一种火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统及方法与流程

1.本发明属于火力发电调峰调频技术领域，具体涉及一种火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统及方法。


背景技术：

2.火电厂，是利用可燃物(例如煤)作为燃料生产电能的工厂。它的基本生产过程是：燃料在燃烧时加热水生成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，它包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。水在锅炉中被加热成蒸汽，经过加热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。
3.目前，火电厂内设置的启动蒸汽锅炉多数为燃油锅炉，少数电厂采用燃煤或燃气启动锅炉，随着各个地方环保部门对火电厂环保要求的提高，燃油或燃煤启动锅炉尽管运行时间少，但其烟气污染排放也是环保局关注的对象，很多火电厂为此受到环保检查和处罚。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统及方法，以解决现有技术中，火电厂烟气污染排放的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明实施例的第一方面，提供了一种火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统，包括电启动蒸汽加热装置、调峰调频控制模块、送变电及供电模块、火电机组、电网调度中心和电网；
7.所述电启动蒸汽加热装置的蒸汽输出端通过启动蒸汽管道连接至所述火电机组的启动阶段蒸汽输入端，用于为所述火电机组提供启动阶段蒸汽；
8.所述调峰调频控制模块用于接收所述电网调度中心的调峰调频指令，向所述送变电及供电模块下发送变电及供电的指令，以及向火电机组下发发电量指令；
9.所述送变电及供电模块用于接收所述调峰调频控制模块的指令，并控制所述火电机组向电启动蒸汽加热装置输出电量的大小和通断，以及控制所述火电机组向电网输出电量的大小和通断；
10.所述火电机组用于发电并提供电启动蒸汽加热装置的工作电量，以及向电网输送电量；所述火电机组在冷启动阶段利用所述电启动蒸汽加热装置的蒸汽进行启动。
11.可选的，所述电启动蒸汽加热装置包括电启动蒸汽锅炉和电过热器，所述电启动蒸汽锅炉的进水口连接有供水管道，所述电启动蒸汽锅炉的蒸汽出口经过电过热器后，通过启动蒸汽管道连接至所述火电机组。
12.可选的，所述电启动蒸汽锅炉的蒸汽出口还通过工业蒸汽管道与外部的工业蒸汽用户相连通。
13.可选的，所述工业蒸汽用户包括：工业园区蒸汽用户、饮料蒸汽用户、烟草蒸汽用户、造纸蒸汽用户、轮船蒸汽用户、饲料蒸汽用户、医院蒸汽用户、啤酒蒸汽用户、油脂蒸汽用户、轮胎蒸汽用户、宾馆蒸汽用户、乳品蒸汽用户、化工蒸汽用户中任意一种或多种。
14.可选的，所述电启动蒸汽锅炉为电极蒸汽锅炉、电加热管蒸汽锅炉、电磁感应蒸汽锅炉、固体蓄热电蒸汽锅炉、熔盐蓄热电蒸汽锅炉中的任意一种。
15.可选的，所述电过热器，用于加热所述电启动蒸汽锅炉产生的饱和蒸汽温度达到火电机组中汽轮机启动暖缸或冲转所需启动蒸汽的过热温度要求。
16.可选的，所述启动蒸汽管道连接所述电过热器出口，以及汽轮机启动暖缸或冲转蒸汽管路。
17.可选的，所述工业蒸汽管道连接所述电启动蒸汽锅炉或电过热器，将产生蒸汽注入工业蒸汽管道，利用长距离的工业蒸汽管网实现蒸汽储能。
18.可选的，所述电启动蒸汽加热装置设置为并联使用的多个。
19.本发明实施例的第二方面，提供了一种火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频方法，基于上述的火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统，包括以下步骤：
20.非调峰调频状态时，火电机组从冷态启动，此时利用电启动蒸汽加热装置加热水产生过热蒸汽，满足火电机组冷态启动的启动蒸汽需求；
21.调峰调频状态时，初始火电机组为正常运行状态，电启动蒸汽加热装置的加热功率为满功率的50％上下波动20％；根据电网的调峰调频负荷需求，通过调峰调频控制模块向送变电及供电模块发送指令，送变电及供电模块控制电启动蒸汽加热装置的电加热功率变化，满足电网的调峰调频负荷需求；当电网要求减少上网电量时，抽取火电机组中的工业蒸汽进行蒸汽蓄热，送变电及供电模块增加所述电启动蒸汽加热装置的电加热功率，将产生的蒸汽储存蓄热，调峰调频控制模块控制减小火电机组的发电功率；当电网要求增加上网电量时，调峰调频控制模块控制增大火电机组的发电功率，送变电及供电模块减小所述电启动蒸汽加热装置的电加热功率，将产生的蒸汽储存蓄热。
22.与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
23.本发明实施例提供的火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统，通过设置电启动蒸汽加热装置，不但可以清洁化地替代原有的燃油、燃煤启动锅炉减少污染排放，替代现有污染排放的燃油或燃煤启动锅炉，火电厂全流程污染排放达标；而且电启动蒸汽加热装置可作为火电厂调峰调频的电能转化为热能的重要元件，可以部分实现热电机组的热电解耦和应急调峰调频需求，可以部分实现热电解耦，成为火电灵活性应急调峰调频的重要设备。
24.本发明实施例提供的火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统，通过设置工业蒸汽管道与对外工业蒸汽供热系统结合，不但可以增大对外供热量，而且可以利用长距离的工业蒸汽管道作为蒸汽蓄热的载体。
附图说明
25.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示
意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
26.图1为本发明实施例提供的火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统结构简图。
27.图2为本发明另一实施例提供的火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统结构简图。
28.图3为本发明又一实施例提供的火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统结构简图。
29.图4为本发明实施例提供的火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频方法流程图。
30.其中：1电启动蒸汽加热装置；2调峰调频控制模块；3送变电及供电模块；4启动蒸汽管道；5工业蒸汽管道；6供水管道；7电启动蒸汽锅炉；8电过热器；9火电机组；10电网调度中心；11电网；12工业蒸汽用户。
具体实施方式
31.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本技术所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
33.如图1所示，本发明实施例的第一方面，提供了一种火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统，包括电启动蒸汽加热装置1、调峰调频控制模块2、送变电及供电模块3、火电机组9、电网调度中心10和电网11；电启动蒸汽加热装置1的蒸汽输出端通过启动蒸汽管道4连接至火电机组9的启动阶段蒸汽输入端，用于为火电机组9提供启动阶段蒸汽；调峰调频控制模块2用于接收电网调度中心10的调峰调频指令，向送变电及供电模块3下发送变电及供电的指令，以及向火电机组9下发发电量指令；送变电及供电模块3用于接收调峰调频控制模块2的指令，并控制火电机组9向电启动蒸汽加热装置1输出电量的大小和通断，以及控制火电机组9向电网11输出电量的大小和通断；火电机组9用于发电并提供电启动蒸汽加热装置1的工作电量，以及向电网11输送电量；火电机组9在冷启动阶段利用电启动蒸汽加热装置1的蒸汽进行启动。本发明实施例提供的火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统，通过设置电启动蒸汽加热装置，不但可以清洁化地替代原有的燃油、燃煤启动锅炉减少污染排放，替代现有污染排放的燃油或燃煤启动锅炉，火电厂全流程污染排放达标；而且电启动蒸汽加热装置可作为火电厂调峰调频的电能转化为热能的重要元件，可以部分实现热电机组的热电解耦和应急调峰调频需求，可以部分实现热电解耦，成为火电灵活性应急调峰调频的重要设备。
34.如图2所示，在其他的一些实施例中，电启动蒸汽锅炉7的蒸汽出口还通过工业蒸汽管道5与外部的工业蒸汽用户12相连通。工业蒸汽管道5连接电启动蒸汽锅炉7或电过热器8，能够将产生的电启动蒸汽加热装置产生的蒸汽注入工业蒸汽管道，利用长距离的工业蒸汽管网实现蒸汽储能。在其他的一些实施例中，工业蒸汽管道5还连接火电机组9中汽轮机发电环节的向外的工业抽汽管道，在减少火电机组发电时，向外抽取蒸汽。
35.如图3所示，应用于本发明实施例，电启动蒸汽加热装置1包括电启动蒸汽锅炉7和电过热器8，电启动蒸汽锅炉7的进水口连接有供水管道6，电启动蒸汽锅炉7的蒸汽出口经过电过热器8后，通过启动蒸汽管道4连接至火电机组9。电启动蒸汽锅炉7，用于产生火电机组9启动所需的启动饱和蒸汽，电过热器8用于加热电启动蒸汽锅炉7产生的饱和蒸汽温度达到火电机组9中汽轮机启动暖缸或冲转所需启动蒸汽的过热温度要求。送变电及供电模块3分别与电启动蒸汽锅炉7及电过热器8通过电缆连接，利用电网电力或者火电机组发电给电启动蒸汽锅炉7及电过热器8供电。供水管道6与电启动蒸汽锅炉7及启动蒸汽管道4、汽轮机依次连接，将给水通过电启动蒸汽锅炉7加热产生蒸汽。
36.作为本发明实施例的一种示例，电启动蒸汽锅炉7为电极蒸汽锅炉、电加热管蒸汽锅炉、电磁感应蒸汽锅炉、固体蓄热电蒸汽锅炉、熔盐蓄热电蒸汽锅炉中的任意一种。
37.作为本发明的一个具体实施例，启动蒸汽管道4连接电过热器8出口，以及火电机组9中汽轮机启动暖缸或冲转蒸汽管路。
38.作为本发明实施例的一种示例，工业蒸汽用户12包括：工业园区蒸汽用户、饮料蒸汽用户、烟草蒸汽用户、造纸蒸汽用户、轮船蒸汽用户、饲料蒸汽用户、医院蒸汽用户、啤酒蒸汽用户、油脂蒸汽用户、轮胎蒸汽用户、宾馆蒸汽用户、乳品蒸汽用户、化工蒸汽用户中任意一种或多种。
39.在其他的一些实施例中，电启动蒸汽加热装置1设置为并联使用的多个。
40.在其他的一些实施例中，电启动蒸汽锅炉7及电过热器8分别与电站煤粉锅炉、除氧器、汽动给水泵、工业蒸汽管网、汽轮机轴封和汽轮机暖缸或冲转管路中的任一或多个连接，在全冷态情况下，电启动蒸汽锅炉7及电过热器8产生的饱和或过热蒸汽满足锅炉清洗、吹管、除氧器加热、汽动给水泵、对外供汽、汽轮机轴封、汽轮机暖缸蒸汽需求中的任意一种或多种。
41.如图4所示，本发明实施例的第二方面，提供了一种火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频方法，基于上述火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统，包括以下步骤：
42.非调峰调频状态时，火电机组9从冷态启动，此时利用电启动蒸汽加热装置1加热水产生过热蒸汽，满足火电机组9中汽轮机冷态启动的启动蒸汽需求；
43.调峰调频状态时，初始火电机组9为正常运行状态，电启动蒸汽加热装置1的加热功率为中间档位：满功率的50％上下波动20％；根据电网11的调峰调频负荷需求，通过集控系统中的调峰调频控制模块2向送变电及供电模块3发送指令，送变电及供电模块3控制电启动蒸汽加热装置1的电加热功率变化，满足电网的调峰调频负荷需求；当电网11要求减少上网电量时，抽取火电机组9中的工业蒸汽进行蒸汽蓄热，送变电及供电模块3增加电启动蒸汽加热装置1的电加热功率，将产生的蒸汽注入工业蒸汽供热管网，利用工业蒸汽管道储存蓄热，调峰调频控制模块2控制减小火电机组9的发电功率；当电网要求增加上网电量时，调峰调频控制模块2控制增大火电机组9的发电功率，送变电及供电模块3减小电启动蒸汽加热装置1的电加热功率，将产生的蒸汽注入工业蒸汽供热管网，利用工业蒸汽管道进行储存蓄热。
44.本发明实施例提供的一种火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统及方法，通过设置电启动蒸汽加热装置，不但可以清洁化地替代原有的燃油、燃煤启动锅炉减少污染排放，而且电启动蒸汽加热装置可作为火电厂调峰调频的电能转化为热能的重要元件，可
以部分实现热电机组的热电解耦和应急调峰调频需求。本发明实施例提供的火电机组电启动蒸汽加热装置调峰调频系统，其中高压电启动蒸汽锅炉，作为一个引进国外的高效清洁新型电锅炉，早期应用于核电站作为汽机的启动蒸汽锅炉，是国内火电机组燃油燃煤启动锅炉良好的替代品。相比于燃油锅炉，电启动蒸汽锅炉不但更清洁，而且配套电过热器，整个系统不但可替代燃油燃煤锅炉，而且特殊条件下可响应电网调峰调频辅助服务信号，通过投入电启动蒸汽锅炉响应电网对火电厂的紧急调峰调频辅助服务需求。
45.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。