CN106352397A - 复合循环水供热系统及应用 - Google Patents

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CN106352397A CN201610713204.9A CN201610713204A CN106352397A CN 106352397 A CN106352397 A CN 106352397A CN 201610713204 A CN201610713204 A CN 201610713204A CN 106352397 A CN106352397 A CN 106352397A
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孙士恩
郑立军
冯亦武
庞建锋
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Abstract

本发明涉及一种复合循环水供热系统及应用，包括汽轮机、凝汽器、冷却塔、热网加热器、吸收式热泵、采暖抽汽管道、热网回水母管、热网供水母管、循环水进水母管、循环水出水母管、左侧循环水进水支管、左侧循环水出水支管、右侧循环水进水支管、右侧循环水出水支管、左侧循环水进水阀、左侧循环水出水阀、右侧循环水进水阀、右侧循环水出水阀和热网回水母管阀。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，设计合理，系统灵活设置可随时切换，将低真空供热和吸收式热泵结合，机组无需“以热定电”运行，同时满足余热大规模提取需求，既能满足电网负荷调节指令，又能满足热负荷需求。

Description

复合循环水供热系统及应用
技术领域
本发明涉及一种复合循环水供热系统及其应用，具体涉及一种湿冷机组热电厂的热网加热系统，尤其适用于热网回水温度较低、纯凝改供热的300MW等级供热机组或600MW等级供热机组。
背景技术
近些年来，越来越多的热电厂实施了汽轮机乏汽余热回收供热改造，主要改造方式有吸收式热泵供热和低真空供热两种方式。两种方式实施条件和运行方式差异较大，各有优势。低真空供热目前设计均是回收全部汽轮机乏汽热量，回收循环水余热量大，但机组需“以热定电”运行，运行方式不灵活，接待电负荷的能力受到限制，存在“电和热”的矛盾。吸收式热泵供热运行方式较灵活，可根据热负荷需求全部回收或部分回收循环水余热，剩余部分循环水仍上塔冷却，但回收循环水余热量相对较小。
越来越多的300MW等级甚至是600MW等级的纯凝机组通过打孔抽汽等方式改成供热机组。这类机组改成供热机组后，由于抽汽流量较小，一般仅有同容量参数抽汽供热机组的60％左右，低压缸排汽流量较大。例如对于600MW纯凝改供热机组，最大抽汽供热工况时低压缸排汽流量仍可达到700t/h。初步估算，若要全部回收余热，电厂至少需要接待2000万m2以上。而一般规模的热电厂接待的供热面积基本在1000万m2以下，因此受供热量制约，很难实现全部回收余热。
对于这种情况，无论是常规的低真空供热模式或是热泵供热模式经济性均不高。采用常规吸收式热泵技术方案回收纯凝改供热机组的循环水余热，由于纯凝改供热机组的低压缸排汽流量特别大，机组真空下降对发电量的影响将会显著提高。若用低真空供热方式，机组需以热定电运行，外界需要有足够的热负荷需求，受限于热电厂供热面积，也很难满足要求。
如现有技术中公开的一种双背压循环水供热系统，该双背压循环水供热系统包括一个凝汽器和一个热网加热器，在供热期将凝汽器中的海水循环水系统切换至热网循环泵建立起来的热水管网循环水回路，形成新的“热-水”交换系统；在非供热期将凝汽器的热网循环水系统切换至纯凝工况下的海水循环水系统，恢复纯凝运行工况。该双背压循环水供热系统每年需要停机两次更换转子，且供暖期运行时以热定电运行，运行方式不灵活。
又如现有技术中公开的另一种低压缸背压转子互换循环水供热节能系统，该低压缸背压转子互换循环水供热节能系统和上述双背压循环水供热系统的原理类似，也包括一个凝汽器和一个热网加热器，在供热期凝汽器用于供热加热热网水，在非供热期恢复正常循环水系统。该低压缸背压转子互换循环水供热节能系统每年也需要停机两次更换转子，且供暖期运行时以热定电运行，运行方式不灵活。
综上所述，目前还没有一种结构设计合理，系统灵活可随时切换，在单台供热机组上将低真空供热和吸收式热泵供热两种方式有机结合，实现单机供热方式最优的系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，系统灵活设置可随时切换，在单台机组上将低真空供热和吸收式热泵供热两种方式有机结合，实现单机供热方式最优的系统。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：提供一种复合循环水供热系统，包括汽轮机、凝汽器、冷却塔、热网加热器、吸收式热泵、采暖抽汽管道、热网回水母管、热网供水母管、循环水进水母管、循环水出水母管、左侧循环水进水支管、左侧循环水出水支管、右侧循环水进水支管、右侧循环水出水支管、左侧循环水进水阀、左侧循环水出水阀、右侧循环水进水阀、右侧循环水出水阀和热网回水母管阀，所述汽轮机和凝汽器连接，所述热网加热器安装在热网供水母管上，所述采暖抽汽管道的一端连接着汽轮机，另一端分别连接在热网加热器和吸收式热泵上；所述循环水进水母管的一端连接在冷却塔上，所述循环水出水母管的一端连接在冷却塔上；所述左侧循环水进水支管的一端连接在凝汽器上，该左侧循环水进水支管的另一端连接在循环水进水母管的另一端，所述左侧循环水进水阀安装在左侧循环水进水支管上，所述左侧循环水出水支管的一端连接在凝汽器上，该左侧循环水出水支管的另一端连接在循环水出水母管的另一端，所述左侧循环水出水阀安装在左侧循环水出水支管上；所述右侧循环水进水支管的一端连接在凝汽器上，该右侧循环水进水支管的另一端连接在循环水进水母管的另一端，所述右侧循环水进水阀安装在右侧循环水进水支管上，所述右侧循环水出水支管的一端连接在凝汽器上，该右侧循环水出水支管的另一端连接在循环水出水母管的另一端，所述右侧循环水出水阀安装在右侧循环水出水支管上；其特征在于：还包括凝汽器热网水进水支管、凝汽器热网水出水支管、凝汽器热网水进水阀、凝汽器热网水出水阀、热泵循环水进水管、热泵循环水出水管、热泵循环水进水阀、热泵循环水出水阀、热泵热网水进水管、热泵热网水出水管、热泵热网水进水阀、热泵热网水出水阀、热泵热网水旁路阀，所述凝汽器热网水进水支管的一端连接在热网回水母管上，所述凝汽器热网水进水支管的一端位于热网回水母管阀前，另一端连接在左侧循环水进水支管上，所述凝汽器热网水进水支管的另一端位于左侧循环水进水阀和凝汽器之间，所述凝汽器热网水进水阀安装在凝汽器热网水进水支管上；所述凝汽器热网水出水支管的一端连接在左侧循环水出水支管上，该凝汽器热网水出水支管的一端位于左侧循环水出水阀和凝汽器之间，所述凝汽器热网水出水支管的另一端连接在热网回水母管上，位于热网回水母管阀后，所述凝汽器热网水出水阀安装在凝汽器热网水出水支管上；所述热泵循环水进水管的一端连接在右侧循环水出水支管上，所述热泵循环水进水管的另一端和吸收式热泵相连，所述热泵循环水进水阀位于热泵循环水进水管上，所述热泵循环水出水管一端和吸收式热泵相连，另一端和冷却塔塔池相连，所述热泵循环水出水阀位于热泵循环水出水管上；所述热泵热网水进水管的一端和吸收式热泵相连，另一端和热网回水母管相连，所述热泵热网水进水管的另一端位于凝汽器热网水出水支管和热网回水母管接口后，所述热泵热网水进水阀位于热泵热网水进水管上，所述热泵热网水出水管的一端和吸收式热泵相连，另一端和热网回水母管相连，所述热泵热网水出水阀位于热泵热网水出水管上，所述热泵热网水旁路阀位于热网回水母管上。
作为优选的是：这种复合循环水供热系统的左侧循环水进水阀、左侧循环水出水阀、右侧循环水进水阀、右侧循环水出水阀、凝汽器热网水进水阀、凝汽器热网水出水阀、热泵循环水进水阀、热泵循环水出水阀、热泵热网水进水阀、热泵热网水出水阀、热网回水母管阀、热泵热网水旁路阀可以为电动阀、手动阀、气动阀或液压阀中的任意一种。
作为优选，还可以在复合循环水供热系统上安装水泵，用来增加循环水的压力。如在循环水进水母管上安装循环水泵，以及还可以在热网回水母管与热网供水母管的连接处安装热网循环水泵。
利用本发明供热时，可以根据不同工况进行如下操作：
S1：机组纯凝工况运行时，凝汽器热网水进水阀、凝汽器热网水出水阀、热泵循环水进水阀和热泵循环水出水阀关闭，左侧循环水进水阀、左侧循环水出水阀、右侧循环水进水阀和右侧循环水出水阀开启，凝汽器通循环水；
S2：当机组由纯凝工况转为供热工况运行时，不需要停机，关闭左侧循环水进水阀和左侧循环水出水阀，使凝汽器维持右半侧运行，再开启凝汽器热网水进水阀和凝汽器热网水出水阀，即可使凝汽器半侧运行热网水和半侧运行循环水；
S3：随着外界热负荷增加，开启热泵循环水进水阀和热泵循环水出水阀，再调节关小右侧循环水出水阀，减小凝汽器右侧的上塔循环水流量，投入吸收式热泵运行，提取循环水余热，当热负荷进一步增加时，可关闭右侧循环水出水阀，使右侧的循环水全部进入吸收式热泵提取余热，再回到塔池，形成闭式循环；
S4：供暖季结束，机组由供热工况向纯凝工况切换时，通过凝汽器的半侧运行恢复纯凝工况运行。
该复合循环水供热系统与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，设计合理，系统灵活设置可随时切换，将低真空供热和吸收式热泵结合，机组无需“以热定电”运行，同时满足余热大规模提取需求，既能满足电网负荷调节指令，又能满足热负荷需求。本发明可以通过在热网侧二次换热站实施大温差热泵或增加换热站内板换面积等方式降低热网回水温度，使机组低真空供热时发挥更好效果，开创了在单台机组上同时实现低真空供热和吸收式热泵供热并存的模式。机组可不受热负荷限制，无需以热定电运行，运行方式灵活，并最大程度满足了机组对电热两种产品的实时调节需求，而且机组每年的检修维护工作量很少。
附图说明
为了更清楚地说明本发明，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的示意图
标号说明
1-汽轮机、2-凝汽器、3-循环水泵、4-冷却塔、5-热网加热器、6-热网循环水泵、7-吸收式热泵、8-热网回水母管、9-热网供水母管、10-循环水进水母管、11-循环水出水母管、12-左侧循环水进水支管、13-左侧循环水出水支管、14-右侧循环水进水支管、15-右侧循环水出水支管、16-凝汽器热网水进水支管、17-凝汽器热网水出水支管、18-热泵循环水进水管、19-热泵循环水出水管、20-左侧循环水进水阀、21-左侧循环水出水阀、22-右侧循环水进水阀、23-右侧循环水出水阀、24-凝汽器热网水进水阀、25-凝汽器热网水出水阀、26-热泵循环水进水阀、27-热泵循环水出水阀、28-热网回水母管阀、29-热泵热网水进水管、30-热泵热网水出水管、31-热泵热网水进水阀、32-热泵热网水出水阀、33-热泵热网水旁路阀、34-采暖抽汽管道。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本实施例中的汽轮机1和凝汽器2连接，热网回水母管8的一端连接在热网循环水泵6上，热网回水母管阀28位于热网回水母管8上。热网供水母管9的一端连接在热网循环水泵6上，热网加热器5安装在热网供水母管9上，采暖抽汽管道34的两端分别连接在汽轮机1，热网加热器5和吸收式热泵7上。
本实施例中的循环水进水母管10的一端连接在冷却塔4上，循环水泵3安装在循环水进水母管10上，循环水出水母管11的一端连接在冷却塔4上。本实施例中的左侧循环水进水支管12的一端连接在凝汽器2上，该左侧循环水进水支管12的另一端连接在循环水进水母管10的另一端，左侧循环水进水阀20安装在左侧循环水进水支管12上，左侧循环水出水支管13的一端连接在凝汽器2上，该左侧循环水出水支管13的另一端连接在循环水出水母管11的另一端，左侧循环水出水阀21安装在左侧循环水出水支管13上。
本实施例中的右侧循环水进水支管14的一端连接在凝汽器2上，该右侧循环水进水支管14的另一端连接在循环水进水母管10的另一端，右侧循环水进水阀22安装在右侧循环水进水支管14上，右侧循环水出水支管15的一端连接在凝汽器2上，该右侧循环水出水支管15的另一端连接在循环水出水母管11的另一端，右侧循环水出水阀23安装在右侧循环水出水支管15上。
本实施例中的凝汽器热网水进水支管16的一端连接在热网回水母管8上，凝汽器热网水进水支管16的一端位于热网回水母管阀前，该凝汽器热网水进水支管16的另一端连接在左侧循环水进水支管12上，凝汽器热网水进水支管16的另一端位于左侧循环水进水阀20和凝汽器2之间，凝汽器热网水进水阀24安装在凝汽器热网水进水支管16上。本实施例中的凝汽器热网水出水支管17的一端连接在左侧循环水出水支管13上，该凝汽器热网水出水支管17的一端位于左侧循环水出水阀21和凝汽器2之间，凝汽器热网水出水支管17的另一端连接在热网回水母管8上，位于热网回水母管阀后，凝汽器热网水出水阀25安装在凝汽器热网水出水支管17上。
本实施例中的热泵循环水进水管18的一端连接在吸收式热泵7上，该热泵循环水进水管18的另一端连接在右侧循环水出水支管15上，热泵循环水进水管18的另一端位于右侧循环水出水阀23和凝汽器2之间，热泵循环水进水阀26安装在热泵循环水进水管18上。本实施例中的热泵循环水出水管19的一端和吸收式热泵7相连，另一端和冷却塔4塔池相连，所述热泵循环水出水阀27位于热泵循环水出水管19上。本实施例中的热泵热网水进水管29的一端和吸收式热泵7相连，另一端和热网回水母管8相连，所述热泵热网水进水管29的另一端位于凝汽器热网水出水支管17和热网回水母管8的接口后，所述热泵热网水进水阀31位于热泵热网水进水管29上，所述热泵热网水出水管30的一端和吸收式热泵7相连，另一端和热网回水母管8相连，所述热泵热网水出水阀32位于热泵热网水出水管30上，所述热泵热网水旁路阀33位于热网水母管8上。
本实施例汽轮机1的低压缸转子始终为同一根转子，在供暖期开始或结束时无需更换转子。
利用实施例所述系统进行供热的一种方法：
S1：供热工况时，低压缸转子不需更换，仍为原转子，不新增检修量；机组纯凝工况运行时，凝汽器热网水进水阀24、凝汽器热网水出水阀25、热泵循环水进水阀26和热泵循环水出水阀27关闭，左侧循环水进水阀20、左侧循环水出水阀21、右侧循环水进水阀22和右侧循环水出水阀23开启，凝汽器2通循环水；
S2：当机组由纯凝工况转为供热工况运行时，不需要停机，关闭左侧循环水进水阀20和左侧循环水出水阀21，使凝汽器2维持右半侧运行，再开启凝汽器热网水进水阀24和凝汽器热网水出水阀25，即可使凝汽器2半侧运行热网水和半侧运行循环水；
S3：随着外界热负荷增加，开启热泵循环水进水阀26和热泵循环水出水阀27，再调节关小右侧循环水出水阀23，减小凝汽器2右侧的上塔循环水流量，投入吸收式热泵7运行，提取循环水余热，当热负荷进一步增加时，可关闭右侧循环水出水阀23，使右侧的循环水全部进入吸收式热泵7提取余热，再回到塔池，形成闭式循环。
S4：供暖季结束，机组由供热工况向纯凝工况切换时，通过凝汽器2的半侧运行恢复纯凝工况运行。
本发明的申请文件中带有的“左侧”和“右侧”仅仅是为了叙述的方便，不仅限于空间位置的左侧和右侧，不视为对本发明保护范围的限制。此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种复合循环水供热系统，包括汽轮机(1)、凝汽器(2)、冷却塔(4)、热网加热器(5)、吸收式热泵(7)、采暖抽汽管道(13)、热网回水母管(8)、热网供水母管(9)、循环水进水母管(10)、循环水出水母管(11)、左侧循环水进水支管(12)、左侧循环水出水支管(13)、右侧循环水进水支管(14)、右侧循环水出水支管(15)、左侧循环水进水阀(20)、左侧循环水出水阀(21)、右侧循环水进水阀(22)、右侧循环水出水阀(23)和热网回水母管阀(28)，所述汽轮机(1)和凝汽器(2)连接，所述热网加热器(5)安装在热网供水母管(9)上，所述采暖抽汽管道(13)的一端连接着汽轮机(1)，另一端分别连接在热网加热器(5)和吸收式热泵(7)上；所述循环水进水母管(10)的一端连接在冷却塔(4)上，所述循环水出水母管(11)的一端连接在冷却塔(4)上；所述左侧循环水进水支管(12)的一端连接在凝汽器(2)上，该左侧循环水进水支管(12)的另一端连接在循环水进水母管(10)的另一端，所述左侧循环水进水阀(20)安装在左侧循环水进水支管(12)上，所述左侧循环水出水支管(13)的一端连接在凝汽器(2)上，该左侧循环水出水支管(13)的另一端连接在循环水出水母管(11)的另一端，所述左侧循环水出水阀(21)安装在左侧循环水出水支管(13)上；所述右侧循环水进水支管(14)的一端连接在凝汽器(2)上，该右侧循环水进水支管(14)的另一端连接在循环水进水母管(10)的另一端，所述右侧循环水进水阀(22)安装在右侧循环水进水支管(14)上，所述右侧循环水出水支管(15)的一端连接在凝汽器(2)上，该右侧循环水出水支管(15)的另一端连接在循环水出水母管(11)的另一端，所述右侧循环水出水阀(23)安装在右侧循环水出水支管(15)上；其特征在于：还包括凝汽器热网水进水支管(16)、凝汽器热网水出水支管(17)、凝汽器热网水进水阀(24)、凝汽器热网水出水阀(25)、热泵循环水进水管(18)、热泵循环水出水管(19)、热泵循环水进水阀(26)、热泵循环水出水阀(27)、热泵热网水进水管(29)、热泵热网水出水管(30)、热泵热网水进水阀(31)、热泵热网水出水阀(32)、热泵热网水旁路阀(33)，所述凝汽器热网水进水支管(16)的一端连接在热网回水母管(8)上，所述凝汽器热网水进水支管(16)的一端位于热网回水母管阀(28)前，另一端连接在左侧循环水进水支管(12)上，所述凝汽器热网水进水支管(16)的另一端位于左侧循环水进水阀(20)和凝汽器(2)之间，所述凝汽器热网水进水阀(24)安装在凝汽器热网水进水支管(16)上；所述凝汽器热网水出水支管(17)的一端连接在左侧循环水出水支管上，该凝汽器热网水出水支管(17)的一端位于左侧循环水出水阀(21)和凝汽器之间，所述凝汽器热网水出水支管(17)的另一端连接在热网回水母管(8)上，位于热网回水母管阀(28)后，所述凝汽器热网水出水阀(25)安装在凝汽器热网水出水支管(17)上；所述热泵循环水进水管(18)的一端连接在右侧循环水出水支管(15)上，所述热泵循环水进水管(18)的另一端和吸收式热泵(7)相连，所述热泵循环水进水阀(26)位于热泵循环水进水管(18)上，所述热泵循环水出水管(19)一端和吸收式热泵(7)相连，另一端和冷却塔(4)塔池相连，所述热泵循环水出水阀(27)位于热泵循环水出水管(19)上；所述热泵热网水进水管(29)的一端和吸收式热泵(7)相连，另一端和热网回水母管(8)相连，所述热泵热网水进水管(29)的另一端位于凝汽器热网水出水支管(17)和热网回水母管(8)接口后，所述热泵热网水进水阀(31)位于热泵热网水进水管(29)上，所述热泵热网水出水管(30)的一端和吸收式热泵(7)相连，另一端和热网回水母管(8)相连，所述热泵热网水出水阀(32)位于热泵热网水出水管(30)上，所述热泵热网水旁路阀(33)位于热网回水母管(8)上。
2.根据权利要求1所述的复合循环水供热系统，其特征在于：所述左侧循环水进水阀(20)、左侧循环水出水阀(21)、右侧循环水进水阀(22)、右侧循环水出水阀(23)、凝汽器热网水进水阀(24)、凝汽器热网水出水阀(25)、热泵循环水进水阀(26)、热泵循环水出水阀(27)、热泵热网水进水阀(31)、热泵热网水出水阀(32)、热网回水母管阀(28)、热泵热网水旁路阀(33)可以为电动阀、手动阀、气动阀或液压阀中的任意一种。
3.如权利要求1所述的复合循环水供热系统，其特征在于：还包括循环水泵(3)，所述循环水泵(3)安装在循环水进水母管(10)上。
4.如权利要求1至3所述的任意一种复合循环水供热系统，其特征在于：还包括热网循环水泵(6)，所述热网回水母管(8)的一端连接在热网循环水泵(6)上，所述热网供水母管(9)的一端连接在热网循环水泵(6)上。
5.一种利用如权利要求1至3所述的任意一种复合循环水供热系统供热的方法，其特征在于：
S1：机组纯凝工况运行时，凝汽器热网水进水阀(24)、凝汽器热网水出水阀(25)、热泵循环水进水阀(26)和热泵循环水出水阀(27)关闭，左侧循环水进水阀(20)、左侧循环水出水阀(21)、右侧循环水进水阀(22)和右侧循环水出水阀(23)开启，凝汽器(2)通循环水；
S2：当机组由纯凝工况转为供热工况运行时，不需要停机，关闭左侧循环水进水阀(20)和左侧循环水出水阀(21)，使凝汽器(2)维持右半侧运行，再开启凝汽器热网水进水阀(24)和凝汽器热网水出水阀(25)，即可使凝汽器(2)半侧运行热网水和半侧运行循环水；
S3：随着外界热负荷增加，开启热泵循环水进水阀(26)和热泵循环水出水阀(27)，再调节关小右侧循环水出水阀(23)，减小凝汽器(2)右侧的上塔循环水流量，投入吸收式热泵(7)运行，提取循环水余热，当热负荷进一步增加时，可关闭右侧循环水出水阀(23)，使右侧的循环水全部进入吸收式热泵7提取余热，再回到塔池，形成闭式循环；
S4：供暖季结束，机组由供热工况向纯凝工况切换时，通过凝汽器(2)的半侧运行恢复纯凝工况运行。
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