一種變工況主動調(diào)控的光煤互補間接空冷發(fā)電系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能與化石能源互補發(fā)電及間接空冷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變工況主動調(diào)控的光煤互補間接空冷發(fā)電系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]截止2009年底，我國總計有35.4GW直接空冷火電機組投產(chǎn)運行，裝機容量達(dá)火電總裝機容量的5.4%，直接空冷機組具有節(jié)水、防凍性能好、占地面積小、投資費用低等優(yōu)點。但同時，直接空冷機組受環(huán)境影響顯著，環(huán)境溫度會對其經(jīng)濟運行產(chǎn)生不利影響，在夏季高溫炎熱期間機組運行背壓較高，從設(shè)計背壓10?19kPa升至30?40kPa，機組被迫降負(fù)荷運行，嚴(yán)重影響了機組的經(jīng)濟運行，機組年均發(fā)電效率將大幅下降。為此，有些電站在夏季對空冷單元進行頻繁高標(biāo)準(zhǔn)清洗，或加裝水噴霧實現(xiàn)降溫，但這與直接空冷的節(jié)水目標(biāo)背道而馳，且收效甚微。
[0003]值得注意的是，夏季炎熱天氣通常與太陽輻照強度高相伴而生，這就為改善直接空冷機組的夏季變工況運行性能提供了一個新的思路。申請?zhí)枮?01420508838.7的實用新型專利提出了一種太陽能吸收式制冷用的空冷機組，通過太陽能集熱器驅(qū)動吸收式制冷，在空冷單元內(nèi)換熱以達(dá)到降低空冷器進口空氣溫度，強化空冷器冷卻效果的目的。但以上方案主要針對炎熱的夏季，當(dāng)冬季環(huán)境溫度下降，空冷機組可實現(xiàn)額定工況運行時，太陽能鏡場將長期處于閑置狀態(tài)，造成固定投資浪費，整個系統(tǒng)經(jīng)濟性難以提高。
[0004]因此，如何進行全系統(tǒng)主動調(diào)控，保證變工況下火電機組的發(fā)電功率穩(wěn)定，實現(xiàn)機組全年發(fā)電效率接近額定工況，同時充分有效利用太陽能資源，成為了利用太陽能解決直接空冷變工況運行難題的關(guān)鍵技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種變工況主動調(diào)控的光煤互補間接空冷發(fā)電系統(tǒng)及方法，將系統(tǒng)的動力島、回?zé)嶙酉到y(tǒng)、吸收式制冷單元等關(guān)鍵過程相互耦合，根據(jù)不同環(huán)境條件，通過汽輪機低壓抽汽在加熱給水、驅(qū)動吸收式制冷、膨脹作功等功能之間的主動切換，實現(xiàn)光煤互補系統(tǒng)間接制冷的主動調(diào)控，使火電站的夏季發(fā)電效率仍接近設(shè)計工況，且冬季亦可有效利用太陽能資源，提高整個系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟性。
[0007]( 二)技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種變工況主動調(diào)控的光煤互補間接空冷發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括鍋爐1、汽輪機高壓缸2、汽輪機中壓缸3、汽輪機低壓缸4、發(fā)電機5、高壓給水加熱器6、高壓給水栗7、除氧器8、低壓給水加熱器9、低壓給水栗10、抽汽流路控制閥11、吸收式制冷機12、空冷冷凝器13、給水流路控制閥14、鏡場換熱器15和復(fù)合拋物面聚光器16，其中:
[0009]鍋爐1、汽輪機高壓缸2、汽輪機中壓缸3、汽輪機低壓缸4、發(fā)電機5、高壓給水加熱器6、高壓給水栗7、除氧器8、低壓給水加熱器9、低壓給水栗10和空冷冷凝器13構(gòu)成熱力循環(huán)回路；吸收式制冷機12和空冷冷凝器13構(gòu)成吸收式制冷機支路，鏡場換熱器15和復(fù)合拋物面聚光器16構(gòu)成鏡場換熱器支路，汽輪機低壓缸4和低壓給水加熱器9構(gòu)成抽汽加熱給水支路；
[0010]鍋爐1產(chǎn)生主蒸汽，依次通過汽輪機高壓缸2、汽輪機中壓缸3、汽輪機低壓缸4膨脹作功，帶動發(fā)電機5對外輸出電功率；乏汽進入空冷冷凝器13冷卻為冷凝水，通過低壓給水栗10加壓，進入低壓給水加熱器9加熱，而后進入除氧器8，再通過高壓給水栗7進一步加壓，進入高壓給水加熱器6，加熱至鍋爐進口水溫要求后，進入鍋爐，完成熱力循環(huán)；
[0011]在夏季白天，環(huán)境溫度升高，導(dǎo)致汽輪機背壓上升時，抽汽流路控制閥11開啟吸收式制冷機支路，汽輪機低壓抽汽用于驅(qū)動吸收式制冷機，對空冷冷凝器13入口空氣進行冷卻，使汽輪機背壓接近設(shè)計值；同時，給水流路控制閥14開啟鏡場換熱器支路，啟用復(fù)合拋物面聚光器16，替代原低壓抽汽加熱低壓給水；
[0012]在冬季白天，環(huán)境溫度下降，汽輪機可維持背壓為設(shè)計值時，抽汽流路控制閥11關(guān)閉吸收式制冷機支路，汽輪機低壓抽汽可在汽輪機低壓缸4中繼續(xù)膨脹作功；同時，給水流路控制閥14開啟鏡場換熱器支路，啟用復(fù)合拋物面聚光器16，替代原低壓抽汽加熱低壓給水；
[0013]在夏季和冬季夜晚，環(huán)境溫度下降，汽輪機可維持背壓為設(shè)計值時，抽汽流路控制閥11關(guān)閉吸收式制冷機支路，開啟抽汽加熱給水支路，汽輪機低壓抽汽進入最低壓的低壓給水加熱器9，恢復(fù)加熱給水功能；同時，給水流路控制閥14關(guān)閉鏡場換熱器支路，復(fù)合拋物面聚光器16關(guān)閉。
[0014]上述方案中，所述吸收式制冷機12所需驅(qū)動熱源溫度與汽輪機低壓抽汽溫度接近，復(fù)合拋物面聚光器16集熱溫度與低壓給水加熱溫度接近，系統(tǒng)實現(xiàn)間接空冷、提高汽輪機循環(huán)效率的同時，保證了新增流程中不可逆損失最??；且由于太陽輻照強度與環(huán)境溫度存在正關(guān)聯(lián)關(guān)系，不同環(huán)境條件下可通過低壓抽汽在加熱低壓給水、驅(qū)動吸收式制冷、在汽輪機低壓缸膨脹作功三個功能間的主動切換，實現(xiàn)光煤互補系統(tǒng)間接制冷的主動調(diào)控。
[0015]上述方案中，所述抽汽流路控制閥11在夏季白天開啟吸收式制冷機支路，其流量控制取決于環(huán)境溫度升高，導(dǎo)致冷凝器進口空氣溫度升高程度，盡量滿足抽汽制冷量可將空氣溫度冷卻至設(shè)計值。
[0016]上述方案中，所述抽汽流路控制閥11在冬季白天關(guān)閉吸收式制冷機支路，抽汽在汽輪機低壓缸膨脹作功；當(dāng)復(fù)合拋物面聚光器16集熱量不能完全滿足低壓給水加熱需求時，部分抽汽仍進入低壓給水加熱器，其流量控制取決于太陽輻照情況，滿足其放熱量足夠?qū)⑹Ｓ嘟o水加熱至設(shè)計溫度。
[0017]上述方案中，所述給水流路控制閥14在夏季和冬季白天開啟鏡場換熱器支路，其流量控制取決于太陽輻照情況，滿足復(fù)合拋物面聚光器16集熱量將進入鏡場換熱器支路的給水加熱至設(shè)計溫度。
[0018]上述方案中，所述鏡場換熱器15與低壓給水加熱器9并聯(lián)，與電站回?zé)嵯到y(tǒng)中的其余給水加熱器串聯(lián)運行。
[0019]上述方案中，所述驅(qū)動吸收式制冷機12的低壓抽汽，在制冷機中放熱冷凝后，在風(fēng)冷冷凝器13出口與其他冷凝水匯集，重新參與機組的熱力循環(huán)。
[0020]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種變工況主動調(diào)控的光煤互補間接空冷發(fā)電方法，該方法包括:
[0021]鍋爐1產(chǎn)生主蒸汽，依次通過汽輪機高壓缸2、汽輪機中壓缸3、汽輪機低壓缸4膨脹作功，帶動發(fā)電機5對外輸出電功率；乏汽進入空冷冷凝器13冷卻為冷凝水，通過低壓給水栗10加壓，進入低壓給水加熱器9加熱，而后進入除氧器8，再通過高壓給水栗7進一步加壓，進入高壓給水加熱器6，加熱至鍋爐進口水溫要求后，進入鍋爐，完成熱力循環(huán)；
[0022]在夏季白天，環(huán)境溫度升高，導(dǎo)致汽輪機背壓上升時，抽汽流路控制閥開啟吸收式制冷機支路，汽輪機低壓抽汽用于驅(qū)動吸收式制冷機，對空冷冷凝器入口空氣進行冷卻，使汽輪機背壓接近設(shè)計值；同時，給水流路控制閥開啟鏡場換熱器支路，啟用復(fù)合拋物面聚光器，替代原低壓抽汽加熱低壓給水；
[0023]在冬季白天，環(huán)境溫度下降，汽輪機可維持背壓為設(shè)計值時，抽汽流路控制閥關(guān)閉吸收式制冷機支路，汽輪機低壓抽汽可在汽輪機低壓缸中繼續(xù)膨脹作功；同時，給水流路控制閥開啟鏡場換熱器支路，啟用復(fù)合拋物面聚光器，替代原低壓抽汽加熱低壓給水；
[0024]在夏季和冬季夜晚，環(huán)境溫度下降，汽輪機可維持背壓為設(shè)計值時，抽汽流路控制閥關(guān)閉吸收式制冷機支路，開啟抽汽加熱給水支路，汽輪機低壓抽汽進入最低壓的低壓給水加熱器，恢復(fù)加熱給水功能；同時，給水流路控制閥關(guān)閉鏡場換熱器支路，復(fù)合拋物面聚光器鏡場關(guān)閉。
[0025]上述方案中，所述抽汽流路控制閥11在夏季白天開啟吸收式制冷機支路，其流量控制取決于環(huán)境溫度升高，導(dǎo)致冷凝器進口空氣溫度升高程度，即盡量滿足抽汽制冷量可將空氣溫度冷卻至設(shè)計值。
[0026]上述方案中，抽汽流路控制閥11在冬季白天關(guān)閉吸收式制冷機支路，抽汽可在汽輪機低壓缸膨脹作功；當(dāng)復(fù)合拋物面聚光器16集熱量不能完全滿足低壓給水加熱需求時，部分抽汽仍進入低壓給水加熱器，其流量控制取決于太陽輻照情況，滿足其放熱量足夠?qū)⑹Ｓ嘟o水加熱至設(shè)計溫度。
[0027]上述方案中，所述給水流路控制閥14在夏季和冬季白天開啟鏡場換熱器支路，其流量控制取決于太陽輻照情況，滿足復(fù)合拋物面聚光器16集熱量將進入鏡場換熱器支路的給水加熱至設(shè)計溫度。
[0028]上述方案中，所述根據(jù)權(quán)利要求1所述的變工況主動調(diào)控的光煤互補間接空冷發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述鏡場換熱器15與低壓給水加熱器9并聯(lián)，與電站回?zé)嵯到y(tǒng)中的其余給水加熱器串聯(lián)運行。
[0029]上述方案中，所述驅(qū)動吸收式制冷機12的低壓抽汽，在制冷機中放熱冷凝后，在風(fēng)冷冷凝器13出口與其他冷凝水匯集，重新參與機組的熱力循環(huán)。
[0030](三)有