机驱动电加热设备适于加热自所述汽水分离器(12)分离出的分离水，加热后的所述分离水适于进入所述低温过热器集箱(34)内。2.根据权利要求1所述的一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，其特征在于，所述燃气轮机驱动电加热设备包括压气机(23)、燃气透平(25)、位于所述压气机(23)和所述燃气透平(25)之间的燃烧室(24)、与所述燃气透平(25)相连并由其带动发电的发电机(27)、以及与所述发电机(27)电连接的电锅炉(31)，所述电锅炉(31)适于加热所述分离水。3.根据权利要求2所述的一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，其特征在于，所述管道包括主管道(a)、与所述主管道(a)分别相连的电加热进水管道(b)和电加热出水管道(c)，所述主管道(a)适于为所述分离水提供自所述汽水分离器(12)进入所述低温过热器集箱(34)的通道，所述电锅炉(31)连接于所述电加热进水管道(b)和所述电加热出水管道(c)之间。4.根据权利要求3所述的一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，其特征在于，所述电加热进水管道(b)上设有电加热控制阀(32)，所述主管道(a)上于所述电加热进水管道(b)的入口和所述电加热出水管道(c)的出口之间设有开关阀(33)，所述电加热控制阀(32)和所述开关阀(33)择一开启。5.根据权利要求3所述的一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，其特征在于，所述主管道(a)上于所述汽水分离器(12)和所述电加热进水管道(b)入口之间连接有余热换热器(26)，所述余热换热器(26)的蒸汽入口与所述燃气透平(25)的抽汽口通过蒸汽管道(d)相连。6.根据权利要求5所述的一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，其特征在于，所述主管道(a)上于所述汽水分离器(12)和所述余热换热器(26)之间顺次连接有旁路阀(21)和旁路水泵(22)，且所述旁路阀(21)相比所述旁路水泵(22)临近所述汽水分离器(12)。

技术总结

本申请公开了一种耦合燃气轮机驱动电加热的燃煤锅炉快速启动系统，包括：燃煤锅炉设备，包括锅炉本体、以及分别与所述锅炉本体相连的汽水分离器和低温过热器集箱；燃气轮机驱动电加热设备，通过管道连接于所述汽水分离器的出口和所述低温过热器集箱的入口之间，所述燃气轮机驱动电加热设备适于加热自所述汽水分离器分离出的分离水，加热后的所述分离水进入所述低温过热器集箱内。汽水分离器分离出的分离水被燃气轮机驱动电加热设备快速加热成为蒸汽，进而可快速补充燃煤锅炉启动系统启动所需的蒸汽量，提高了燃煤锅炉启动系统的干湿态的转换速度，使得燃煤锅炉启动系统可快速启动，进而提高了燃煤燃气轮机发电机组的灵活性。性。性。