技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于火力發(fā)電機組的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是涉及火力發(fā)電機組靈活性改造中的供熱系統(tǒng)，是一種基于熱源端和熱網(wǎng)綜合調(diào)節(jié)的熱電解耦改造及運行方法。

背景技術(shù)：

進入十三五，隨著國家以及國際社會對環(huán)境保護的日趨重視，火力發(fā)電機組靈活性改造，以及熱電解耦十分迫切?；痣姍C組進行靈活性改造有以下原因：

碳排放達標(biāo)的需要：中國碳排放量占全球的20%，2016年9月3日，中國向聯(lián)合國遞交《巴黎協(xié)定》批準(zhǔn)文件，中國二氧化碳排放量在2030年達到峰值，2020年非化石能源占一次能源的消費的比例達到15%，2030年達到20%，煤和煤電的發(fā)展將會受到限制。

非水可再生能源的發(fā)展和消納：據(jù)估計到2020年，風(fēng)電裝機將達到2.3億千瓦左右（每年增長2千萬千瓦），太陽能發(fā)電裝機將達到1.4億千瓦左右，兩者加起來有4億千瓦以上。消納非水可再生能源，成為緊迫的任務(wù)；風(fēng)電和太陽能的波動性給煤電靈活性改造帶來需求。

煤電是靈活性改造的最佳對象：煤電占我國裝機容量的比重較大，2014年占全國裝機容量的67%，全國30萬千瓦機組880臺，60萬千瓦的機組481臺。2016年國家密集出臺一系列政策進行火電靈活性改造。改造目標(biāo)為熱電機組增加20%額定容量高峰能力，最小技術(shù)出力達到40%—50%額定容量；純凝機組達到30%—35%額定容量，這是最低要求，部分機組達到國際先進水平，不投油穩(wěn)燃時純凝工況最小技術(shù)出力達到20%~25%。

當(dāng)前火力發(fā)電機組進行熱電解耦的主要方式有以下幾種：

1）汽輪機側(cè)改造：高背壓改造、低壓缸光軸改造，電廠高背壓改造就是常規(guī)所說的電廠低溫循環(huán)水供熱，通過降低電廠凝汽器的真空度，提高排汽壓力和溫度，用汽輪機低壓缸排汽加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，達到直接供熱或者經(jīng)過尖峰二次加熱后供熱的目的；低壓缸光軸改造就是在采暖季前將汽輪機原低壓轉(zhuǎn)子更換為光軸轉(zhuǎn)子，徹底解列低壓缸運行，即中壓缸排汽全部進入熱網(wǎng)加熱器，熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)不做較大的改變，采用一根光軸直接連接中壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子，供熱結(jié)束后，將低壓光軸轉(zhuǎn)子更換為純凝轉(zhuǎn)子。此類改造優(yōu)點是運行成本較低，增加機組供熱能力，缺點是改造造價較高，靈活性不夠好，采暖期非采暖期需停機檢修，更換轉(zhuǎn)子等工作增加檢修量，尤其是高背壓技術(shù)無法適應(yīng)機組低負荷運行，低負荷運行時易發(fā)生鼓風(fēng)現(xiàn)象。

2）儲熱技術(shù)方式：目前，有較大規(guī)模工程實際應(yīng)用的儲熱技術(shù)主要有顯熱儲熱技術(shù)與潛熱儲熱技術(shù)。顯熱儲熱主要是通過儲熱材料溫度的上升或下降而存儲熱能，顯熱儲熱是各種儲熱方式中原理最簡單、技術(shù)最成熟、材料來源最豐富，成本也相對較為低廉的一種，因而實際應(yīng)用最為普遍。顯熱儲熱中最普遍的技術(shù)就是熱水儲熱系統(tǒng)，儲熱設(shè)備主要采用儲熱水罐，熱電聯(lián)產(chǎn)機組可在上網(wǎng)電量高峰時段大量生產(chǎn)電能，并將產(chǎn)生的熱能儲存起來；在用熱高峰且上網(wǎng)電量處于較低的波動區(qū)間時，則可以維持較少的發(fā)電量，缺少的部分熱量由儲熱罐儲存的熱量來提供。此類技術(shù)優(yōu)點是技術(shù)成熟，商業(yè)化程度高，缺點是造價相對其他技術(shù)昂貴，占地空間大，儲熱溫度較低，而且儲熱水罐為了適應(yīng)峰谷周期儲熱必然帶來儲熱損失，一個峰谷周期可能會損失儲熱量的5%甚至更多。

3）旁路改造：就是利用主汽、再熱蒸汽輔助供熱，主要是高低壓旁路增容，在主蒸汽管道與再熱冷段蒸汽管道之間設(shè)置減溫減壓器，利用低壓旁路減溫減壓后蒸汽至供熱母管參與供熱。此類技術(shù)優(yōu)點是改造相對簡單，增加供熱能力，缺點是有再熱器超溫，汽輪機推力變化等問題出現(xiàn)，影響機組安全性，而且改造后相當(dāng)于直接采用主汽參數(shù)為16.7MPa，540℃的高品位蒸汽減溫減壓供熱，機組運行經(jīng)濟性差。

4）電鍋爐技術(shù)：主要原理是通過設(shè)置電鍋爐滿足高溫?zé)崴疅嶝摵?，電鍋爐用量來自機組發(fā)電，由于電鍋爐消耗了部分電量，因此機組實際發(fā)電負荷可以不用降至過低，機組能夠保持較高發(fā)電負荷的同時，供熱負荷能夠得到滿足。優(yōu)點是運行靈活，機組實際負荷率高，對汽輪機本體不進行改造。缺點是進行靈活性改造需要較大功率電鍋爐，造價較高。

申請?zhí)枺篊N2016108054719中國發(fā)明專利公布了一種從電站鍋爐抽蒸汽的熱電解耦供熱系統(tǒng)，該發(fā)明公開了一種從電站鍋爐抽蒸汽的熱電解耦供熱系統(tǒng)，熱網(wǎng)回水主要采用凝汽換熱器進行加熱，在凝汽換熱器后面再增加抽汽加熱器，抽汽加熱器的熱源蒸汽從電站鍋爐的過熱段或再熱段抽取；當(dāng)汽輪機發(fā)電系統(tǒng)處于高負荷時，完全采用汽輪機排汽或從汽輪機中、低壓缸連通管抽取的蒸汽在凝汽換熱器凝結(jié)放熱來加熱熱網(wǎng)水，當(dāng)汽輪發(fā)電系統(tǒng)負荷降低，凝汽換熱器加熱能力不足時，從電站鍋爐抽取高壓蒸汽經(jīng)降壓后送至抽汽加熱器，給熱網(wǎng)水進一步升溫，以保證低發(fā)電負荷下供熱能力不減；該發(fā)明可以實現(xiàn)供熱電廠的熱電解耦，保證低發(fā)電負荷下供熱能力不減，并且可以減少低負荷下電站鍋爐尾部煙氣溫度的降低，保證鍋爐脫硝系統(tǒng)工作正常。但是該發(fā)明熱電解耦電負荷較低時供熱直接用鍋爐主汽減溫減壓方式，該方式能源利用效率極低，供熱成本較高。熱電解耦時增加了機組運行成本。

現(xiàn)有技術(shù)中存在以下缺陷：

1、汽機側(cè)改造：如高背壓改造、低壓缸光軸改造，此類改造需要對汽輪機本體進行較大改造，而且采暖期及非采暖期切換時需停機檢修，不夠靈活，汽輪機發(fā)電能力受一定影響，改造費用較高。尤其是高背壓技術(shù)無法適應(yīng)機組低負荷運行，低負荷運行時易發(fā)生鼓風(fēng)現(xiàn)象。

2、儲熱技術(shù)方式：目前，有較大規(guī)模工程實際應(yīng)用的儲熱技術(shù)主要有顯熱儲熱技術(shù)與潛熱儲熱技術(shù)。顯熱儲熱中最普遍的技術(shù)就是熱水儲熱系統(tǒng)，熱水灌儲熱，缺點是工程造價較高，儲熱溫度較低，占地大，而且儲熱水罐為了適應(yīng)峰谷周期儲熱必然帶來儲熱損失，一個峰谷周期可能會損失儲熱量的5%甚至更多；潛熱儲熱技術(shù)中有代表性的為熔鹽儲罐，該技術(shù)缺點是造價非常昂貴，該技術(shù)運行中也有儲熱損失。

3、旁路改造：缺點是有再熱器超溫，汽輪機推力變化等問題出現(xiàn)，影響機組安全性，而且改造后相當(dāng)于直接采用主汽參數(shù)為16.7MPa，540℃的高品位蒸汽減溫減壓供熱，改造機組運行經(jīng)濟性差。

4、電鍋爐：缺點時進行靈活性改造需要較大功率電鍋爐，造價較高，相對汽輪機抽汽供熱不節(jié)能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于熱源端和熱網(wǎng)綜合調(diào)節(jié)的全體系的熱電解耦技術(shù)，其所要解決技術(shù)問題包括：1、本發(fā)明所述技術(shù)方案通過對汽輪機本體進行少量改造，增加低壓缸進汽隔離閥，低壓缸缸內(nèi)噴射減溫裝置，前置抽真空裝置后低壓缸脫缸運行即可達到增加機組供熱能力，較其他本體改造技術(shù)對本體改造量少，安全可靠，相對費用較低。2、儲熱方面，本技術(shù)方案通過首站和二次站的聯(lián)合調(diào)節(jié)，利用一次管網(wǎng)在較高負荷時儲熱以補充低負荷時供熱能力的不足，儲熱設(shè)備為現(xiàn)有一次管網(wǎng)，只需首站和二次站調(diào)節(jié)配合，不增加額外儲熱設(shè)備，實現(xiàn)儲熱功能。3、對高、低壓旁路進行改造作為供熱的備用手段，進一步提高機組低負荷下供熱的可靠性，只做備用供熱方式，增加供熱安全性，避免其供熱成本高的缺點。4、電鍋爐調(diào)峰方面，減少電鍋爐配置功率，采用高壓電機鍋爐，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰，利用電鍋爐調(diào)峰的特點后盡可能的利用系統(tǒng)配合減小所需配置的電鍋爐功率，減少初投資。5、通過一系列新技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新，在盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備，兼顧能效和安全性的情況下，實現(xiàn)低負荷下的熱電解耦，同時系統(tǒng)改造量較小。

為了解決上述問題，發(fā)明了一種基于熱源端和熱網(wǎng)綜合調(diào)節(jié)的全體系的熱電解耦技術(shù)，并提供本發(fā)明系統(tǒng)配置及改造運行方法。所述系統(tǒng)配置主要包括鍋爐（101），汽輪機高壓缸（102），汽輪機中壓缸（103），汽輪機低壓缸（104），凝汽器（105），發(fā)電機（106），水環(huán)真空泵（107），升壓器（108），電鍋爐（109），前置抽真空設(shè)備（110），熱網(wǎng)加熱器（111），高壓旁路減溫減壓器（112），低壓旁路減溫減壓器（113），熱用戶一板式換熱器（114），熱用戶二板式換熱器（115），熱用戶三板式換熱器（116），熱用戶一（117），熱用戶二（118），熱用戶三（119），鍋爐給水（201），主蒸汽（202），高壓旁路減溫水（203），低壓旁路減溫水（204），熱網(wǎng)加熱器疏水（205），低壓缸減溫水（206），高壓旁路截止閥（301），高壓旁路減溫水截止閥（302），供熱調(diào)節(jié)蝶閥（303），低壓缸進汽隔離閥（304），低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305），低壓旁路截止閥（306），熱網(wǎng)抽汽調(diào)節(jié)閥（307），低壓旁路至熱網(wǎng)加熱器調(diào)節(jié)閥（308），前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312），熱用戶一二次網(wǎng)旁路門（313），熱用戶二二次網(wǎng)旁路門（314），熱用戶三二次網(wǎng)旁路門（315）。以及連接上述設(shè)備的閥門及管件。

本專利系統(tǒng)示意圖為附圖1。其中汽輪機由汽輪機高壓缸（102），汽輪機中壓缸（103），汽輪機低壓缸（104）組成與鍋爐（101），發(fā)電機（106）為電廠三大主機，鍋爐給水（201）進入鍋爐（101）被加熱汽化為主蒸汽（202）進入汽輪機高壓缸（102），做功后進入鍋爐（101）再熱器再熱后依次進入汽輪機中壓缸（103），汽輪機低壓缸（104）做功，汽輪機帶動發(fā)電機（106）轉(zhuǎn)動發(fā)電。汽輪機低壓缸（104）排汽進入凝汽器（105）冷卻凝結(jié)，水環(huán)真空泵（107）完成凝汽器（105）不凝結(jié)氣體的抽取。發(fā)電機（106）產(chǎn)生的電能至升壓器（108）升壓后供出，汽輪機中壓缸（103）排汽抽汽至熱網(wǎng)加熱器（111）加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，熱網(wǎng)循環(huán)水至熱用戶一板式換熱器（114），熱用戶二板式換熱器（115），熱用戶三板式換熱器（116）進行換熱，將熱供至熱用戶一（117），熱用戶二（118），熱用戶三（119），本發(fā)明新增前置抽真空設(shè)備（110）、前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309）安裝在原水環(huán)真空泵（107）前，提高凝汽器（105）真空，低壓缸進汽隔離閥（304）安裝在汽輪機中壓缸（103），汽輪機低壓缸（104）直接管道上，在供熱調(diào)節(jié)蝶閥（303）之后；電鍋爐（109）接入熱網(wǎng)循環(huán)水管路中，與熱網(wǎng)加熱器（111）串聯(lián)，電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311）接在電鍋爐前后，啟熱網(wǎng)循環(huán)水至電鍋爐截止作用，電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312）可對電鍋爐進行旁路；高壓旁路減溫減壓器（112）接在汽輪機主蒸汽至高壓缸排汽管道之間，高壓旁路截止閥（301），高壓旁路減溫水截止閥（302）為高壓旁路減溫減壓器（112）配套閥門，低壓旁路減溫減壓器（113）設(shè)置在再熱熱段管道至凝汽器管道上，低壓缸進汽隔離閥（304），低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305），低壓旁路截止閥（306）為低壓旁路減溫減壓器（113）配套閥門。

本發(fā)明所述技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵點有以下四點：低壓缸脫缸運行改造，增加機組的供熱能力；一次管網(wǎng)儲熱，通過熱網(wǎng)首站和熱網(wǎng)二次站的聯(lián)合調(diào)節(jié)，利用一次管網(wǎng)在較高負荷時儲熱以補充低負荷時供熱能力的不足；增設(shè)電鍋爐，防止極端天氣期以及機組長時間低負荷運行管網(wǎng)導(dǎo)致蓄熱功能失效時，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰；高低壓旁路改造，對高、低壓旁路進行改造作為供熱的備用手段，進一步提高機組低負荷下供熱的可靠性。

其中改造及運行模式如下：

1、低壓缸脫缸運行改造，增加機組的供熱能力。低壓缸脫缸運行改造方案：新增前置抽真空設(shè)備（110），低壓缸進汽隔離閥（304），低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305），前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309）；進行脫缸運行時，首先關(guān)閉系統(tǒng)原有供熱調(diào)節(jié)蝶閥（303），然后關(guān)閉低壓缸進汽隔離閥（304），關(guān)閉前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309），啟動前置抽真空設(shè)備（110），保證汽輪機低壓缸（104）不進汽，同時汽輪機低壓缸（104）和凝汽器（105）處于高真空的運行狀態(tài)，機組背壓接近1.5kPa左右運行，觀察低壓缸轉(zhuǎn)子溫度趨勢，適當(dāng)投入低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305）對低壓缸噴水減溫，保持低壓轉(zhuǎn)子不超溫，則實現(xiàn)低壓缸脫缸運行。

2、一次管網(wǎng)儲熱，通過首站和二次站的聯(lián)合調(diào)節(jié)，熱網(wǎng)首站一般由熱網(wǎng)加熱器（111），一次熱網(wǎng)循環(huán)水泵以及相應(yīng)閥門及管道組成，設(shè)置在電廠側(cè)利用電廠汽輪機抽汽加熱熱網(wǎng)循環(huán)水；熱網(wǎng)二次站一般由板式換熱器，二次熱網(wǎng)循環(huán)水泵以及相應(yīng)閥門及管道組成，設(shè)置在熱用戶側(cè)，將一次熱網(wǎng)熱量換熱至二次熱網(wǎng)，將熱送至熱用戶。熱用戶一板式換熱器（114），熱用戶二板式換熱器（115），熱用戶三板式換熱器（116）即為熱網(wǎng)二次站板式換熱器。利用一次管網(wǎng)在較高負荷時儲熱以補充低負荷時供熱能力的不足；具體實施方案如下：機組電負荷較高而相應(yīng)熱負荷較低時，利用現(xiàn)有一次管網(wǎng)配合熱用戶側(cè)二次管網(wǎng)上相關(guān)設(shè)備進行調(diào)節(jié)，在不增加熱用戶熱負荷的前提下提高一次網(wǎng)循環(huán)水溫度。在機組電負荷較低而熱負荷有較高的時候，利用一次管網(wǎng)儲熱提高二次管網(wǎng)側(cè)溫度，從而實現(xiàn)提高熱負荷。利用現(xiàn)有設(shè)備一次網(wǎng)儲熱時，增加熱網(wǎng)抽汽調(diào)節(jié)閥（307）開度，增加進入熱網(wǎng)加熱器（111）抽汽量，提高一次管網(wǎng)熱網(wǎng)循環(huán)水溫度，同時相應(yīng)調(diào)整熱用戶一二次網(wǎng)旁路門（313），熱用戶二二次網(wǎng)旁路門（314），熱用戶三二次網(wǎng)旁路門（315）開度，在二次測循環(huán)水溫度提高的情況下不增加各熱用戶熱負荷。實現(xiàn)管網(wǎng)儲熱。

3、增設(shè)電鍋爐，防止極端天氣期以及機組長時間低負荷運行管網(wǎng)導(dǎo)致蓄熱功能失效時，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰；具體實施方案如下：增設(shè)電鍋爐（109），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312），在極端天氣時以及機組長時間低負荷運行管網(wǎng)導(dǎo)致儲熱功能失效時，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰；電鍋爐采用高壓電極鍋爐，可直接由發(fā)電機的出線供電或增加高廠變高壓供電，配電系統(tǒng)相對簡單；需要電鍋爐調(diào)峰供熱時，開啟電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311），關(guān)閉電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312），熱網(wǎng)循環(huán)水進入電鍋爐后被加熱至熱用戶需求溫度后供出。

4、高低壓旁路改造，對高、低壓旁路進行改造作為供熱的備用手段，進一步提高機組低負荷下供熱的可靠性。具體方案：高壓旁路，在主蒸汽（202）管道至汽輪機高壓缸（102）排汽管道之間增加一旁路，并增設(shè)高壓旁路截止閥（301）、高壓旁路減溫減壓器（112）、高壓旁路減溫水截止閥（302）、高壓旁路減溫水（203）；低壓旁路，在汽輪機中壓缸（103）進汽管道與凝汽器（105）之間增設(shè)一旁路，并增設(shè)低壓旁路截止閥（306）、低壓旁路減溫減壓器（113）、低壓旁路減溫水（204）、低壓旁路至熱網(wǎng)加熱器調(diào)節(jié)閥（308），在事故及其他技術(shù)方式失效時，為保證供熱安全，開啟高壓旁路截止閥（301）及高壓旁路減溫減壓器（112）將主蒸汽減溫減壓后引至高壓缸排汽至再熱器后，同時開啟低壓旁路截止閥（306）及低壓旁路減溫減壓器（113），適當(dāng)調(diào)整低壓旁路至熱網(wǎng)加熱器調(diào)節(jié)閥（308）開度將減溫減壓后的再熱蒸汽引至熱網(wǎng)加熱器（111）輔助供熱，保證機組低負荷下供熱負荷。

改造后實現(xiàn)熱電解耦整個供熱期供熱量組成示意圖如附圖2。

將供暖期分為五個階段：供熱期0-1定義為供熱初期，指供熱期初期供水溫度低于75℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量完全由中壓缸排汽抽汽提供；供熱期1-2定義為供熱次寒一期，指供熱期前期供水溫度低于85℃而高于75℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量由中壓缸排汽抽汽、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐供熱三部分提供；供熱期2-3定義為供熱高峰期，指供熱期供水溫度高于85℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量由中壓缸排汽抽汽、低壓缸脫缸運行抽汽、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐供熱四部分提供；供熱期3-4定義為供熱次寒二期，指供熱期后期供水溫度低于85℃而高于75℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量由中壓缸排汽抽汽、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐供熱三部分提供；供熱期4-5定義為供熱末期，供熱期末期供水溫度低于75℃的時間段；此時熱網(wǎng)供熱量完全由中壓缸排汽抽汽提供；常規(guī)中壓缸排汽抽汽供熱部分（401），一次管網(wǎng)調(diào)節(jié)儲熱部分（402），電鍋爐調(diào)節(jié)供熱部分（403），低壓缸脫缸運行抽汽補充部分（404），電鍋爐調(diào)節(jié)供熱部分（405）

改造后供熱期供熱量基本由中壓缸排汽抽汽供熱、一次管網(wǎng)儲熱調(diào)節(jié)、低壓缸脫缸運行抽汽、電鍋爐調(diào)峰供熱四部分組成，若無事故狀態(tài)不啟用高低壓旁路供熱。

應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)后，熱電機組增加20%額定容量電負荷調(diào)峰能力，電負荷最小技術(shù)出力可達36%額定容量。機組可增加30%供熱能力，供熱負荷在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加約30%。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案獲得了以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明所述技術(shù)方案通過對汽輪機本體進行少量改造，增加低壓缸進汽隔離閥，低壓缸缸內(nèi)噴射減溫裝置，前置抽真空裝置后低壓缸脫缸運行即可達到增加機組供熱能力，較其他本體改造技術(shù)對本體改造量少，安全可靠，相對費用較低。

2、儲熱方面，本技術(shù)方案通過首站和二次站的聯(lián)合調(diào)節(jié)，利用一次管網(wǎng)在較高負荷時儲熱以補充低負荷時供熱能力的不足，儲熱設(shè)備為現(xiàn)有一次管網(wǎng)，只需首站和二次站調(diào)節(jié)配合，不增加額外儲熱設(shè)備，實現(xiàn)儲熱功能。

3、對高、低壓旁路進行改造作為供熱的備用手段，進一步提高機組低負荷下供熱的可靠性，只做備用供熱方式，增加供熱安全性，避免其供熱成本高的缺點。

4、電鍋爐調(diào)峰方面，減少電鍋爐配置功率，采用高壓電機鍋爐，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰，利用電鍋爐調(diào)峰的特點后盡可能的利用系統(tǒng)配合減小所需配置的電鍋爐功率，減少初投資。

5、通過一系列新技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新，在盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備，兼顧能效和安全性的情況下，實現(xiàn)低負荷下的熱電解耦，同時系統(tǒng)改造量較小。

附圖說明

接下來，將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述，圖中：

圖1：本發(fā)明所述系統(tǒng)示意圖，其中汽輪機由汽輪機高壓缸（102），汽輪機中壓缸（103），汽輪機低壓缸（104）組成與鍋爐（101），發(fā)電機（106）為電廠三大主機，鍋爐給水（201）進入鍋爐（101）被加熱汽化為主蒸汽（202）進入汽輪機高壓缸（102），做功后進入鍋爐（101）再熱器再熱后依次進入汽輪機中壓缸（103），汽輪機低壓缸（104）做功，汽輪機帶動發(fā)電機（106）轉(zhuǎn)動發(fā)電。汽輪機低壓缸（104）排汽進入凝汽器（105）冷卻凝結(jié)，水環(huán)真空泵（107）完成凝汽器（105）不凝結(jié)氣體的抽取。發(fā)電機（106）產(chǎn)生的電能至升壓器（108）升壓后供出，汽輪機中壓缸（103）排汽抽汽至熱網(wǎng)加熱器（111）加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，熱網(wǎng)循環(huán)水至熱用戶一板式換熱器（114），熱用戶二板式換熱器（115），熱用戶三板式換熱器（116）進行換熱，將熱供至熱用戶一（117），熱用戶二（118），熱用戶三（119），本發(fā)明新增前置抽真空設(shè)備（110）、前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309）安裝在原水環(huán)真空泵（107）前，提高凝汽器（105）真空，低壓缸進汽隔離閥（304）安裝在汽輪機中壓缸（103），汽輪機低壓缸（104）直接管道上，在供熱調(diào)節(jié)蝶閥（303）之后；電鍋爐（109）接入熱網(wǎng)循環(huán)水管路中，與熱網(wǎng)加熱器（111）串聯(lián)，電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311）接在電鍋爐前后，啟熱網(wǎng)循環(huán)水至電鍋爐截止作用，電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312）可對電鍋爐進行旁路；高壓旁路減溫減壓器（112）接在汽輪機主蒸汽至高壓缸排汽管道之間，高壓旁路截止閥（301），高壓旁路減溫水截止閥（302）為高壓旁路減溫減壓器（112）配套閥門，低壓旁路減溫減壓器（113）設(shè)置在再熱熱段管道至凝汽器管道上，低壓缸進汽隔離閥（304），低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305），低壓旁路截止閥（306）為低壓旁路減溫減壓器（113）配套閥門。

圖2：改造后實現(xiàn)熱電解耦整個供熱期供熱量組成示意圖，描述本發(fā)明系統(tǒng)及方法應(yīng)用后各供熱期供熱量的組成情況。

圖1中的附圖標(biāo)記如下，鍋爐（101），汽輪機高壓缸（102），汽輪機中壓缸（103），汽輪機低壓缸（104），凝汽器（105），發(fā)電機（106），水環(huán)真空泵（107），升壓器（108），電鍋爐（109），前置抽真空設(shè)備（110），熱網(wǎng)加熱器（111），高壓旁路減溫減壓器（112），低壓旁路減溫減壓器（113），熱用戶一板式換熱器（114），熱用戶二板式換熱器（115），熱用戶三板式換熱器（116），熱用戶一（117），熱用戶二（118），熱用戶三（119），鍋爐給水（201），主蒸汽（202），高壓旁路減溫水（203），低壓旁路減溫水（204），熱網(wǎng)加熱器疏水（205），低壓缸減溫水（206），高壓旁路截止閥（301），高壓旁路減溫水截止閥（302），供熱調(diào)節(jié)蝶閥（303），低壓缸進汽隔離閥（304），低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305），低壓旁路截止閥（306），熱網(wǎng)抽汽調(diào)節(jié)閥（307），低壓旁路至熱網(wǎng)加熱器調(diào)節(jié)閥（308），前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312），熱用戶一二次網(wǎng)旁路門（313），熱用戶二二次網(wǎng)旁路門（314），熱用戶三二次網(wǎng)旁路門（315）

圖2中的區(qū)間含義描述如下：供熱期0-1定義為供熱初期，指供熱期初期供水溫度低于75℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量完全由中壓缸排汽抽汽提供；供熱期1-2定義為供熱次寒一期，指供熱期前期供水溫度低于85℃而高于75℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量由中壓缸排汽抽汽、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐供熱三部分提供；供熱期2-3定義為供熱高峰期，指供熱期供水溫度高于85℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量由中壓缸排汽抽汽、低壓缸脫缸運行抽汽、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐供熱四部分提供；供熱期3-4定義為供熱次寒二期，指供熱期后期供水溫度低于85℃而高于75℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量由中壓缸排汽抽汽、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐供熱三部分提供；供熱期4-5定義為供熱末期，供熱期末期供水溫度低于75℃的時間段；此時熱網(wǎng)供熱量完全由中壓缸排汽抽汽提供；常規(guī)中壓缸排汽抽汽供熱部分（401），一次管網(wǎng)調(diào)節(jié)儲熱部分（402），電鍋爐調(diào)節(jié)供熱部分（403），低壓缸脫缸運行抽汽補充部分（404），電鍋爐調(diào)節(jié)供熱部分（405）。

具體實施方式

參考附圖1-2，本發(fā)明提供了一種基于熱源端和熱網(wǎng)綜合調(diào)節(jié)的全體系的熱電解耦技術(shù)，其所要解決技術(shù)問題包括：1、本發(fā)明所述技術(shù)方案通過對汽輪機本體進行少量改造，增加低壓缸進汽隔離閥，低壓缸缸內(nèi)噴射減溫裝置，前置抽真空裝置后低壓缸脫缸運行即可達到增加機組供熱能力，較其他本體改造技術(shù)對本體改造量少，安全可靠，相對費用較低。2、儲熱方面，本技術(shù)方案通過熱網(wǎng)首站和熱網(wǎng)二次站的聯(lián)合調(diào)節(jié)，熱網(wǎng)首站一般由熱網(wǎng)加熱器（111），一次熱網(wǎng)循環(huán)水泵以及相應(yīng)閥門及管道組成，設(shè)置在電廠側(cè)利用電廠汽輪機抽汽加熱熱網(wǎng)循環(huán)水；熱網(wǎng)二次站一般由板式換熱器，二次熱網(wǎng)循環(huán)水泵以及相應(yīng)閥門及管道組成，設(shè)置在熱用戶側(cè)，將一次熱網(wǎng)熱量換熱至二次熱網(wǎng)，將熱送至熱用戶。熱用戶一板式換熱器（114），熱用戶二板式換熱器（115），熱用戶三板式換熱器（116）即為熱網(wǎng)二次站板式換熱器。利用一次管網(wǎng)在較高負荷時儲熱以補充低負荷時供熱能力的不足，儲熱設(shè)備為現(xiàn)有一次管網(wǎng)，只需首站和二次站調(diào)節(jié)配合，不增加額外儲熱設(shè)備，實現(xiàn)儲熱功能。3、對高、低壓旁路進行改造作為供熱的備用手段，進一步提高機組低負荷下供熱的可靠性，只做備用供熱方式，增加供熱安全性，避免其供熱成本高的缺點。4、電鍋爐調(diào)峰方面，減少電鍋爐配置功率，采用高壓電機鍋爐，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰，利用電鍋爐調(diào)峰的特點后盡可能的利用系統(tǒng)配合減小所需配置的電鍋爐功率，減少初投資。5、通過一系列新技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新，在盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備，兼顧能效和安全性的情況下，實現(xiàn)低負荷下的熱電解耦，同時系統(tǒng)改造量較小。

為了解決上述問題，發(fā)明了一種基于熱源端和熱網(wǎng)綜合調(diào)節(jié)的全體系的熱電解耦技術(shù)，并提供本發(fā)明系統(tǒng)配置及改造運行方法。所述系統(tǒng)配置主要包括鍋爐（101），汽輪機高壓缸（102），汽輪機中壓缸（103），汽輪機低壓缸（104），凝汽器（105），發(fā)電機（106），水環(huán)真空泵（107），升壓器（108），電鍋爐（109），前置抽真空設(shè)備（110），熱網(wǎng)加熱器（111），高壓旁路減溫減壓器（112），低壓旁路減溫減壓器（113），熱用戶一板式換熱器（114），熱用戶二板式換熱器（115），熱用戶三板式換熱器（116），熱用戶一（117），熱用戶二（118），熱用戶三（119），鍋爐給水（201），主蒸汽（202），高壓旁路減溫水（203），低壓旁路減溫水（204），熱網(wǎng)加熱器疏水（205），低壓缸減溫水（206），高壓旁路截止閥（301），高壓旁路減溫水截止閥（302），供熱調(diào)節(jié)蝶閥（303），低壓缸進汽隔離閥（304），低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305），低壓旁路截止閥（306），熱網(wǎng)抽汽調(diào)節(jié)閥（307），低壓旁路至熱網(wǎng)加熱器調(diào)節(jié)閥（308），前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312），熱用戶一二次網(wǎng)旁路門（313），熱用戶二二次網(wǎng)旁路門（314），熱用戶三二次網(wǎng)旁路門（315）。以及連接上述設(shè)備的閥門及管件。本專利系統(tǒng)示意圖為附圖1。

本發(fā)明所述技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵點有以下四點：低壓缸脫缸運行改造，增加機組的供熱能力；一次管網(wǎng)儲熱，通過熱網(wǎng)首站和熱網(wǎng)二次站的聯(lián)合調(diào)節(jié)，利用一次管網(wǎng)在較高負荷時儲熱以補充低負荷時供熱能力的不足；增設(shè)電鍋爐，防止極端天氣期以及機組長時間低負荷運行管網(wǎng)導(dǎo)致蓄熱功能失效時，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰；高低壓旁路改造，對高、低壓旁路進行改造作為供熱的備用手段，進一步提高機組低負荷下供熱的可靠性。

1、低壓缸脫缸運行改造，增加機組的供熱能力。低壓缸脫缸運行改造方案：新增前置抽真空設(shè)備（110），低壓缸進汽隔離閥（304），低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305），前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309）；進行脫缸運行時，首先關(guān)閉系統(tǒng)原有供熱調(diào)節(jié)蝶閥（303），然后關(guān)閉低壓缸進汽隔離閥（304），關(guān)閉前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309），啟動前置抽真空設(shè)備（110），保證汽輪機低壓缸（104）不進汽，同時汽輪機低壓缸（104）和凝汽器（105）處于高真空的運行狀態(tài)，機組背壓接近1.5kPa左右運行，觀察低壓缸轉(zhuǎn)子溫度趨勢，適當(dāng)投入低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305）對低壓缸噴水減溫，保持低壓轉(zhuǎn)子不超溫，則實現(xiàn)低壓缸脫缸運行。

2、一次管網(wǎng)儲熱，通過首站和二次站的聯(lián)合調(diào)節(jié)，利用一次管網(wǎng)在較高負荷時儲熱以補充低負荷時供熱能力的不足；具體實施方案：機組電負荷較高而相應(yīng)熱負荷較低時，利用現(xiàn)有一次管網(wǎng)配合熱用戶側(cè)二次管網(wǎng)上相關(guān)設(shè)備進行調(diào)節(jié)，在不增加熱用戶熱負荷的前提下提高一次網(wǎng)循環(huán)水溫度。在機組電負荷較低而熱負荷有較高的時候，利用一次管網(wǎng)儲熱提高二次管網(wǎng)側(cè)溫度，從而實現(xiàn)提高熱負荷。利用現(xiàn)有設(shè)備一次網(wǎng)儲熱時，增加熱網(wǎng)抽汽調(diào)節(jié)閥（307）開度，增加進入熱網(wǎng)加熱器（111）抽汽量，提高一次管網(wǎng)熱網(wǎng)循環(huán)水溫度，同時相應(yīng)調(diào)整熱用戶一二次網(wǎng)旁路門（313），熱用戶二二次網(wǎng)旁路門（314），熱用戶三二次網(wǎng)旁路門（315）開度，在二次測循環(huán)水溫度提高的情況下不增加各熱用戶熱負荷。實現(xiàn)管網(wǎng)儲熱。

3、增設(shè)電鍋爐，防止極端天氣期以及機組長時間低負荷運行管網(wǎng)導(dǎo)致蓄熱功能失效時，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰；具體實施方案：增設(shè)電鍋爐（109），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312），在極端天氣時以及機組長時間低負荷運行管網(wǎng)導(dǎo)致儲熱功能失效時，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰；電鍋爐采用高壓電極鍋爐，可直接由發(fā)電機的出線供電或增加高廠變高壓供電，配電系統(tǒng)相對簡單；需要電鍋爐調(diào)峰供熱時，開啟電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311），關(guān)閉電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312），熱網(wǎng)循環(huán)水進入電鍋爐后被加熱至熱用戶需求溫度后供出。

4、高低壓旁路改造，對高、低壓旁路進行改造作為供熱的備用手段，進一步提高機組低負荷下供熱的可靠性。具體方案：高壓旁路，在主蒸汽（202）管道至汽輪機高壓缸（102）排汽管道之間增加一旁路，并增設(shè)高壓旁路截止閥（301）、高壓旁路減溫減壓器（112）、高壓旁路減溫水截止閥（302）、高壓旁路減溫水（203）；低壓旁路，在汽輪機中壓缸（103）進汽管道與凝汽器（105）之間增設(shè)一旁路，并增設(shè)低壓旁路截止閥（306）、低壓旁路減溫減壓器（113）、低壓旁路減溫水（204）、低壓旁路至熱網(wǎng)加熱器調(diào)節(jié)閥（308），在事故及其他技術(shù)方式失效時，為保證供熱安全，開啟高壓旁路截止閥（301）及高壓旁路減溫減壓器（112）將主蒸汽減溫減壓后引至高壓缸排汽至再熱器后，同時開啟低壓旁路截止閥（306）及低壓旁路減溫減壓器（113），適當(dāng)調(diào)整低壓旁路至熱網(wǎng)加熱器調(diào)節(jié)閥（308）開度將減溫減壓后的再熱蒸汽引至熱網(wǎng)加熱器（111）輔助供熱，保證機組低負荷下供熱負荷。

改造后實現(xiàn)熱電解耦整個供熱期供熱量組成示意圖如附圖2。

將供暖期分為五個階段：供熱期0-1定義為供熱初期，指供熱期初期供水溫度低于75℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量完全由中壓缸排汽抽汽提供；供熱期1-2定義為供熱次寒一期，指供熱期前期供水溫度低于85℃而高于75℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量由中壓缸排汽抽汽、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐供熱三部分提供；供熱期2-3定義為供熱高峰期，指供熱期供水溫度高于85℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量由中壓缸排汽抽汽、低壓缸脫缸運行抽汽、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐供熱四部分提供；供熱期3-4定義為供熱次寒二期，指供熱期后期供水溫度低于85℃而高于75℃的時間段，此時熱網(wǎng)供熱量由中壓缸排汽抽汽、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐供熱三部分提供；供熱期4-5定義為供熱末期，供熱期末期供水溫度低于75℃的時間段；此時熱網(wǎng)供熱量完全由中壓缸排汽抽汽提供；常規(guī)中壓缸排汽抽汽供熱部分（401），一次管網(wǎng)調(diào)節(jié)儲熱部分（402），電鍋爐調(diào)節(jié)供熱部分（403），低壓缸脫缸運行抽汽補充部分（404），電鍋爐調(diào)節(jié)供熱部分（405）。

改造后供熱期供熱量基本由抽汽供熱、一次管網(wǎng)儲熱調(diào)節(jié)、低壓缸脫缸運行抽汽、電鍋爐調(diào)峰供熱四部分組成，若無事故狀態(tài)不啟用高低壓旁路供熱。

應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)后，熱電機組增加20%額定容量電負荷調(diào)峰能力，電負荷最小技術(shù)出力可達36%額定容量。機組可增加30%供熱能力，供熱負荷在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加約30%。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案獲得了以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明所述技術(shù)方案通過對汽輪機本體進行少量改造，增加低壓缸進汽隔離閥，低壓缸缸內(nèi)噴射減溫裝置，前置抽真空裝置后低壓缸脫缸運行即可達到增加機組供熱能力，較其他本體改造技術(shù)對本體改造量少，安全可靠，相對費用較低。

2、儲熱方面，本技術(shù)方案通過首站和二次站的聯(lián)合調(diào)節(jié)，利用一次管網(wǎng)在較高負荷時儲熱以補充低負荷時供熱能力的不足，儲熱設(shè)備為現(xiàn)有一次管網(wǎng)，只需首站和二次站調(diào)節(jié)配合，不增加額外儲熱設(shè)備，實現(xiàn)儲熱功能。

3、對高、低壓旁路進行改造作為供熱的備用手段，進一步提高機組低負荷下供熱的可靠性，只做備用供熱方式，增加供熱安全性，避免其供熱成本高的缺點。

4、電鍋爐調(diào)峰方面，減少電鍋爐配置功率，采用高壓電機鍋爐，通過電鍋爐做為熱負荷的調(diào)峰，利用電鍋爐調(diào)峰的特點后盡可能的利用系統(tǒng)配合減小所需配置的電鍋爐功率，減少初投資。

5、通過一系列新技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新，在盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備，兼顧能效和安全性的情況下，實現(xiàn)低負荷下的熱電解耦，同時系統(tǒng)改造量較小。

本發(fā)明的關(guān)鍵點是（1）實現(xiàn)低壓缸非改造下脫缸運行提升機組的供熱能力；（2）通過高負荷下一次管網(wǎng)的蓄熱補充低負荷下的部分不足的供熱量；（3）通過體系技術(shù)配合減小所需電配置鍋爐功率；（4）系統(tǒng)改造量較小兼顧能效和安全性的情況下，實現(xiàn)低負荷下的熱電解耦。

本發(fā)明的保護點是（1）實現(xiàn)低壓缸非改造下脫缸運行提升機組的供熱能力；（2）通過高負荷下一次管網(wǎng)的蓄熱補充低負荷下的部分不足的供熱量；（3）熱電解耦改造中電鍋爐配置功率減小；（4）整體系統(tǒng)改造量較小，但兼顧能效及安全性。

實例說明：

某電廠1臺330MW抽凝式汽輪機組，采暖最大工況抽汽量550t/h，單機承擔(dān)680萬平方米供熱面積，采暖高峰期機組在滿足熱負荷時最小電負荷180MW，由于該電廠附近集中供熱面積的增加了100萬平方米，而且該廠地處東北地區(qū)需進行靈活性調(diào)峰改造?，F(xiàn)需要進行改造在滿足增加供熱面積的情況下實現(xiàn)熱電解耦，在不減少供熱負荷的情況下，使得機組最小技術(shù)出力降至40%額定容量以下，且需要滿足供熱安全。

根據(jù)本發(fā)明所述技術(shù)進行熱電解耦改造，改造包括四個部分：低壓缸脫缸運行改造、一次管網(wǎng)儲熱、電鍋爐改造、高低壓旁路改造。低壓缸脫缸運行改造：增設(shè)前置抽真空設(shè)備（110），低壓缸進汽隔離閥（304），低壓缸減溫水調(diào)節(jié)閥（305），前置抽真空設(shè)備旁路截止閥（309）；一次管網(wǎng)儲熱需對現(xiàn)有管網(wǎng)閥門調(diào)節(jié)及性能進行檢修；電鍋爐改造：增設(shè)電鍋爐（109），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水進水門（310），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水出水門（311），電鍋爐熱網(wǎng)循環(huán)水旁路門（312）其中電鍋爐選用高壓電極鍋爐，功率50MW；高低壓旁路改造：高壓旁路，在主蒸汽（202）管道至汽輪機高壓缸（102）排汽管道之間增加一旁路，并增設(shè)高壓旁路截止閥（301）、高壓旁路減溫減壓器（112）、高壓旁路減溫水截止閥（302）、高壓旁路減溫水（203）；低壓旁路，在汽輪機中壓缸（103）進汽管道與凝汽器（105）之間增設(shè)一旁路，并增設(shè)低壓旁路截止閥（306）、低壓旁路減溫減壓器（113）、低壓旁路減溫水（204）、低壓旁路至熱網(wǎng)加熱器調(diào)節(jié)閥（308）。

按上述方案改造完成后，供熱能力增加145t/h，最大供熱面積增加至860萬平方米，供熱能力增加約26.5%，在滿足供熱負荷的前提下，機組最小電負荷120MW，機組最小技術(shù)出力降至36.4%額定容量，滿足改造需求，因為高低壓旁路改造相比改造前機組供熱安全性大幅提升。

本發(fā)明技術(shù)所述系統(tǒng)中前置抽真空設(shè)備（110）可以為離心式真空泵，也可為蒸汽噴射器以及羅茨式真空泵。

本發(fā)明技術(shù)所述系統(tǒng)中電鍋爐（109），除本發(fā)明實施例中提到的高壓電極式電鍋爐，也可為電熱管式電鍋爐、電熱棒式電鍋爐、電熱板式電鍋爐、感應(yīng)式電鍋爐、浸沒式電鍋爐。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型，這些變化、修改、替換和變型也視為本發(fā)明的保護范圍。