生物质热电机组与300MW热电机组系统耦合方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种热电机组的耦合系统和方法,属于
热电联产技术 领域。
背景技术
[0002] 20世纪70年代爆发全球性的石油危机后,生物质
能源在全球范 围内受到重视,其特点是分布广泛、储量巨大,可以再生。生物质能 源不仅仅是提供可再生清洁能源,它更多的是环保和民生工程。生物 质发电是生物质能利用的最普遍方式之一,是继
风电、
光伏发电之后 的第三大非
可再生能源发电产业。在风电、光伏产业发展受各种因素 制约下,生物质能利用展现出更好的发展韧性。生物质热电联产是实 现生物质发电产业升级、高效转变利用的重要方式,在农林废弃物丰 富区域就地取材利用,减少废弃物焚烧,替代燃
煤,降低污染排放, 其社会环境效益远大于经济效益,完全符合当前国家积极推动的北方 地区清洁供暖的支持方向。
[0003] 目前,生物质发电技术主要有4个种类,分别为直接燃烧发电、
气化耦合发电、混合燃烧发电和沼气发电。气化耦合发电热利用率低、 对燃煤
锅炉效率影响大、环保电量计量复杂;沼气发电规模小、运行 成本高;技术成熟、市场范围比较广的是生物质直接燃烧发电。
[0004] 生物质热电联产机组为直接燃烧发电技术,因其单位造价及运行 成本较高,未能充分显现投资效益。300MW热电机组发电利用小时偏 低,机组设备系统存在很大的裕度,造成浪费;同时还存供暖期供热 能
力不足、
电网深度调峰时供汽不足的问题。如何能通过生物质直接
燃烧热电联产机组与现役300MW热电机组部分系统耦合,发电独立上 网,供热、供汽并网运行,降低生物质
发电机组单位造价,使生物质 热电联产效益最大化,同时又提高300MW热电机组设备系统利用率, 增加热电厂供热、供汽能力及灵活性,是能源技术领域正在大力研究 的课题。
发明内容
[0005] 为解决
现有技术存在的
缺陷,本发明的目的是提供一种生物质热 电机组与300MW热电机组系统耦合方法,既能降低生物质热电联产机 组的单位造价及运行成本,提高300MW热电机组设备利用率,又能解 决热电厂采暖季供热潜力不足的问题。
[0006] 本发明的技术方案是:一种生物质热电机组与300MW热电机组的 耦合系统,包括300MW热电机组模
块、生物质机组模块和供
热管网模 块;
[0007] 所述300MW热电机组模块包括,与锅炉连接的脱硝装置,通过除 尘器和引风机a连接
脱硫塔,脱硫塔连接烟囱,所述锅炉连接
汽轮机 a,汽轮机a连接凝汽器a和发电机a,所述发电机a经过主变a和 控制
开关a连接外部电网,发电机a经高厂变a和控制开关b连接厂 用电线路a,化学
水处理系统与凝汽器a连接,凝汽器a通过进水管 路连接凉水塔,凝汽器a的回水管路上设有
循环水泵a;
[0008] 所述生物质机组模块包括,经引风机b与所述脱硝装置连接的生 物质流化锅炉,所述生物质流化锅炉连接汽轮机b,汽轮机b连接发 电机b,所述发电机b经主变b和控制开关c连接外部电网,发电机 b经高厂变b和控制开关d连接厂用电线路b,所述厂用电线路b通 过输电线路连接厂用电线路a,所述输电线路上设有母联开关,汽轮 机b连接凝汽器b,所述凝汽器b连接化学水处理系统,凝汽器b的 管路a连接管路c和管路e,与凝汽器b连接的管路b连接管路d和 管路f,所述管路c连接进水管路,管路d连接回水管路,管路c和 管路d上分别设有隔离切换
阀a和隔离切换阀b,所述管路e上设有 隔离切换阀c,管路f上设有隔离切换阀d;
[0009] 所述供热管网模块包括,与所述管路e连接的热网加热器b连接 供热管路,所述供热管路还连接热网加热器a,汽轮机a经
控制阀a 连接热网加热器a和热网加热器b,回水管连接热网加热器a,回水 管上设有热网
循环泵a和控制阀b,管路f连接回水管,管路f上设 有热网循环泵b。
[0010] 本发明还
请求保护一种生物质热电机组与300MW热电机组的耦 合系统的工作方法,包括非供暖季发电的工作方法和供暖季供热的工 作方法;
[0011] 所述非供暖季发电的工作方法包括如下步骤:
[0012] A1、生物质机组模块的汽轮机b功后乏汽在凝汽器b与循环水换 热,循环水经管路a、管路c、隔离切换阀a以及进水管路进入凉水 塔放热,换热后冷水经循环水泵a、回水管路、管路d、隔离切换阀 b以及管路b回到凝汽器b;
[0013] A2、生物质
流化床锅炉燃烧产生的烟气,由引风机b抽吸进入300MW热电机组模块的尾部烟道,经引风机a抽吸,通过脱硝装置、
除尘器、脱硫塔,达到超净排放标准由烟囱排入大气;
[0014] A3、控制开关c闭合,控制开关d断开,母联开关闭合,使厂用 电线路a通过输电线路与厂用电线路b连通,控制开关a断开,控制 开关b打开,使300MW热电机组模块的发电机a只向厂用电系统供电, 生物质机组模块的发电机b发电全部接入电网;
[0015] A4、生物质机组凝汽器b补水,由300MW热电机组化学水处理系 统供应;
[0016] 供暖季供热的工作方法包括如下步骤:
[0017] B1、在供暖初期和末期,控制阀a和控制阀b关闭,回水管回水 经热网循环泵b升压,经管路f、隔离切换阀d以及管路b进入凝汽 器b,回水与生物质机组模块的汽轮机b功后乏汽在凝汽器b换热, 换热后的余热循环水经管路a、隔离切换阀c以及管路e和热网加热 器b进入供热管路;
[0018] B2、在供暖中期,控制阀a和控制阀b均开启,回水管的一路回 水经热网循环泵b泵入凝汽器b,生物质机组模块的汽轮机b功后乏 汽在凝汽器b与回水管的一路回水换热形成余热循环水,余热循环水 进入热网加热器b,在热网加热器b中与汽轮机a抽汽换热后进入供 热管路,水管路的另一路回水经热网循环泵a进入热网加热器a,在 热网加热器a中,与300MW热电机组模块的汽轮机a抽汽换热后进入 供热管路。
[0019] 在供暖初期和末期,进入供热管路的余热循环水
温度50-60℃。
[0020] 本发明的有益效果是:1、本发明的生物质机组模块与300MW热 电机组按不同季节分采暖季和非采暖季耦合:夏季生物质机组模块汽 轮机功后乏汽与循环
冷却水换热,循环水进入300MW热电机组的循环 水及凉水塔系统放热,保证机组安全运行;采暖季生物质机组模块汽 轮机功后乏汽与循环冷却水换热,供热初末期直接向居民采暖供热, 供热中期经300MW热电机组汽轮机抽汽二次加热,向居民采暖供热, 减少了生物质机组的排汽
热损失,从而提高了循环热效率。2、此外, 由于生物质机组模块与300MW热电机组除上述系统耦合,还与厂用电 系统、尾部烟道及脱硝除尘脱硫系统等系统耦合,生产用水直接由 300MW热电机组化学水处理系统供应,使生物质热电模块单位造价大 幅减少,发电全额上网,获得更高的发电效益。3、本发明的生物质 机组模块独立并网发电,符合国家产业政策要求,比气化耦合发电技 术环保电量计量简单、应用便捷;同时,区别于气化耦合发电技术, 生物质热电机组为直接燃烧发电,与300MW热电机组
炉膛燃烧独立, 互不干扰。4、本发明的生物质机组模块与300MW热电机组共用多个 系统,合理利用了300MW热电机组设备系统裕度,同时提高了热电厂 供
热能力及灵活性。5、生物质机组燃烧产生的烟气利用300MW热电 机组脱硝、除尘、脱硫环保设备,易达到超净排放要求,可以更好的 适应国家环保政策要求。6、本发明的生物质机组抽汽也可以作为 300MW热电机组的中低压辅汽或工业抽汽的备用汽源,增加工业供汽 能力和系统运行安全性、灵活性,减少了电厂启动锅炉维护运行成本。 在生产经营管理上,也可减少定员,提高生产耗材使用效率,具有非 常好的应用价值。7、本发明的生物质机组模块与300MW热电机组部 分系统耦合运行、发电独立,大大提高了企业经济效益和社会环保效 益。
附图说明
[0021] 图1为本发明结构示意图。
[0022] 图中附图标记如下:1、锅炉,2、汽轮机a,3、发电机a,4、 凝汽器a,5、引风机a,6、脱硝装置,7、除尘器,8、脱硫塔,9、 烟囱,10、高厂变a,11、生物质流化锅炉,12、汽轮机b,13、发 电机b,14、凝汽器b,15、引风机b,16、热网加热器a,17、热网 加热器b,18、热网循环泵a,19、热网循环泵b,20、高厂变b,21、 母联开关,22、循环水泵a,23、凉水塔,24、主变a,25、化学水 处理系统,26、回水管路,27、进水管路,28、管路a,29、管路b, 30、管路c,31、管路d,
32、管路e,33、管路f,34、隔离切换阀 a,35、隔离切换阀b,36、隔离切换阀c,37、隔离切换阀d,38、 供热管路,39、回水管,40、主变b,41、控制开关b,42、控制开 关d,43、厂用电线路a,
44、厂用电线路b,45、输电线路,46、 控制阀a,47、控制阀b,100、300MW热电机组模块,200、生物质 机组模块,300、供热管网模块。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图1对本发明做进一步说明:
[0024] 一种生物质热电机组与300MW热电机组的耦合系统,包括300MW 热电机组模块100、生物质机组模块200和供热管网模块300;所述300MW热电机组模块100包括,与锅炉1连接的脱硝装置6,通过除 尘器7和引风机a5连接脱硫塔8,脱硫塔8连接烟囱9,所述锅炉1 连接汽轮机a2,汽轮机a2连接凝汽器a4和发电机a3,所述发电机 a3经过主变a24和控制开关a连接外部电网,发电机a3经高厂变a10 和控制开关b41连接厂用电线路a43,化学水处理系统25与凝汽器 a4连接,凝汽器a4通过进水管路27连接凉水塔23,凝汽器a4的回 水管路26上设有循环水泵a22;所述生物质机组模块200包括,经 引风机b15与所述脱硝装置6连接的生物质流化锅炉11,所述生物 质流化锅炉11连接汽轮机b12,汽轮机b12连接发电机b13,所述发 电机b13经主变b40和控制开关c连接外部电网,发电机b13经高厂 变b20和控制开关d42连接厂用电线路b44,所述厂用电线路b44通 过输电线路45连接厂用电线路a43,所述输电线路45上设有母联开 关21,汽轮机b12连接凝汽器b14,所述凝汽器b14连接化学水处 理系统25,凝汽器b14的管路a28连接管路c30和管路e32,与凝汽 器b14连接的管路b29连接管路d31和管路f33,所述管路c30连接 进水管路27,管路d31连接回水管路26,管路c30和管路d31上分 别设有隔离切换阀a34和隔离切换阀b35,所述管路e32上设有隔离 切换阀c36,管路f33上设有隔离切换阀d37;所述供热管网模块300 包括,与所述管路e32连接的热网加热器b17连接供热管路38,所 述供热管路38还连接热网加热器a16,汽轮机a2经控制阀a46连接 热网加热器a16和热网加热器b17,回水管39连接热网加热器a16, 回水管39上设有热网循环泵a18和控制阀b47,管路f33连接回水 管39,管路f33上设有热网循环泵b19。
[0025] 生物质热电机组与300MW热电机组的耦合系统的工作方法,包括 非供暖季发电的工作方法和供暖季供热的工作方法;
[0026] 所述非供暖季发电的工作方法包括如下步骤:
[0027] A1、生物质机组模块200的汽轮机b12功后乏汽在凝汽器b14与 循环水换热,循环水经管路a28、管路c30、隔离切换阀a34以及进 水管路27进入凉水塔23放热,换热后冷水经循环水泵a22、回水管 路26、管路d31、隔离切换阀b35以及管路b29回到凝汽器b14;
[0028] A2、生物质流化床锅炉燃烧产生的烟气,由引风机b15抽吸进入 300MW热电机组模块100的尾部烟道,经引风机a5抽吸,通过脱硝 装置6、除尘器7、脱硫塔8,达到超净排放标准由烟囱9排入大气;
[0029] A3、控制开关c闭合,控制开关d42断开,母联开关21闭合, 使厂用电线路a43通过输电线路45与厂用电线路b44连通,控制开 关a断开,控制开关b41打开,使300MW热电机组模块100的发电机 a3只向厂用电系统供电,生物质机组模块200的发电机b13发电全 部接入电网;
[0030] A4、生物质机组凝汽器b14补水,由300MW热电机组化学水处理 系统25供应;
[0031] 供暖季供热的工作方法包括如下步骤:
[0032] B1、在供暖初期和末期,控制阀a46和控制阀b47关闭,回水管 39回水经热网循环泵b19升压,经管路f33、隔离切换阀d37以及管 路b29进入凝汽器b14,回水与生物质机组模块200的汽轮机b12功 后乏汽在凝汽器b14换热,换热后的余热循环水经管路a28、隔离切 换阀c36以及管路e32和热网加热器b17进入供热管路38;
[0033] B2、在供暖中期,控制阀a46和控制阀b47均开启,回水管39 的一路回水经热网循环泵b19泵入凝汽器b14,生物质机组模块200 的汽轮机b12功后乏汽在凝汽器b14与回水管39的一路回水换热形 成余热循环水,余热循环水进入热网加热器b17,在热网加热器b17 中与汽轮机a2抽汽换热后进入供热管路38,水管路39的另一路回 水经热网循环泵a18进入热网加热器a16,在热网加热器a16中,与 300MW热电机组模块100的汽轮机a2抽汽换热后进入供热管路38。 在供暖初期和末期,进入供热管路38的余热循环水温度50-60℃。
[0035] 本发明300MW热电机组100模块以300MW等级机组为
基础,同样 适用于300MW及以上的亚临界、超临界及超超临界热电联产机组生产 模块100。
[0036] 在300MW热电机组模块100中,
燃料在锅炉1中燃烧将水加热, 产生的高温、高压
蒸汽推动汽轮机a2高速旋转,并带动同轴连接的 发电机a3发电,功后的乏汽进入凝汽器a4,乏汽在凝汽器a4中与 循环水换热
凝结,再升温升压后供给锅炉1,形成一个完整的热力循 环系统;燃料在锅炉1燃烧产生烟气,由引风机a5抽吸进入尾部烟 道,经脱硝装置6、除尘器7、脱硫塔8,达到超净排放标准要求经 烟囱9排至大气,形成一个完整的烟气系统;换热后的循环水利用凉 水塔23放热冷却,由循环水泵a22送回凝汽器a4,形成一个完整的 乏汽冷却系统。
[0037] 在供暖季,供热管网模块300通
过热网循环水泵a18,将居民采 暖换热后的回水送至热网加热器a16,在热网加热器a16与汽轮机a2 抽汽换热升温,升温后的热网循环水供给居民采暖用户进行换热,形 成供热系统闭式循环。
[0038] 在生物质机组模块200中,生物质燃料在生物质流化锅炉11中 燃烧将水加热,产生的高温、高压蒸汽推动汽轮机b12高速旋转,并 带动同轴连接的发电机b13发电,功后的乏汽进入凝汽器b14;生物 质燃料在生物质流化锅炉11燃烧产生烟气,由引风机b15抽吸排出, 形成一个完整的烟气系统。
[0039] 在非供暖季,生物质机组模块200利用隔离切换阀将汽轮机b12 乏汽后的循环水送至300MW热电机组模块100的凉水塔23放热;将 生物质流化锅炉11燃烧产生的烟气,由引风机b15抽吸送至锅炉1 的尾部烟道,经脱硝装置6、除尘器7、脱硫塔8后,达到超净排放 标准由烟囱9排入大气;生物质机组模块200厂用电系统通过母联开 关21,由300MW热电机组厂用电系统供应,使得生物质机组模块200 发电全部上网;生物质机组模块200生产用水由300MW热电机组模块 100的化学水处理系统25供应,实现了生物质机组与300MW热电机 组
100部分系统的耦合,并网发电独立。
[0040] 在供暖季,隔离切换阀将生物质机组模块200冷汽轮机b12乏汽 后的余热循环水与300MW热电机组模块100循环水及凉水塔23系统 隔离,由热网循环水泵b19将余热循环水送至热网加热器b17,在热 网加热器b17与汽轮机a2抽汽换热后,送至居民采暖供水管道,提 升了热电厂供热能力和灵活性。
[0041] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领 域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以 做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。