一种电厂宽负荷运行的水热电联产系统及运行方法

摘要

本发明公开了一种电厂宽负荷运行的水热电联产系统及运行方法，包括汽轮机高压缸、一级蒸汽喷射器、汽轮机组第三级、汽轮机组第四级、汽轮机组第六级、二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀、二级蒸汽喷射器、三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀、工业用汽母管、供暖用汽调节阀、供暖热交换器、三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀、三级蒸汽喷射器、海水凝汽器、喷水减温器及横管降膜蒸发器组，该系统及运行方法能够实现蒸汽的梯级利用。

说明书

技术领域

本发明属于水热电联产技术领域，涉及一种电厂宽负荷运行的水热电联产系统及运行方法。

背景技术

随着社会的发展，淡水资源已经成为我们生活短缺的自然资源。而地球上97％都是海水，利用海水生产淡水受到人类广泛的关注。海水淡化技术可有效缓解人类淡水资源紧缺的问题，而低温多效蒸馏技术由于其工作温度低，设备寿命长等优点逐渐成为海水淡化的主流技术。在沿海沿岸城市，城市需要消耗大量的淡水、热负荷以及工业用汽；而火电机组联合供热供汽系统及低温多效蒸馏海水淡化技术成为水热电联产的一种新方法，这种水热电联产方法使火电厂在生成过量的蒸汽时，可以将蒸汽抽取出来，用于工业用汽及供暖热负荷和海水淡化系统中生产淡水。在火电机组联合供热供汽系统及低温多效蒸馏海水淡化耦合系统中，蒸汽喷射器有着极为重要的作用，蒸汽喷射器不仅可以解决电厂抽汽和海水淡化系统之间蒸汽参数不匹配的问题，还能解决工业用汽和供暖用汽之间的蒸汽参数不同的问题；相比传统的减温减压器，蒸汽喷射器可以引射部分低参数蒸汽，进而达到节能的目的。

单级蒸汽喷射器是电厂抽汽作为其动力蒸汽，引射低温多效蒸馏海水淡化系统的某效二次蒸汽，出口蒸汽作为海淡系统的第一效加热蒸汽。单级蒸汽喷射器也可用于供热或者作为工业用汽；单级蒸汽喷射器虽然可以实现火电机组和海淡系统之间的蒸汽参数匹配，但是并不能较好实现能量的梯级利用。在工业用汽系统中，采用减温减压阀较多，对蒸汽的品位浪费较大；此外水热电联产的灵活性也不够高，当火电机组在低负荷运行时，蒸汽喷射器在变工况下性能恶化，导致引射系数降低，引射能力下降，直接影响水热电耦合系统的运行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电厂宽负荷运行的水热电联产系统及运行方法，该系统及运行方法能够实现蒸汽的梯级利用。

为达到上述目的，本发明所述的电厂宽负荷运行的水热电联产系统包括汽轮机高压缸、一级蒸汽喷射器、汽轮机组第三级、汽轮机组第四级、汽轮机组第六级、二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀、二级蒸汽喷射器、三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀、工业用汽母管、供暖用汽调节阀、供暖热交换器、三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀、三级蒸汽喷射器、海水凝汽器、喷水减温器及横管降膜蒸发器组；

汽轮机高压缸的排汽管路出口与一级蒸汽喷射器的动力蒸汽管路连通，汽轮机组第四级的排汽管路出口与一级蒸汽喷射器的引射蒸汽入口及二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀的一端相连通；

一级蒸汽喷射器的出口分为两路，其中一路与二级蒸汽喷射器的动力蒸汽管路连通，另一路与三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀的一端及工业用汽母管相连通；

汽轮机组第三级的排汽管路出口与工业用汽母管相连通，汽轮机组第六级的排汽管路出口与二级蒸汽喷射器的引射蒸汽入口相连通，二级蒸汽喷射器的出口分为两路，其中一路经供暖用汽调节阀与供暖热交换器的放热侧相连通，另一路二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀的另一端通过管道并管后与三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀的一端相连通，三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀的另一端及三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀的另一端均与三级蒸汽喷射器的动力蒸汽管路相连通，三级蒸汽喷射器的引射蒸汽入口与海水凝汽器的入口相连通，三级蒸汽喷射器的出口与喷水减温器的入口相连通，喷水减温器出口与横管降膜蒸发器组的入口相连通。

蒸汽发生器的出口经汽轮机高压缸、汽轮机组第三级及汽轮机组第四级与汽轮机组第六级相连通。

一级蒸汽喷射器的出口分为两路，其中一路经二级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀与二级蒸汽喷射器的动力蒸汽管路连通，另一路经工业用汽母管调节阀与三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀的一端及工业用汽母管相连通。

汽轮机高压缸的排汽管路出口经一级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀与一级蒸汽喷射器的动力蒸汽管路连通。

汽轮机组第三级的排汽管路出口经工业用汽抽汽管路调节阀与工业用汽母管相连通。

汽轮机组第六级的排汽管路出口经二级蒸汽喷射器引射抽汽管路调节阀与二级蒸汽喷射器的引射蒸汽入口相连通。

喷水减温器的出口与横管降膜蒸发器组的入口相连通，横管降膜蒸发器组的蒸汽出口与海水凝汽器的蒸汽入口连通，横管降膜蒸发器组的海水出口与海水闪蒸罐组相连通，横管降膜蒸发器组的淡水出口与淡水罐的入口连通，海水凝汽器的淡水出口与淡水罐的入口连通，海水物料泵的入口与海水凝汽器的海水出口连通，海水物料泵的出口与横管降膜蒸发器组的海水入口相连通。

喷水减温器的出口与横管降膜蒸发器组中第一效蒸发器的蒸汽管路入口连通；第一效蒸发器的海水出口与海水闪蒸罐组中第一效闪蒸罐的入口连通，前一效闪蒸罐的二次蒸汽出口与下一效蒸发器蒸的汽入口连通，前一效闪蒸罐的海水出口与下一效闪蒸罐的入口连通；前一效蒸发器的二次蒸汽出口与后一效蒸发器的蒸汽入口连通，前一效的闪蒸罐的二次蒸汽出口与后一效蒸发器的蒸汽入口连通，末效蒸发器的二次蒸汽出口与海水凝汽器的蒸汽入口连通，末效闪蒸罐的二次蒸汽出口与海水凝汽器的蒸汽入口连通，各效蒸发器的淡水出口与淡水罐相连通，海水凝汽器的淡水出口与淡水罐的入口连通，海水物料泵的入口与海水凝汽器的海水出口连通，海水物料泵的出口与横管降膜蒸发器组中各效蒸发器的海水入口相连通。

一种电厂宽负荷运行的水热电联产系统的运行方法包括以下步骤：

汽轮机组的中压缸排汽在630kPa以上运行时，一级蒸汽喷射器、二级蒸汽喷射器及三级蒸汽喷射器均处于工作状态，其中，一级蒸汽喷射器抽取汽轮机高压缸的排汽，引射汽轮机组第四级的中压缸排汽；此时工业用汽抽汽管路调节阀关闭，三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀关闭，工业用汽母管调节阀打开，根据用汽量的需求调整工业用汽母管调节阀的开度，实现对工业供汽的流量控制；二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀关闭，二级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀打开，二级蒸汽喷射器引射抽汽管路调节阀打开，一级蒸汽喷射器输出的蒸汽作为二级蒸汽喷射器的动力蒸汽，通过二级蒸汽喷射器的引射汽轮机组第六级的抽汽，二级蒸汽喷射器输出的蒸汽分为两路，其中一路作为三级蒸汽喷射器的动力蒸汽，一路作为供暖用汽进入供暖热交换器中，打开供暖用汽调节阀，调节供暖用汽调节阀的开度，以实现对供暖热负荷的控制，打开三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀，通过调节三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀的开度，以控制海水淡化系统的制水量；二级蒸汽喷射器输出的蒸汽作为三级蒸汽喷射器的动力蒸汽引射海水凝汽器入口处的蒸汽，三级蒸汽喷射器输出的蒸汽经喷水减温器后，进入横管降膜蒸发器组的第一效蒸发器中作为加热蒸汽进行产水；

电厂低负荷下运行模式

汽轮机组的中压缸排汽在630kPa以下运行时，打开工业用汽母管调节阀及一级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀，通过调节一级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀的开度，以控制抽汽量，进而满足工业用汽的需求；打开二级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀及二级蒸汽喷射器引射抽汽管路调节阀，通过调节供暖用汽调节阀的开度，利用二级蒸汽喷射器输出的蒸汽满足供暖热负荷需求，同时打开三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀及二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀，以满足海水淡化系统的用汽需求。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的电厂宽负荷运行的水热电联产系统及运行方法在具体操作时，通过设置一级蒸汽喷射器、二级蒸汽喷射器及三级蒸汽喷射器，在电厂大范围内的负荷变化时，通过改变各级蒸汽喷射器的工作状态，在保证供热供汽系统及低温多效蒸馏海水淡化耦合系统正常工作的前提下，更大程度的利用低品位能源，进而实现能源的梯级利用，不仅降低工业用汽级供暖用汽成本，还可降低海水淡化系统的蒸汽成本，进而降低制水成本，具有显著的节能及经济效益。同时蒸汽引射器工作时不需要耗费其他能量，且工作稳定，设备安全可靠性较高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为蒸汽发生器、2为汽轮机高压缸、3为汽轮机组第三级、4为汽轮机组第四级、5为汽轮机组第六级、6为喷水减温器、7为横管降膜蒸发器组、8为海水闪蒸罐组、9为海水凝汽器、10为海水物料泵、11为淡水罐、101为工业用汽抽汽管路调节阀、102为二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀、103为工业用汽母管调节阀、104为二级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀、105为二级蒸汽喷射器引射抽汽管路调节阀、106为供暖用汽调节阀、107为三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀、108为三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀、109为一级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀、201为一级蒸汽喷射器、202为二级蒸汽喷射器、203为三级蒸汽喷射器、204为工业用汽母管、205为供暖热交换器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1，本发明所述的带三级蒸汽喷射器的水热电联产系统包括蒸汽发生器1、汽轮机高压缸2、汽轮机组第三级3、汽轮机组第四级4、汽轮机组第六级5、工业用汽抽汽管路调节阀101、二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀102、工业用汽母管调节阀103、二级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀104、二级蒸汽喷射器引射抽汽管路调节阀105、供暖用汽调节阀106、三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀107、三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀108、一级蒸汽喷射器201、二级蒸汽喷射器202、三级蒸汽喷射器203、工业用汽母管204、供暖热交换器205、喷水减温器6、横管降膜蒸发器组7、海水闪蒸罐组8、海水凝汽器9、海水物料泵10及淡水罐11；

蒸汽发生器1的出口经汽轮机高压缸2、汽轮机组第三级3及汽轮机组第四级4与汽轮机组第六级5相连通；

汽轮机高压缸2的排汽管路出口经一级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀109与一级蒸汽喷射器201的动力蒸汽管路连通，汽轮机组第四级4的排汽管路出口与一级蒸汽喷射器201的引射蒸汽入口及二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀102的一端相连通；

一级蒸汽喷射器201的出口分为两路，其中一路经二级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀104与二级蒸汽喷射器202的动力蒸汽管路连通，另一路经工业用汽母管调节阀103与三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀108的一端及工业用汽母管204相连通；

汽轮机组第三级3的排汽管路出口经工业用汽抽汽管路调节阀101与工业用汽母管204相连通，汽轮机组第六级5的排汽管路出口经二级蒸汽喷射器引射抽汽管路调节阀105与二级蒸汽喷射器202的引射蒸汽入口相连通，二级蒸汽喷射器202的出口分为两路，其中一路经供暖用汽调节阀106与供暖热交换器205的放热侧相连通，另一路二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀102的另一端通过管道并管后与三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀107的一端相连通，三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀107的另一端及三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀108的另一端均与三级蒸汽喷射器203的动力蒸汽管路相连通，三级蒸汽喷射器203的引射蒸汽入口与海水凝汽器9的入口相连通，三级蒸汽喷射器203的出口与喷水减温器6的入口相连通。

喷水减温器6出口与横管降膜蒸发器组7中第一效蒸发器的蒸汽管路入口连通；第一效蒸发器的海水出口与海水闪蒸罐组8中第一效闪蒸罐的入口连通，前一效闪蒸罐的二次蒸汽出口与下一效蒸发器蒸的汽入口连通，前一效闪蒸罐的海水出口与下一效闪蒸罐的入口连通；前一效蒸发器的二次蒸汽出口与后一效蒸发器的蒸汽入口连通，前一效的闪蒸罐的二次蒸汽出口与后一效蒸发器的蒸汽入口连通，末效蒸发器的二次蒸汽出口与海水凝汽器9的蒸汽入口连通，末效闪蒸罐的二次蒸汽出口与海水凝汽器9的蒸汽入口连通，各效蒸发器的淡水出口与淡水罐11相连通，海水凝汽器9的淡水出口与淡水罐11的入口连通，海水物料泵10的入口与海水凝汽器9的海水出口连通，海水物料泵10的出口与横管降膜蒸发器组7中各效蒸发器的海水入口相连通。

本发明所述的电厂宽负荷运行的水热电联产系统的运行方法包括以下步骤：

电厂高负荷下运行模式

汽轮机组的中压缸排汽在630kPa(60％THA负荷)以上运行时，一级蒸汽喷射器201、二级蒸汽喷射器202和三级蒸汽喷射器203均处于工作状态；一级蒸汽喷射器201抽取汽轮机高压缸2的排汽，引射汽轮机组第四级4的中压缸排汽；此时工业用汽抽汽管路调节阀101关闭，三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀108关闭，工业用汽母管调节阀103打开，根据用汽量的需求调整工业用汽母管调节阀103的开度，实现对工业供汽的流量控制；二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀102关闭，二级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀104打开，二级蒸汽喷射器引射抽汽管路调节阀105打开，一级蒸汽喷射器201输出的蒸汽作为二级蒸汽喷射器202的动力蒸汽，通过二级蒸汽喷射器202的引射汽轮机组第六级5的抽汽，二级蒸汽喷射器202输出的蒸汽分为两路，其中一路作为三级蒸汽喷射器203的动力蒸汽，一路作为供暖用汽进入供暖热交换器205中，打开供暖用汽调节阀106，调节供暖用汽调节阀106的开度，以实现对供暖热负荷的控制，三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀107打开，通过调节三级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀107的开度，以控制海水淡化系统的制水量。二级蒸汽喷射器202输出的蒸汽作为三级蒸汽喷射器203的动力蒸汽引射海水凝汽器9入口处的蒸汽，三级蒸汽喷射器203输出的蒸汽经喷水减温器6后，进入横管降膜蒸发器组7的第一效蒸发器中作为加热蒸汽进行产水；

电厂低负荷下运行模式

汽轮机组的中压缸排汽在630kPa(60％THA负荷)以下运行时，由于电厂各抽汽口位置的蒸汽参数较低，此时打开工业用汽母管调节阀103，一级蒸汽喷射器201已经不能满足工业用汽的需求，需打开一级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀109，通过调节一级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀109的开度，以控制抽汽量，进而满足工业用汽的需求；二级蒸汽喷射器动力蒸汽管路调节阀104打开，二级蒸汽喷射器引射抽汽管路调节阀105打开，对于供暖热负荷来讲，由于其所需的蒸汽温度相对较低(约120℃)，二级蒸汽喷射器202输出的蒸汽仍能满足供暖热负荷需求，因此只需调节供暖用汽调节阀106的开度；对于海水淡化系统的动力蒸汽而言，此时打开三级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路阀108，打开二级蒸汽喷射器动力蒸汽旁路调节阀102，即可满足海水淡化系统的用汽需求。