供热系统调峰设备

热水锅炉是热电联产集中供热系统中承担尖峰热负荷的一种主要设备。尖峰热水锅炉可装设在热电厂内热网的中部或末端。应根据具体的工程要求，经技术经济比较确定。装设在热电厂内的尖峰热水锅炉是在尖峰热负荷期用来将基本加热器的出口水温进一步提高到热网设计的供水温度。装设在热网中部或末端的尖峰热水锅炉的供热参数一般与热电厂的供热参数相同。热水锅炉目前主要有带上锅筒的水管锅炉、水一火管组合锅炉(管壳式锅炉)和管架式锅炉等类型。

供热系统调峰设备（1）带锅筒的水管锅炉

带锅筒的水管锅炉的水循环方式有强制循环和自然循环两种方式。强制循环方式是将锅炉给水由下部并联地分别送人锅炉本体的水冷壁、对流管束等受热面，在各部分人口处，应装设阀门以调节各部分水量，使锅炉各部分的出口水温减小，以减小热水锅炉的热偏差，防止局部出现汽化。通过调节阀门分配水量的方法，运行中不易控制，热偏差容易增大，因此这种进水方式一般适宜于大流量、低温差和高水压的供热系统上。自然循环的方式是锅炉给水从上锅筒进入，自上而下地自然循环，受热后再从上锅筒引出。自然循环符合锅炉水对流循环的规律，在合理组织进入与出水流程，自然循环热水锅炉的水循环可靠，因此大型的热水锅炉多采用自然循环的进水方式。

供热系统调峰设备（2）水-火管组合式热水锅炉

水-火管组合式热水锅炉，通常采用从双下侧下联箱分别进水的方式。同样也在各下联箱进水管上安装阀门以调节水量。由于这种锅炉的出力不大，由于锅筒内水流缓慢，容易出现冷热水分层现象，甚至会由于热应力作用而使管栅板漏水，所以锅炉的进、出口水温不宜大于50℃，这种锅炉适宜于供水温度不高(110—130℃以下)和热负荷不大的情况。

供热系统调峰设备（3）管架式锅炉

强制循环管架(直流)式热水锅炉只由钢管和联箱构成受热面，所以机构紧凑、重量轻、节省材料。但它的水容量较小，水循环系统多是串联式布置。这种锅炉采用层燃方式时，由于火床面积大，炉膛的余热也大，突然停电而停泵时，由于漏风仍可供20%左右的热负荷，炉内水温会急剧上升，从而产生局部汽化和汽水撞击事故。

强制循环管架(直流)式热水锅炉是大供热量的高温热水锅炉的发展方向之一，当采用煤粉室燃的方式时，其效率可达88%一91%，且金属耗量小，投资省。室燃方式在突然停电时，可立即切断燃料，炉内余热量很小，只要在设计中采取适当措施，可以避免汽化和汽水撞击事故。

供热系统调峰设备（4）热水锅炉热力系统图

热水锅炉作为热电厂外的尖峰锅炉或大型区域热水锅炉时，其双管制热网的原则性热力系统如图1所示（1-热水锅炉；2-循环水泵；3-调节阀；4-旁通管；5-热网水泵；6-净水设备；7-补水泵；8-阀门）。热网水在热水锅炉中加热到供热所需的温度后，除了外供外，把其中一部分加热后的水用循环泵2打回锅炉人口的回水管路与回水混合。其目的是把锅炉的人口水温提高到烟气的露点温度之上，以防止低温腐蚀，同时也使流经锅炉的水温保持恒定，以防止水流量低而造成的加热管束水流不均，和由此引起的汽化和管壁局部过热。

采用蓄热器或利用设备的蓄热能力是平衡短时尖峰负荷进行供热调节的方法之一。供热调节是在满足用户热负荷要求的前提下，努力降低能源消耗和减小投资的重要方式。蒸汽蓄热器可对变化的蒸汽负荷进行辅助调节，可保证尖峰时蒸汽供热系统和设备的稳定性和经济性。

采用蓄热器或利用设备的蓄热能力是平衡短时尖峰负荷进行供热调节的方法之一。供热调节是在满足用户热负荷要求的前提下，努力降低能源消耗和减小投资的重要方式。水热网的供热系统主要采用质调节的方式。所谓质调节是指通过调节供水温度进行供热量调节，它可通过调整基本加热器的抽汽压力，投入尖峰加热器或热水锅炉的方式进行。除质调节外，还利用建筑物的蓄热能力、热水供应系统的贮水箱和热网供回水管路的蓄热能力，进行辅助性调节。蒸汽蓄热器可对变化的蒸汽负荷进行辅助调节，可保证尖峰时蒸汽供热系统和设备的稳定性和经济性。

供热系统调峰设备（1）蒸汽蓄热器的原理和结构

蒸汽蓄热器是一个容积很大的水容器，它能在系统负荷减少时从锅炉吸收多余蒸汽，在系统负荷增加时送出蒸汽。目前采用的主要是变压蓄热器。其原理见图2所示（1-最高水位；2-最低水位；3-换流器；4-蒸汽分配管；5-充热蒸汽；6-输出蒸汽）。

变压蓄热器是在供热系统中蒸汽消耗量减少时，把剩余蒸汽引入蓄热器水箱中，通过喷嘴与箱内的水混合，将蒸汽凝结时的汽化潜热释放于水中，使水的热焓上升到引入蒸汽压力 的相应的饱和水焓。此时水箱水位因蒸汽凝结而上升，水箱内压力相应升高，此为蓄热器充热过程。反之，当用户的蒸汽需要量增加时，管道和蓄热器内的压力下降，因水箱内水温高于降低压力后的相应饱和温度，所以一部分水蒸发成蒸汽送往热用户，从而增加了供汽量。水的蒸发，使水箱内压力降低，水的热焓降低，水位也降低，此为蓄热器的放热过程。蓄热器运行时，每一个压力都有其相应的水位和饱和压力，随着系统的升高和降低，蓄热器进行“充热”和“放热”过程，热源通过此设备较平稳地适应了热负荷地变化，起到了负荷调节的作用。蓄热器有卧式和立式两种，一般采用卧式，蓄热器面积大。当采用卧式布置时，因高度低，安装检修方便，但占地面积大。

供热系统调峰设备（2）蒸汽蓄热器的连接方式

变压蓄热器在系统中连接方式如图3所示。图3中，a和b方案进入蓄热器和送人热用户的饱和蒸汽来自同一汽源。a来自锅炉房，b来自汽轮机可调整抽汽。当热用户的用汽量增大时，蒸汽管内汽压降低，蓄热器立即放出蒸汽以弥补汽源的不足；当用户的用汽量减少时，主汽管内的压力升高，并向蓄热器充热。充汽管和放汽管合二为一。c方案中由于采用过热蒸汽，所以必须将充汽管和放汽管分开。d和e方案中，蓄热器是从一个高压力的汽源充汽，向一个低压力的汽源放汽。d中蓄热器接在两个调整抽汽之间，e中蓄热器接在锅炉出口和汽轮机抽汽口之间。当低压抽汽消耗量增大时，由蓄热器供给额外的蒸汽以保证蒸汽管压力的稳定。f方案为蒸汽蓄热器连接在锅炉出口和背压机组的排汽管间。2100433B

热电厂的热化系数是小于l的，除了设置用主蒸汽减温减压后供汽的尖峰加热器外，有时供热系统中还设置尖峰热水锅炉和蒸汽蓄热器等调峰设备来满足尖峰热负荷的需要。装设在热电厂内的尖峰热水锅炉是在尖峰热负荷期用来将基本加热器的出口水温进一步提高到热网设计的供水温度。蒸汽蓄热器可对变化的蒸汽负荷进行辅助调节，可保证尖峰时蒸汽供热系统和设备的稳定性和经济性。

电力系统调峰主要有常规水电凋峰、燃煤火电机组调峰、燃汽轮机凋峰和抽水蓄能电站调峰等几种手段。

（1）常规水电：凡具有日调节性能以上的水电站均可用作调峰，特点是运行成本低又无空气污染，是一种灵活可靠的调峰电源。若常规水电站仅具有日、周调节性能，上游又无调节性能好的龙头水库，则水电站往往在汛期失去调峰能力。

（2）燃煤火电：燃煤火电机组调峰可采用开停机、增减负荷、空转等方式进行调峰运行，是火主电网解决调峰的主要措施。但是燃煤火电机组调峰满足不了系统负荷急剧变化的要求，与水电相比，设备事故较多，影响电网安全运行，发电煤耗上升，厂用电率高，设备损伤严重，检修费用增加，发电成本高。

（3）燃汽轮机：燃汽轮机效率高、启动迅速、调峰性能好。单循环的燃汽轮机凋峰运行范围一般在尖峰运行，年利用小时在800h以下较为合理。联合循环的燃汽轮机在腰荷运行较为合适，年利用小时在3000—4000h较为合理。

（4）抽水蓄能电站：抽水蓄能电站是世界公认的可靠调峰电源，启动迅速、爬坡卸荷速度快、运行灵活可靠，既能削峰又可填谷。抽水蓄能电站并能很好地适应电力系统负荷变化，改善火电和核电机组运行条件，提高电网经济效益，同时亦可作为调频、调相、紧急事故备用电源，提高供电可靠性。

目前可供电力系统调峰的电源有:

①水电常规机组;

②抽水蓄能机组;

③汽轮发电机组;

④燃气轮机组;

⑤其他新型式调峰电源。

（1）水电常规机组调峰。其调峰容量是根据水电厂的可调节保证电最进行计算。由于水电有许多优点.因此，在有水电的电力系统中均首先利用水电机组调峰。

（2）抽水储能机组调峰。其调峰容量由厂家规定。抽水储能机组调峰的优点是起停快。运行灵活，调峰效果显著;缺点是投资较大，消耗一定电能(以3 kW.h或4kW.h抽水电能换得2kW.h或3kw.h发电电能)。须具有一定的地理条件等。鉴于抽水蓄能机组的调频性能好，带负荷迅速，而且还可兼作调相机运行及电力系统事故备用电源。能改善火电及核电的运行条件，因此有条件的大电力系统均发展这类调峰电源。

（3）汽轮发电机组调峰。其调峰容量是本机组的可调节容量（指本机组运行的可变化容量，及利用机组起停调峰的容量之和）与其所担任的旋转备用容量之差。汽轮发电机组的可调节容量所占机组容量的比值，各个国家不尽相同，一些国家(美、英、日本等)大火电机组已考虑按调峰运行设计，燃煤汽包炉最小稳定负荷为额定值的30%-35%，而且机组起停快，起停次数可达一万次.可为系统提供较大的调峰容量。是电力系统主要调峰电源。有些发电机组是按带基本负荷设计的，燃煤炉最小稳定负荷，一般为额定值的70 %-80%。而且起停慢，负荷增长慢。负荷变动范围不大，为系统提供的调峰容量不大。

（4）燃气轮机组调峰，其调峰容贵就是机组的额定容量。它的优点是起动迅速，运行灵活，厂用电率低。缺点是要燃油和燃气，机组维护工作量大.发电成本高。由于一般单机容量小，调峰后设备损坏率离，因此在大电力系统中不能作为主要调峰电源。

（5）其他新型式调峰电源调峰。近年来国际上出现了一些新型式调峰电源。例如:

①采用压缩空气蓄能电站调峰。在系统低谷负荷时.将空气压缩存储在地下洞穴中，当系统高峰负荷时。抽出来加热并通过燃气轮机发电。目前已在美国、西德建成。

②采用热水蓄能电站调峰。在系统低谷负荷时，将火电厂多余蒸汽以热水形式储存在大型压力容器中，当系统高峰负荷时.将热水放出产生蒸汽发电。这已在日本、苏联研究试验 。

中文名称

调峰容量

英文名称

peak load regulating capacity

定　　义

系统中调峰电厂总的最大可调出力与总的最小技术出力之差。

应用学科

电力（一级学科），电力系统（二级学科）