本發(fā)明智能化熱電耦合的儲能背壓機(jī)系統(tǒng)涉及的是一種根據(jù)發(fā)電供熱需求進(jìn)行靈活調(diào)配的儲能、發(fā)電、供熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、熱電廠背壓機(jī)設(shè)計(jì)運(yùn)行情況：

2、背壓機(jī)是熱電廠的核心設(shè)備，熱電廠的現(xiàn)有的背壓機(jī)是以熱定電，有多少排汽供熱量，就對應(yīng)相應(yīng)的發(fā)電量；發(fā)電量由供熱量確定，不可以隨意調(diào)節(jié)，靈活性較差。背壓機(jī)在額定熱負(fù)荷（或高熱負(fù)荷）時(shí)效率高，在低熱負(fù)荷時(shí)效率低。現(xiàn)有熱電廠的熱負(fù)荷普遍在45-100%間波動(dòng)，而且平均熱負(fù)荷僅為最大熱負(fù)荷的65%左右。這種情況，選擇功率過大的背壓機(jī)會導(dǎo)致全年運(yùn)行時(shí)的總體效率降低，選擇功率過小的背壓機(jī)，會導(dǎo)致熱電廠要經(jīng)常運(yùn)行減溫減壓器，從而導(dǎo)致能源的浪費(fèi)；熱電廠的鍋爐常常會低負(fù)荷運(yùn)行甚至無法運(yùn)行，并且現(xiàn)在伴隨著新能源發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)后，面對風(fēng)能、太陽能這類新能源發(fā)電的不確定性，為了保證電網(wǎng)的穩(wěn)定，對熱電廠也提出了調(diào)峰運(yùn)行的要求。

3、新能源進(jìn)入電網(wǎng)后的情況：

4、現(xiàn)代社會生產(chǎn)中，風(fēng)能、太陽能這類新能源得到了快速的推廣，這類新興的發(fā)電系統(tǒng)受環(huán)境影響大，何時(shí)發(fā)電，能發(fā)多少電均具有較大不確定性，為了保證新能源上網(wǎng)時(shí)的電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，現(xiàn)有的火力發(fā)電廠需要進(jìn)行靈活性調(diào)峰。目前的很多火力發(fā)電廠在設(shè)計(jì)時(shí)，是以額定發(fā)電量為設(shè)計(jì)工況，在低負(fù)荷時(shí)效率降低明顯?；鹆Πl(fā)電廠調(diào)峰的靈活性還不夠（尤其是在低負(fù)荷時(shí)），不能夠很好地與風(fēng)能、太陽能這類新能源進(jìn)行良好的配合。同樣的道理，對于以熱定電的傳統(tǒng)背壓機(jī)，其發(fā)電量只能隨熱負(fù)荷變化而變化，也無法另外調(diào)節(jié)。

5、現(xiàn)有的單壓背壓機(jī)供熱系統(tǒng)主要包括背壓汽輪機(jī)和回?zé)嵯到y(tǒng)；熱電廠背壓機(jī)的供熱由背壓機(jī)直接對外供熱，其回?zé)嵯到y(tǒng)一般由軸封加熱器、除氧器和高壓加熱器。目前背壓機(jī)及其供熱的參數(shù)一般是供熱蒸汽約0.49-2.5mpa，回?zé)嵯到y(tǒng)的加熱蒸汽一般直接采用背壓機(jī)的排汽，高加用汽由排汽或汽輪機(jī)抽汽口提供。

6、現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用中，將20℃的環(huán)境水加熱到95℃左右，需要的蒸汽參數(shù)約為0.11mpa左右。熱電廠背壓機(jī)的排汽普遍是0.49-2.5mpa，回?zé)嵯到y(tǒng)采用此蒸汽加熱20℃左右的環(huán)境水（回?zé)嵯到y(tǒng)用水），這樣造成該部分回?zé)嵴羝膲翰钅芰縶（0.49-2.5mpa）與（0.11-0.12mpa）的壓差能量}沒有被有效的梯級利用，背壓參數(shù)越高，該部分蒸汽的壓差能量利用率越低。

7、在當(dāng)前整個(gè)電網(wǎng)需要靈活性調(diào)峰的趨勢下，本專利提供了一種智能化熱電耦合的儲能背壓機(jī)系統(tǒng)，解決熱電廠的電、熱能調(diào)配和儲能的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明有鑒于此，提供了一種新型的背壓機(jī)組合儲能方式，進(jìn)行電、熱能調(diào)配和儲能的電熱供應(yīng)系統(tǒng)，本方案能夠很好地克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，滿足供電網(wǎng)絡(luò)和供熱熱網(wǎng)的調(diào)峰需求，相較于現(xiàn)有的熱電廠發(fā)電供熱系統(tǒng)，其很好地兼顧了發(fā)電、供熱的靈活性和高效率，具有良好的使用和推廣價(jià)值。

2、一種利用背壓機(jī)組合進(jìn)行電、熱能調(diào)配和儲能的電熱供應(yīng)系統(tǒng)，包括鍋爐、單壓背壓機(jī)、雙壓背壓機(jī)、離合器、回?zé)釁^(qū)一、回?zé)釁^(qū)二和發(fā)電機(jī)；

3、具體地，其中鍋爐通過蒸汽管道分別連接雙壓背壓機(jī)和單壓背壓機(jī)，雙壓背壓機(jī)的前端為高壓區(qū)，后端為低壓區(qū)；單壓背壓機(jī)只有高壓區(qū)。單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)通過蒸汽管道分別連接回?zé)釁^(qū)一（單壓背壓機(jī)供熱系統(tǒng)）和回?zé)釁^(qū)二（雙壓背壓機(jī)儲能供熱系統(tǒng)），回?zé)釁^(qū)一和回?zé)釁^(qū)二再通過蒸汽管道連接鍋爐；單壓背壓機(jī)與雙壓背壓機(jī)之間的布局方案包括單側(cè)方案和兩翼方案；

4、其中單側(cè)方案為：單壓背壓機(jī)與雙壓背壓機(jī)之間通過離合器連接，單壓背壓機(jī)的另一端連接有發(fā)電機(jī)；即雙壓背壓機(jī)、離合器、單壓背壓機(jī)和發(fā)電機(jī)依次進(jìn)行動(dòng)力串聯(lián)；

5、兩翼方案為：離合器與發(fā)電機(jī)之間進(jìn)行動(dòng)力連接，離合器與發(fā)電機(jī)的另一側(cè)分別動(dòng)力連接單壓背壓機(jī)和/或雙壓背壓機(jī)；即雙壓背壓機(jī)、離合器、發(fā)電機(jī)和單壓背壓機(jī)依次進(jìn)行動(dòng)力串聯(lián)，或單壓背壓機(jī)、離合器、發(fā)電機(jī)和雙壓背壓機(jī)依次進(jìn)行動(dòng)力串聯(lián)，其中雙壓背壓機(jī)、離合器、發(fā)電機(jī)和單壓背壓機(jī)依次進(jìn)行動(dòng)力串聯(lián)為優(yōu)選方案。

6、在使用時(shí)，鍋爐內(nèi)的高壓蒸汽通過蒸汽管道分別輸送至單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)；

7、單側(cè)方案時(shí)，雙壓背壓機(jī)和單壓背壓機(jī)通過離合器連接，串聯(lián)連接到一根主軸上，主軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，可以選擇利用回?zé)釁^(qū)一和回?zé)釁^(qū)二進(jìn)行供熱；也能夠通過離合器斷開雙壓背壓機(jī)與單壓背壓機(jī)的連接，單壓背壓機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電以及選擇利用回?zé)釁^(qū)一進(jìn)行供熱；

8、兩翼方案時(shí)，單壓背壓機(jī)與發(fā)電機(jī)直連，雙壓背壓機(jī)通過離合器連接到發(fā)電機(jī)的另外一側(cè)；單壓背壓機(jī)、發(fā)電機(jī)、離合器和雙壓背壓機(jī)依次連接在同一條軸線上，單壓背壓機(jī)和發(fā)電機(jī)位于一側(cè)，離合器和雙壓背壓機(jī)位于發(fā)電機(jī)的另外一側(cè)。具體地，其中鍋爐通過蒸汽管道分別連接雙壓背壓機(jī)和單壓背壓機(jī)，雙壓背壓機(jī)的前端為高壓區(qū)，后端為低壓區(qū)；單壓背壓機(jī)只有高壓區(qū)。單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)通過蒸汽管道分別連接回?zé)釁^(qū)一（單壓背壓機(jī)供熱系統(tǒng)）和回?zé)釁^(qū)二（雙壓背壓機(jī)儲能供熱系統(tǒng)），回?zé)釁^(qū)一和回?zé)釁^(qū)二再通過蒸汽管道連接鍋爐；

9、在使用時(shí)，鍋爐內(nèi)的高壓蒸汽通過蒸汽管道分別輸送至單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)；

10、單壓背壓機(jī)與雙壓背壓機(jī)位于發(fā)電機(jī)的兩側(cè)，單壓背壓機(jī)與發(fā)電機(jī)直連，雙壓背壓機(jī)通過離合器與發(fā)電機(jī)連接，位于發(fā)電機(jī)的另外一側(cè)。單壓背壓機(jī)、發(fā)電機(jī)、離合器和雙壓背壓機(jī)依次串聯(lián)連接到一根主軸上，主軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，可以選擇利用回?zé)釁^(qū)一和回?zé)釁^(qū)二進(jìn)行供熱；也能夠通過離合器斷開雙壓背壓機(jī)與發(fā)電機(jī)的連接，單壓背壓機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電以及選擇利用回?zé)釁^(qū)一進(jìn)行供熱；

11、具體地，所述的回?zé)釁^(qū)一包括高壓加熱器一、除氧器一、軸封加熱器一、給水泵一、軸封疏水泵一、常壓冷水箱和冷水泵；

12、其中高壓加熱器一通過蒸汽管道與單壓背壓機(jī)中部的高壓區(qū)連接，高壓加熱器一進(jìn)汽來源于單壓背壓機(jī)中部的高壓區(qū)的高壓抽汽；高壓加熱器一出水通過管道單向連接鍋爐，用于將做功后的回?zé)嵴羝斔椭铃仩t進(jìn)行再次加熱。

13、除氧器一通過蒸汽管道與單壓背壓機(jī)的尾部進(jìn)行背壓排汽連接，在該蒸汽管道上還分設(shè)有用于對外供熱的管道；其中供熱的管道用于為客戶提供熱能。

14、除氧器一通過兩根管道與高壓加熱器一連接，其中一根為疏水管道，高壓加熱器一疏水單向輸送至除氧器一；另一根為除氧器一出水用給水泵單向輸送至高壓加熱器一，用于將除氧后的除鹽水送至高壓加熱器一。

15、此外，在單壓背壓機(jī)的兩端分別設(shè)置有軸封，軸封通過蒸汽管道單向輸送軸封漏汽至軸封加熱器一，用于回收軸封漏汽，并利用其熱量來加熱凝結(jié)水,減少能源損失,提高機(jī)組熱效率，軸封加熱器一上設(shè)置有單向輸送至除氧器一的給水管道，用于補(bǔ)充除氧器的回?zé)嵊盟?/p>

16、軸封加熱器一與常壓冷水箱分別設(shè)置有單向輸送的管道。其中軸封加熱器一單向輸送至常壓冷水箱上的管道安裝有軸封疏水泵，用于將軸封加熱器的凝結(jié)水輸送至常壓冷水箱內(nèi)；在常壓冷水箱單向輸送至軸封加熱器一上的管道安裝有冷水泵，用以將常壓冷水箱內(nèi)的冷卻水輸送至軸封加熱器一內(nèi)，輸送的冷卻水溫度為化學(xué)水車間的除鹽水，溫度為常溫，約20℃左右。

17、進(jìn)一步地，在除氧器一輸送高壓給水至高壓加熱器一上的管道上還安裝有給水泵一，用于輸送給水經(jīng)高加到鍋爐。

18、單壓背壓機(jī)中，單壓背壓機(jī)尾部通過蒸汽管道排汽至除氧器一的排氣壓力為0.49-2.5mpa之間。

19、在回?zé)釁^(qū)二中，包括高壓加熱器二、除氧器二、軸封加熱器二、給水泵二、軸封疏水泵二、低壓加熱器二、保溫常壓熱水箱和熱水泵；

20、其中高壓加熱器二通過蒸汽管道與雙壓背壓機(jī)中部的高壓區(qū)連接，高壓加熱器二接收雙壓背壓機(jī)中部的高壓區(qū)的高壓排汽；高壓加熱器二通過管道單向連接鍋爐，用于將高加出水輸送至鍋爐進(jìn)行再次加熱，提高蒸汽熱能的利用率。

21、除氧器二通過蒸汽管道與雙壓背壓機(jī)的高壓區(qū)連接，在該蒸汽管道上還分設(shè)有用于對外供熱的管道，供熱的管道用于為客戶提供熱能。

22、除氧器二通過兩根管道與高壓加熱器二連接，其中一根為高壓加熱器二疏水，單向輸送至除氧器二；另一根為除氧器二單向輸送至高壓加熱器二，在該管道上安裝有給水泵，用于將除氧后的除鹽水送至高壓加熱器二加熱；

23、雙壓背壓機(jī)中，低壓區(qū)尾部設(shè)置有蒸汽管道連接至低壓加熱器，低壓加熱器的凝結(jié)水設(shè)置有單向流動(dòng)的管道，該管道的尾端分為兩根，一根單向輸送至除氧器二，另一根單向輸送至保溫常壓熱水箱，該管道輸送溫度為95-97℃的熱水。

24、雙壓背壓機(jī)的兩端分別設(shè)置有軸封，軸封漏汽管道單向輸送軸封漏氣至軸封加熱器二，用于回收軸封漏汽并利用其熱量來加熱凝結(jié)水，減少能源損失,提高機(jī)組熱效率，軸封加熱器二上設(shè)置有單向輸送至低壓加熱器的給水管道。

25、軸封加熱器二的疏水通過管道單向連接至保溫常壓熱水箱，在管道上安裝有用于泵送除鹽水的軸封輸水泵二。

26、保溫常壓熱水箱上還設(shè)置有出水的管道，管道上安裝有熱水泵，管道分為兩根，一根對外供應(yīng)溫度為95-97℃的熱水，另一根將溫度為95-97℃的熱水輸送至除氧器一。

27、雙壓背壓機(jī)的尾端通過蒸汽管道單向連接低壓加熱器，低壓加熱器通過管道單向連接除氧器二；低壓加熱器還設(shè)置有疏水管道，管道上安裝有低加疏水泵，管道分為兩根，一根連接除氧器二，并供應(yīng)溫度為95-97℃的熱水；另一根將溫度為95-97℃的熱水輸送至保溫常壓熱水箱。

28、常壓冷水箱還能夠通過管道對軸封加熱器二進(jìn)行補(bǔ)水。

29、軸封加熱器二通過管道單向連接低壓加熱器。

30、雙壓背壓機(jī)中，高壓區(qū)和低壓區(qū)間的單向輸送蒸汽至除氧器二的蒸汽管道，高壓供汽排汽壓力一般為0.49-2.5mpa之間。

31、雙壓背壓機(jī)中，低壓區(qū)尾部連接至低壓加熱器的蒸汽管道，低壓排汽壓力為0.11-0.12mpa。

32、所述的離合器為燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)用的離合器，具體為西門子公司的3s離合器（同步自換擋離合器syn-chro-?self?shifting，簡稱3s離合器），其為一種依靠自身機(jī)構(gòu)的作用，無須借助于人工或其它輔助動(dòng)力設(shè)備，完全自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)嚙合或脫離嚙合，從而使動(dòng)力輸入設(shè)備與輸出設(shè)備連接起來或分離開來的設(shè)備，能夠根據(jù)軸系轉(zhuǎn)速差使運(yùn)動(dòng)中的軸系自動(dòng)離合，且保證單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)的轉(zhuǎn)速一致，保證發(fā)電時(shí)的穩(wěn)定性。

33、本發(fā)明在使用時(shí)，根據(jù)實(shí)際的要求，靈活調(diào)用單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)；

34、單側(cè)方案時(shí)，其調(diào)度方法如下：

35、在只需調(diào)用單壓背壓機(jī)時(shí)，單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)之間不進(jìn)行動(dòng)力嚙合，鍋爐內(nèi)的高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)單壓背壓機(jī)工作，單壓背壓機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。根據(jù)外界需求，通過單壓背壓機(jī)上的排汽管道，向外界供熱同時(shí)發(fā)電；

36、在需調(diào)用雙壓背壓機(jī)時(shí)，單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)之間進(jìn)行動(dòng)力嚙合，鍋爐內(nèi)的高壓蒸汽分別驅(qū)動(dòng)單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)工作，雙壓背壓機(jī)和單壓背壓機(jī)聯(lián)合帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，同時(shí)，根據(jù)供熱需求，通過單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)上的蒸汽管道，向外界進(jìn)行供熱，雙壓背壓機(jī)也可以對外供熱水。

37、在單壓背壓機(jī)功率（供熱）不夠時(shí)，單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)之間通過離合器進(jìn)行動(dòng)力嚙合，鍋爐內(nèi)的高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)雙壓背壓機(jī)工作，單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。增加對外的供熱量和供電量。

38、在外界需要熱水時(shí)，需要雙壓背壓機(jī)嚙合運(yùn)行，雙壓背壓機(jī)的低加疏水儲存到熱水箱，對外供應(yīng)熱水。

39、在外界熱負(fù)荷低，導(dǎo)致鍋爐低負(fù)荷無法運(yùn)行時(shí)，需要雙壓背壓機(jī)嚙合運(yùn)行，雙壓背壓機(jī)的低加疏水儲存到熱水箱。此時(shí)熱負(fù)荷沒有增加，但是增加了雙壓背壓機(jī)的進(jìn)汽，該部分蒸汽全部用來發(fā)電和儲能。從而增加了鍋爐的蒸發(fā)量，提高了鍋爐的負(fù)荷率。熱水箱的熱水在熱負(fù)荷上來后，進(jìn)入回?zé)嵯到y(tǒng)，用于回?zé)嵯到y(tǒng)補(bǔ)水。

40、兩翼方案時(shí)，其調(diào)度方法為：

41、在只需調(diào)用單壓背壓機(jī)時(shí)，雙壓背壓機(jī)與發(fā)電機(jī)間的離合器脫離，通向雙壓背壓機(jī)的蒸汽管道關(guān)閉，鍋爐內(nèi)的高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)單壓背壓機(jī)工作，單壓背壓機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，并根據(jù)外界需求，通過單壓背壓機(jī)上的排汽管道，向外界供熱同時(shí)發(fā)電；

42、在需調(diào)用雙壓背壓機(jī)時(shí)，離合器嚙合，鍋爐內(nèi)的高壓蒸汽分別驅(qū)動(dòng)雙壓背壓機(jī)和單壓背壓機(jī)工作，雙壓背壓機(jī)和單壓背壓機(jī)聯(lián)合帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，同時(shí)，根據(jù)實(shí)際需求，通過雙壓背壓機(jī)上的蒸汽管道，向外界進(jìn)行供熱和供熱水。

43、在單壓背壓機(jī)功率（供熱）不夠時(shí)，離合器嚙合，單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)同時(shí)工作，鍋爐內(nèi)的高壓蒸汽分別驅(qū)動(dòng)單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)工作，單壓背壓機(jī)和雙壓背壓機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，增加對外的供熱量和供電量。

44、在外界需要熱水和調(diào)峰時(shí)，離合器嚙合，雙壓背壓機(jī)運(yùn)行，雙壓背壓機(jī)的低加疏水儲存到熱水箱，對外供應(yīng)熱水和調(diào)峰。

45、在外界熱負(fù)荷低，導(dǎo)致鍋爐低負(fù)荷無法運(yùn)行時(shí)，需要雙壓背壓機(jī)運(yùn)行，雙壓背壓機(jī)的低加疏水儲存到熱水箱。熱水箱的熱水在熱負(fù)荷上來后，進(jìn)入回?zé)嵯到y(tǒng)，用于回?zé)嵯到y(tǒng)補(bǔ)水。

46、通過上述完整的智能化組合（熱電耦合）儲能背壓機(jī)熱力系統(tǒng)，在預(yù)定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)供熱、供電和儲能的靈活性調(diào)節(jié)，具有良好的使用和推廣價(jià)值。