本實(shí)用新型涉及電廠中鍋爐運(yùn)行的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電是目前比較成熟、經(jīng)濟(jì)效益較好的一種可再生能源發(fā)電技術(shù)。且由于我國具有較豐富的風(fēng)資源，因此風(fēng)力發(fā)電建設(shè)在我國已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。不過就發(fā)電負(fù)荷的穩(wěn)定性來講，風(fēng)電發(fā)電遠(yuǎn)不如火力發(fā)電和水力發(fā)電穩(wěn)定。如：當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于停風(fēng)或者失速而失去出力后，會(huì)使電網(wǎng)頻率降低。因此，尤其當(dāng)風(fēng)電容量在整個(gè)電網(wǎng)中所占的比例較大的情形下，電網(wǎng)的輸出功率的隨機(jī)波動(dòng)性會(huì)對(duì)電網(wǎng)頻率造成不可回避的影響，而電網(wǎng)頻率的不穩(wěn)定將直接影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量以及一些對(duì)頻率較為敏感的負(fù)載的正常工作。

為了有效降低由于風(fēng)力發(fā)電導(dǎo)致的電網(wǎng)頻率的不穩(wěn)定性，就要求電網(wǎng)中其他常規(guī)機(jī)組(火力發(fā)電、水力發(fā)電)具有較高的頻率響應(yīng)能力，通過對(duì)電網(wǎng)頻率進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)來有效地抑制電網(wǎng)頻率的波動(dòng)。我國的風(fēng)力發(fā)電主要集中分布在華北、西北和東北(“三北”)地區(qū)，而該“三北”地區(qū)的水力發(fā)電很少，因此改善“三北”地區(qū)的電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性的任務(wù)便主要落在火力發(fā)電的身上。

目前的火電廠調(diào)負(fù)荷的模式如下：當(dāng)火電廠接到提高AGC升負(fù)率的調(diào)度指令時(shí)，操作人員為了快速跟上AGC升負(fù)率，通常會(huì)將汽輪機(jī)高壓缸入口處的高調(diào)門適當(dāng)?shù)卮蜷_，這時(shí)汽輪機(jī)獲得的壓力即可以短時(shí)間地滿足汽輪機(jī)所運(yùn)行的負(fù)荷的要求；當(dāng)調(diào)度指令要求大幅度提升負(fù)荷時(shí)，只能依靠蒸汽系統(tǒng)，通過進(jìn)一步開大高調(diào)門來滿足汽輪機(jī)所需的能量，當(dāng)高調(diào)門的入口和出口處的壓力相等時(shí)，繼續(xù)開大高調(diào)門便失去了意義。此時(shí)只能依靠現(xiàn)場加煤加風(fēng)加水來 彌補(bǔ)汽輪機(jī)所需的能量，而水轉(zhuǎn)化為蒸汽是一個(gè)緩慢的熱交換過程，需由煤燃燒放出的熱量被水吸收水再轉(zhuǎn)化為蒸汽，才能得到汽輪機(jī)所需能量。因此現(xiàn)場加煤加風(fēng)加水的方式并不能及時(shí)地響應(yīng)大幅度提升負(fù)荷的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，如何在需要大幅度提升鍋爐系統(tǒng)的負(fù)荷時(shí)，保證火電廠的鍋爐能夠?yàn)榘l(fā)電機(jī)組快速、及時(shí)地提供足夠的能量，從而維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。

解決方案

為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，提供了一種AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)。該鍋爐系統(tǒng)包括：

鍋爐本體，其具有高溫過熱器和汽輪機(jī)機(jī)組，所述鍋爐本體用于火力發(fā)電；以及

至少一個(gè)儲(chǔ)能部，其設(shè)于所述高溫過熱器和所述汽輪機(jī)機(jī)組之間，所述儲(chǔ)能部用于集中儲(chǔ)能；

其中，所述儲(chǔ)能部通過汽輪機(jī)高調(diào)門至少連接至所述汽輪機(jī)機(jī)組的汽輪機(jī)高壓缸。

對(duì)于上述AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)施方式中，所述儲(chǔ)能部具有殼體，所述殼體的內(nèi)側(cè)圍擋形成有密閉空間；

其中，所述儲(chǔ)能部在所述殼體的厚度方向上設(shè)有進(jìn)汽口和出汽口，所述高溫過熱器經(jīng)所述進(jìn)汽口與所述密閉空間連通，所述密閉空間經(jīng)所述出汽口與所述汽輪機(jī)高調(diào)門連通，所述汽輪機(jī)高調(diào)門連接至所述汽輪機(jī)高壓缸。

對(duì)于上述AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)施方式中，所述出氣口和所述汽輪機(jī)高調(diào)門通過第一管道相連接，所述高溫過熱器和所述進(jìn)汽口通過第二管道相連接；

且所述第一管道和所述第二管道的長度均≤5m。

對(duì)于上述AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)施方式中，所述殼體的外側(cè)包覆有保溫層，用于維持進(jìn)入所述密閉空間內(nèi)的高溫高壓氣體的溫度水平。

對(duì)于上述AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)施方式中，所述儲(chǔ)能部在殼體的厚度方向上還設(shè)有疏水口，用于在所述密閉空間內(nèi)的高溫高壓氣體液化為水的量達(dá)到設(shè)定值的情形下，通過開啟所述疏水口將所述液化為水的量排出所述密閉空間。

對(duì)于上述AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)施方式中，所述設(shè)定值為所述液化為水的量增加至所述密閉空間容積的5％時(shí)開始疏水，所述液化為水的量減少至所述密閉空間容積的1％時(shí)關(guān)閉疏水。

對(duì)于上述AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)施方式中，所述儲(chǔ)能部在殼體的厚度方向上還設(shè)有安全排氣閥，用于在所述密閉空間內(nèi)部的壓力超過安全壓力的設(shè)定閾值的情形下，通過啟動(dòng)所述安全排氣閥以維持鍋爐系統(tǒng)的安全性；

且在安裝狀態(tài)下，所述安全排氣閥的出口位置不對(duì)準(zhǔn)非耐高溫高壓的對(duì)象。

對(duì)于上述AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)施方式中，所述對(duì)象至少包括臨近鍋爐系統(tǒng)的人行通道。

有益效果

通過引入儲(chǔ)能部，在正常運(yùn)行的情形下，高溫過熱器將高溫高壓的氣體儲(chǔ)存至其內(nèi)的密閉空間內(nèi)。當(dāng)鍋爐系統(tǒng)需要由低負(fù)荷大幅度提升至高負(fù)荷時(shí)，通過儲(chǔ)能部向汽輪機(jī)高調(diào)門輸出密閉空間內(nèi)儲(chǔ)存的能量以對(duì)鍋爐系統(tǒng)的汽輪機(jī)提供所需的能量。提升了火電廠的AGC升負(fù)率，保證了電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。

根據(jù)下面參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的其它特征及方面將變得清楚。

附圖說明

包含在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例、特征和方面，并且用于解釋本實(shí)用新型的原理。

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的鍋爐系統(tǒng)的儲(chǔ)能部的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記列表

1 屏式過熱器

2 屏式再熱器

3 高溫過熱器

4 高溫再熱器

5 低溫再熱器

6 低溫過熱器

7 儲(chǔ)能部

8 汽輪機(jī)高調(diào)門

9 下降管

10 水冷壁

11 鍋爐爐膛

12 進(jìn)氣口

13 出氣口

14 疏水口

15 安全排氣閥

16 殼體

17 保溫層

18 密閉空間

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。

另外，為了更好的說明本實(shí)用新型，在下文的具體實(shí)施方式中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒有某些具體細(xì)節(jié)，本實(shí)用新型同樣可以實(shí)施。在一些實(shí)例中，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本實(shí)用新型的主旨。

實(shí)施例1

圖1示出本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的AGC升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出鍋爐系統(tǒng)的儲(chǔ)能部的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示的一種AGC(Automatic Generation Control，自動(dòng)發(fā)電控制)升負(fù)率提升型鍋爐系統(tǒng)，主要包括完成正常發(fā)電的鍋爐本體以及提升AGC升負(fù)率的儲(chǔ)能部7。

根據(jù)要求鍋爐系統(tǒng)提升負(fù)荷的速率要求，可以設(shè)置一個(gè)或者一個(gè)以上的儲(chǔ)能部7。由于汽輪機(jī)機(jī)組中的汽輪機(jī)中壓缸和汽輪機(jī)低壓缸的工作效率相對(duì)較低，因此本實(shí)用新型的鍋爐系統(tǒng)只針對(duì)汽輪機(jī)高壓缸增設(shè)儲(chǔ)能部7。

在增設(shè)儲(chǔ)能部7的前提下，進(jìn)一步參照?qǐng)D，鍋爐系統(tǒng)的工作流程主要包括：

給水泵→冷凝器→省煤器→汽包→下降管9→水冷壁10→汽包→低溫過熱器6→屏式過熱器1→高溫過熱器3→儲(chǔ)能部7→汽輪機(jī)高調(diào)門8→汽輪機(jī)高壓缸→低溫再熱器5→屏式再熱器2→高溫再熱器4→汽輪機(jī)中壓缸→汽輪機(jī)低壓缸→冷凝器。

煤粉在爐膛11內(nèi)燃燒釋放出大量熱量。爐膛內(nèi)側(cè)鋪設(shè)有由金屬管道組成的 水冷壁10，燃燒放出的熱量主要以熱輻射的形式被水冷壁10受熱面強(qiáng)烈吸收。但是由于熱負(fù)荷的限制和爐膛體積的限制，爐膛出口處的煙溫一般仍高達(dá)950℃左右。為了對(duì)這股高溫?zé)煔膺M(jìn)行利用，煙道里還依次裝有屏式過熱器1、屏式再熱器2、高溫過熱器3、高溫再熱器4、低溫過熱器6、低溫再熱器5、省煤器和空氣預(yù)熱器等受熱面。高溫?zé)煔庖来瘟鬟^這些受熱面，通過輻射、對(duì)流等換熱方式向這些受熱面放熱。通過從空氣預(yù)熱器出來的排煙溫度一般在130℃左右。這時(shí)的煙氣已無法再利用，被送入除塵器進(jìn)行分離，將煙氣攜帶的絕大部分飛灰除掉，再由引風(fēng)機(jī)引入煙囪，最終排入大氣。

對(duì)于亞臨界壓力以上的鍋爐，工質(zhì)從省煤器出口聯(lián)箱經(jīng)導(dǎo)管流入汽包，在此過程中，工質(zhì)是在給水泵的強(qiáng)制作用下流動(dòng)的。進(jìn)入汽包后的工質(zhì)沿著下降管9流入水冷壁下聯(lián)箱，并由此分配到各水冷壁10管進(jìn)入爐膛受熱，并形成汽水混合物返回汽包。這一段的流動(dòng)是靠下降管和水冷壁10管中汽水混合物的密度差來維持的。汽水混合物返回汽包后，經(jīng)汽包中的汽水分離裝置分離，蒸汽集中在汽包上半部的汽空間，水則進(jìn)入汽包下半部的水空間，又開始新的自然循環(huán)流動(dòng)。

汽包中的飽和蒸汽分離出來后，通過導(dǎo)管依次引入低溫過熱器6、屏式過熱器1、高溫過熱器3中進(jìn)行過熱。當(dāng)過熱蒸汽被加熱到額定溫度后，被輸送到汽輪機(jī)高壓缸做功。從汽輪機(jī)高壓缸出口出來的蒸汽被依次引到低溫再熱器5、屏式再熱器2、高溫再熱器4進(jìn)行再熱。當(dāng)達(dá)到要求的溫度后，再熱蒸汽經(jīng)再熱蒸汽出口重新引入汽輪機(jī)的中、低壓缸膨脹做功。

其中，屏式過熱器1通常布置在鍋爐系統(tǒng)的爐膛上部或者爐膛出口煙窗處，而屏式再熱器2通常布置在鍋爐系統(tǒng)的爐膛出口煙窗處，二者均既直接接受爐內(nèi)輻射熱，又吸收受熱面的高溫?zé)煔獾膶?duì)流熱。屏式過熱器1和屏式再熱器2都是受熱面，但做功的對(duì)象不同，輸出的壓力不同，輸出的溫度不同。

其中，高溫過熱器3和高溫再熱器4通常布置在鍋爐系統(tǒng)的水平煙道，其內(nèi)均置有飽和或者具有一定過熱度的蒸汽，高溫?zé)煔夥謩e流過高溫過熱器3和高溫再熱器4。高溫過熱器3、高溫再熱器4都是受熱面，但做功的對(duì)象不同， 輸出的壓力不同，輸出的溫度不同。

其中，低溫再熱器5和低溫過熱器6通常布置在鍋爐系統(tǒng)的豎井煙道，低溫再熱器主要用于對(duì)已經(jīng)做過功的低壓蒸汽進(jìn)行再加熱，使其達(dá)到一定得溫度，而低溫過熱器則主要用于將由汽包過來的高壓蒸汽進(jìn)行再加熱，使其達(dá)到一定得溫度。

參照?qǐng)D2，在一種可能的實(shí)施方式中，儲(chǔ)能部7具有殼體16，所述殼體16的內(nèi)側(cè)圍擋形成有能夠儲(chǔ)存高溫高壓氣體的密閉空間18。殼體16的形狀大致為與火電廠的鍋爐系統(tǒng)的汽包類似的結(jié)構(gòu)，在殼體16的厚度方向上設(shè)有進(jìn)氣口12和出氣口13。其中，所述鍋爐本體的高溫過熱器3經(jīng)進(jìn)氣口12與所述密閉空間18連通，密閉空間18經(jīng)出氣口13與鍋爐本體的汽輪機(jī)高調(diào)門8連通，而汽輪機(jī)高調(diào)門8的出口與汽輪機(jī)高壓缸的入口相連。

在一種可能的實(shí)施方式中，殼體16的厚度方向上還設(shè)有安全排氣閥15，主要用于當(dāng)密閉空間內(nèi)部的壓力超過安全壓力的設(shè)定閾值時(shí)，通過立即啟動(dòng)安全排氣閥15來保證儲(chǔ)能部7的可靠性，以及維持鍋爐系統(tǒng)的安全性。進(jìn)一步考慮到鍋爐系統(tǒng)的安全性，在安裝儲(chǔ)能部7的時(shí)候，要保證安全排氣閥12的位置必須避開人行通道以及不能承受高溫高壓的相關(guān)結(jié)構(gòu)或者物體。

在一種可能的實(shí)施方式中，可以在殼體16的外側(cè)設(shè)有保溫層17，這是由于從高溫過熱器3流出的氣體不但是具有高壓還具有高溫的特點(diǎn)，而高溫高壓氣體進(jìn)入密閉空間18之后會(huì)有氣體液化的現(xiàn)象。通過保溫層17來維持進(jìn)入密閉空間18內(nèi)的氣體的溫度水平，可以盡可能地減少液化為水的氣體量，從而提高了儲(chǔ)能部7的儲(chǔ)能水平。

在一種可能的實(shí)施方式中，儲(chǔ)能部7在殼體16的厚度方向上還設(shè)有疏水口14，疏水口14的主要功能為：由于從高溫過熱器3流出的高溫高壓氣體在進(jìn)入儲(chǔ)能部7之后，即使在增設(shè)保溫層17的前提下，也不能保證做到100％的保溫，因此在密閉空間18內(nèi)不可避免地會(huì)有少量的氣體液化為水，如可以當(dāng)該部分液化為水的量累計(jì)到密閉空間18整體的5％左右之后通過疏水口14排出。

可以看出，在本實(shí)用新型的鍋爐系統(tǒng)中，通過在高溫過熱器3的出口和汽 輪機(jī)高調(diào)門8的入口之間引入儲(chǔ)能部7，在鍋爐系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，可以將高溫過熱器3中的高溫高壓氣體通往并集中儲(chǔ)存于密閉空間18內(nèi)。通過在儲(chǔ)能部7中儲(chǔ)存相當(dāng)部分的可提供給汽輪機(jī)高壓缸的能量。當(dāng)火電廠接收到要求鍋爐系統(tǒng)由低負(fù)荷大幅度提升至高負(fù)荷的調(diào)度指令時(shí)，通過開大汽輪機(jī)高調(diào)門8的開度，即可將密閉空間18內(nèi)儲(chǔ)存的高溫高壓氣體連續(xù)、快速地通過汽輪機(jī)高調(diào)門8為汽輪機(jī)組中的汽輪機(jī)高壓缸提供充足的能量，使得汽輪機(jī)機(jī)組中的汽輪機(jī)高壓缸能夠快速達(dá)到調(diào)度指令對(duì)應(yīng)的負(fù)荷要求。在火電廠的鍋爐系統(tǒng)能夠滿足了調(diào)度指令的前提下，即保證了整個(gè)電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。

在將儲(chǔ)能部7接入鍋爐系統(tǒng)時(shí)，為了保證安全，必須在鍋爐系統(tǒng)停止運(yùn)行且鍋爐蒸汽系統(tǒng)各管道內(nèi)的內(nèi)部壓力接近大氣壓的狀態(tài)下才可以進(jìn)行。在滿足上述條件的前提下，根據(jù)現(xiàn)場的施工情況，在高溫過熱器3和汽輪機(jī)高調(diào)門8之間選取合適(方便安裝、沒有物體干涉)的安裝位置，在位置確定的基礎(chǔ)上，采用管道切割機(jī)加工出兩段具有吻合的連接口結(jié)構(gòu)的管道。管道切割完成之后，將儲(chǔ)能部7的進(jìn)氣口9與高溫過熱器3的出口通過其中的一根管道連接，并在管道的兩端進(jìn)行可靠焊接的操作，以及將儲(chǔ)能部7的出氣口13與汽輪機(jī)高調(diào)門8的入口通過其中的另一根管道連接，并在管道的兩端進(jìn)行可靠的焊接操作。

作為一種優(yōu)選，在保證儲(chǔ)能部7能夠合理安裝并正常運(yùn)行的前提下，盡可能地縮短連接“高溫過熱器3和儲(chǔ)能部7”以及連接“儲(chǔ)能部7和汽輪機(jī)高調(diào)門8”的兩根管道的長度分別不大于5m，這是因?yàn)椋艿篱L度的增加必然伴隨著能量的損失。

需要說明的是，盡管以一個(gè)儲(chǔ)能部7作為示例介紹了如上，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，本實(shí)用新型應(yīng)不限于此。事實(shí)上，用戶完全可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景和需求，靈活地調(diào)整儲(chǔ)能部7的形狀、體積以及個(gè)數(shù)。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。