电厂调峰系统和方法与流程

1.本发明涉及电厂调峰技术领域，具体地，涉及一种电厂调峰系统和电厂调峰方法。


背景技术：

2.为实现我国双碳战略目标，可采取的主要途径有：提高能源利用能效，减少既有电厂co2排放；大力发展可再生能源替代，如采用水电、风电、光伏发电等；发展核电；对既有电厂实施co2捕集、利用与储存(ccs/ccus)等改造。
3.在此背景下，我国能源结构转型进程进一步加快，新能源的占比不断加大。电力系统急需大比例灵活电源改善电源结构，缓解系统调峰压力，解决新能源电力消纳问题。国家出台相关政策提倡发电企业进行机组灵活性改造，地方政府根据机组的调峰能力设置了相关调峰补偿管理办法。
4.但是现有的火电机组灵活性改造主要受限于锅炉调峰深度有限、机组经济性和安全性不足等问题。且频繁、大幅度地调节会缩减火电机组使用寿命，并导致收益较低；低负荷率下长期运行使得机组的安全性、经济性和环保性均大幅降低，与节能降耗的整体目标不符。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.为此，本发明的实施例提出一种可以灵活调峰、经济效益高且环保效果好的电厂调峰系统。
7.本发明的实施例还提出一种电厂调峰方法。
8.本发明的实施例的电厂调峰系统包括：发电设备，所述发电设备包括锅炉和汽轮机，所述锅炉与所述汽轮机相连；烟气处理设备，所述烟气处理设备与所述锅炉相连，所述烟气处理设备用于处理所述锅炉排出的烟气；固废反应设备，所述固废反应设备包括固废研磨单元和烟气反应器，所述锅炉和所述汽轮机均与所述固废研磨单元相连，在电厂调峰时，所述锅炉和/或所述汽轮机产生的蒸汽可驱动所述固废研磨单元将固废研磨成粉料，所述烟气反应器与所述固废研磨单元和所述烟气处理设备相连，所述烟气反应器用于将所述粉料和所述烟气混合反应并形成成品。
9.根据本发明的实施例的电厂调峰系统，在电厂未接到调峰指令时，可以通过锅炉驱动汽轮机做功，以使汽轮机驱动发电机发电。当电厂接到调峰指令时，可以通过锅炉和/或汽轮机产生的蒸汽可驱动固废研磨单元将固废研磨成粉料，并通过烟气反应器用于将粉料和烟气混合反应并形成成品。因此，本发明的实施例的电厂调峰系统可以将原本应进入汽轮机做功发电的能量转移至固废研磨单元，从而可以降低机组的发电功率，使得不可存储的电能转换型式变得可存储。另外，还可以利用固废粉料与烟气中co2反应生成具有经济价值的副产品，实现co2部分脱除，并且满足了电厂深度调峰需求，经济和环保效益更高。
10.在一些实施例中，所述固废反应设备还包括粉料存储单元，所述粉料存储单元设
于所述固废研磨单元和所述烟气反应器之间，所述粉料存储单元用于存储所述固废研磨单元研磨后的粉料，且所述粉料存储单元用于向所述烟气反应器供应所述粉料。
11.在一些实施例中，在所述锅炉的运行负荷低于设定负荷值时，所述烟气反应器停止工作；在所述锅炉的运行负荷高于或等于设定负荷值时，所述烟气反应器开始工作。
12.在一些实施例中，所述固废反应设备还包括料仓，所述料仓与所述烟气反应器相连，所述料仓用于存储所述粉料和所述烟气混合反应形成的成品。
13.在一些实施例中，所述烟气处理设备还包括除尘器、引风机和脱硫装置，所述锅炉、所述除尘器、所述引风机和所述脱硫装置依次相连，所述锅炉内的第一烟气通过所述除尘器和所述引风机后通入至所述烟气反应器内，所述锅炉内的第二烟气通过所述除尘器、所述引风机和所述脱硫装置后通入至所述烟气反应器内。
14.在一些实施例中，所述第一烟气的温度大于等于90℃小于等于120℃，所述第二烟气的温度大于等于45℃小于等于55℃。
15.在一些实施例中，所述烟气处理设备还包括烟囱，所述锅炉内的第三烟气通过所述除尘器、所述引风机和所述脱硫装置后通过所述烟囱排至大气。
16.在一些实施例中，所述烟气反应器还包括排烟通道，所述排烟通道与所述脱硫装置连通，所述排烟通道用于将烟气反应器反应后的烟气通入至所述脱硫装置内进行脱硫处理。
17.在一些实施例中，所述锅炉有多组，多组所述锅炉均与所述固废研磨单元和所述烟气反应器相连。
18.根据本发明的另一实施例的电厂调峰方法，应用于上述实施例中任一项所述的电厂调峰系统，所述电厂调峰方法包括如下步骤：
19.在接到调峰指令时，所述锅炉和/或所述汽轮机产生的蒸汽驱动所述固废研磨单元将固废研磨成粉料；
20.在未接到调峰指令时，所述锅炉驱动所述汽轮机转动，所述汽轮机驱动发电机发电，且所述固废研磨单元停止工作；
21.当所述锅炉的运行负荷低于设定负荷值时，所述烟气反应器停止工作；
22.当所述锅炉的运行负荷高于或等于设定负荷值时，所述烟气反应器开始工作。
23.根据本发明的实施例的电厂调峰方法，在电厂未接到调峰指令时，可以通过锅炉驱动汽轮机做功，以使汽轮机驱动发电机发电。当电厂接到调峰指令时，可以通过锅炉和/或汽轮机产生的蒸汽可驱动固废研磨单元将固废研磨成粉料，并通过烟气反应器用于将粉料和烟气混合反应并形成成品。因此，本发明的实施例的电厂调峰方法可以将原本应进入汽轮机做功发电的能量转移至固废研磨单元，从而可以降低机组的发电功率，使得不可存储的电能转换型式变得可存储。另外，还可以利用固废粉料与烟气中co2反应生成具有经济价值的副产品，实现co2部分脱除，并且满足了电厂深度调峰需求，经济和环保效益更高。
附图说明
24.图1是本发明实施例的电厂调峰系统的示意图。
25.图2是本发明实施例的电厂调峰系统的固废反应设备的示意图。
26.附图标记：
27.1、发电设备；11、锅炉；12、汽轮机；
28.2、烟气处理设备；21、除尘器；22、引风机；23、脱硫装置；24、烟囱；
29.3、固废反应设备；31、固废研磨单元；32、烟气反应器；33、粉料存储单元；34、料仓。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.下面参考附图1和图2描述根据本发明实施例的电厂调峰系统和电厂调峰系统。
32.如图1和图2所示，根据本发明实施例的电厂调峰系统包括：发电设备1、烟气处理设备2和固废反应设备3。发电设备1包括锅炉11和汽轮机12，锅炉11与汽轮机12相连，烟气处理设备2与锅炉11相连，烟气处理设备2用于处理锅炉11排出的烟气。
33.固废反应设备3包括固废研磨单元31和烟气反应器32，锅炉11和汽轮机12均与固废研磨单元31相连。在电厂调峰时，锅炉11和/或汽轮机12产生的蒸汽可驱动固废研磨单元31将固废研磨成粉料，烟气反应器32与固废研磨单元31和烟气处理设备2相连，烟气反应器32用于将粉料和烟气混合反应并形成成品。
34.根据本发明的实施例的电厂调峰系统，在电厂未接到调峰指令时，可以通过锅炉11驱动汽轮机12做功，以使汽轮机12驱动发电机发电。当电厂接到调峰指令时，可以通过锅炉11和/或汽轮机12产生的蒸汽可驱动固废研磨单元31将固废研磨成粉料，并通过烟气反应器32用于将粉料和烟气混合反应并形成成品。
35.因此，本发明的实施例的电厂调峰系统可以将原本应进入汽轮机12做功发电的能量转移至固废研磨单元31，从而可以降低机组的发电功率，使得不可存储的电能转换型式变得可存储。另外，还可以利用固废粉料与烟气中co2反应生成具有经济价值的副产品，实现co2部分脱除，并且满足了电厂深度调峰需求，经济和环保效益更高。
36.具体地，如图2所示，固废反应设备3还包括粉料存储单元33，粉料存储单元33设于固废研磨单元31和烟气反应器32之间，粉料存储单元33用于存储固废研磨单元31研磨后的粉料，且粉料存储单元33用于向烟气反应器32供应粉料。可以理解的是，固废研磨单元31可以研磨钢渣固废，当固废研磨单元31将钢渣固废研磨成符合细度要求的细钢渣固废之后被送入粉料存储单元33进行存储。
37.进一步地，如图2所示，固废反应设备3还包括料仓34，料仓34与烟气反应器32相连，料仓34用于存储粉料和烟气混合反应形成的成品。可以理解的是，粉料存储单元33将磨制好的细钢渣粉料送入烟气反应器32，并与本机或邻机来的烟气进行混合反应，反应生成的成品送入料仓34进行存储，从而可以保证固废反应设备3反应的连续性。
38.在一些实施例中，在锅炉11的运行负荷低于设定负荷值时，烟气反应器32停止工作。锅炉11的运行负荷高于或等于设定负荷值时，烟气反应器32开始工作。
39.可以理解的是，当机组接到调度指令，需要进行调峰时，采用汽源驱动方式，汽源可根据现场设备情况取自冷再热蒸汽与热再热蒸汽。蒸汽进入固废研磨单元31做功，将原本应进入汽轮机12做功发电的能量转移用作磨制固废研磨单元31中的钢渣磨制品，降低了机组的发电功率；使得不可存储的电能转换型式变得可存储。
40.由于固废反应设备3中的烟气反应器32并非是连续运行，粉料存储单元33作为中
间站，与固废研磨单元31联合。当有调峰指令、机组低负荷运行时停运，而在高负荷投运。原因是低负荷是烟气中co2浓度相对较低，而高负荷时烟气中co2浓度较高，高浓度的co2有利于钢渣固废与co2反应的进行。
41.当前深度调峰的目标为，不助燃工况下锅炉11最低稳燃能力从40％下探至20-30％额定出力，且能安全稳定运行。以300mw机组为例，采用3万吨等级co2吸收处理固废利用生产线时，以实现降低机组10％负荷为目标，即实现锅炉1140％负荷运行、实际发电功率为30％，可调峰的时间约为2000小时，结合当前部分电厂全年调峰小时数据，完全可以满足调度调峰要求。
42.在一些实施例中，锅炉11有多组，多组锅炉11均与固废研磨单元31和烟气反应器32相连。换言之，电厂调峰系统可以采用本机/邻机联合供汽、本机/邻机烟气联合的方式，即两台机组同时共用一套固废反应设备3，从而可以有效提高固废反应设备3的利用率，同时避免受机组停机影响，保证了固废反应设备3的调峰功能的有效利用，减少了投资回报时间。
43.在一些实施例中，如图1所示，烟气处理设备2还包括除尘器21、引风机22和脱硫装置23，锅炉11、除尘器21、引风机22和脱硫装置23依次相连，锅炉11内的第一烟气通过除尘器21和引风机22后通入至烟气反应器32内，锅炉11内的第二烟气通过除尘器21、引风机22和脱硫装置23后通入至烟气反应器32内。可以理解的是，锅炉11内的烟气通过除尘器21和引风机22之后为高温烟气(即第一烟气)，锅炉11内的烟气通过除尘器21、引风机22和脱硫装置23之后为低温烟气(即第二烟气)。第一烟气和第二烟气按一定比例混合，以使烟气反应器32内co2与磨制好的细钢渣固废粉料反应的更加充分。
44.可选地，第一烟气的温度大于等于90℃小于等于120℃，第二烟气的温度大于等于45℃小于等于55℃。本技术的发明人通过实验研究发现，当取自经除尘器21脱除的引风机22后的高温烟气和脱硫后的低温烟气满足上述温度时，可以使得烟气反应器32内co2与磨制好的细钢渣固废粉料反应效果更佳。
45.在一些实施例中，烟气处理设备2还包括烟囱24，所述烟气反应器32还包括排烟通道，所述排烟通道与所述脱硫装置23连通，所述排烟通道用于将烟气反应器32反应后的烟气通入至所述脱硫装置23内进行脱硫处理。可以理解的是，烟气反应器32反应后的烟气中co2被有效脱除，从而可以通过排烟通道返回至脱硫装置23前烟道，进入脱硫装置23脱除so2后送至烟囱24。
46.具体地，锅炉11内的第三烟气通过除尘器21、引风机22和脱硫装置23后通过烟囱24排至大气。可以理解的是，当烟气反应器32停止运行时，锅炉11内第三烟气可以不经过烟气反应器32，即第三烟气通过除尘器21、引风机22和脱硫装置23后通过烟囱24排至大气，从而可以使得电厂调峰系统使用时的灵活性更高。
47.如图1和图2所示，根据本发明的另一实施例的电厂调峰方法，应用于本发明的电厂调峰系统，电厂调峰方法包括如下步骤：
48.在接到调峰指令时，锅炉11和/或汽轮机12产生的蒸汽驱动固废研磨单元31将固废研磨成粉料；
49.在未接到调峰指令时，锅炉11驱动汽轮机12转动，汽轮机12驱动发电机发电，且固废研磨单元31停止工作；
50.当锅炉11的运行负荷低于设定负荷值时，烟气反应器32停止工作；
51.当锅炉11的运行负荷高于或等于设定负荷值时，烟气反应器32开始工作。
52.根据本发明的实施例的电厂调峰方法，在电厂未接到调峰指令时，可以通过锅炉11驱动汽轮机12做功，以使汽轮机12驱动发电机发电。当电厂接到调峰指令时，可以通过锅炉11和/或汽轮机12产生的蒸汽可驱动固废研磨单元31将固废研磨成粉料，并通过烟气反应器32用于将粉料和烟气混合反应并形成成品。因此，本发明的实施例的电厂调峰方法可以将原本应进入汽轮机12做功发电的能量转移至固废研磨单元31，从而可以降低机组的发电功率，使得不可存储的电能转换型式变得可存储。另外，还可以利用固废粉料与烟气中co2反应生成具有经济价值的副产品，实现co2部分脱除，并且满足了电厂深度调峰需求，经济效益更高。
53.综上，本发明的实施例的电厂调峰系统和方法具有如下有益效果：
54.(1)采用本发明的电厂调峰系统结合燃煤电厂机组运行特点，采用深度调峰负荷时投运固废磨制单元、高负荷时投运烟气反应器32进行co2脱除的运行方式。可实现机组深度调峰需求，满足调度对于机组的全年调峰小时数要求，获得深度调峰补贴。
55.(2)采用本发明的电厂调峰系统可以实现部分co2脱除，对于当前碳排放交易制度，获得碳减排收益。
56.(3)固废反应设备3生成的副产品可作为建筑行业混凝土掺合料出售，进而可以获得较高的经济效益。
57.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
58.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
61.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少
一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
62.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种电厂调峰系统，其特征在于，包括：发电设备，所述发电设备包括锅炉和汽轮机，所述锅炉与所述汽轮机相连；烟气处理设备，所述烟气处理设备与所述锅炉相连，所述烟气处理设备用于处理所述锅炉排出的烟气；固废反应设备，所述固废反应设备包括固废研磨单元和烟气反应器，所述锅炉和所述汽轮机均与所述固废研磨单元相连，在电厂调峰时，所述锅炉和/或所述汽轮机产生的蒸汽可驱动所述固废研磨单元将固废研磨成粉料，所述烟气反应器与所述固废研磨单元和所述烟气处理设备相连，所述烟气反应器用于将所述粉料和所述烟气混合反应并形成成品。2.根据权利要求1所述的电厂调峰系统，其特征在于，所述固废反应设备还包括粉料存储单元，所述粉料存储单元设于所述固废研磨单元和所述烟气反应器之间，所述粉料存储单元用于存储所述固废研磨单元研磨后的粉料，且所述粉料存储单元用于向所述烟气反应器供应所述粉料。3.根据权利要求1所述的电厂调峰系统，其特征在于，在所述锅炉的运行负荷低于设定负荷值时，所述烟气反应器停止工作；在所述锅炉的运行负荷高于或等于设定负荷值时，所述烟气反应器开始工作。4.根据权利要求1所述的电厂调峰系统，其特征在于，所述固废反应设备还包括料仓，所述料仓与所述烟气反应器相连，所述料仓用于存储所述粉料和所述烟气混合反应形成的成品。5.根据权利要求1所述的电厂调峰系统，其特征在于，所述烟气处理设备还包括除尘器、引风机和脱硫装置，所述锅炉、所述除尘器、所述引风机和所述脱硫装置依次相连，所述锅炉内的第一烟气通过所述除尘器和所述引风机后通入至所述烟气反应器内，所述锅炉内的第二烟气通过所述除尘器、所述引风机和所述脱硫装置后通入至所述烟气反应器内。6.根据权利要求5所述的电厂调峰系统，其特征在于，所述第一烟气的温度大于等于90℃小于等于120℃，所述第二烟气的温度大于等于45℃小于等于55℃。7.根据权利要求5所述的电厂调峰系统，其特征在于，所述烟气处理设备还包括烟囱，所述锅炉内的第三烟气通过所述除尘器、所述引风机和所述脱硫装置后通过所述烟囱排至大气。8.根据权利要求5所述的电厂调峰系统，其特征在于，所述烟气反应器还包括排烟通道，所述排烟通道与所述脱硫装置连通，所述排烟通道用于将烟气反应器反应后的烟气通入至所述脱硫装置内进行脱硫处理。9.根据权利要求1所述的电厂调峰系统，其特征在于，所述锅炉有多组，多组所述锅炉均与所述固废研磨单元和所述烟气反应器相连。10.一种电厂调峰方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任一项所述的电厂调峰系统，其特征在于，包括如下步骤：在接到调峰指令时，所述锅炉和/或所述汽轮机产生的蒸汽驱动所述固废研磨单元将固废研磨成粉料；在未接到调峰指令时，所述锅炉驱动所述汽轮机转动，所述汽轮机驱动发电机发电，且所述固废研磨单元停止工作；当所述锅炉的运行负荷低于设定负荷值时，所述烟气反应器停止工作；
当所述锅炉的运行负荷高于或等于设定负荷值时，所述烟气反应器开始工作。

技术总结
本发明涉及一种电厂调峰系统和方法，所述电厂调峰系统包括：发电设备、烟气处理设备和固废反应设备，所述发电设备包括锅炉和汽轮机，所述锅炉与所述汽轮机相连，所述烟气处理设备与所述锅炉相连，所述烟气处理设备用于处理所述锅炉排出的烟气，所述固废反应设备包括固废研磨单元和烟气反应器，所述锅炉和所述汽轮机均与所述固废研磨单元相连，在电厂调峰时，所述锅炉和/或所述汽轮机产生的蒸汽可驱动所述固废研磨单元将固废研磨成粉料，所述烟气反应器与所述固废研磨单元和所述烟气处理设备相连，所述烟气反应器用于将所述粉料和所述烟气混合反应并形成成品。本发明的电厂调峰系统可以灵活调峰、经济效益高且环保效果好。经济效益高且环保效果好。经济效益高且环保效果好。


技术研发人员：曹寿峰 钟平 孟桂祥 韩国庆 聂雨 郑磊
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/7/4