阅读说明：本技术 一种凝结水混凝土储热灵活性调频系统及方法 (Flexible frequency modulation system and method for heat storage of condensed water concrete ) 是由 张振华 杜未 张浩峰 杨国强 周雅君 刘岩 梁文龙 高世杰 吴韬 胥佳瑞 李燕平 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种凝结水混凝土储热灵活性调频系统及方法,该系统包括汽轮机、低压加热器、混凝土储热装置、除氧器、凝汽器、进汽调节阀；汽轮机低压抽汽口与低压加热器的蒸汽入口相连通；低压加热器水侧进出口与混凝土储热装置的进出口相连通；低压加热器水侧出口与除氧器的水侧入口相连通；低压加热器水侧入口与凝汽器的热水井出口相连通；混凝土储热装置水侧入口与凝汽器的热水井出口相连通；混凝土储热装置水侧出口与除氧器的水侧入口相连通；汽轮机的高压蒸汽入口与进汽调节阀出口相连通。本发明利用混凝土储热装置,可以作为进汽调节阀的辅助调频手段,增加一次调频的灵活性,而且减少进汽调节阀的节流损失,实现高效一次调频的作用。(The invention relates to a condensed water concrete heat storage flexibility frequency modulation system and a method, wherein the system comprises a steam turbine, a low-pressure heater, a concrete heat storage device, a deaerator, a condenser and a steam inlet regulating valve; the low-pressure steam extraction port of the steam turbine is communicated with the steam inlet of the low-pressure heater; the water side inlet and outlet of the low-pressure heater are communicated with the inlet and outlet of the concrete heat storage device; the water side outlet of the low-pressure heater is communicated with the water side inlet of the deaerator; the water side inlet of the low-pressure heater is communicated with the outlet of a hot water well of the condenser; the water side inlet of the concrete heat storage device is communicated with the outlet of a hot water well of a condenser; the water side outlet of the concrete heat storage device is communicated with the water side inlet of the deaerator; the high-pressure steam inlet of the steam turbine is communicated with the outlet of the steam inlet regulating valve. The invention utilizes the concrete heat storage device, can be used as an auxiliary frequency modulation means of the steam inlet regulating valve, increases the flexibility of primary frequency modulation, reduces the throttling loss of the steam inlet regulating valve and realizes the function of high-efficiency primary frequency modulation.)

一种凝结水混凝土储热灵活性调频系统及方法

技术领域

本发明属于火力发电技术领域，尤其涉及一种凝结水混凝土储热灵活性调频系统及方法。

背景技术

大容量高参数火电机组具备高效节能的特点，是当前我国发电行业的主力发电装置。

大容量机组具备较大的调峰能力，但是调峰运行通常采用进汽控制阀节流运行方式，需要牺牲一定的运行经济性。

同时，机组热力系统本身具备一定的热量存储能力，但是典型设计的电厂未做到充分利用汽轮机侧高压给水和低压凝结水系统的储热量，理论上该部分的储热调峰能力未加以利用。

因此，针对当前机组调峰加剧，以及一次调频普遍达标率问题突出，有必要研究经济、高效的调峰及一次调频方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种凝结水混凝土储热灵活性调频系统及方法，通过设置低压加热器的旁路储热系统，通过旁路储热来调节进入低压加热器的凝结水流量，进而实现对抽汽量的控制，达到调节机组出力的功能，并作为汽轮机进汽调节阀参与一次调频的辅助措施，在提高一次调频响应质量的同时，降低进汽节流损失，增加一次调频调节手段灵活性。

本发明提供了一种凝结水混凝土储热灵活性调频系统，包括汽轮机、低压加热器、混凝土储热装置、除氧器、凝汽器、进汽调节阀；

所述汽轮机的低压抽汽口通过蒸汽管路与所述低压加热器的蒸汽入口相连通；所述低压加热器的水侧进出口通过凝结水管路与所述混凝土储热装置的进出口相连通；所述低压加热器的水侧出口通过管路与所述除氧器的水侧入口相连通；所述低压加热器的水侧入口通过凝结水管路与所述凝汽器的热水井出口相连通；

所述混凝土储热装置的水侧入口通过管路与所述凝汽器的热水井出口相连通；所述混凝土储热装置的水侧出口通过管路与所述除氧器的水侧入口相连通；所述汽轮机的高压蒸汽入口通过管路与所述进汽调节阀出口相连通。

进一步地，所述混凝土储热装置为表面式传热装置，以透水性混凝土作为储热基体，并在其内部布置换热钢管制成。

进一步地，所述透水性混凝土注入有低沸点的相变介质。

进一步地，所述换热钢管采用316L高等级不锈钢材质；所述换热钢管内部通有机组凝结水，外部用于与混凝土以及相变介质进行表面换热。

进一步地，所述混凝土储热装置外表面设有高隔热保温层。

本发明还提供了上述凝结水混凝土储热灵活性调频系统的运行方法，包括：

在汽轮机的机组出力需要增加时，进入低压加热器的凝结水部分分流进入混凝土储热装置，排挤抽汽返回汽轮机做功，快速增加机组出力，同时分流进入混凝土储热装置的凝结水被存储的热量加热，并送入低压加热器出口的下一级加热器；

在机组出力需要降低时，增加进入低压加热器的凝结水流量，以增加抽汽和减少汽轮机的做功蒸汽，快速降低机组出力，同时增加的凝结水流量从低压加热器出口循环进入混凝土储热装置中进行储热。

借由上述方案，通过凝结水混凝土储热灵活性调频系统及方法，利用混凝土储热装置，可以作为进汽调节阀的辅助调频手段，增加一次调频的灵活性，而且减少进汽调节阀的节流损失，实现高效一次调频的作用。对于典型600MW机组，可以增加一次调频功率30％，可确保一次调频响应时间平均在2s以内，15s响应幅值平均可达78％，30s响应幅值平均可达95％，稳定时间平均小于45s，同时减少节流损失折合煤耗降低1.5g/kWh。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1是本发明凝结水混凝土储热灵活性调频系统的结构示意图。

图中标号：

1-汽轮机；2-低压加热器；3-混凝土储热装置；4-除氧器；5-凝汽器；6-进气调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1所示，本实施例提供了一种凝结水混凝土储热灵活性调频系统，包括汽轮机1、低压加热器2、混凝土储热装置3、除氧器4、凝汽器5、进汽调节阀6及其连接管道系统。汽轮机1的低压抽汽口通过蒸汽管路与低压加热器2的蒸汽入口相连通；低压加热器2的水侧进出口通过凝结水管路与混凝土储热装置3的进出口相连通；低压加热器2的水侧出口通过管路与除氧器4的水侧入口相连通；低压加热器2的水侧入口通过凝结水管路与凝汽器5的热水井出口相连通；混凝土储热装置3的水侧入口通过管路与凝汽器5的热水井出口相连通；混凝土储热装置3的水侧出口通过管路与除氧器4的水侧入口相连通；汽轮机1的高压蒸汽入口通过管路与进汽调节阀6出口相连通。

对于典型汽轮机1，设置低压加热器2的旁路系统，并采用混凝土储热装置3来储存凝结水系统的热量。混凝土储热装置3采用高比热容、高导热系数、储放热性能较好的透水混凝土作为储热基体，混凝土导热系数不低于2.5W/(m.K)，耐热性不低于150℃，并在其内部布置一定数量的高效换热钢管组装而成表面换热装置，实现了一种高效低价的固体储热装置。此外，该透水性混凝土可注入低沸点的相变介质，以加强储热载体和储热密度。高效管热钢管可以采用316L高等级不锈钢材质，其管内部可以通入机组凝结水，管外部与混凝土以及相变介质进行表面换热。整个混凝土储热装置3外层装设有一定厚度的高隔热的保温材料，确保减少储热装置散热损失。

在汽轮机1的机组出力需要增加时，进入低压加热器2的凝结水部分分流进入混凝土储热装置3，由于进入低压加热器2的凝结水量减少，排挤抽汽返回汽轮机1做功，快速增加机组出力，同时分流进入混凝土储热装置3的凝结水被存储的热量加热，并送入低压加热器2出口的下一级加热器。对于典型600MW机组，可以分流约200-400t/h、40-70℃的凝结水进入混凝土储热装置3中。

在机组出力需要降低时，增加进入低压加热器2的凝结水流量，以增加抽汽和减少汽轮机1的做功蒸汽，快速降低机组出力，同时增加的凝结水流量从低压加热器2出口循环进入混凝土储热装置3中进行储热。

将机组AGC及一次调频信号接入到混凝土储热装置3，并参与其进出口凝结水量控制，以同步调节机组出力，并可以作为进汽调节阀6的辅助调频手段，增加一次调频的灵活性和响应质量，从而减少进汽调节阀的节流损失，实现高效、节能、灵活的一次调频作用。

由于采用该凝结水混凝土储热装置系统，可以作为进汽调节阀6的辅助调频手段，增加一次调频的灵活性，而且减少进汽调节阀的节流损失，实现高效一次调频的作用，对于典型600MW机组，可以增加一次调频功率30％，可确保一次调频响应时间平均在2s以内，15s响应幅值平均可达78％，30s响应幅值平均可达95％，稳定时间平均小于45s，同时减少节流损失折合煤耗降低1.5g/kWh。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，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。