[发明专利]基于蒸汽射流的大规模高效蓄热系统及其运行控制策略

说明书

基于蒸汽射流的大规模高效蓄热系统及其运行控制策略，该蓄热系统包括蒸汽抽汽管路、蒸汽射流系统、蓄热水罐、温度探测器、上布水器、下布水器、蓄热水循环系统以及供热水循环系统；蒸汽射流系统包括射流喷孔系统以及流量控制系统，射流喷孔系统中分为三层射流喷孔，根据冷水温度分布特性进行蒸汽流量分配，从下至上，三层射流喷孔的流量逐渐下降，流量分配由流量控制系统实现，流量计测得实时抽汽总流量，将流量分配信号送至两个PID控制器作为给定值，由相应的阀门动作完成三层喷孔流量的闭环控制，实现基于蒸汽射流的大规模高效蓄热。本发明能够在蒸汽射流蓄热过程中使蒸汽和冷水充分接触，实现快速换热，提高火电厂储能蓄热的可靠性与调峰灵活性。

技术领域

本发明涉及供热机组灵活性调峰技术领域，具体涉及一种基于蒸汽射流的大规模高效蓄热系统及其运行控制策略。

背景技术

我国当下的用电结构决定了电网的峰谷差很大，在北方地区有大量供热机组的背景下，以热定电模式使得供热机组调峰能力显著降低，因此提高供热机组深度调峰是急需的问题。

目前供热机组调峰主要依靠锅炉减负荷、主蒸汽减温减压、电锅炉以及加入蓄热水罐等方式来提高调峰能力，其中蓄热水罐因其具有能量储存的特性，具有其独特的优势而备受推崇。但目前已有多为汽轮机侧蒸汽通过换热器加热冷水，冷水被加热后进入蓄热罐储存起来，不但系统复杂，而且换热效率低、换热时间长、系统惯性大，因此设计一种蒸汽直接射流蓄热系统对于供热机组的快速调峰是十分有意义的。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明需要解决的问题是火电厂的快速调峰，提供一种基于蒸汽射流的大规模高效蓄热系统及其运行控制策略，利用该蒸汽射流蓄热系统可将汽轮机侧蒸汽引出，实现快速调峰降负荷，进入储热罐后快速释放热量，以热水的形式将热量储存。当供热侧有需求时，可将蓄热罐内热水送出供热，在一定程度上实现了热电解耦。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

基于蒸汽射流的大规模高效蓄热系统，所述蓄热系统包括与火电机组的汽轮机2连接的蒸汽抽汽管路5，蒸汽抽汽管路5出口连接多个蒸汽射流系统6，多个蒸汽射流系统6安装在蓄热水罐7上，多个温度探测器11沿高度方向分散安装在蓄热水罐7上，上布水器13安装在蓄热水罐内上部，下布水器33安装在蓄热水罐内下部，上布水器13连接蓄热循环水泵12入口，蓄热循环水泵12出口连接下布水器33，上布水器13连接供热循环水泵8入口，供热循环水泵8出口连接热网加热器9入口，热网加热器9出口连接热网10入口，热网10出口通过管路与下布水器33连接；

所述蓄热水罐7、蒸汽射流系统6、上布水器13、下布水器33以及蓄热循环水泵12及其连接管路形成蓄热水循环系统；

所述蓄热水罐7、上布水器13、下布水器33、供热循环水泵8、热网加热器9、热网10及其连接管路形成供热水循环系统；

当火电机组参与调峰时，将多余的蒸汽引至蓄热系统进行储热；当热用户有需求时，将蓄热水罐7内的热水送至热网10供热。

所述蒸汽射流系统6包括射流喷孔系统以及流量控制系统；

所述的射流喷孔系统包括与蒸汽抽汽管路5出口连接的蓄热抽汽总阀32，蓄热抽汽总阀32出口分为两子路，一路与第三层射流喷孔29入口连接，第三层射流喷孔29出口浸没在蓄热水罐7内的冷水中，另一路与第三层喷孔流量控制阀30入口连接，第三层喷孔流量控制阀30出口分为两子路，一路与第二层射流喷孔28入口连接，第二层射流喷孔28出口浸没在蓄热水罐7内的冷水中，另一路与与第二层喷孔流量控制阀31入口连接，第二层喷孔流量控制阀31出口与第一层射流喷孔27入口连接，第一层射流喷孔27出口浸没在蓄热水罐7内的冷水中；