供熱系統(tǒng)調(diào)峰設(shè)備

熱水鍋爐是熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)中承擔尖峰熱負荷的一種主要設(shè)備。尖峰熱水鍋爐可裝設(shè)在熱電廠內(nèi)熱網(wǎng)的中部或末端。應(yīng)根據(jù)具體的工程要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。裝設(shè)在熱電廠內(nèi)的尖峰熱水鍋爐是在尖峰熱負荷期用來將基本加熱器的出口水溫進一步提高到熱網(wǎng)設(shè)計的供水溫度。裝設(shè)在熱網(wǎng)中部或末端的尖峰熱水鍋爐的供熱參數(shù)一般與熱電廠的供熱參數(shù)相同。熱水鍋爐目前主要有帶上鍋筒的水管鍋爐、水一火管組合鍋爐(管殼式鍋爐)和管架式鍋爐等類型。

供熱系統(tǒng)調(diào)峰設(shè)備（1）帶鍋筒的水管鍋爐

帶鍋筒的水管鍋爐的水循環(huán)方式有強制循環(huán)和自然循環(huán)兩種方式。強制循環(huán)方式是將鍋爐給水由下部并聯(lián)地分別送人鍋爐本體的水冷壁、對流管束等受熱面，在各部分人口處，應(yīng)裝設(shè)閥門以調(diào)節(jié)各部分水量，使鍋爐各部分的出口水溫減小，以減小熱水鍋爐的熱偏差，防止局部出現(xiàn)汽化。通過調(diào)節(jié)閥門分配水量的方法，運行中不易控制，熱偏差容易增大，因此這種進水方式一般適宜于大流量、低溫差和高水壓的供熱系統(tǒng)上。自然循環(huán)的方式是鍋爐給水從上鍋筒進入，自上而下地自然循環(huán)，受熱后再從上鍋筒引出。自然循環(huán)符合鍋爐水對流循環(huán)的規(guī)律，在合理組織進入與出水流程，自然循環(huán)熱水鍋爐的水循環(huán)可靠，因此大型的熱水鍋爐多采用自然循環(huán)的進水方式。

供熱系統(tǒng)調(diào)峰設(shè)備（2）水-火管組合式熱水鍋爐

水-火管組合式熱水鍋爐，通常采用從雙下側(cè)下聯(lián)箱分別進水的方式。同樣也在各下聯(lián)箱進水管上安裝閥門以調(diào)節(jié)水量。由于這種鍋爐的出力不大，由于鍋筒內(nèi)水流緩慢，容易出現(xiàn)冷熱水分層現(xiàn)象，甚至會由于熱應(yīng)力作用而使管柵板漏水，所以鍋爐的進、出口水溫不宜大于50℃，這種鍋爐適宜于供水溫度不高(110—130℃以下)和熱負荷不大的情況。

供熱系統(tǒng)調(diào)峰設(shè)備（3）管架式鍋爐

強制循環(huán)管架(直流)式熱水鍋爐只由鋼管和聯(lián)箱構(gòu)成受熱面，所以機構(gòu)緊湊、重量輕、節(jié)省材料。但它的水容量較小，水循環(huán)系統(tǒng)多是串聯(lián)式布置。這種鍋爐采用層燃方式時，由于火床面積大，爐膛的余熱也大，突然停電而停泵時，由于漏風仍可供20%左右的熱負荷，爐內(nèi)水溫會急劇上升，從而產(chǎn)生局部汽化和汽水撞擊事故。

強制循環(huán)管架(直流)式熱水鍋爐是大供熱量的高溫熱水鍋爐的發(fā)展方向之一，當采用煤粉室燃的方式時，其效率可達88%一91%，且金屬耗量小，投資省。室燃方式在突然停電時，可立即切斷燃料，爐內(nèi)余熱量很小，只要在設(shè)計中采取適當措施，可以避免汽化和汽水撞擊事故。

供熱系統(tǒng)調(diào)峰設(shè)備（4）熱水鍋爐熱力系統(tǒng)圖

熱水鍋爐作為熱電廠外的尖峰鍋爐或大型區(qū)域熱水鍋爐時，其雙管制熱網(wǎng)的原則性熱力系統(tǒng)如圖1所示（1-熱水鍋爐；2-循環(huán)水泵；3-調(diào)節(jié)閥；4-旁通管；5-熱網(wǎng)水泵；6-凈水設(shè)備；7-補水泵；8-閥門）。熱網(wǎng)水在熱水鍋爐中加熱到供熱所需的溫度后，除了外供外，把其中一部分加熱后的水用循環(huán)泵2打回鍋爐人口的回水管路與回水混合。其目的是把鍋爐的人口水溫提高到煙氣的露點溫度之上，以防止低溫腐蝕，同時也使流經(jīng)鍋爐的水溫保持恒定，以防止水流量低而造成的加熱管束水流不均，和由此引起的汽化和管壁局部過熱。

采用蓄熱器或利用設(shè)備的蓄熱能力是平衡短時尖峰負荷進行供熱調(diào)節(jié)的方法之一。供熱調(diào)節(jié)是在滿足用戶熱負荷要求的前提下，努力降低能源消耗和減小投資的重要方式。蒸汽蓄熱器可對變化的蒸汽負荷進行輔助調(diào)節(jié)，可保證尖峰時蒸汽供熱系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

采用蓄熱器或利用設(shè)備的蓄熱能力是平衡短時尖峰負荷進行供熱調(diào)節(jié)的方法之一。供熱調(diào)節(jié)是在滿足用戶熱負荷要求的前提下，努力降低能源消耗和減小投資的重要方式。水熱網(wǎng)的供熱系統(tǒng)主要采用質(zhì)調(diào)節(jié)的方式。所謂質(zhì)調(diào)節(jié)是指通過調(diào)節(jié)供水溫度進行供熱量調(diào)節(jié)，它可通過調(diào)整基本加熱器的抽汽壓力，投入尖峰加熱器或熱水鍋爐的方式進行。除質(zhì)調(diào)節(jié)外，還利用建筑物的蓄熱能力、熱水供應(yīng)系統(tǒng)的貯水箱和熱網(wǎng)供回水管路的蓄熱能力，進行輔助性調(diào)節(jié)。蒸汽蓄熱器可對變化的蒸汽負荷進行輔助調(diào)節(jié)，可保證尖峰時蒸汽供熱系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

供熱系統(tǒng)調(diào)峰設(shè)備（1）蒸汽蓄熱器的原理和結(jié)構(gòu)

蒸汽蓄熱器是一個容積很大的水容器，它能在系統(tǒng)負荷減少時從鍋爐吸收多余蒸汽，在系統(tǒng)負荷增加時送出蒸汽。目前采用的主要是變壓蓄熱器。其原理見圖2所示（1-最高水位；2-最低水位；3-換流器；4-蒸汽分配管；5-充熱蒸汽；6-輸出蒸汽）。

變壓蓄熱器是在供熱系統(tǒng)中蒸汽消耗量減少時，把剩余蒸汽引入蓄熱器水箱中，通過噴嘴與箱內(nèi)的水混合，將蒸汽凝結(jié)時的汽化潛熱釋放于水中，使水的熱焓上升到引入蒸汽壓力 的相應(yīng)的飽和水焓。此時水箱水位因蒸汽凝結(jié)而上升，水箱內(nèi)壓力相應(yīng)升高，此為蓄熱器充熱過程。反之，當用戶的蒸汽需要量增加時，管道和蓄熱器內(nèi)的壓力下降，因水箱內(nèi)水溫高于降低壓力后的相應(yīng)飽和溫度，所以一部分水蒸發(fā)成蒸汽送往熱用戶，從而增加了供汽量。水的蒸發(fā)，使水箱內(nèi)壓力降低，水的熱焓降低，水位也降低，此為蓄熱器的放熱過程。蓄熱器運行時，每一個壓力都有其相應(yīng)的水位和飽和壓力，隨著系統(tǒng)的升高和降低，蓄熱器進行“充熱”和“放熱”過程，熱源通過此設(shè)備較平穩(wěn)地適應(yīng)了熱負荷地變化，起到了負荷調(diào)節(jié)的作用。蓄熱器有臥式和立式兩種，一般采用臥式，蓄熱器面積大。當采用臥式布置時，因高度低，安裝檢修方便，但占地面積大。

供熱系統(tǒng)調(diào)峰設(shè)備（2）蒸汽蓄熱器的連接方式

變壓蓄熱器在系統(tǒng)中連接方式如圖3所示。圖3中，a和b方案進入蓄熱器和送人熱用戶的飽和蒸汽來自同一汽源。a來自鍋爐房，b來自汽輪機可調(diào)整抽汽。當熱用戶的用汽量增大時，蒸汽管內(nèi)汽壓降低，蓄熱器立即放出蒸汽以彌補汽源的不足；當用戶的用汽量減少時，主汽管內(nèi)的壓力升高，并向蓄熱器充熱。充汽管和放汽管合二為一。c方案中由于采用過熱蒸汽，所以必須將充汽管和放汽管分開。d和e方案中，蓄熱器是從一個高壓力的汽源充汽，向一個低壓力的汽源放汽。d中蓄熱器接在兩個調(diào)整抽汽之間，e中蓄熱器接在鍋爐出口和汽輪機抽汽口之間。當?shù)蛪撼槠牧吭龃髸r，由蓄熱器供給額外的蒸汽以保證蒸汽管壓力的穩(wěn)定。f方案為蒸汽蓄熱器連接在鍋爐出口和背壓機組的排汽管間。2100433B

熱電廠的熱化系數(shù)是小于l的，除了設(shè)置用主蒸汽減溫減壓后供汽的尖峰加熱器外，有時供熱系統(tǒng)中還設(shè)置尖峰熱水鍋爐和蒸汽蓄熱器等調(diào)峰設(shè)備來滿足尖峰熱負荷的需要。裝設(shè)在熱電廠內(nèi)的尖峰熱水鍋爐是在尖峰熱負荷期用來將基本加熱器的出口水溫進一步提高到熱網(wǎng)設(shè)計的供水溫度。蒸汽蓄熱器可對變化的蒸汽負荷進行輔助調(diào)節(jié)，可保證尖峰時蒸汽供熱系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

電力系統(tǒng)調(diào)峰主要有常規(guī)水電凋峰、燃煤火電機組調(diào)峰、燃汽輪機凋峰和抽水蓄能電站調(diào)峰等幾種手段。

（1）常規(guī)水電：凡具有日調(diào)節(jié)性能以上的水電站均可用作調(diào)峰，特點是運行成本低又無空氣污染，是一種靈活可靠的調(diào)峰電源。若常規(guī)水電站僅具有日、周調(diào)節(jié)性能，上游又無調(diào)節(jié)性能好的龍頭水庫，則水電站往往在汛期失去調(diào)峰能力。

（2）燃煤火電：燃煤火電機組調(diào)峰可采用開停機、增減負荷、空轉(zhuǎn)等方式進行調(diào)峰運行，是火主電網(wǎng)解決調(diào)峰的主要措施。但是燃煤火電機組調(diào)峰滿足不了系統(tǒng)負荷急劇變化的要求，與水電相比，設(shè)備事故較多，影響電網(wǎng)安全運行，發(fā)電煤耗上升，廠用電率高，設(shè)備損傷嚴重，檢修費用增加，發(fā)電成本高。

（3）燃汽輪機：燃汽輪機效率高、啟動迅速、調(diào)峰性能好。單循環(huán)的燃汽輪機凋峰運行范圍一般在尖峰運行，年利用小時在800h以下較為合理。聯(lián)合循環(huán)的燃汽輪機在腰荷運行較為合適，年利用小時在3000—4000h較為合理。

（4）抽水蓄能電站：抽水蓄能電站是世界公認的可靠調(diào)峰電源，啟動迅速、爬坡卸荷速度快、運行靈活可靠，既能削峰又可填谷。抽水蓄能電站并能很好地適應(yīng)電力系統(tǒng)負荷變化，改善火電和核電機組運行條件，提高電網(wǎng)經(jīng)濟效益，同時亦可作為調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用電源，提高供電可靠性。

目前可供電力系統(tǒng)調(diào)峰的電源有:

①水電常規(guī)機組;

②抽水蓄能機組;

③汽輪發(fā)電機組;

④燃氣輪機組;

⑤其他新型式調(diào)峰電源。

（1）水電常規(guī)機組調(diào)峰。其調(diào)峰容量是根據(jù)水電廠的可調(diào)節(jié)保證電最進行計算。由于水電有許多優(yōu)點.因此，在有水電的電力系統(tǒng)中均首先利用水電機組調(diào)峰。

（2）抽水儲能機組調(diào)峰。其調(diào)峰容量由廠家規(guī)定。抽水儲能機組調(diào)峰的優(yōu)點是起?？?。運行靈活，調(diào)峰效果顯著;缺點是投資較大，消耗一定電能(以3 kW.h或4kW.h抽水電能換得2kW.h或3kw.h發(fā)電電能)。須具有一定的地理條件等。鑒于抽水蓄能機組的調(diào)頻性能好，帶負荷迅速，而且還可兼作調(diào)相機運行及電力系統(tǒng)事故備用電源。能改善火電及核電的運行條件，因此有條件的大電力系統(tǒng)均發(fā)展這類調(diào)峰電源。

（3）汽輪發(fā)電機組調(diào)峰。其調(diào)峰容量是本機組的可調(diào)節(jié)容量（指本機組運行的可變化容量，及利用機組起停調(diào)峰的容量之和）與其所擔任的旋轉(zhuǎn)備用容量之差。汽輪發(fā)電機組的可調(diào)節(jié)容量所占機組容量的比值，各個國家不盡相同，一些國家(美、英、日本等)大火電機組已考慮按調(diào)峰運行設(shè)計，燃煤汽包爐最小穩(wěn)定負荷為額定值的30%-35%，而且機組起?？?，起停次數(shù)可達一萬次.可為系統(tǒng)提供較大的調(diào)峰容量。是電力系統(tǒng)主要調(diào)峰電源。有些發(fā)電機組是按帶基本負荷設(shè)計的，燃煤爐最小穩(wěn)定負荷，一般為額定值的70 %-80%。而且起停慢，負荷增長慢。負荷變動范圍不大，為系統(tǒng)提供的調(diào)峰容量不大。

（4）燃氣輪機組調(diào)峰，其調(diào)峰容貴就是機組的額定容量。它的優(yōu)點是起動迅速，運行靈活，廠用電率低。缺點是要燃油和燃氣，機組維護工作量大.發(fā)電成本高。由于一般單機容量小，調(diào)峰后設(shè)備損壞率離，因此在大電力系統(tǒng)中不能作為主要調(diào)峰電源。

（5）其他新型式調(diào)峰電源調(diào)峰。近年來國際上出現(xiàn)了一些新型式調(diào)峰電源。例如:

①采用壓縮空氣蓄能電站調(diào)峰。在系統(tǒng)低谷負荷時.將空氣壓縮存儲在地下洞穴中，當系統(tǒng)高峰負荷時。抽出來加熱并通過燃氣輪機發(fā)電。目前已在美國、西德建成。

②采用熱水蓄能電站調(diào)峰。在系統(tǒng)低谷負荷時，將火電廠多余蒸汽以熱水形式儲存在大型壓力容器中，當系統(tǒng)高峰負荷時.將熱水放出產(chǎn)生蒸汽發(fā)電。這已在日本、蘇聯(lián)研究試驗 。

中文名稱

調(diào)峰容量

英文名稱

peak load regulating capacity

定　　義

系統(tǒng)中調(diào)峰電廠總的最大可調(diào)出力與總的最小技術(shù)出力之差。

應(yīng)用學科

電力（一級學科），電力系統(tǒng)（二級學科）