一种火电厂全厂用能的供热系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种基于全场用能的供热控制技术，尤其涉及一种火电厂全厂用能的供热系统。


背景技术：

2.煤炭是以一种基础能源，广泛运用于多个行业领域，尤其是火电企业。随着社会的不断发展，人类对电力的需求也越来越大。目前，在电力供给中火电厂仍是中坚力量，这就导致煤炭等资源的损耗逐渐增加，对环境也造成了极大的危害。所以要想确保电力传输过程的稳定性，减少煤炭利用率，就应当保证主体发电系统在运行期间能够持续保持最佳状态。
3.随着可持续发展战略的提出，世界各国纷纷开始探索先进的能源结构。其中，热电联产是许多国家实施的节约能源和改善环境的重要举措。热电联产是指在同一电厂中将供热和发电联合在一起，实现了热能与电能的联合高效生产，具有良好的经济效益和社会效益。现阶段，在丹麦、德国、荷兰和英国等发达国家，热电联产机组占同容量火电机组比例已超过60％，各级管理部门还制定了缩短热点资产的折旧年限、热电项目减免税收和对热电项目给与低息贷款等扶持政策。近年来，我国热电联产总装机容量超过7000万kw，已建成6mw及以上热电联产约2300台，发电总量占全国发电量的9％，承担了全国约30％的民用采暖供热和约80％的工业供热。随着我国不断调整能源结构，提供了更多的发展趋势给具有节能减排优势的大容量机组。
4.火电厂现主要经济指标包括发电厂煤耗、全厂热效率、发电厂热耗率和热电比等。冬季采暖期，发电厂供热量随着环境温度等因素的变化而变化，各机组的供热量也在变化。但是在不同供热负荷下，各机组的供热量并未达到最优值。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种火电厂全厂用能的供热系统，该供热系统可以提高电厂效益，可保障供热需求的稳定性，并提高供热调节的灵活性。
6.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种火电厂全厂用能的供热系统，包括多个并排布置的热电联产供热机组，各供热机组均包括锅炉、汽轮机、发电机和喷射器；锅炉内设有过热器和再热器，锅炉连有给水管道和给煤管道；汽轮机设置高压缸、中压缸和低压缸；过热器出口通过高压蒸汽管道与高压缸的主汽门接口相连，高压缸的排汽口通过冷再蒸汽管道与再热器入口相连；再热器出口通过热再蒸汽管道与中压缸的主汽门接口相连，中压缸的排汽口通过排汽管道与低压缸入口相连；发电机由汽轮机驱动发电；中压缸的排汽管道通过旁通管道与喷射器的动力蒸汽入口相连，低压缸的排汽管道与喷射器的低压蒸汽入口相连，各供热机组的所有喷射器的蒸汽经连通管道汇合后供给热用户。
8.所述中压缸与喷射器相连的旁通管道上设置有蒸汽阀一，低压缸与喷射器相连的
排汽管道上设置有蒸汽阀二，各喷射器与热用户之间的连通管道上分别设置有蒸汽阀三。
9.所述过热器的减温水管道上安装有压力表一、温度表一和流量计一；再热器的减温水管道上安装有压力表二、温度表二和流量计二；给水管道上安装有压力表三、温度表三、流量计三；给煤管道上安装有煤量监测器；高压蒸汽管道上安装有压力表四、温度表四和流量计四；热再蒸汽管道上安装有压力表五、温度表五和流量计五；冷再蒸汽管道上安装有压力表六、温度表六和流量计六；喷射器出口与热用户相连的管道上安装有压力表七、温度表和流量计；在发电机侧安装电量监测器。
10.各压力表、各温度表、各流量计、煤量监测器和电量监测器均与plc控制柜连接，plc控制柜监测采集各压力表、各温度表、各流量计、煤量监测器和电量监测器的压力、温度、流量、用煤量和用电量数据。
11.各蒸汽阀均受控于plc控制柜，plc控制柜控制各蒸汽阀的开闭和开度。
12.本实用新型具有如下有益效果：
13.本实用新型利用中压缸排汽引射乏汽，用来满足全厂供热需求，不仅可以回收乏汽，还可以提高电厂效益；各机组喷射器采取并联的方式，喷射器进出口设置阀门，可保障供热需求的稳定性，并提高供热调节的灵活性。
附图说明
14.图1是本实用新型的全厂用能的供热系统的结构示意图；
15.图2是本实用新型点全厂用能的供热系统的单个供热机组的结构示意图。
16.其中，附图标记说明如下：
17.a、a机组；b、b机组；n、n机组；1、锅炉；2、过热器；3、再热器；4、高压缸；5、中压缸；6、低压缸；7、发电机；8、喷射器；9、蒸汽阀一；10、蒸汽阀二；11、蒸汽阀三；12、plc控制柜；13、压力表一；14、温度表一；15、流量计一；16、流量计二；17、温度表二；18、压力表二；19、压力表三；20、温度表三；21、流量计三；22、压力表四；23、温度表四；24、流量计四；25、煤量监测器；26、压力表五；27、温度表五；28、流量计五；29、流量计六；30、温度表六；31、压力表六；32、电量监测器；33、压力表七；34、温度表七；35、流量计七。
具体实施方式
18.以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：
19.参见图1和图2，一种火电厂全厂用能的供热系统，包括多个并排布置的热电联产供热机组，各供热机组均包括锅炉1、汽轮机、发电机7和喷射器8。
20.所述锅炉1内设有过热器2和再热器3，所述锅炉1连有给水管道和给煤管道。所述汽轮机设置高压缸4、中压缸5和低压缸6。所述过热器2出口通过高压蒸汽管道与高压缸4的主汽门接口相连，所述高压缸4的排汽口通过冷再蒸汽管道与再热器3入口相连。所述再热器3出口通过热再蒸汽管道与中压缸5的主汽门接口相连，所述中压缸5的排汽口通过排汽管道与低压缸6入口相连。所述发电机由汽轮机驱动发电。
21.所述中压缸5的排汽管道通过旁通管道与喷射器8的动力蒸汽入口相连，所述中压缸5与喷射器8相连的旁通管道上设置有蒸汽阀一9。所述低压缸6的排汽管道与喷射器8的低压蒸汽入口相连，所述低压缸6与喷射器8相连的排汽管道上设置有蒸汽阀二10。各供热
机组的所有喷射器8的蒸汽经连通管道汇合后供给热用户，各喷射器8与热用户之间的连通管道上分别设置有蒸汽阀三11。
22.所述过热器2的减温水管道上安装有压力表一13、温度表一14和流量计一15；所述再热器3的减温水管道上安装有压力表二18、温度表二17和流量计二16；所述给水管道上安装有压力表三26、温度表三27、流量计三28；所述给煤管道上安装有煤量监测器25。所述高压蒸汽管道上安装有压力表四19、温度表四20和流量计四21；所述热再蒸汽管道上安装有压力表五22、温度表五23和流量计五24；所述冷再蒸汽管道上安装有压力表六31、温度表六30和流量计六29。所述喷射器8出口与热用户相连的管道上安装有压力表七33、温度表34和流量计35；在发电机7侧安装电量监测器32。
23.各压力表、各温度表、各流量计、煤量监测器25和电量监测器32均与plc控制柜12连接，plc控制柜监测采集各压力表、各温度表、各流量计、煤量监测器25和电量监测器32的压力、温度、流量、用煤量和用电量数据。各蒸汽阀均受控于plc控制柜12，plc控制柜12控制各蒸汽阀的开闭和开度。
24.一种基于火电厂全厂用能的供热系统的供热控制方法，各供热机组通过喷射器8，利用中压缸5排汽引射低压缸6乏汽来满足全厂供热需求，通过调整控制各供热机组的供热量，确定各供热机组供热量的最佳分配值，降低全厂用煤量，从而提高全厂的用能效率，具体的控制方法如下：
25.步骤一、分析确定电厂全厂总发电量p与单个机组的发电量pi、总供热量q与单个机组的供热量qi和总用煤量b与单个机组的用煤量bi之间的关系，具体如下：
26.电厂各机组发电量pi的总和应等于全厂总发电量p，其具体关系式如下：
[0027][0028]
电厂各机组供热量qi的总和应等于全厂总供热量q，其具体关系式如下：
[0029][0030]
电厂各机组用煤量bi的总和应等于全厂总用煤量b，其具体关系式如下：
[0031][0032]
上述公式中，p为全厂总发电量，kw
·
h；q为全厂总供热量，gj；b为全厂总用煤量，g；pi为单个机组发电量，kw
·
h，pi数据通过发电机侧的电量监测器32获得；qi为单个机组供热量，gj；bi为单个机组用煤量，g，bi可通过锅炉侧的煤量检测器25获得；n为汽轮机组数量，i为电厂第i个机组。
[0033]
步骤二、分析确定全厂总用煤量b与单个机组发电量pi和单个机组供热量qi之间的关系，具体如下：
[0034]
单个机组用煤量bi为该机组发电用煤量和供热用煤量的总和，具体关系式为：
[0035]bi
＝pi·bip
+qi·biq
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0036]
其中，bi为单个机组用煤量，g；pi为单个机组发电量，kw
·
h；b
ip
为单个机组发电煤耗，g/kw
·
h；qi为单个机组供热量，gj；b
iq
为单个机组供热煤耗，g/gj；n为汽轮机组数量；i为电厂第i个机组。其中，在确定的工况下，发电负荷是确定的，单个机组发电量也是确定的；单个机组供热煤耗根据电厂经济性分析，它的值也是基本不变的，即单个机组供热煤耗视为确定的。因此，默认单个机组发电量pi和单个机组供热煤耗b
iq
是不变的。
[0037]
分析确定单个机组发电煤耗b
ip
与单个机组发电热耗和煤的低位发热量的关系，具体关系式为：
[0038][0039]
其中，b
ip
为单个机组发电煤耗，g/kw
·
h；q
net
为煤的低位发热量，kj/kg；ηb为锅炉效率；η
p
为管道效率；q
ip
为单个机组发电热耗，kj/kw
·
h。
[0040]
单个机组发电热耗q
ip
的计算公式为：
[0041][0042]
其中，d
i0
为主蒸汽流量，t/h，d
i0
数值可通过主蒸汽侧的高压蒸汽管道上的流量计四21测得；h
i0
为主蒸汽焓值，kj/kg，h
i0
数值可通过主蒸汽的压力表四19和温度计四20算得出；d
ifw
为主给水流量，t/h，d
ifw
数值可通过主给水侧的锅炉给水管道上的流量计三28测得；h
ifw
为主给水焓值，kj/kg，h
ifw
数值可通过主给水的压力表三26和温度计三27算得出；d
ircw
为过热器减温水流量，t/h，d
ircw
数值可通过过热器减温水侧的锅炉过热器的减温水管道上的流量计一15测得；h
ircw
为过热器减温水焓值，kj/kg，h
ircw
数值可通过主给水的压力表一13和温度计一14算得出；d
irh
为再热蒸汽流量，t/h，d
irh
数值可通过热再蒸汽侧的热再蒸汽管道上的流量计五24测得；h
irh
为再热蒸汽焓值，kj/kg，h
irh
数值可通过热再蒸汽的压力表五22和温度计五23算得出；d
irc
为高压缸排汽流量，t/h，d
irc
数值可通过冷再蒸汽侧的冷再蒸汽管道上的流量计六31测得；h
irc
为高压缸排汽焓值，kj/kg，h
irc
数值可通过冷再蒸汽的压力表六29和温度计六30算得出；d
irhw
为锅炉再热器减温水流量，t/h，d
irhw
数值可通过再热器减温水侧的锅炉再热器的减温水管道上的流量计二16测得；h
irhw
为锅炉再热器减温水焓值，kj/kg，h
irhw
数值可通过再热器减温水的压力表二18和温度计二17算得出；d
igr
为机组供热蒸汽流量，t/h，d
igr
数值可通过喷射器出口蒸汽侧的喷射器出口与热用户相连的管道上的流量计七35测得；h
igr
为机组供热蒸汽焓值，kj/kg，h
igr
数值可通过喷射器出口蒸汽的压力表七33和温度计七34算得出；pe为单个机组电负荷，kw。
[0043]
根据公式(6)可知，主蒸汽流量、主给水流量、锅炉过热器减温水流量、锅炉再热器减温水流量、冷再蒸汽流量和热再蒸汽流量在确定的工况下，是基本不变的。所以影响机组发电热耗的主要因素是机组供热量，又因煤的低位发热量是定值，从公式(5)可得，机组发电热耗会影响机组发电煤耗，也就是说影响机组发电煤耗的因素是机组供热量。综上所述，在总供热量一定的情况下，各机组供热量的分配会影响全厂总用煤量。
[0044]
步骤三、分析全厂总用煤量b和单个机组供热量qi之间的具体关系，确定在不同供热负荷下各机组供热量的最佳分配值。
[0045]
一、在一定工况下，全厂总供热量的值为q0，全厂总用煤量为b0，默认最小经验调整值为ζ(ζ＞0)：
[0046]
s1-1、plc控制柜12通过控制调整a机组的蒸汽阀一9、蒸汽阀二10和蒸汽阀三11的开度，对a机组进行供热量调整，调整后的供热量为：
[0047]
qa＝q
a0
+ζ
[0048]
其中，q
a0
是a机组未调节前的供热量，gj。
[0049]
因总供热量不变，所以其它n-1台机组供热量也需要调整，plc控制柜12分别控制
调整其他机组的蒸汽阀一9、蒸汽阀二10和蒸汽阀三11的开度，调整后的供热量为：
[0050][0051]
其中，q
i0
是其它n-1台机组未调节前的供热量，gj，i为电厂第i台机组。
[0052]
根据上述供热量分配方案，plc控制柜12采集各机组的给煤管道上的煤量检测器25上的数据，根据全厂总用煤量电厂的监测数值，得出当前的全厂总用煤量ba；
[0053]
s1-2、对b机组进行供热量调整，调整后的供热量为：
[0054]
qb＝q
b0
+ζ
[0055]
其中，q
b0
是b机组未调节前的供热量，gj。
[0056]
其它n-1台机组调整后的供热量为：
[0057][0058]
其中，q
i0
是其它n-1台机组未调节前的供热量，gj，i为电厂第i台机组。
[0059]
根据上述供热量分配方案，根据全厂总用煤量电厂的监测数值，得出当前的全厂总用煤量bb。
[0060]
s1-3、以此类推，对所有机组供热量作出如a、b机组的调整，得出各机组调整后各全厂总用煤量。
[0061]
s1-4、将得出的所有全厂总用煤量值进行比较，最终得出当对α(可为n台机组中任一台)机组供热量增加ζ，其它机组减少时，全厂总用煤量值b
α
为最低，且远低于b0。所以当前工况的最佳方案是：
[0062]qα
＝q
α0
+ζ
[0063][0064]
其中，q
α0
是α机组未调节前的供热量，gj；其中，q
i0
是其它n-1台机组未调节前的供热量，gj，i为电厂第i台机组。
[0065]
二、当供热负荷增加时，总供热量的值为q0+k(k＞0)，全厂总用煤量为bk。
[0066]
s2-1、对a机组进行供热量调整，调整后的供热量为：
[0067]qak
＝qa+k
[0068]
其中，qa是全厂供热量q0下，a机组最佳供热量值，gj。
[0069]
其它n-1台机组供热量为：
[0070]qik
＝qi[0071]
其中，qi是全厂供热量q0下，其它n-1台机组最佳供热量值，gj；i为电厂第i台机组。
[0072]
根据上述供热量分配方案，得出当前的全厂总用煤量b
ak
。
[0073]
s2-2、对b机组进行供热量调整，调整后的供热量为：
[0074]qbk
＝qb+k
[0075]
其中，qb是全厂供热量q0下，b机组最佳供热量值，gj。
[0076]
其它n-1台机组供热量为：
[0077]qik
＝qi[0078]
其中，qi是全厂供热量q0下，其它n-1台机组最佳供热量值，gj；i为电厂第i台机组。
[0079]
根据上述供热量分配方案，得出当前的全厂总用煤量b
dk
；
[0080]
s2-3、以此类推，对所有机组供热量作出如a、b机组的调整，得出各机组调整后各全厂总用煤量。
[0081]
s2-4、将所有得出的全厂总用煤量值进行比较，最终得出当对β(可为n台机组中任一台)机组供热量增加k时，全厂总用煤量值b
β
为最低，且远低于bk。所以当前工况的最佳方案是：
[0082]qβ
＝q
β0
+k
[0083]qik
＝qi[0084]
其中，q
β0
是全厂供热量q0下，β机组最佳供热量值，gj；qi是全厂供热量q0下，其它n-1台机组最佳供热量值，gj；i为电厂第i台机组。
[0085]
三、当供热负荷减少时，总共热量的值为q
0-l(l＞0)，全厂总用煤量为b
l
。
[0086]
s3-1、对a机组进行供热量调整，调整后的供热量为：
[0087]qal
＝q
a-l
[0088]
其中，qa是全厂供热量q0下，a机组最佳供热量值，gj。
[0089]
其它n-1台机组供热量为：
[0090]qil
＝qi[0091]
其中，qi是全厂供热量q0下，其它n-1台机组最佳供热量值，gj；i为电厂第i台机组。
[0092]
根据上述供热量分配方案，得出当前的全厂总用煤量b
al
。
[0093]
s3-2、对b机组进行供热量调整，调整后的供热量为：
[0094]qbl
＝q
b-l
[0095]
其中，qb是全厂供热量q0下，b机组最佳供热量值，gj。
[0096]
其它n-1台机组供热量为：
[0097]qil
＝qi[0098]
其中，qi是全厂供热量q0下，其它n-1台机组最佳供热量值，gj；i为电厂第i台机组。
[0099]
根据上述供热量分配方案，推出当前的全厂总用煤量b
bl
；
[0100]
s3-3、以此类推，对所有机组供热量作出如a、b机组的调整，得出各机组调整后各全厂总用煤量。
[0101]
s3-4、将所有得出的全厂总用煤量值进行比较，最终得出当对γ(可为n台机组中任一台)机组供热量减少l时，全厂总用煤量值b
γ
为最低，且远低于b
l
。所以当前工况的最佳方案是：
[0102]qγ
＝q
γ0-l
[0103]qil
＝qi[0104]
其中，q
γ0
是全厂供热量q0下，γ机组最佳供热量值，gj；qi是全厂供热量q0下，其它n-1台机组最佳供热量值，gj；i为电厂第i台机组。

技术特征：
1.一种火电厂全厂用能的供热系统，其特征在于：包括多个并排布置的热电联产供热机组，各供热机组均包括锅炉(1)、汽轮机、发电机(7)和喷射器(8)；锅炉(1)内设有过热器(2)和再热器(3)，锅炉(1)连有给水管道和给煤管道；汽轮机设置高压缸(4)、中压缸(5)和低压缸(6)；过热器(2)出口通过高压蒸汽管道与高压缸(4)的主汽门接口相连，高压缸(4)的排汽口通过冷再蒸汽管道与再热器(3)入口相连；再热器(3)出口通过热再蒸汽管道与中压缸(5)的主汽门接口相连，中压缸(5)的排汽口通过排汽管道与低压缸(6)入口相连；发电机由汽轮机驱动发电；中压缸(5)的排汽管道通过旁通管道与喷射器(8)的动力蒸汽入口相连，低压缸(6)的排汽管道与喷射器(8)的低压蒸汽入口相连，各供热机组的所有喷射器(8)的蒸汽经连通管道汇合后供给热用户。2.根据权利要求1所述的火电厂全厂用能的供热系统，其特征在于：所述中压缸(5)与喷射器(8)相连的旁通管道上设置有蒸汽阀一(9)，低压缸(6)与喷射器(8)相连的排汽管道上设置有蒸汽阀二(10)，喷射器(8)与热用户之间的连通管道上分别设置有蒸汽阀三(11)。3.根据权利要求2所述的火电厂全厂用能的供热系统，其特征在于：所述过热器(2)的减温水管道上安装有压力表一(13)、温度表一(14)和流量计一(15)；再热器(3)的减温水管道上安装有压力表二(18)、温度表二(17)和流量计二(16)；给水管道上安装有压力表三(26)、温度表三(27)、流量计三(28)；给煤管道上安装有煤量监测器(25)；高压蒸汽管道上安装有压力表四(19)、温度表四(20)和流量计四(21)；热再蒸汽管道上安装有压力表五(22)、温度表五(23)和流量计五(24)；冷再蒸汽管道上安装有压力表六(31)、温度表六(30)和流量计六(29)；喷射器(8)出口与热用户相连的管道上安装有压力表七(33)、温度表(34)和流量计(35)；在发电机(7)侧安装电量监测器(32)。4.根据权利要求3所述的火电厂全厂用能的供热系统，其特征在于：各压力表、各温度表、各流量计、煤量监测器(25)和电量监测器(32)均与plc控制柜(12)连接，plc控制柜监测采集各压力表、各温度表、各流量计、煤量监测器(25)和电量监测器(32)的压力、温度、流量、用煤量和用电量数据。5.根据权利要求4所述的火电厂全厂用能的供热系统，其特征在于：各蒸汽阀均受控于plc控制柜(12)，plc控制柜(12)控制各蒸汽阀的开闭和开度。

技术总结
本实用新型涉及一种火电厂全厂用能的供热系统，包括多个并排布置的热电联产供热机组，各供热机组均包括锅炉、汽轮机、发电机和喷射器；锅炉内设有过热器和再热器，锅炉连有给水管道和给煤管道；汽轮机设置高压缸、中压缸和低压缸；过热器出口通过高压蒸汽管道与高压缸的主汽门接口相连，高压缸的排汽口通过冷再蒸汽管道与再热器入口相连；再热器出口通过热再蒸汽管道与中压缸的主汽门接口相连，中压缸的排汽口通过排汽管道与低压缸入口相连；发电机由汽轮机驱动发电；中压缸的排汽管道通过旁通管道与喷射器的动力蒸汽入口相连，低压缸的排汽管道与喷射器的低压蒸汽入口相连，各供热机组的所有喷射器的蒸汽经连通管道汇合后供给热用户。给热用户。给热用户。


技术研发人员：张曙光 刘琪 王兆彪 杨承学
受保护的技术使用者：普瑞森（北京）工程技术有限公司
技术研发日：2022.11.08
技术公布日：2023/6/27