CN103836697B - 循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统 - Google Patents

循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了热电设计与控制技术领域中的一种循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统。包括汽轮机中压缸、连通管阀门、汽轮机低压缸、冷却塔/空冷岛、凝汽器、供热抽汽阀门、热网加热器、近端热网和远端热网；汽轮机中压缸的出口分别通过连通管阀门和供热抽汽阀门与汽轮机低压缸的入口和热网加热器的入口相连；汽轮机低压缸的出口与凝汽器的入口相连；凝汽器的出口分别与冷却塔/空冷岛的入口、近端热网的入口以及热网加热器的入口相连；热网加热器的出口与远端热网的入口相连；远端热网的出口与近端热网的出口合并后，与凝汽器的入口相连。本发明减少了冷源损失，解决了循环水直连余热供热不能远程输送的问题。

Description

循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统
技术领域
本发明属于热电设计与控制技术领域，尤其涉及一种循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统。
背景技术
在《中华人民共和国节约能源法》中确定规定，国家鼓励发展热电联产、集中供热系统，提高热电机组的利用率。《国家关于发展热电联产的规定》中也指出，热电联产具有节约能源、绿色环保、提高供热质量、增加电力供应等综合效益，热电厂的建设是城市治理大气污染和提高能源利用率的重要措施，是集中供热的重要组成部分，是提高人民生活质量的公益性基础设施。然而目前我国城市集中供热却并不完善，仍面临诸多问题需要解决，比如：
1、大型抽凝热电联产机组，目前的供热抽汽温度多在200-300℃范围，而间接连接热网一次网的供水温度在130℃温度水平。抽汽参数偏高，势必造成汽轮机功率减少，能源品位的浪费。
2、低压缸排汽排入凝汽器，蒸汽凝结放出汽化潜热，能量品位虽然较低，但排汽量大，带来大量冷源损失。目前缺乏合理有效的方式对此余热进行利用。
3、循环水直连余热供热可大大减少冷源损失，但循环水直供，由于小温差供热，管网布置存在困难以及远距离输送能耗显著增加，经济性不能保障。
4、低品位供热理论和实施技术日趋完善，设计供回水温度为50/40℃的地暖以及所需温度水平更低的风机盘管技术，已逐步替代传统暖气片型散热器应用于新建楼宇中，适用于此类型散热器的最为合理的供热方式为电厂循环水直连余热供热模式，但目前适用于300MW、600MW大型热电机组的循环水直供模式尚属空白。
5、目前我国新老建筑并存，热用户散热器形式多种多样，对供热热网水温要求参差不齐，对供热过程提出了更高的要求。
基于以上供热过程存在的问题，亟需一种能够满足热用户多样散热器要求，同时最大限度的达到能量匹配的供热系统，在保证热用户采暖舒适度的条件下，节能降耗。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统，用于解决背景技术中提到的满足热用户多样散热器要求、最大限度地达到能量匹配、梯级利用热能的问题，在保证热用户采暖舒适度的条件下，节能降耗。
为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统，其特征是所述系统包括汽轮机中压缸1、连通管阀门2、汽轮机低压缸3、冷却塔/空冷岛4、凝汽器5、供热抽汽阀门6、热网加热器7、近端热网8和远端热网9；
所述汽轮机中压缸1的出口通过连通管阀门2与汽轮机低压缸3的入口相连，并且汽轮机中压缸1的出口还通过供热抽汽阀门6与热网加热器7的入口相连；
所述汽轮机低压缸3的出口与凝汽器5的入口相连；
所述凝汽器5的出口分别与冷却塔/空冷岛4的入口、近端热网8的入口以及热网加热器7的入口相连；
所述热网加热器7的出口与远端热网9的入口相连；
所述远端热网9的出口与近端热网8的出口合并后，再与凝汽器5的入口相连。
所述近端热网包括近端热网散热器11；
所述凝汽器5的出口与近端热网散热器11的入口相连；
所述远端热网9的出口与近端热网散热器11的出口合并后，再与凝汽器5的入口相连。
所述远端热网包括热力站10和远端热网散热器12；
所述热网加热器7的出口与热力站10的入口相连；
所述热力站10的出口与远端热网散热器12的入口相连；
所述远端热网散热器12的出口与近端热网散热器11的出口合并后，再与凝汽器5的入口相连。
所述远端热网散热器12为地暖散热器或风机盘管。
所述近端热网散热器11为地暖散热器或风机盘管。
所述远端热网包括热力站10和远端热网散热器12；
所述热网加热器7的出口与热力站10的入口相连；
所述热力站10的出口与远端热网散热器12的入口相连；
远端热网散热器12的出口与近端热网8的出口合并后，再与凝汽器5的入口相连。
所述远端热网散热器12为地暖散热器或风机盘管。
本发明充分满足能量的梯级利用，减少冷源损失，节能降耗；同时近端热网直接利用循环水余热直接供热，充分利用了循环水热量且克服了循环水直连余热供热模式不能远距离输送的劣势。
附图说明
图1是循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统结构图；
图中，1-汽轮机中压缸、2-连通管阀门、3-汽轮机低压缸、4-冷却塔/空冷岛、5-凝汽器、6-供热抽汽阀门、7-热网加热器、8-近端热网，9-远端热网，10-热力站，11-近端热网散热器，12-远端热网散热器。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图1是循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统结构图，如图1所示，本发明提供的循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统结构图包括：汽轮机中压缸1、连通管阀门2、汽轮机低压缸3、冷却塔/空冷岛4、凝汽器5、供热抽汽阀门6、热网加热器7、近端热网8和远端热网9。
汽轮机中压缸1的出口通过连通管阀门2与汽轮机低压缸3的入口相连，并且汽轮机中压缸1的出口还通过供热抽汽阀门6与热网加热器7的入口相连。汽轮机低压缸3的出口与凝汽器5的入口相连，凝汽器5的出口分别与冷却塔/空冷岛4的入口、近端热网8的入口以及热网加热器7的入口相连。热网加热器7的出口与远端热网9的入口相连，远端热网9的出口与近端热网8的出口合并后，再与凝汽器5的入口相连。
其中，近端热网包括近端热网散热器11，凝汽器5的出口与近端热网散热器11的入口相连，远端热网9的出口与近端热网散热器11的出口合并后，再与凝汽器5的入口相连。
远端热网包括热力站10和远端热网散热器12，热网加热器7的出口与热力站10的入口相连，热力站10的出口与远端热网散热器12的入口相连，远端热网散热器12的出口与近端热网8的出口合并后，再与凝汽器5的入口相连。
当近端热网包括近端热网散热器11且远端热网包括远端热网散热器12时，远端热网散热器12的出口与近端热网散热器11的出口合并后，再与凝汽器5的入口相连。
近端热网散热器11为地暖散热器或风机盘管，远端热网散热器12为地暖散热器或风机盘管。
基于上述结构，本发明的原理是：蒸汽从汽轮机中压缸1的出口排出后分为两股，一股通过连通管阀门2进入汽轮机低压缸3继续做功发电，另一股通过供热抽汽阀门6进入热网加热器7加热热网水。凝汽器5在供热系统中具有双重作用，一方面凝结汽轮机低压缸3的排汽，形成真空；另一方面利用排汽放出的汽化潜热加热热网水。热网水在凝汽器5被加热后，分为两股，一股提供给近端热网8，另一股进入热网加热器7中，梯级加热，利用供热抽汽加热继续升温后为远端热网9供热。远端热网9的回水与近端热网8的回水汇合进入凝汽器5构成循环。凝汽器5和热网加热器7的凝结水进入汽轮机回热系统。冷却塔/空冷岛4通过调整上塔/岛的水量以调整热网水温度和流量参数。
本发明中，热电厂汽轮机布置与常规抽凝供热汽轮机机组布置相同。本发明提供的系统要求热电厂的单机容量为300MW及以上等级的满足高背压排汽的汽轮机，以满足在凝汽器5加热后的热网水能够保证近端热网8的供热要求。
根据输运能耗的高低，将热网分成远端热网9与近端热网8，其远、近划分主要考虑热网循环水直连余热供热小温差输运泵功和当地热用户散热器类型及分布标准。对近端热网8以循环水直供模式进行供热，近端热网8的热用户全部采用高效散热器，近端热网水只有凝汽器5加热。
远端热网9的热网水，先后由凝汽器5和热网加热器7进行逐级加热。热网系统包含传统热力站供暖和地暖散热器/风机盘管等高效散热器供暖两种形式。传统热力站10用来满足远端老旧建筑采用暖气片型散热器热用户的供暖需求。热力站10出口较低温度的回水与远端热网散热器12相连，分级利用热网水热量。远端热网9的热网水被逐级加热，其先在凝汽器5中由40℃提升到60℃，而后由热网加热器7利用汽轮机抽汽提升到120℃。远端热网9供热过程中，由传统热力站10利用高温段热量，温度由120℃降至60℃，满足老旧建筑供热需求，而后60℃回水进入远端热网散热器12，温度由60℃降至40℃，与近端热网散热器11的40℃回水汇合进入凝汽器，形成循环。远端热网9中，热力站10与远端热网散热器12并存，不仅实现了能量梯级利用，而且满足了具有不同供热要求的热用户，使系统的适用性更为广泛。
本发明充分满足能量的梯级利用，减少冷源损失，节能降耗。另外，本发明考虑到循环水直连余热供热小温差输送热量会带来泵功的增加，利用输运能耗的高低和当地热用户散热器类型及分布将热网热用户进行划分，近端热网直接利用循环水余热直接供热，充分利用了循环水热量且克服了循环水直连余热供热模式不能远距离输送的缺陷。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统，其特征是所述系统包括汽轮机中压缸(1)、连通管阀门(2)、汽轮机低压缸(3)、冷却塔/空冷岛(4)、凝汽器(5)、供热抽汽阀门(6)、热网加热器(7)、近端热网(8)和远端热网(9)；
所述汽轮机中压缸(1)的出口通过连通管阀门(2)与汽轮机低压缸(3)的入口相连，并且汽轮机中压缸(1)的出口还通过供热抽汽阀门(6)与热网加热器(7)的入口相连；
所述汽轮机低压缸(3)的出口与凝汽器(5)的入口相连；
所述凝汽器(5)的出口分别与冷却塔/空冷岛(4)的入口、近端热网(8)的入口以及热网加热器(7)的入口相连；
所述热网加热器(7)的出口与远端热网(9)的入口相连；
所述远端热网(9)的出口与近端热网(8)的出口合并后，再与凝汽器(5)的入口相连；
所述近端热网包括近端热网散热器(11)；
所述凝汽器(5)的出口与近端热网散热器(11)的入口相连；
所述远端热网(9)的出口与近端热网散热器(11)的出口合并后，再与凝汽器(5)的入口相连；
所述远端热网包括热力站(10)和远端热网散热器(12)；
所述热网加热器(7)的出口与热力站(10)的入口相连；
所述热力站(10)的出口与远端热网散热器(12)的入口相连；
所述远端热网散热器(12)的出口与近端热网散热器(11)的出口合并后，再与凝汽器(5)的入口相连，或远端热网散热器(12)的出口与近端热网(8)的出口合并后，再与凝汽器(5)的入口相连；
所述系统的工作方式为蒸汽从汽轮机中压缸(1)的出口排出后分为两股，一股通过连通管阀门(2)进入汽轮机低压缸(3)继续做功发电，另一股通过供热抽汽阀门(6)进入热网加热器(7)加热热网水；凝汽器(5)在供热系统中具有双重作用，一方面凝结汽轮机低压缸(3)的排汽，形成真空；另一方面利用排汽放出的汽化潜热加热热网水；热网水在凝汽器(5)被加热后，分为两股，一股提供给近端热网(8)，另一股进入热网加热器(7)中，梯级加热，利用供热抽汽加热继续升温后为远端热网(9)供热；远端热网(9)的回水与近端热网(8)的回水汇合进入凝汽器(5)构成循环；凝汽器(5)和热网加热器(7)的凝结水进入汽轮机回热系统；冷却塔/空冷岛(4)通过调整上塔/岛的水量以调整热网水温度和流量参数；
根据输运能耗的高低，将热网分成远端热网(9)与近端热网(8)，其远、近划分考虑热网循环水直连余热供热小温差输运泵功和当地热用户散热器类型及分布标准；对近端热网(8)以循环水直供模式进行供热，近端热网(8)的热用户全部采用高效散热器，近端热网水只有凝汽器(5)加热；
远端热网(9)的热网水，先后由凝汽器(5)和热网加热器(7)进行逐级加热；热网系统包含传统热力站供暖和高效散热器供暖两种形式；传统热力站(10)用来满足远端老旧建筑采用暖气片型散热器热用户的供暖需求；热力站(10)出口较低温度的回水与远端热网散热器(12)相连，分级利用热网水热量；远端热网(9)的热网水被逐级加热，其先在凝汽器(5)中由40℃提升到60℃，而后由热网加热器(7)利用汽轮机抽汽提升到120℃；远端热网(9)供热过程中，由传统热力站(10)利用高温段热量，温度由120℃降至60℃，满足老旧建筑供热需求，而后60℃回水进入远端热网散热器(12)，温度由60℃降至40℃，与近端热网散热器(11)的40℃回水汇合进入凝汽器，形成循环；远端热网(9)中，热力站(10)与远端热网散热器(12)并存，不仅实现了能量梯级利用，而且满足了具有不同供热要求的热用户，使系统的适用性更为广泛。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述远端热网散热器(12)为地暖散热器或风机盘管。
3.根据权利要求1-2任意一项权利要求所述的系统，其特征是所述近端热网散热器(11)为地暖散热器或风机盘管。
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