一种热力发电系统及调节方法

1.本发明涉及热力发电技术领域，具体涉及一种热力发电系统及调节方法。


背景技术：

2.可再生能源，是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能(沼气)、地热能(包括地源和水源)和海潮能等。然而，上述可再生能源为间歇式能源，具有较强的波动性和随机性，造成能源发电站出力的不确定性。对电网系统而言，大规模间歇式能源的接入，难以对电网系统进行调频。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中对于接入大规模间歇式能源的发电站难以调频的缺陷，基于以上情况，开发一种对接入大规模间歇式能源的发电站进行调频的热力发电系统十分必要。
4.为了实现上述目的，本发明提供一种热力发电系统，包括：
5.连接设置的锅炉和汽轮机，所述汽轮机还连接有发电机组；
6.调节装置，包括与所述汽轮机的抽汽端连接的阀门组件和与所述阀门组件连接的给水加热组件，所述给水加热组件的出口连接至所述锅炉。
7.可选地，所述给水加热器组件包括：互相连接的第一给水加热器和第二给水加热器；
8.所述阀门组件包括：第二阀门、第三阀门、第四阀门和喷射器；所述第二阀门和第四阀门的一端均与所述汽轮机的一个抽汽端连接，所述第三阀门的一端与所述汽轮机的另一个抽汽端连接；且所述第二阀门和第三阀门的另一端均与喷射器的进汽端连接，所述第四阀门的另一端与第一给水加热器连接，所述喷射器的出汽端与第二给水加热器连接。
9.可选地，所述汽轮机包括非同轴设置的第一汽压缸和第二汽压缸；第一汽压缸的两级抽汽端之间还连接有回热汽轮机，第一汽压缸、第二汽压缸、以及回热汽轮机的两级抽汽端分别连接有一组调节装置，且第一汽压缸、第二汽压缸、以及回热汽轮机还分别连接有第二发电机、第一发电机和第三发电机，所述第一发电机、第二发电机和第三发电机均接入电网。
10.可选地，所述第一汽压缸与第二发电机均采取高位布置；所述第二汽压缸、回热汽轮机和第一发电机均采取低位布置。
11.可选地，所述高位布置为距离地面50－75m处的位置；所述低位布置为距离地面10－20m处的位置。
12.可选地，还包括：
13.凝汽器，与第二汽压缸连接；
14.凝结水泵，一端与凝汽器连接，另一端通过调节装置与锅炉连接。
15.可选地，还包括：设置于凝结水泵与调节装置之间的回热加热器。
16.可选地，还包括：设置于所述第一汽压缸和第二汽压缸之间的再热器。
17.本发明还提供一种热力发电系统的调节方法，对所述的热力发电系统进行调节，包括：
18.监测发电机组接入电网处的频率；
19.当所述频率大于第一预设值时，调大阀门组件的开度，增加抽汽量，以减少汽轮机的排汽量，降低频率；当所述频率小于第二预设值时，调小阀门组件的开度，调小抽汽量，以增加汽轮机的排汽量，提高频率。
20.本发明还提供一种热力发电系统的调节方法，对所述的热力发电系统进行调节，包括：
21.监测发电机组接入电网处的频率；
22.当所述频率大于第一预设值时，打开第二阀门、第三阀门和第四阀门，并调大第二阀门、第三阀门和第四阀门的阀门开度，调大调节装置的抽汽量，减少第一汽压缸、第二汽压缸和回热汽轮机的排汽量，降低频率；当所述频率小于第二预设值时，在第二阀门、第三阀门和第四阀门均打开的状态下，调小第二阀门、第三阀门和第四阀门的开度，调小调节装置的抽汽量，增加第一汽压缸、第二汽压缸和回热汽轮机的排汽量，提高频率。
23.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
24.1.本发明提供的热力发电系统，包括：连接设置的锅炉和汽轮机，所述汽轮机还连接有发电机组；调节装置，包括与所述汽轮机的抽汽端连接的阀门组件和与所述阀门组件连接的给水加热组件，所述给水加热组件的出口连接至所述锅炉；本技术采用上述技术方案，通过阀门组件和给水加热组件控制汽轮机的抽汽量，改变汽轮机的转速，进而对接入大规模间歇式能源的热力发电系统的电网进行快速和有效的调频，保持电网的频率稳定。
25.2.本发明所述给水加热器组件包括：互相连接的第一给水加热器和第二给水加热器；所述阀门组件包括：第二阀门、第三阀门、第四阀门和喷射器；所述第二阀门和第四阀门的一端均与所述汽轮机的一个抽汽端连接，所述第三阀门的一端与所述汽轮机的另一个抽汽端连接；且所述第二阀门和第三阀门的另一端均与喷射器的进汽端连接，所述第四阀门的另一端与第一给水加热器连接，所述喷射器的出汽端与第二给水加热器连接；本技术采用上述技术方案，通过设置喷射器，同时调整两级抽汽的压力，有效提升调节装置的调节能力。
26.3.本发明所述汽轮机包括非同轴设置的第一汽压缸和第二汽压缸；第一汽压缸的两级抽汽端之间还连接有回热汽轮机，第一汽压缸、第二汽压缸、以及回热汽轮机的两级抽汽端分别连接有一组调节装置，且第一汽压缸、第二汽压缸、以及回热汽轮机还分别连接有第二发电机、第一发电机和第三发电机，所述第一发电机、第二发电机和第三发电机均接入电网；本技术采用上述技术方案，通过分别在第一汽压缸、第二汽压缸以及回热汽轮机上连接调节装置，调节第一汽压缸、第二汽压缸以及回热汽轮机的抽汽量，进而影响第一汽压缸、第二汽压缸以及回热汽轮机的排气量，改变第一汽压缸、第二汽压缸以及回热汽轮机的转速，改变第一发电机、第二发电机和第三发电机接入电网的频率，从而快速地调频，保持接入大规模间歇式能源电网的频率稳定。
27.4.本发明所述第一汽压缸与第二发电机均采取高位布置；所述第二汽压缸、回热汽轮机和第一发电机均采取低位布置；本技术采用上述技术方案，第一汽压缸的蒸汽进入
第二汽压缸和回热汽轮机时，减少连接管道产生的压力损失与热损失。
28.5.本发明所述高位布置为距离地面50－75m处的位置；所述低位布置为距离地面10－20m处的位置；本技术采用上述技术方案，通过具体限定高位布置和低位布置的高度，确保第一汽压缸的蒸汽进入第二汽压缸和回热汽轮机时，减少连接管道产生的压力损失与热损失。
29.6.本发明提供的热力发电系统还包括：凝汽器，与第二汽压缸连接；凝结水泵，一端与凝汽器连接，另一端通过调节装置与锅炉连接；本技术采用上述技术方案，将第二汽压缸连接凝汽器，使得第二汽压缸利用的蒸汽经过凝汽器的冷凝变为冷凝水，再经调节装置的加热，循环至锅炉，达到节约水资源的目的，并降低成本。
30.7.本发明提供的热力发电系统还包括：设置于凝结水泵与调节装置之间的回热加热器；本技术采用上述技术方案，通过设置回热加热器，对流经的给水进行加热，提升回流至锅炉的给水温度，提高做功效率。
31.8.本发明提供的热力发电系统还包括：设置于所述第一汽压缸和第二汽压缸之间的再热器；本技术采用上述技术方案，通过设置再热器，将第一汽压缸利用后的蒸汽进行再次加热，提高温度，然后再进入第二汽压缸，提高第二汽压缸的做功效率。
32.9.本发明提供的热力发电系统的调节方法，对所述的热力发电系统进行调节，包括：监测发电机组接入电网处的频率；当所述频率大于第一预设值时，调大阀门组件的开度，增加抽汽量，以减少汽轮机的排汽量，降低频率；当所述频率小于第二预设值时，调小阀门组件的开度，调小抽汽量，以增加汽轮机的排汽量，提高频率；本技术采用上述技术方案，通过调节阀门组件的开度，控制汽轮机的抽汽量，改变汽轮机的转速，进而对接入大规模间歇式能源的热力发电系统的电网进行快速和有效的调频，保持电网的频率稳定。
33.10.本发明提供的热力发电系统的调节方法，对所述的热力发电系统进行调节，包括：监测发电机组接入电网处的频率；当所述频率大于第一预设值时，打开第二阀门、第三阀门和第四阀门，并调大第二阀门、第三阀门和第四阀门的阀门开度，调大调节装置的抽汽量，减少第一汽压缸、第二汽压缸和回热汽轮机的排汽量，降低频率；当所述频率小于第二预设值时，在第二阀门、第三阀门和第四阀门打开的状态下，调小第二阀门、第三阀门和第四阀门的开度，调小调节装置的抽汽量，增加第一汽压缸、第二汽压缸和回热汽轮机的排汽量，提高频率；本技术采用上述技术方案，通过调节第二阀门、第三阀门和第四阀门的开度，改变抽汽量，以调节第一汽压缸、第二汽压缸和回热汽轮机的排汽量，进而影响第一发电机、第二发电机和第三发电机的输出功率，使得第一发电机、第二发电机和第三发电机接入电网处的频率稳定。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明实施方式中提供的调节装置的连接结构示意图；
36.图2为本发明实施方式中提供的热力发电系统的连接结构示意图。
37.附图标记说明：
38.1、第一阀门；2、第二阀门；3、第三阀门；4、喷射器；5、第一给水加热器；6、第二给水加热器；7、第三给水加热器；8、锅炉；9、第一汽压缸；10、再热器；11、第二汽压缸；12、回热汽轮机；13、凝汽器；14、凝结水泵；15、第一发电机；16、第二发电机；17、回热加热器；18、第三发电机；19、第一管道；20、第二管道；21、第三管道；22、第四阀门；23、第一调节装置；24、第二调节装置；25、第三调节装置。
具体实施方式
39.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
43.如图1至图2所示的热力发电系统的一种具体实施方式，适于对接入大规模间歇式能源的发电站进行调频，包括：依次连接的锅炉8、第一汽压缸9、再热器10、第二汽压缸11、凝汽器13、凝结水泵14、回热加热器17和三组调节装置，以及与第一汽压缸9连接的回热汽轮机12等。
44.如图1所示，每组调节装置包括阀门组件和与所述阀门组件连接的给水加热组件，所述给水加热器组件包括：依次连接的第一给水加热器5、第二给水加热器6和第三给水加热器7；所述阀门组件包括：第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门22和喷射器4；所述第一阀门1、第二阀门2和第四阀门22的一端通过第一管道19均与一个抽汽端连接，所述第三阀门3的一端通过第二管道20与另一个抽汽端连接；且所述第二阀门2和第三阀门3的另一端均与喷射器4的进汽端连接，所述第四阀门22的另一端与第一给水加热器5连接，所述喷射器4的出汽端与第二给水加热器6连接；所述第一阀门1的另一端通过第三管道21与第三给水加热器7连接。所述第三给水加热器7的出汽端与第二给水加热器6连接，所述第二给水加热器6的出汽端与第一给水加热器5连接。
45.如图2所示，所述第一汽压缸9的两级抽汽端之间连接有回热汽轮机12，所述第一汽压缸9、第二汽压缸11、以及回热汽轮机12的两级抽汽端分别连接有一组调节装置，具体的，所述第一汽压缸9的两级抽汽端连接第三调节装置25；所述第二汽压缸11的两级抽汽端
连接第一调节装置23；所述回热汽轮机12的两级抽汽端连接第二调节装置24。且第一汽压缸9、第二汽压缸11、以及回热汽轮机12还分别连接有第二发电机16、第一发电机15和第三发电机18，且分别同轴设置；所述第一发电机15、第二发电机16和第三发电机18均接入电网。具体的，所述第一汽压缸9为高压缸，所述第二汽压缸11为中低压缸。所述第一汽压缸9与第二发电机16均采取高位布置；所述第二汽压缸11、回热汽轮机12和第一发电机15均采取低位布置。所述高位布置为距离地面50－75m处的位置；所述低位布置为距离地面10－20m处的位置。所述回热加热器17与第二汽压缸11第三抽汽端连接，且与第一调节装置23连接；第三调节装置25与锅炉8连接。所述回热加热器17的出汽端与凝汽器13的进汽端连接。进一步的，所述第三发电机18与给水泵连接；所述给水泵与除氧器连接，用于加压除氧器出口给水；所述第三发电机18为调频电机，以便调节给水泵的转速，进而调节除氧器出口给水的流量。
46.本发明还提供一种热力发电系统的调节方法，对所述的热力发电系统进行调节，包括：监测发电机组接入电网处的频率；当所述频率大于第一预设值时，调大阀门组件的开度，增加抽汽量，以减少汽轮机的排汽量，降低频率；当所述频率小于第二预设值时，调小阀门组件的开度，调小抽汽量，以增加汽轮机的排汽量，提高频率。
47.本发明还提供一种热力发电系统的调节方法，对所述的热力发电系统进行调节，包括：监测发电机组接入电网处的频率；当所述频率大于第一预设值时，关闭第一阀门1，打开第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22，并调大第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22的阀门开度，调大调节装置的抽汽量，减少第一汽压缸9、第二汽压缸11和回热汽轮机12的排汽量，降低频率；
48.当所述频率小于第二预设值时，关闭第一阀门1，在第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22均打开的状态下，调小第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22的开度，调小调节装置的抽汽量，增加第一汽压缸9、第二汽压缸11和回热汽轮机12的排汽量，提高频率。
49.本技术所述热力发电系统的工作原理过程简述如下：锅炉8的蒸汽进入第一汽压缸9，蒸汽在第一汽压缸9中推动叶片旋转，带动高位布置的第二发电机16发电；第一汽压缸9利用后的蒸汽进入再热器10中再热，形成再热蒸汽，输入第二汽压缸11中，蒸汽在第二汽压缸11中推动叶片旋转，带动第一发电机15发电；第二汽压缸11利用后的蒸汽进入凝汽器13中，凝结成凝结水；凝结水通过凝结水泵14送入回热加热器17加热，再输入依次串联的第一调节装置23、第二调节装置24和第三调节装置25中，第三调节装置25中的水最后循环流入锅炉8中；经过第一调节装置23、第二调节装置24和第三调节装置25的凝结水也被取自抽汽端的蒸汽加热；第一调节装置23、第二调节装置24、第三调节装置25和回热加热器17利用后的蒸汽送入凝汽器13中，凝结成凝结水。第一汽压缸9的两级抽汽进入回热汽轮机12中，蒸汽在回热汽轮机12中推动叶片旋转，带动低位布置的第三发电机18发电；第一汽压缸9的两级抽汽也进入第三调节装置25中；第二汽压缸11的两级抽汽进入第二调节装置24中；回热汽轮机12的两级抽汽进入第一调节装置23中。
50.监测发电机组接入电网处的频率；当所述频率大于第一预设值时，关闭第一阀门1，打开第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22，并调大第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22的阀门开度，调大调节装置的抽汽量，减少第一汽压缸9、第二汽压缸11和回热汽轮机12的排汽量，降低频率；当所述频率小于第二预设值时，关闭第一阀门1，在第二阀门2、第三阀门3
和第四阀门22打开的状态下，调小第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22的开度，调小调节装置的抽汽量，增加第一汽压缸9、第二汽压缸11和回热汽轮机12的排汽量，提高频率。
51.作为替代的实施方式，在调节装置中，去除第三给水加热器7、第一阀门1和第三管道21。
52.作为替代的实施方式，当所述频率大于第一预设值时，将关闭第一阀门1，打开第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22，并调大第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22的阀门开度；替换为关闭第四阀门22，打开第一阀门1、第二阀门2和第三阀门3，并调大第一阀门1、第二阀门2和第三阀门3的阀门开度。
53.作为替代的实施方式，当所述频率小于第二预设值时，将关闭第一阀门1，在第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22均打开的状态下，调小第二阀门2、第三阀门3和第四阀门22的开度；替换为关闭第四阀门22，在第一阀门1、第二阀门2和第三阀门3均打开的状态下，调小第一阀门1、第二阀门2和第三阀门3的开度。
54.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。