一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统及工作方法

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1.本发明属于火电机组领域，具体涉及一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统及工作方法。

背景技术：

2.随着风电太阳能等新能源的大规模并网，电网对火电机组消纳新能源的能力要求越来越高。但由于太阳能和风能供能不稳定，目前未能做到有效预测新能源每日的产能情况，所以将对电网频率造成波动，影响电网的供电质量。火电机组在参与调峰调频具有一定的灵活性，因此，提升火电机组调频能力作为了当前主要的研究方向。目前主要有超高压调门节流、凝结水节流和高加给水旁路等调频手段。但超高压调门节流存在主蒸汽节流的情况，能量损失大，而凝结水节流方式参与调频的能力较高加给水旁路效果较弱。而高加给水旁路调频方式容易造成锅炉给水温度波动，影响锅炉稳定运行。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统及工作方法，将热泵运用于火电机组中，同时配置蒸汽压力罐参与调频，提升机组参与调频能力。
4.为了达到上述目的，一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统，包括锅炉，锅炉连接高压缸，高压缸连接中低压缸，高压缸的蒸汽出口连接小汽轮机，小汽轮机转动带动给水泵做功，给水泵连接高压回热器的管侧进水端，高压缸和高压回热器的壳侧间通过抽汽管道连接，高压回热器的管侧出水端最终连接锅炉，中低压缸的抽汽通过管路连接储汽罐，储汽罐连接旁路，旁路连接除氧器，除氧器连接给水泵。
5.旁路包括冷凝器，冷凝器的热交换器入口连接除氧器，冷凝器的热交换器出口连接吸收器的热交换器入口，吸收器的热交换器出口连接锅炉的给水入口，储汽罐连接发生器的热交换器入口和吸收器换热工质入口，发生器的热交换器出口连接除氧器，吸收器的换热工质出口连接溶液热交换器，溶液热交换器连接发生器的换热工质入口，发生器的换热工质出口连接冷凝器的换热工质入口和溶液泵，溶液泵连接溶液热交换器，溶液热交换器连接吸收器，冷凝器的冷凝水出口连冷凝器循环泵，冷凝器循环泵最终连接除氧器。
6.除氧器与冷凝器连接管路上设置有电动给水泵，发生器与除氧器的连接管路上设置有发生器循环泵。
7.储汽罐与发生器的连接管路上设置有发生器抽汽调节阀，储汽罐与吸收器的连接管路上设置有吸收器抽汽调节阀，除氧器与冷凝器的连接管路上设置有高加旁路调节阀。
8.中低压缸与储汽罐的连接管路上设置有储汽罐抽汽阀。
9.高压缸与小汽轮机的连接管路上设置有入口调节阀。
10.中低压缸和小汽轮机排汽出口均连接凝汽器，凝汽器连接凝结水泵，凝结水泵连接除氧器。
11.一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
12.在机组运行时，中低压缸将抽汽送入储汽罐中，将一部分蒸汽储存在储汽罐中；
13.在机组降负荷过程中，增大高压缸进入小汽轮机的蒸汽量增大，小汽轮机给水泵的流量增大，进入小汽轮机内的蒸汽量增大，高压回热加热器的进口水流量增大，高压回热加热器管侧的换热温升将减小，高压回热加热器管侧出口温度降低，使高压回热加热器壳侧压力降低，抽汽管道上下侧的压差升高，高压回热加热器抽汽蒸汽量增大，进入汽轮机做功的蒸汽量变小，汽轮机输出功率减小，高压回热加热器的抽汽量增大，高压回热加热器的给水出口获得热量增大，减小输送旁路的流量，降低旁路给水从热泵吸收的热量；
14.在机组升负荷过程中，减小高压缸进入小汽轮机的蒸汽量，小汽轮机给水泵的流量减小，进入小汽轮机内的蒸汽量减小，高压回热加热器的进口水流量减小，高压回热加热器管侧的换热温升将增大，高压回热加热器管侧出口温度升高，高压回热加热器壳侧压力升高，抽汽管道上下侧的压差降低，高压回热加热器抽汽蒸汽量减小，进入汽轮机做功的蒸汽量变大，汽轮机输出功率增大，高压回热加热器的抽汽量变小，高压回热加热器的给水出口获得热量减小，增大输送旁路的流量，升高旁路给水从热泵吸收的热量。
15.降低旁路给水从热泵吸收的热量时，调小吸收器抽汽调节阀和发生器抽汽调节阀的开度。
16.升高旁路给水从热泵吸收的热量时，调大吸收器抽汽调节阀和发生器抽汽调节阀的开度。
17.与现有技术相比，本发明在的高压缸连接高压回热加热器和小汽轮机，中低压缸连接储汽罐，小汽轮机通过给水泵连接高压回热加热器，储汽罐连接旁路，旁路连接除氧器，除氧器连接给水泵，本发明将热泵与高加给水旁路火电机组结合，在机组参与一次调频时通过调节小汽轮机的进汽量，减小或增加进入机组内部做功的蒸汽量，来达到降低或提升机组功率的目的，同时结合吸收式热泵的特点，调节锅炉的给水温度，保障锅炉稳定运行。
18.进一步的，本发明利用热泵调控锅炉给水温度，实现了能量的梯级利用，提高了能量利用效率。
附图说明
19.图1为本发明的系统图；
20.其中，1为锅炉、2为汽轮机高压缸、3为汽轮机中低压缸、4为凝汽器、5为凝结水泵、6为小汽轮机、7为小汽机入口调节阀、8为除氧器、9为小汽轮机给水泵、10为高压回热加热器、11为电动给水泵、12为高加旁路调节阀、13为发生器循环泵、14为冷凝器、15为吸收器、16为冷凝器循环泵、17为溶液热交换器、18为溶液泵、19为节流阀、20为发生器、21为储汽罐、22为储热罐抽汽阀、23为发生器抽汽调节阀、24为吸收器抽汽调节阀。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明做进一步说明。
22.参见图1，一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统，包括锅炉1，锅炉1连接
高压缸2，高压缸2连接中低压缸3，高压缸2的蒸汽出口连接小汽轮机6，小汽轮机6带动给水泵9做功，给水泵9连接高压回热器10的管侧进水端，高压缸2和高压回热器10的壳侧间通过抽汽管道连接，高压回热器10的管侧出水端最终连接锅炉1，中低压缸3的抽汽通过管路连接储汽罐21，储汽罐21连接旁路，旁路连接除氧器8，除氧器8连接给水泵9。
23.旁路包括冷凝器14，冷凝器14的热交换器入口连接除氧器8，冷凝器14的热交换器出口连接吸收器15的热交换器入口，吸收器15的热交换器出口连接锅炉1的给水入口，储汽罐21连接发生器20的热交换器入口和吸收器15换热工质入口，发生器20的热交换器出口连接除氧器8，吸收器15的换热工质出口连接溶液热交换器17，溶液热交换器17连接发生器20的换热工质入口，发生器20的换热工质出口连接冷凝器14的换热工质入口和溶液泵18，溶液泵18连接溶液热交换器17，溶液热交换器17连接吸收器15，冷凝器14的冷凝水出口连冷凝器循环泵16，冷凝器循环泵16连接除氧器8。中低压缸3和小汽轮机6排汽出口均连接凝汽器4，凝汽器4连接凝结水泵5，凝结水泵5最终连接除氧器8。除氧器8与冷凝器14连接管路上设置有电动给水泵11，发生器20与除氧器8的连接管路上设置有发生器循环泵13。
24.储汽罐21与发生器20的连接管路上设置有发生器抽汽调节阀23，储汽罐21与吸收器15的连接管路上设置有吸收器抽汽调节阀24，除氧器8与冷凝器14的连接管路上设置有高加旁路调节阀12。中低压缸3与储汽罐21的连接管路上设置有储汽罐抽汽阀22。高压缸2与小汽轮机6的连接管路上设置有入口调节阀7。
25.一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
26.在机组运行时，中低压缸3将抽汽送入储汽罐21中，将一部分蒸汽储存在储汽罐中；
27.在机组降负荷过程中，增大高压缸2进入小汽轮机6的蒸汽量增大，小汽轮机给水泵9的流量增大，进入小汽轮机内的蒸汽量增大，高压回热加热器10的进口水流量增大，高压回热加热器10管侧的换热温升将减小，高压回热加热器10管侧出口温度降低，使高压回热加热器10壳侧压力降低，抽汽管道上下侧的压差升高，高压回热加热器10抽汽蒸汽量增大，进入汽轮机做功的蒸汽量变小，汽轮机输出功率减小，高压回热加热器10的抽汽量增大，高压回热加热器10的给水出口获得热量增大，减小输送旁路的流量，调小吸收器抽汽调节阀24和发生器抽汽调节阀23的开度，降低旁路给水从热泵吸收的热量；
28.在机组升负荷过程中，减小高压缸2进入小汽轮机6的蒸汽量，小汽轮机给水泵9的流量减小，进入小汽轮机6内的蒸汽量减小，高压回热加热器10的进口水流量减小，高压回热加热器10管侧的换热温升将增大，高压回热加热器10管侧出口温度升高，高压回热加热器10壳侧压力升高，抽汽管道上下侧的压差降低，高压回热加热器10抽汽蒸汽量减小，进入汽轮机做功的蒸汽量变大，汽轮机输出功率增大，高压回热加热器10的抽汽量变小，高压回热加热器10的给水出口获得热量减小，增大输送旁路的流量，调大吸收器抽汽调节阀24和发生器抽汽调节阀23的开度，升高旁路给水从热泵吸收的热量。
29.本发明能够将热泵运用于火电机组中，同时配置蒸汽压力罐参与调频，提升机组参与调频能力。

技术特征：

1.一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统，其特征在于，包括锅炉(1)，锅炉(1)连接高压缸(2)，高压缸(2)连接中低压缸(3)，高压缸(2)的蒸汽出口连接小汽轮机(6)，小汽轮机(6)带动给水泵(9)，给水泵(9)连接高压回热器(10)的管侧进水端，高压缸(2)和高压回热器(10)的壳侧间通过抽汽管道连接，高压回热器(10)的管侧出水端最终连接锅炉(1)，中低压缸(3)的抽汽通过管路连接储汽罐(21)，储汽罐(21)连接旁路，旁路连接除氧器(8)，除氧器(8)连接给水泵(9)。2.根据权利要求1所述的一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统，其特征在于，旁路包括冷凝器(14)，冷凝器(14)的热交换器入口连接除氧器(8)，冷凝器(14)的热交换器出口连接吸收器(15)的热交换器入口，吸收器(15)的热交换器出口连接锅炉(1)的给水入口，储汽罐(21)连接发生器(20)的热交换器入口和吸收器(15)换热工质入口，发生器(20)的热交换器出口连接除氧器(8)，吸收器(15)的换热工质出口连接溶液热交换器(17)，溶液热交换器(17)连接发生器(20)的换热工质入口，发生器(20)的换热工质出口连接冷凝器(14)的换热工质入口和溶液泵(18)，溶液泵(18)连接溶液热交换器(17)，溶液热交换器(17)连接吸收器(15)，冷凝器(14)的冷凝水出口连冷凝器循环泵(16)，冷凝器循环泵(16)连接除氧器(8)。3.根据权利要求2所述的一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统，其特征在于，除氧器(8)出口与冷凝器(14)连接管路上设置有电动给水泵(11)，发生器(20)与除氧器(8)的连接管路上设置有发生器循环泵(13)。4.根据权利要求2所述的一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统，其特征在于，储汽罐(21)与发生器(20)的连接管路上设置有发生器抽汽调节阀(23)，储汽罐(21)与吸收器(15)的连接管路上设置有吸收器抽汽调节阀(24)，除氧器(8)出口与冷凝器(14)的连接管路上设置有高加旁路调节阀(12)。5.根据权利要求1所述的一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统，其特征在于，中低压缸(3)与储汽罐(21)的连接管路上设置有储汽罐抽汽阀(22)。6.根据权利要求1所述的一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统，其特征在于，高压缸(2)与小汽轮机(6)的连接管路上设置有入口调节阀(7)。7.根据权利要求1所述的一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统，其特征在于，中低压缸(3)和小汽轮机(6)排汽出口均连接凝汽器(4)，凝汽器(4)连接凝结水泵(5)，凝结水泵(5)最终连接除氧器(8)。8.一种根据权利要求1所述的配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：在机组运行时，中低压缸(3)将抽汽送入储汽罐(21)中，将一部分蒸汽储存在储汽罐(21)中；在机组降负荷过程中，增大高压缸(2)进入小汽轮机(6)的蒸汽量增大，小汽轮机给水泵(9)的流量增大，进入小汽轮机内的蒸汽量增大，高压回热加热器(10)的进口水流量增大，高压回热加热器(10)管侧的换热温升将减小，高压回热加热器(10)管侧出口温度降低，使高压回热加热器(10)壳侧压力降低，抽汽管道上下侧的压差升高，高压回热加热器(10)抽汽蒸汽量增大，进入汽轮机做功的蒸汽量变小，汽轮机输出功率减小，高压回热加热器(10)的抽汽量增大，高压回热加热器(10)的给水出口获得热量增大，减小输送旁路的流量，
降低旁路给水从热泵吸收的热量；在机组升负荷过程中，减小高压缸(2)进入小汽轮机(6)的蒸汽量，小汽轮机给水泵(9)的流量减小，进入小汽轮机(6)内的蒸汽量减小，高压回热加热器(10)的进口水流量减小，高压回热加热器(10)管侧的换热温升将增大，高压回热加热器(10)管侧出口温度升高，高压回热加热器(10)壳侧压力升高，抽汽管道上下侧的压差降低，高压回热加热器(10)抽汽蒸汽量减小，进入汽轮机做功的蒸汽量变大，汽轮机输出功率增大，高压回热加热器(10)的抽汽量变小，高压回热加热器(10)的给水出口获得热量减小，增大输送旁路的流量，升高旁路给水从热泵吸收的热量。9.根据权利要求8所述的一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统的工作方法，其特征在于，降低旁路给水从热泵吸收的热量时，调小吸收器抽汽调节阀(24)和发生器抽汽调节阀(23)的开度。10.根据权利要求8所述的一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统的工作方法，其特征在于，升高旁路给水从热泵吸收的热量时，调大吸收器抽汽调节阀(24)和发生器抽汽调节阀(23)的开度。

技术总结

本发明公开了一种配置热泵的火电厂高加给水旁路调频系统及工作方法，本发明在的高压缸连接高压回热加热器和小汽轮机，中低压缸连接储汽罐，小汽轮机带动给水泵做功，给水泵连接高压回热加热器，储汽罐连接旁路，旁路连接除氧器，除氧器连接给水泵，本发明将热泵与高加给水旁路火电机组结合，在机组参与一次调频时通过调节小汽轮机的进汽量，减小或增加进入机组内部做功的蒸汽量，来达到降低或提升机组功率的目的，同时结合吸收式热泵的特点，调节锅炉的给水温度，保障锅炉稳定运行。保障锅炉稳定运行。保障锅炉稳定运行。