西安交通大学王珠获国家专利权
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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利集成高中温储能提升燃煤机组柔性的耦合系统及控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116971848B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310860303.X,技术领域涉及:F01K11/02;该发明授权集成高中温储能提升燃煤机组柔性的耦合系统及控制方法是由王珠;严卉;刘明;严俊杰设计研发完成,并于2023-07-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本集成高中温储能提升燃煤机组柔性的耦合系统及控制方法在说明书摘要公布了:本发明提出了集成高中温储能提升燃煤机组柔性的耦合系统及控制方法,耦合系统包括燃煤机组与高中温储能系统,高中温储能系统包括冷热储能介质罐、冷热储能介质罐出口调节阀、冷热储能介质泵、高中温换热器等设备;储能过程中,抽取中压缸入口工质送入高中温储能系统,放热后的工质送入除氧器出口,同时修正凝结水量,从而降低燃煤机组的最低负荷;释能过程中,设计负荷分配模块,重设燃煤机组机炉协调系统做功量,抽取部分除氧器入口工质送入高中温储能系统中产生蒸汽,随后蒸汽进入高压缸排汽处或低压缸入口处做功提升整机负荷变化量,加快燃煤机组变负荷速率。本发明降低燃煤机组最低负荷的同时提升了燃煤机组变负荷速率,明显改善了燃煤机组柔性。
本发明授权集成高中温储能提升燃煤机组柔性的耦合系统及控制方法在权利要求书中公布了:1.集成高中温储能提升燃煤机组柔性的耦合系统的控制方法,其特征在于:所述耦合系统包括燃煤机组与高中温储能系统;燃煤机组中锅炉1的过热蒸汽出口与超高压缸2的蒸汽入口通过管道相连,超高压缸2的排汽出口与锅炉1的一次冷再热蒸汽入口通过管道相连,锅炉1的一次热再热蒸汽出口与高压缸3的蒸汽入口通过管道相连,高压缸3的排汽出口与锅炉1的二次冷再热蒸汽入口通过管道相连,锅炉1的二次热再热蒸汽出口与中压缸4的蒸汽入口通过管道相连,中压缸4的排汽出口与低压缸5的蒸汽入口通过管道相连,低压缸5的排汽出口与凝汽器6的排汽入口通过管道相连,凝汽器6的凝结水出口通过凝结水泵7与低压回热加热器8的凝结水入口通过管道相连,低压回热加热器8的凝结水出口与除氧器9的凝结水入口通过管道相连,除氧器9的给水出口通过给水泵10与高压回热加热器11的给水入口通过管道相连,高压回热加热器11的给水出口与锅炉1的给水入口通过管道相连,超高压缸2的抽汽口与高压回热加热器11的抽汽入口通过管道相连,高压缸3的抽汽口与高压回热加热器11的抽汽入口通过管道相连,中压缸4的第一级抽汽口与高压回热加热器11的抽汽入口通过管道相连,中压缸4的第二级抽汽口与除氧器9的抽汽入口通过管道相连,中压缸4的其余级抽汽口与低压回热加热器8的抽汽入口通过管道相连,低压缸5的抽汽口与低压回热加热器8的抽汽入口通过管道相连;高中温储能系统由抽汽阀门12、高温换热器13、相变储能罐14、中温换热器15、冷储能介质罐16、热储能介质罐17、冷储能介质罐出口调节阀18、冷储能介质泵19、给水调节阀20、热储能介质罐出口调节阀21、热储能介质泵22和升压泵23组成;储能过程与释能过程高中温储能系统与燃煤机组的耦合方式不同; 所述储能过程高中温储能系统与燃煤机组的耦合方式为:中压缸4入口的蒸汽通过抽汽阀门12流入高中温储能系统,依次流过高温换热器13、相变储能罐14、中温换热器15,而后送入除氧器9的给水出口处;冷熔盐由冷储能介质罐16流出依次流经冷储能介质罐出口调节阀18、冷储能介质泵19、中温换热器15、高温换热器13加热后变为热熔盐送入热储能介质罐17; 所述释能过程高中温储能系统与燃煤机组的耦合方式为:除氧器9入口的工质经过给水调节阀20与高中温储能系统相连,依次流过中温换热器15、相变储能罐14、高温换热器13,而后通过汇入点判断方法将工质送入低压缸5入口或高压缸3出口;热熔盐由热储能介质罐17流出依次流经热储能介质罐出口调节阀21、热储能介质泵22、高温换热器13、中温换热器15后变为冷熔盐送入冷储能介质罐16; 所述汇入点判断方法为:如果所需变负荷速率过大,工质通过升压泵23送入高压缸3出口;否则将工质送入低压缸5入口;当工质送入高压缸3出口时,需要对再热蒸汽温度调节方式进行修正: 式中:BAxz为修正后再热蒸汽温度调节方式;BA为修正前再热蒸汽温度调节方式;fGr2为与释能过程中进入高中温储能系统的工质流量Gr2相关的修正系数; 储能过程中降低了燃煤机组最低负荷,释能过程中提高了燃煤机组变负荷速率,实现了燃煤机组柔性的综合提升; 所述控制方法为:储能过程高中温储能与燃煤机组耦合系统的控制方法为:通过抽汽阀门12控制抽取中压缸4入口蒸汽抽汽流量,根据中压缸4入口蒸汽抽汽流量计算所需熔盐流量,获得冷储能介质罐出口调节阀18的开度;将放热后的工质送入除氧器给水出口,同时基于除氧器水位安全考虑,对凝结水量进行修正;释能过程高中温储能与燃煤机组耦合系统的控制方法为:设计负荷分配模块,计算进入高中温储能系统中的给水流量,获得给水调节阀20的开度,计算高中温储能系统产生的蒸汽做功量,重设燃煤机组机炉协调系统的做功设定值; 释能过程高中温储能与燃煤机组耦合系统的控制方法中具体计算步骤如下: ①计算给水调节阀20的设计开度K20 式中:Gr1为运行人员根据低压缸最低流量获得的中压缸入口蒸汽抽汽量,kgs;Gr2为进入高中温储能系统中的给水流量即除氧器进口处的抽水量,kgs;Gcond为凝结水量原定值,kgs;hm为储能工况下中压缸入口蒸汽焓值,kJkg;hd,out为除氧器出口工质焓值,kJkg;hd,in为除氧器入口工质焓值,kJkg;hi为汇入点的工质焓值,kJkg;Ra为除氧器入口工质的抽取比例;kv,20为除氧器9入口处与中温换热器15之间连接管道的阻力系数,s2·MPakg·m3;为除氧器入口工质密度,kgm3;为除氧器9入口处与中温换热器15之间的压差,MPa; ②计算高中温储能系统产生的蒸汽做功量Pees 式中:为单位质量流量高中温储能系统产生蒸汽的做功量,kWkgs;为单位质量流量凝结水量增加时,机组做功降低量,kWkgs; ③计算给水调节阀20的开度实时值K20,rt 式中:Pew为燃煤机组实时输出功率,kW;Peb为燃煤机组机炉协调系统的重设做功值,kW;fPID为与实时功率偏差相关的修正系数,其中实时功率偏差的计算方法为燃煤机组实时输出功率减去燃煤机组机炉协调系统的重设做功值减去高中温储能系统产生的蒸汽做功量; ④计算燃煤机组机炉协调系统的重设做功值Peb 式中:Pe1为燃煤机组初始负荷,kW;Pe1,n为耦合高中温储能系统后燃煤机组的初始负荷,kW;Pe2为燃煤机组目标负荷,kW;rate0为原定燃煤机组变负荷速率,kWs;ts0为燃煤机组达到目标负荷的时间,s;rate1为耦合高中温储能系统后燃煤机组机炉协调系统的变负荷速率,kWs;ts1为耦合高中温储能系统后燃煤机组机炉协调系统达到目标负荷的时间,s; ⑤将燃煤机组机炉协调系统的重设做功值输入到燃煤机组机炉协调控制系统中,获得锅炉指令与汽机指令。
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