一種汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統及方法與流程
2024-04-13 03:47:05 3
1.本發明實施例涉及調頻調峰技術領域，特別涉及一種汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統及方法。
背景技術：
2.我國火電廠系統分布廣，年耗煤量多，摻燒汙泥的潛力大。汙泥幹化需要的能量較多，汙泥幹化消耗的能量極大降低了生物質發電系統的發電效率。與此同時，汙泥摻燒後火電機組的調節能力下降，機組靈活性下降導致機組在對電網的調節支撐能力下降，從而降低電廠的調峰收益以及區域內電力系統的可再生能源消納能力。
3.由於摻燒汙泥，鍋爐燃燒的穩定性下降，機組的最低負荷有所提升，機組的調節性能有所下降。因此，如何在實現汙泥幹化的同時又能提高機組靈活性是目前亟待需要解決的問題。
技術實現要素：
4.本發明實施例提供了一種汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統及方法，能夠在實現汙泥幹化的同時又能提高機組靈活性。
5.第一方面，本發明實施例提供了一種汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統，包括乾燥器、燃煤鍋爐、汽輪機、發電機和熱化學儲能設備，其中：所述燃煤鍋爐與所述乾燥器連接，所述燃煤鍋爐用於對煤粉和由所述乾燥器得到的幹泥進行摻燒；所述燃煤鍋爐、所述汽輪機和所述發電機依次連接，所述熱化學儲能設備分別與所述汽輪機、所述發電機和所述乾燥器連接，所述熱化學儲能設備包括熱載體和設置於所述熱載體內的電加熱器；在儲熱運行時，所述電加熱器接收由所述發電機輸送的電能，以將所述熱載體加熱分解產生過熱蒸汽，所述過熱蒸汽用於通入所述乾燥器內以對待乾燥的汙泥進行一次幹化；在放熱運行時，經過加熱分解後的熱載體吸收所述汽輪機的排汽以放出能量，放出的能量用於將冷幹空氣加熱為熱幹空氣，所述熱幹空氣用於通入所述乾燥器內以對所述待乾燥的汙泥進行二次幹化。
6.第二方面，本發明實施例還提供了一種汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰方法，採用上述實施例所述的汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統，所述方法包括：在儲熱運行時，利用所述電加熱器接收由所述發電機輸送的電能，以將所述熱載體加熱分解產生過熱蒸汽，所述過熱蒸汽用於通入所述乾燥器內以對待乾燥的汙泥進行一次幹化；在放熱運行時，利用經過加熱分解後的熱載體吸收所述汽輪機的排汽以放出能量，放出的能量用於將冷幹空氣加熱為熱幹空氣，所述熱幹空氣用於通入所述乾燥器內以
對所述待乾燥的汙泥進行二次幹化。
7.本發明實施例提供了一種汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統及方法，通過增設分別與汽輪機、發電機和乾燥器連接的熱化學儲能設備，使得該系統具有儲熱運行和放熱運行兩種靈活的調頻調峰模式；其中，在儲熱運行時，電加熱器接收由發電機輸送的電能，以將熱載體加熱分解產生過熱蒸汽，過熱蒸汽用於通入乾燥器內以對待乾燥的汙泥進行一次幹化；在放熱運行時，經過加熱分解後的熱載體吸收汽輪機的排汽以放出能量，放出的能量用於將冷幹空氣加熱為熱幹空氣，熱幹空氣用於通入乾燥器內以對待乾燥的汙泥進行二次幹化。因此，上述技術方案能夠在實現汙泥幹化的同時又能提高機組靈活性。
附圖說明
8.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明實施例的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
9.圖1是本發明實施例提供的汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統的結構示意圖；圖2是圖1所示汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統中熱化學儲能設備的主視圖；圖3是本發明實施例提供的汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰方法的流程圖。
10.附圖標記：1-乾燥器；2-燃煤鍋爐；3-汽輪機；4-發電機；5-熱化學儲能設備；6-傳送帶；7-收集器；8-幹泥儲存器；9-研磨器；51-熱載體；52-電加熱器；511-頂部；512-底部；513-中間部。
具體實施方式
11.為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明實施例一部分實施例，而不是全部的實施例，基於本發明實施例中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明實施例保護的範圍。
12.如圖1和圖2所示，本發明實施例提供了一種汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統，該系統包括乾燥器1、燃煤鍋爐2、汽輪機3、發電機4和熱化學儲能設備5，其中：燃煤鍋爐2與乾燥器1連接，燃煤鍋爐2用於對煤粉和由乾燥器1得到的幹泥進行摻燒；燃煤鍋爐2、汽輪機3和發電機4依次連接，熱化學儲能設備5分別與汽輪機3、發電機4和乾燥器1連接，熱化學儲能設備5包括熱載體51和設置於熱載體51內的電加熱器52；在儲熱運行時，電加熱器52接收由發電機4輸送的電能，以將熱載體51加熱分解產生過熱蒸汽（其溫度通常為400℃左右），過熱蒸汽用於通入乾燥器1內以對待乾燥的汙泥進行一次幹化；在放熱運行時，經過加熱分解後的熱載體51吸收汽輪機3的排汽以放出能量，放出的能量用於將冷幹空氣加熱為熱幹空氣，熱幹空氣用於通入乾燥器1內以對待乾燥的汙泥
進行二次幹化。
13.在本實施例中，通過增設分別與汽輪機3、發電機4和乾燥器1連接的熱化學儲能設備5，使得該系統具有儲熱運行和放熱運行兩種靈活的調頻調峰模式；其中，在儲熱運行時，電加熱器52接收由發電機4輸送的電能，以將熱載體51加熱分解產生過熱蒸汽，過熱蒸汽用於通入乾燥器1內以對待乾燥的汙泥進行一次幹化；在放熱運行時，經過加熱分解後的熱載體51吸收汽輪機3的排汽以放出能量，放出的能量用於將冷幹空氣加熱為熱幹空氣，熱幹空氣用於通入乾燥器1內以對待乾燥的汙泥進行二次幹化。因此，上述技術方案能夠在實現汙泥幹化的同時又能提高機組靈活性。
14.在本發明一個實施例中，在儲熱運行時，熱載體51為氫氧化鈣或氫氧化鎂；在放熱運行時，熱載體51為氧化鈣或氧化鎂。
15.在本實施例中，在儲熱運行時，氫氧化鈣或氫氧化鎂受到電加熱器52的熱量而分解產生過熱蒸汽，這個過程會吸收大量的熱；在放熱運行時，氧化鈣或氧化鎂（即經過加熱分解後的熱載體51）會吸收汽輪機3的排汽變為氫氧化鈣或氫氧化鎂，這個過程會放出大量的熱。
16.當然，熱載體51還可以是其它氫氧化物，在此不進行贅述。
17.請繼續參見圖2，在本發明一個實施例中，熱載體51包括頂部511、底部512以及設置於頂部511和底部512之間的多個中間部513，電加熱器52連續地設置於頂部511、中間部513和底部512內，且電加熱器52設置於所有中間部513內。
18.在本實施例中，通過設置多個中間部513，可以方便快速地將冷幹空氣加熱成熱幹空氣；通過將熱載體51設置為包括頂部511、底部512以及設置於頂部511和底部512之間的多個中間部513，如此可以增大換熱路徑和換熱量，從而可以得到更加充分的產物（例如過熱蒸汽、熱幹空氣等）。
19.在本發明一個實施例中，中間部513沿長度方向（即圖2中從左至右的方向）和寬度方向（即圖2中由紙面指向內部的方向）均設置有多個。如此設置，可以進一步增大換熱路徑和換熱量，從而可以得到更加充分的產物。
20.在本發明一個實施例中，沿冷幹空氣行進的方向，相鄰兩列中間部513呈交錯設置。如此設置，可以更快地將冷幹空氣加熱成熱幹空氣，從而起到快速調頻調峰的作用。
21.在本發明一個實施例中，每個中間部513均包括圓柱體和沿高度方向設置於圓柱體外周的螺旋片（圖中未示出）。如此設置，可以保證冷幹空氣與每個中間部513能夠更加充分的接觸，從而可以更快地將冷幹空氣加熱成熱幹空氣。
22.在本發明一個實施例中，同一列中每個中間部513的螺旋片的旋向相同，相鄰兩列中各自中間部513的螺旋片的旋向相反。如此設置，可以使得冷幹空氣的流動更加混亂，即熵增大，從而可以更快地將冷幹空氣加熱成熱幹空氣。
23.在本發明一個實施例中，每個中間部513均包括圓柱體和沿高度方向設置於圓柱體外周的多個圓環片（圖中未示出）。如此設置，可以保證冷幹空氣與每個中間部513能夠更加充分的接觸，從而可以更快地將冷幹空氣加熱成熱幹空氣。
24.需要說明的是，採用圓環片的中間部513相比採用螺旋片的中間部513，後者可以更快地將冷幹空氣加熱成熱幹空氣。
25.在本發明一個實施例中，上述系統還包括依次設置於乾燥器1和燃煤鍋爐2之間的
傳送帶6、收集器7、幹泥儲存器8和研磨器9，傳送帶6用於將來自乾燥器1的幹泥輸送至收集器7中，幹泥儲存器8位於收集器7的底部512出口的下方，研磨器9用於將來自幹泥儲存器8的幹泥研磨後送入燃煤鍋爐2。
26.在本實施例中，通過在乾燥器1和燃煤鍋爐2之間設置幹泥儲存器8，實現了幹泥進入燃煤鍋爐2之前的緩衝作用，從而在對汙泥進行有效處理的基礎上，還解決了汙泥變為幹泥後直接進入燃煤鍋爐2摻燒所不具備的變負荷調節能力，即在對機組進行負荷調節時，就可以利用乾燥器1來產出更多或更少的幹泥，而這些幹泥都是由幹泥儲存器8進行存儲，從而使得幹泥儲存器8作為緩衝容器而間接地實現了機組負荷調節的效果。
27.此外，通過設置傳送帶6和收集器7，可以使得乾燥器1排出的幹泥可以更方便地進入到幹泥儲存器8中，即提高了幹泥收集效率；通過設置研磨器9，可以保證進入燃煤鍋爐2的幹泥能更好地與煤粉進行摻燒。在此，對研磨器9的具體結構不進行限定。
28.可以理解的是，乾燥器1的具體結構至少包括用於帶動汙泥運動的兩層乾燥輥（即汙泥在圖1所示乾燥器1的中間區域行進，同時過熱蒸汽和熱空氣也從該區域中穿過）和驅動乾燥輥旋轉的驅動機構，在此本實施例對乾燥器1的其他細節結構不進行限定和贅述，此為本領域技術人員所熟知。
29.此外，如圖3所示，本發明實施例還提供了一種汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰方法，採用上述任一項實施例提及的汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統，該方法包括：步驟s1、在儲熱運行時，利用電加熱器52接收由發電機4輸送的電能，以將熱載體51加熱分解產生過熱蒸汽，過熱蒸汽用於通入乾燥器1內以對待乾燥的汙泥進行一次幹化；步驟s2、在放熱運行時，利用經過加熱分解後的熱載體51吸收汽輪機3的排汽以放出能量，放出的能量用於將冷幹空氣加熱為熱幹空氣，熱幹空氣用於通入乾燥器1內以對待乾燥的汙泥進行二次幹化。
30.需要說明的是，該實施例提供的汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰方法與上述實施例提供的汙泥幹化耦合燃煤機組調頻調峰系統是基於同一發明構思，因此二者具有相同的有益效果，在此不進行贅述。
31.需要說明的是，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。
32.最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明實施例的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明實施例進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例各實施例技術方案的精神和範圍。