基于炉水冷却器的深度调峰供热系统及热电解耦控制方法与流程

1.本发明属于热电联产及锅炉运行技术领域，具体涉及一种基于炉水冷却器的深度调峰供热系统及热电解耦控制方法。


背景技术：

2.当前，随着风电、光伏等可再生能源占比的不断提高及并网发电的不稳定性，燃煤机组的调峰能力也在不断迎接着新的挑战。特别是北方地区采暖期间，由于城市化进程的不断推进，供热负荷越来越大，再加上“以热定电”的运行模式，热电联产机组在满足民生供热的前提下，还要响应电网调度，供热与发电的矛盾日渐突出。
3.针对热电联产机组，现有的深度调峰灵活性改造技术主要有两种，一种是切除低压缸改造，该技术在满足锅炉稳燃状态下，供热期间机组电负荷可降低至30%，但此时中压缸排汽流量也相应减少，供热量随着减少，无法完全实现热电解耦运行；另一种是高低旁路改造，该技术主要利用主蒸汽和再热蒸汽通过减温减压直接供热。主蒸汽减温减压供热可不受抽汽汽量的限制，但利用高品质的主蒸汽和再热蒸汽去供热有悖于能量梯级利用的基本原则，且改造不当容易造成锅炉再热器超温。
4.为响应电网调度，若要实现机组长时间低负荷运行，首要解决的问题就是锅炉稳燃。目前单纯使用新型燃烧器不能实现锅炉40％负荷以下稳定燃烧，还需要投助燃系统，投油阻燃一方面使机组的运行成本大幅提高，另一方面长时间燃烧产生的油污也会影响除尘器和脱硫设备的安全运行。
5.另外，锅炉低负荷运行导致排烟温度下降，脱硝设备效率下降，氮氧化物升高，造成空预器低温腐蚀、空预器堵塞等问题，无法满足环保要求，风机电耗也会增大。
6.因此，热电联产机组保证锅炉稳燃的前提下，实现热电解耦运行，既能满足供热需求又能及时响应电网调度，成为一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种更加灵活、安全的调峰供热系统及热电解耦控制方法，利用炉水冷却器对锅炉下降管中的炉水进行降温，热网水通过炉水冷却器与高温炉水进行热交换间接地将炉膛中的热能转化为供热负荷对外供出，为保证电负荷或主汽参数稳定，锅炉的燃烧势必增强，随着炉水冷却器换热功率不断提升，炉膛内工况也随之远离稳燃临界区域，很好的实现了机组热电解耦运行，同时在不增加发电负荷的工况下，提升了排烟温度，进一步拓宽了脱硝系统的投运范围。
8.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于炉水冷却器的深度调峰供热系统，其特征是，在常规燃煤锅炉构造的基础上，在锅炉下降管与炉底集箱之间接入炉水冷却器，所述炉水冷却器的高压侧入口与锅炉下降管连接，所述炉水冷却器的高压侧出口与炉底集箱连接，所述炉水冷却器的高压侧入口管道上安装有高压侧入口阀门和高压侧入口调节阀，所述炉水冷却器的高压侧出口管道上安装有高压侧出口阀门；所述锅炉下降管与
炉底集箱之间设置有炉水冷却器的旁路管道，所述炉水冷却器的旁路管道上安装有高压侧旁路调节阀；所述炉水冷却器的低压侧入口管道连接至热网加热器，且在炉水冷却器的低压侧入口管道上安装有调速升压泵，所述炉水冷却器的低压侧入口管道通入中温热网水，中温热网水为低温热网回水依次通过热网加热器和调速升压泵升温升压后所得，所述调速升压泵的入口依次安装有低压侧入口压力传感器、低压侧入口温度传感器和调速升压泵入口阀门，所述调速升压泵的出口安装有低压侧入口阀门；所述热网加热器的出口连接有中温热网水母管，所述中温热网水母管上安装有热网循环泵和联络阀，所述炉水冷却器的低压侧出口管道与中温热网水母管汇合，所述炉水冷却器的低压侧出口管道上安装有低压侧出口阀门、低压侧出口压力传感器、低压侧出口温度传感器和低压侧出口流量传感器，中温热网水通过炉水冷却器加热成高温热网水，高温热网水通过炉水冷却器的低压侧出口管道汇入热网循环泵的出口，混合为具有一定温度的热网供水；所述调速升压泵和炉水冷却器设置有再循环旁路，所述再循环旁路上安装有低压侧旁路调节阀。
9.热电解耦控制方法：1）进入采暖期时，通过打开高压侧入口阀门、高压侧入口调节阀和高压侧出口阀门，使炉水冷却器处于热备状态，高压侧旁路调节阀保持最大开度；2）当电负荷需求下降，锅炉炉膛无法保证稳定燃烧时或采暖抽汽无法满足热负荷需求时，打开调速升压泵入口阀门，启动调速升压泵，打开低压侧入口阀门和低压侧出口阀门，将经过热网加热器升温后的中温水通入炉水冷却器；以此来降低进入炉底集箱中的炉水温度，热网水间接带走炉膛燃烧产生的部分热量，维持锅炉稳定燃烧的同时提升机组供热能力；3）当电负荷需求不断下降或热负荷不断上升时，通过加大调速升压泵的转动速度和开大高压侧入口调节阀，来增大中温热网水与锅炉下降管中炉水的换热量，维持锅炉炉膛内稳定燃烧的同时提升机组供热能力；4）当电负荷需求回升或热负荷下降时，则通过降低调速升压泵的转动速度和关小高压侧入口调节阀，来降低中温热网水与锅炉下降管中炉水的换热量。
10.进一步的，通过低压侧入口压力传感器、低压侧入口温度传感器、低压侧出口压力传感器、低压侧出口温度传感器和低压侧出口流量传感器可实时算出换热功率，该参数进一步折算为锅炉燃煤量，作为锅炉稳燃的监视对象。
11.进一步的，再循环旁路的设置有利的缩小了炉水冷却器的进出口端差。
12.进一步的，为防止炉水冷却器的低压侧出口高温热网水汽化，通过调节低压侧旁路调节阀的开度来控制高温热网水出口温度，使其保有一定量的过冷度。
13.进一步的，为获得更高温度的热网水而不发生汽化，炉水冷却器的低压侧高温热网水汇入压力更高的热网循环泵的出口管道。
14.进一步的，当通过加大调速升压泵的转动速度和开大高压侧入口调节阀无法满足锅炉稳燃或供热需求时，通过关小高压侧旁路调节阀来进一步提升换热量。
15.进一步的，炉水冷却器的换热量的第一调节手段为调速升压泵，第二调节手段为高压侧入口调节阀，第三调节手段为高压侧旁路调节阀。
16.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明利用锅炉下降管的炉水与中温热网水进行热交换，间接将炉膛中的热能转化为供热负荷对外供出，在不增加发电负
荷的工况下，即保证了供热期机组低负荷时的锅炉稳燃及烟气脱硝效率，又提升了机组的供热能力，有效的解决了当前北方地区供热期间热电矛盾突出的问题，实现了热电解耦运行。
附图说明
17.图1是本发明的系统结构示意图。
18.图2是本发明应用于机组抽凝/切缸运行供热调节的结构示意图。
19.图中：锅炉下降管1、炉底集箱2、炉水冷却器3、高压侧入口阀门4、高压侧入口调节阀5、高压侧出口阀门6、高压侧旁路调节阀7、热网加热器8、调速升压泵9、低压侧入口压力传感器10、低压侧入口温度传感器11、调速升压泵入口阀门12、低压侧入口阀门13、热网循环泵14、低压侧出口阀门15、低压侧出口压力传感器16、低压侧出口温度传感器17、低压侧出口流量传感器18、低压侧旁路调节阀19、联络阀20、中压缸21、低压缸22、中低压联通管供热蝶阀23、高压缸24、再热器25、过热器26。
具体实施方式
20.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
21.实施例。
22.参见图1，本实施例中，一种基于炉水冷却器的深度调峰供热系统，在常规燃煤锅炉构造的基础上，在锅炉下降管1与炉底集箱2之间接入炉水冷却器3，炉水冷却器3的高压侧入口与锅炉下降管1连接，炉水冷却器3的高压侧出口与炉底集箱2连接，炉水冷却器3的高压侧入口管道上安装有高压侧入口阀门4和高压侧入口调节阀5，炉水冷却器3的高压侧出口管道上安装有高压侧出口阀门6；锅炉下降管1与炉底集箱2之间设置有炉水冷却器3的旁路管道，炉水冷却器3的旁路管道上安装有高压侧旁路调节阀7；炉水冷却器3的低压侧入口管道连接至热网加热器8，且在炉水冷却器3的低压侧入口管道上安装有调速升压泵9，炉水冷却器3的低压侧入口管道通入中温热网水，中温热网水为低温热网回水依次通过热网加热器8和调速升压泵9升温升压后所得，调速升压泵9的入口依次安装有低压侧入口压力传感器10、低压侧入口温度传感器11和调速升压泵入口阀门12，调速升压泵9的出口安装有低压侧入口阀门13；热网加热器8的出口连接有中温热网水母管，中温热网水母管上安装有热网循环泵14和联络阀20，炉水冷却器3的低压侧出口管道与中温热网水母管汇合，炉水冷却器3的低压侧出口管道上安装有低压侧出口阀门15、低压侧出口压力传感器16、低压侧出口温度传感器17和低压侧出口流量传感器18，中温热网水通过炉水冷却器3加热成高温热网水，高温热网水通过炉水冷却器3的低压侧出口管道汇入热网循环泵14的出口，混合为具有一定温度的热网供水；调速升压泵9和炉水冷却器3设置有再循环旁路，再循环旁路上安装有低压侧旁路调节阀19。
23.热电解耦控制方法：1、进入采暖期时，通过打开高压侧入口阀门4、高压侧入口调节阀5和高压侧出口阀门6，使炉水冷却器3处于热备状态，高压侧旁路调节阀7保持最大开度；2、当电负荷需求下降，锅炉炉膛无法保证稳定燃烧时或采暖抽汽无法满足热负荷
需求时，打开调速升压泵入口阀门12，启动调速升压泵9，打开低压侧入口阀门13和低压侧出口阀门15，将经过热网加热器8升温后的中温水通入炉水冷却器3；以此来降低进入炉底集箱2中的炉水温度，热网水间接带走炉膛燃烧产生的部分热量，维持锅炉稳定燃烧的同时提升机组供热能力；3、当电负荷需求不断下降或热负荷不断上升时，通过加大调速升压泵9的转动速度和开大高压侧入口调节阀5，来增大中温热网水与锅炉下降管1中炉水的换热量，维持锅炉炉膛内稳定燃烧的同时提升机组供热能力；4、当电负荷需求回升或热负荷下降时，则通过降低调速升压泵9的转动速度和关小高压侧入口调节阀5，来降低中温热网水与锅炉下降管1中炉水的换热量。
24.本实施例中，通过低压侧入口压力传感器10、低压侧入口温度传感器11、低压侧出口压力传感器16、低压侧出口温度传感器17和低压侧出口流量传感器18可实时算出换热功率，该参数进一步折算为锅炉燃煤量，作为锅炉稳燃的监视对象。为防止炉水冷却器3的低压侧出口高温热网水汽化，通过调节低压侧旁路调节阀19的开度来控制高温热网水出口温度，使其保有一定量的过冷度。当通过加大调速升压泵9的转动速度和开大高压侧入口调节阀5无法满足锅炉稳燃或供热需求时，通过关小高压侧旁路调节阀7来进一步提升换热量。
25.本实施例中，炉水冷却器3的换热量的第一调节手段为调速升压泵9，第二调节手段为高压侧入口调节阀5，第三调节手段为高压侧旁路调节阀7。
26.如图2所示，本发明应用于切缸运行机组，以300mw机组为例，进入供热期，将高压侧入口阀门4、高压侧入口调节阀5和高压侧出口阀门6开启，使炉水冷却器3处于热备状态；在机组低负荷运行时，通过中低压联通管供热蝶阀23将低压缸22切除，中压缸21排汽进入热网加热器8，为保证锅炉稳燃，单纯切缸运行发电负荷最低可降低至30%；若发电负荷还需降低至30%以下或供热负荷无法满足时，则打开调速升压泵入口阀门12，启动调速升压泵9，打开低压侧入口阀门13和低压侧出口阀门15，将中温热网水通入炉水冷却器3进行热交换，炉水温度下降致使炉膛燃烧加强，脱离稳燃临界区域，满足稳燃的同时降低发电负荷、提升供热负荷。
27.本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
28.虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。