CN103836604B - 一种余热回收热电联供系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型余热回收热电联供系统，主要系统设备包括双压余热锅炉、第一发电机组、第二发电机组和第三发电机组、凝汽器、凝结泵、除氧器、给水泵等；第一发电机组连接双压余热锅炉的高压蒸汽管路形成一供热、发电的工作系统，第二发电机组连接高压蒸汽管路和低压蒸汽管路形成两个发电工作回路，第三发电机连接双压余热锅炉的低压蒸汽管路形成一发电工作回路。本明发明可以根据用户的实际情况和具体需要，灵活设计和调度，实现热电联供；本发明针对季节性供热需要或热负荷较大变换的用户，能够充分利用余热锅炉所回收的蒸汽，实现能源利用的最大化；本系统简洁、可靠，经济效益较好。

Description

一种余热回收热电联供系统

技术领域

本发明涉及工业余热回收与利用技术领域，尤其涉及一种余热回收热电联供系统。

背景技术

随着常规能源日渐匮乏和节能减排要求日益提高，对能源的回收和高效综合利用提出了更高的要求，而生产企业对过程余热余能的回收利用日益重视，所以能源的梯级分配和高效利用显得尤为重要。目前在工业废热利用上普遍采用余热锅炉回收热能，通常以双压回收蒸汽，采用双压发电，同时（或）承担供热。一些企业由于地域或其它原因，供热具有季节性，或热负荷变化较大，在相当一段时间内导致低压蒸汽不能较好被利用，甚至放散；而高参数蒸汽通过减温减压器后供给热用户，造成高效能源的低效利用。

余热回收系统通常通过双压余热锅炉以两种参数的蒸汽形式回收热能，配置一台带补汽凝汽式汽轮发电机组，实现蒸汽发电。高参数蒸汽作为主蒸汽，低参数蒸汽作为补汽，推动发电机组发电。当有供热需要时，主蒸汽用来供热，如此发电机组停止，所产生低参数补汽不能利用而被迫放散；同时余热锅炉产生的主蒸汽参数通常高于供热的需要，常采用减温减压器处理。

蒸汽放散，造成水工质和热能的浪费，污染环境；减温减压器降蒸汽参数，造成高能低用，能源浪费。

发明内容

本发明为一种余热回收热电联供系统，用于回收工业余热进行发电供热，包括余热锅炉、第一发电机组、第二发电机组、第一凝汽器、第一凝结水泵、除氧器、给水泵；其中，

所述第一发电机组与所述余热锅炉的蒸汽输出端相连，所述余热锅炉内的蒸汽进入所述第一发电机组做功发电，所述第一发电机组的排汽端通过一管路输出给热用户进行供热；

所述余热锅炉、第二发电机组、第一凝汽器、第一凝结水泵、除氧器、给水泵依次相连形成一工作回路，水经过所述除氧器除氧后，通过所述给水泵进入所述余热锅炉，工业余热经过所述余热锅炉进行热交换，除氧后的水在所述余热锅炉中被加热变成蒸汽输出，所述蒸汽进入所述第二发电机组做功发电；所述蒸汽做功后进入所述第一凝汽器并形成凝结水，所述凝结水在所述第一凝结水泵的作用下再次进入所述除氧器内。

较佳地，所述第一发电机组的输入端设置有第一阀门，所述热用户的输入端设置有第二阀门，所述第二发电机组的输入端设置有第三阀门。

较佳地，所述第一发电机组包括第一汽轮机和第一发电机，所述余热锅炉与所述第一汽轮机相连，所述第一汽轮机通过管路将排汽输出给用户供热。

较佳地，所述第一汽轮机采用螺杆机或背压式汽轮机。

较佳地，所述第二发电机组包括第二汽轮机和与之相连的第二发电机，所述余热锅炉和所述凝汽器与所述第二汽轮机相连。

较佳地，所述余热锅炉为双压余热锅炉，所述双压余热锅炉包括高压蒸汽管路和低压蒸汽管路，所述第一发电机组和所述第二发电机组均与所述高压蒸汽管路相连通。

较佳地，所述第二发电机组通过第四阀门与所述低压蒸汽管路相连，所述双压余热锅炉、低压蒸汽管路、第四阀门、第二发电机组、第一凝汽器、第一凝结水泵、除氧器、给水泵依次相连形成一工作回路。

较佳地，还包括第三发电机组、第二凝汽器、第二凝结水泵，所述第三发电机组通过第五阀门与所述低压蒸汽管路相连，所述双压余热锅炉、低压蒸汽管路、第五阀门、第三发电机组、第二凝汽器、第二凝结水泵、除氧器、给水泵依次相连形成一工作回路。

较佳地，所述第三发电机组包括第三汽轮机和与之相连的第三发电机，所述第三汽轮机的排汽端与所述第二凝汽器相连。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本明发明提供的一种余热回收热电联供系统，可以根据用户的实际情况和具体的需要，灵活设计和调度，实现发电或供热的热电联供；本发明针对季节性供热需要或热负荷较大变换的用户，能够充分利用余热锅炉所回收的蒸汽，实现能源利用的最大化；本系统简洁、可靠，经济效益较好。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明实施例一发电及供热系统示意图；

图2为本发明实施例二发电及供热系统示意图；

图3为本发明实施例三发电及供热系统示意图。

符号说明：

1-余热锅炉

11-高压蒸汽管路

12-低压蒸汽管路

21-第一汽轮机

22-第一发电机

31-第二汽轮机

32-第二发电机

33-第一凝汽器

34-第一凝结水泵

41-第三汽轮机

42-第三发电机

43-第二凝汽器

44-第二凝结水泵

5-除氧器

6-给水泵

7-热用户

81-第一阀门

82-第二阀门

83-第三阀门

84-第四阀门

85-第五阀门。

具体实施方式

参见所示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的精神。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

本发明提供了一种余热回收热电联供系统，用于回收工业余热进行发电供热，其主要系统设备包括余热锅炉、凝汽器、凝结水泵、除氧器、给水泵以及多于一套的发电机组。本发明可以根据用户的实际情况和具体的需要，灵活设计和调度，实现发电或供热的热电联供。且本发明针对季节性供热需要或热负荷较大变换的用户，能够充分利用余热锅炉所回收的蒸汽，实现能源利用的最大化，本系统简洁、可靠，经济效益较好。以下通过具体实施例进行详细说明。

实施例一

参考图1，该余热回收热电联供系统包括余热锅炉1、第一发电机组、第二发电机组、第一凝汽器33、第一凝结水泵34、第三发电机组、第二凝结器43、第二凝结水泵44、除氧器5和给水泵6，以及连接各组成部分的汽水管道、辅助设备等；另外，在本实施例中余热锅炉1采用双压余热锅炉，余热锅炉1中的水在工业余热的作用下生成高压蒸汽和低压蒸汽，分别由高压蒸汽管路11和低压蒸汽管路12输出。

具体的，第一发电机组包括第一汽轮机21和与之相连的第一发电机22，其中第一汽轮机21可采用螺杆机或背压式汽轮机，此处不作限制。第一汽轮机21与余热锅炉1的高压蒸汽管路11输出端相连，且第一汽轮机21的输入端设置有第一阀门81，用于控制第一汽轮机21与高压蒸汽管路11输出端之间管路的通断和调节。第一汽轮机21的排汽输出端口通过管路输出给热用户7进行供热，且热用户7的输入端设置有第二阀门82，用于控制热用户7输入管道的通断。余热锅炉1、第一发电机组以及热用户形成一发电、供热系统。余热锅炉1中产生的高压蒸汽进入到第一汽轮机21中做功，带动第一发电机22发电；蒸汽在第一汽轮机21放热做功后从第一发电机22的排汽输出端输出，并通过管路传输给热用户7进行供热。当然，当从余热锅炉1中输出的蒸汽的参数与供热所需的主汽参数一致或相差不大时，此时可以不设置第一发电机组，从余热锅炉1中输出的蒸汽直接输出给热用户7进行供热，可根据具体情况或技术经济考虑来进行设定，此处不作限制。

在本实施例中，第二发电机组为较大型发电机组，第二发电机组与余热锅炉1的高压蒸汽管路11相连通。其中，第二发电机组包括第二汽轮机31和与之相连的第二发电机32，第二汽轮机31的输入端上设置有第三阀门83，用于控制余热锅炉1高压蒸汽管路11与第二汽轮机31之间的通断。第二汽轮机31的排汽端依次连接有第一凝汽器33、第一凝结水泵34、除氧器5、给水泵6、余热锅炉1和高压蒸汽管路11形成发电回路。

余热锅炉1、高压蒸汽管路11、第三调节阀83、第二发电机组、第一凝汽器33、第一凝结水泵34、除氧器5和给水泵6形成一发电系统，初始状态下在除氧器5的输入端进行补水，水经过除氧器5除氧后，通过给水泵6进入余热锅炉1；工业余热经过余热锅炉1进行热交换，使得除氧后的水在余热锅炉1中被加热变成蒸汽输出；蒸汽通过高压蒸汽管路11进入第二汽轮机31做功，从而带动第二发电机32发电；蒸汽做功后进入第一凝汽器33，在第一凝汽器33内冷却水的作用下形成凝结水；凝结水在第一凝结水泵34的作用下进入除氧器5内进行除氧，除氧后的水再次进入余热锅炉1，从而形成一循环发电回路。

在本实施例中，第二汽轮机31为补汽凝汽式汽轮机，第二发电机组还与低压蒸汽管路12相连通，在低压蒸汽管路12上第二发电机组的输入端设置有第四阀门84，余热锅炉1、低压蒸汽管路12、第四阀门84、第二发电机组、第一凝汽器33、第一凝结水泵34、除氧器5、给水泵6形成一发电系统，其工作过程参照第二发电机组与高压蒸汽管路11形成的工作回路，此处不再赘述。

在本实施例中，余热回收热电联供系统还包括第三发电机组，第三发电机组相对于第二发电机组来说为较小发电机组，其与低压蒸汽管路12相连通；第三发电机组包括第三汽轮机41和与之相连的第二发电机42，第三汽轮机41与低压蒸汽管路12的输出端相连，且第三汽轮机41的输入端处设置有第五阀门85，用于控制低压蒸汽是否进入第三汽轮机41内。第三汽轮机41的排汽端还依次连接有第二凝汽器43、第二凝结水泵44、除氧器5和给水泵6；余热锅炉1、低压蒸汽管路12、第三发电机组、第二凝汽器43、第二凝结水泵44、除氧器5和给水泵6形成一发电循环回路，其中为了简化系统和降低造价，第一凝汽器33和第二凝汽器43可共用一套循环冷却水系统，其工作过程参照第二发电机组与高压蒸汽管路11形成的工作回路，此处不再赘述。

本发明采用以上技术方案，可形成四个工作系统：高压蒸汽通过第一发电机组的发电供热系统、高压蒸汽通过第二发电机组的发电系统、低压蒸汽通过第二发电机组的发电系统以及低压蒸汽通过第三发电机组的发电系统，其具体操作过程如下：

当热负荷没有时，打开第三阀门83和第四阀门84，关闭第一阀门81、第二阀门82和第五阀门85，高参数蒸汽全部进入第二汽轮机31并通过第二发电机32发电，同时低压蒸汽作为补汽同样进入第二汽轮机31。第二汽轮机31的排汽进入第一凝汽器33，通过循环冷却水冷却后转化为凝结水，并通过第一凝结水泵34抽出，送往除氧器5，再由给水泵6送往余热锅炉1。

随着热用户的增多或达到一定数量后，关闭第三阀门83和第四阀门84，打开第一阀门81、第二阀门82、第五阀门85；此时，由于低压蒸汽的气压、温度等参数相对较低，不能够推动较大的第二发电机组，所以第二发电机组停止工作，全部的低压蒸汽直接进入较小的第三汽轮机41，使得第三发电机组发电；全部的高压蒸汽通过第一汽轮机21带动第一发电机22进行发电，排汽通过管网提供到热用户7使用。

当然在本实施例中，第一发电机组和第二发电机组也可同时工作，打开第一阀门81、第二阀门82、第三阀门83和第四阀门84，关闭第五阀门85，在满足热用户需要的情况下，其余高压蒸汽和全部低压蒸汽通过第三发电机组进行发电。

该系统能将热能充分的利用，各热能利用系统的组合得到了优化，使热电联供的各项技术经济指标进一步提高。

实施例二

参考图2，该余热回收热电联供系统包括余热锅炉1、第一发电机组、第三发电机组、第二凝汽器43、第二凝结水泵44、除氧器5和给水泵6，以及连接各组成部分的汽水管道、辅助设备等；在本实施例，余热锅炉1采用双压余热锅炉，双压余热锅炉包括高压蒸汽管路11和低压蒸汽管路12。

具体的，第一发电机组与高压蒸汽管路11的输出端相连，第一发电机组进一步包括第一汽轮机21和与之相连的第一发电机22；其中第一汽轮机21可采用螺杆机或背压式汽轮机，此处不作限制。第一汽轮机21与余热锅炉1的高压蒸汽管路11输出端相连，且第一汽轮机21的输入端设置有第一阀门81，用于控制第一汽轮机21与高压蒸汽管路11输出端之间管路的通断。第一汽轮机21的排汽输出端口通过管路输出给热用户7进行供热，且热用户7的输入端设置有第二阀门82，由于控制热用户7输入管道的通断。

在本实施例中，第三发电机组为一较小低参数发电机组，第三发电机组与低压蒸汽管路12的输出端相连，其中第三发电机组包括第三汽轮机41和与之相连的第三发电机42，在本实施例中第三汽轮机41可采用凝汽式汽轮机，此处不作限制；第三汽轮机41的输入端上设置有第五阀门85，用于控制余热锅炉1低压蒸汽管路与第三汽轮机41之间的通断。余热锅炉1、低压蒸汽管路12、第三发电机组、第二凝汽器43、第二凝结水泵44、除氧器5和给水泵6依次相连形成的发电回路，具体工作原理参照上文所述，此处不再赘述。

在本实施例中，本发明采用以上技术方案，形成两个工作系统：高压蒸汽通过第一发电机组的发电供热系统、低压蒸汽通过第三发电机组的发电系统，其具体操作过程如下：

在该实施例中，本发明是用于有较稳定热用户7的情况，打开第一阀门81、第二阀门82和第五阀门85，余热锅炉1产生双压蒸汽后，全部的高压蒸汽则通过第一汽轮机21带动第一发电机组进行发电，排汽通过管网提供到热用户7使用；低压蒸汽直接进入第三汽轮机41，再通过第三发电机42进行发电，第三汽轮机41的排汽进入第二凝汽器43，被转化为凝结水，由第二凝结水泵44抽出，送往除氧器5，再由给水泵6送往余热锅炉1的低压蒸汽管路12。该系统考虑到有长期稳定的热能用户，从投资角度考虑对整个系统的最优化，使热电联供经济效益达到最优。

实施例三

参考图3，该余热回收热电联供系统包括余热锅炉1、第一发电机组、第二发电机组、第一凝汽器33、第一凝结水泵34、除氧器5、给水泵6，以及连接各组成部分的汽水管道、辅助设备等；其中，第二发电机组包括第二汽轮机31和与之相连的第二发电机32；余热锅炉1为单压余热锅炉，产生单一汽压蒸汽；第二汽轮机31的输入端上设置有第三阀门83，用于控制余热锅炉1与第二汽轮机31之间管路的通断。

在本实施例中，第一发电机组进一步包括第一汽轮机21和与之相连的第一发电机22。第一汽轮机21与余热锅炉1的蒸汽输出端相连，且第一汽轮机21的输入端设置有第一阀门81，用于控制第一汽轮机21与余热锅炉1之间管路的通断。第一汽轮机21的排汽输出端口通过管路输出给热用户7进行供热，且热用户7的输入端设置有第二阀门82，用于控制热用户7输入管道的通断和调节。

本发明采用以上技术方案，形成两个工作系统：蒸汽通过第一发电机组的发电供热系统、蒸汽通过第二发电机组的发电系统，其具体操作过程如下：

当热用户7没有时，打开第三阀门83，关闭第一阀门81和第二阀门82，蒸汽直接进入第二发电机组进行做功发电，第二汽轮机31的排汽进入第一凝汽器33变成凝结水，并由第一凝结水泵34抽出，送往除氧器5，再由给水泵6送往锅炉循环利用；

当热用户达到一定数量后，关闭第三阀门83，打开第一阀门81和第二阀门82，第二发电机组停止工作，余热锅炉1产生的全部蒸汽进入第一发电机组进行发电，排汽通过管路提供到热用户7使用。

当然在本实施例中，也可同时打开第一阀门81、第二阀门82和第三阀门83，使得第一发电机组和第二发电机组同时工作，在满足热用户的情况下，其余蒸汽通过第一发电机组和第二发电机组来进行发电。

本发明考虑到热能用户受到周期性影响较大，保证各种情况下的工业余热不被浪费，从投资角度考虑对整个系统的最优化，使热电联供经济效益达到最优。

本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种余热回收热电联供系统，用于回收工业余热进行发电供热，其特征在于，包括余热锅炉、第一发电机组、第二发电机组、第一凝汽器、第一凝结水泵、除氧器、给水泵；其中，

所述第一发电机组与所述余热锅炉的蒸汽输出端相连，所述余热锅炉内的蒸汽进入所述第一发电机组做功发电，所述第一发电机组的排汽端通过一管路输出给热用户进行供热；

所述余热锅炉、第二发电机组、第一凝汽器、第一凝结水泵、除氧器、给水泵依次相连形成一工作回路，水经过所述除氧器除氧后，通过所述给水泵进入所述余热锅炉，工业余热经过所述余热锅炉进行热交换，除氧后的水在所述余热锅炉中被加热变成蒸汽输出，所述蒸汽进入所述第二发电机组做功发电；所述蒸汽做功后进入所述第一凝汽器并形成凝结水，所述凝结水在所述第一凝结水泵的作用下再次进入所述除氧器内；

所述余热锅炉为双压余热锅炉，所述双压余热锅炉包括高压蒸汽管路和低压蒸汽管路，所述第一发电机组和所述第二发电机组均与所述高压蒸汽管路相连通；所述第二发电机组通过第四阀门与所述低压蒸汽管路相连，所述双压余热锅炉、低压蒸汽管路、第四阀门、第二发电机组、第一凝汽器、第一凝结水泵、除氧器、给水泵依次相连形成一工作回路。

2.根据权利要求1所述的余热回收热电联供系统，其特征在于，所述第一发电机组的输入端设置有第一阀门，所述热用户的输入端设置有第二阀门，所述第二发电机组的输入端设置有第三阀门。

3.根据权利要求1或2所述的余热回收热电联供系统，其特征在于，所述第一发电机组包括第一汽轮机和第一发电机，所述余热锅炉与所述第一汽轮机相连，所述第一汽轮机通过管路将排汽输出给用户供热。

4.根据权利要求3所述的余热回收热电联供系统，其特征在于，所述第一汽轮机采用螺杆机或背压式汽轮机。

5.根据权利要求1或2所述的余热回收热电联供系统，其特征在于，所述第二发电机组包括第二汽轮机和与之相连的第二发电机，所述余热锅炉和所述凝汽器与所述第二汽轮机相连。

6.根据权利要求1所述的余热回收热电联供系统，其特征在于，还包括第三发电机组、第二凝汽器、第二凝结水泵，所述第三发电机组通过第五阀门与所述低压蒸汽管路相连，所述双压余热锅炉、低压蒸汽管路、第五阀门、第三发电机组、第二凝汽器、第二凝结水泵、除氧器、给水泵依次相连形成一工作回路。

7.根据权利要求6所述的余热回收热电联供系统，其特征在于，所述第三发电机组包括第三汽轮机和与之相连的第三发电机，所述第三汽轮机的排汽端与所述第二凝汽器相连。