CN106401679A - 一种具有调峰蓄热功能的热电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有调峰蓄热功能的热电机组，包括：中压缸、低压缸、发电机、热泵驱动汽轮机、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、凝汽器、汽水换热器、一次热网回水管、加热器、一次热网供水管、第一蓄热装置、第二蓄热装置、控制器、散热器和净化器。将第一蓄热装置设置为通过蓄热材料进行蓄热和放热，将第二蓄热装置设置为通过太阳能集热器来进行蓄热，通过控制器切换来保证供热，实现了调峰蓄热功能，能够充分利用资源，保证蓄热效果；在低压缸的出汽管道上设置凝汽器和蒸发器俩回收乏汽热量，乏汽热量利用效率高，降低了供热成本；设置散热器和净化器，可以使得低压缸的出汽管道排除的废气能够安全的排放到外部环境中，避免污染环境。
Description
技术领域：
本发明属于热电技术领域，具体是涉及一种具有调峰蓄热功能的热电机组。
背景技术：
今年来，随着国内经济的发展，在我国北方地区发电机组以热电联产为主同时采用“以热定电”运行，且在北方地区采用可再生能源在能源结构中比例逐步上升，这两种发电负荷在时间尺度和空间尺度的重合导致多种问题出现且日益严重。热电联产是指发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机做过功的蒸汽对用户供热的生产方式，即同时生产电、热能的工艺过程，较之分别生产电、热能方式节约燃料。如何提升热电联产机组发电调节范围实现热电解耦以使电网消耗更多的风电等可再生能源，同时提升热电联产系统能源利用效率成为具有重要现实意义的研究课题。
目前，用于热电联产中的余热回收技术有以下几种：高背压供热、吸收式热泵和蒸汽驱动压缩式热泵技术，这几种方法在使用过程中，虽然回收了汽轮机乏汽，并提高了能源利用效率，但是供热和发电互相制约的现状没有改变，尤其采用这些余热利用方式后，发电量同时受主蒸汽量、抽气参数和流量以及乏汽参数和流量制约，电和供热之间的限制更加突出，无法实现在回收乏汽热量的同时具有调峰蓄热功能。
发明内容：
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中用于热电机组的余热回收技术发电量同时受主蒸汽量、抽气参数和流量以及乏汽参数和流量制约，电和供热之间的限制更加突出，无法实现在回收乏汽热量的同时具有调峰蓄热功能，从而提出一种具有调峰蓄热功能的热电机组。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种具有调峰蓄热功能的热电机组，包括：
中压缸，
低压缸，所述低压缸的进汽口通过第一管道与所述中压缸的出汽口连接。
发电机，所述发电机的第一端与所述低压缸的轴连接，所述发电机的第二端与电网连接。
热泵驱动汽轮机，所述热泵驱动汽轮机的进汽口通过第二管道与所述中压缸的出汽口连接。
压缩机，所述压缩机的轴与所述热泵驱动汽轮机的轴连接。
冷凝器，所述冷凝器的进口与所述压缩机的出口连接。
节流阀，所述节流阀的进口与所述冷凝器的出口连接。
蒸发器，所述蒸发器的进口与所述节流阀的出口连接，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连接，所述蒸发器的进汽口通过第三管道与所述低压缸的出汽口连接。
凝汽器，所述凝汽器的进汽口通过第四管道与所述低压缸的出汽口连接，所述凝汽器的出水口通过第五管道与所述冷凝器的进水口连接。
汽水换热器，所述汽水换热器的进汽口与所述热泵驱动汽轮机的出汽口连接，所述汽水换热器的进水口与所述冷凝器的出水口连接。
一次热网回水管，所述一次热网回水管通过第一循环水泵与所述凝汽器的进水口连接。
加热器，所述加热器的进汽口通过第六管道与所述中压缸的出汽口连接，所述加热器的进水口与所述汽水换热器的出水口连接。
一次热网供水管，所述一次热网供水管的进水口与所述加热器的出水口连接。
第一蓄热装置，所述第一蓄热装置的第一端通过第二循环水泵与所述一次热网回水管连接，所述第一蓄热装置的第二端与所述加热器的进水口连接。
第二蓄热装置，所述第二蓄热装置的第一端通过第三循环水泵与所述一次热网回水管连接，所述第二蓄热装置的第二端与所述加热器的进水口连接。
控制器，所述控制器分别与所述发电机、热泵驱动汽轮机、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、凝汽器、汽水换热器、第一循环水泵、加热器、第二循环水泵、第三循环水泵电连接。
作为上述技术方案的优选，所述第一蓄热装置包括蓄热罐、第一控制阀门，蓄热管道，所述蓄热罐设置在所述蓄热管道上，所述蓄热罐内设置蓄热材料，所述第一控制阀门设置在所述蓄热管道上，所述蓄热管道的第一端与所述第二循环水泵连接，所述蓄热管道的第二端与所述加热器的进水口连接，所述第一控制阀门与所述控制器电连接。
作为上述技术方案的优选，所述第二蓄热装置为太阳能蓄热装置，所述第二蓄热装置包括太阳能集热器、第一蓄热管道、第二蓄热管道、第二控制阀门，所述第一蓄热管道的第一端连接所述第三循环水泵，所述第一蓄热管道的第二端连接所述太阳能集热器的第一端，所述太阳能集热器的第二端连接所述第二蓄热管道的第一端，所述第二蓄热管道的第二端与所述加热器的进水口连接，所述第二控制阀门设置在所述第二蓄热管道上，所述第二控制阀门与所述控制器电连接。
作为上述技术方案的优选，所述第一管道上设置有第三控制阀门，所述第二管道上设置有第四控制阀门，所述第三管道上设置有第五控制阀门，所述第四管道上设置有第六控制阀门，所述第五管道上设置有第七控制阀门，所述第六管道上设置有第八控制阀门，所述第三控制阀门、所述第四控制阀门、所述第五控制阀门、所述第六控制阀门、所述第七控制阀门、所述第八控制阀门分别与所述控制器电连接。
作为上述技术方案的优选，还包括散热器和净化器，所述散热器和所述净化器设置在所述低压缸的出汽管道上。
作为上述技术方案的优选，还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述加热器的出水口，所述温度传感器与所述控制器电连接。
本发明的有益效果在于：其通过设置第一蓄热装置和第二蓄热装置，可以通过控制器切换来保证供热，实现了调峰蓄热功能，将第一蓄热装置设置为通过蓄热材料进行蓄热和放热，将第二蓄热装置设置为通过太阳能集热器来进行蓄热，能够充分利用资源，保证蓄热效果；其通过在低压缸的出汽管道上设置凝汽器和蒸发器俩回收乏汽热量，乏汽热量利用效率高，降低了供热成本；其通过设置散热器和净化器，可以使得低压缸的出汽管道排除的废气能够安全的排放到外部环境中，避免污染环境；其通过设置温度传感器，可以实时获取加热器出水口的温度，控制加热器来实现各种设定温度。本装置结构简单、操作方便、智能化程度高，适合大范围生产使用。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明一个实施例的一种具有调峰蓄热功能的热电机组结构示意图；
图2为本发明一个实施例的第一蓄热装置示意图；
图3为本发明一个实施例的第二蓄热装置示意图。
图中符号说明：
1-中压缸，2-低压缸，3-发电机，4-热泵驱动汽轮机，5-压缩机，6-冷凝器，7-节流阀，8-蒸发器，9-凝汽器，10-汽水换热器，11-一次热网回水管，12-第一循环水泵，13-加热器，14-一次热网供水管，15-第一蓄热装置，16-第二循环水泵，17-第二蓄热装置，18-第三循环水泵，19-控制器，20-散热器，21-净化器，22-温度传感器，201-第一管道，202-第三控制阀门，401-第二管道，402-第四控制阀门，801-第三管道，802-第五控制阀门，901-第四管道，902-第五管道，903-第六控制阀门，904-第七控制阀门，1301-第六管道，1302-第八控制阀门，1501-蓄热罐，1502-第一控制阀门，1503-蓄热管道，1504-蓄热材料，1701-太阳能集热器，1702-第一蓄热管道，1703-第二蓄热管道，1704-第二控制阀门。
具体实施方式：
如图1所示，本发明的具有调峰蓄热功能的热电机组，包括：
中压缸1，
低压缸2，所述低压缸2的进汽口通过第一管道201与所述中压缸1的出汽口连接。
发电机3，所述发电机3的第一端与所述低压缸2的轴连接，所述发电机3的第二端与电网连接。
热泵驱动汽轮机4，所述热泵驱动汽轮机3的进汽口通过第二管道401与所述中压缸1的出汽口连接。
压缩机5，所述压缩机5的轴与所述热泵驱动汽轮机4的轴连接。
冷凝器6，所述冷凝器6的进口与所述压缩机5的出口连接。
节流阀7，所述节流阀7的进口与所述冷凝器6的出口连接。
蒸发器8，所述蒸发器8的进口与所述节流阀7的出口连接，所述蒸发器8的出口与所述压缩机5的进口连接，所述蒸发器8的进汽口通过第三管道801与所述低压缸2的出汽口连接。
凝汽器9，所述凝汽器9的进汽口通过第四管道901与所述低压缸2的出汽口连接，所述凝汽器9的出水口通过第五管道902与所述冷凝器6的进水口连接。
汽水换热器10，所述汽水换热器10的进汽口与所述热泵驱动汽轮机4的出汽口连接，所述汽水换热器10的进水口与所述冷凝器6的出水口连接。
一次热网回水管11，所述一次热网回水管11通过第一循环水泵12与所述凝汽器9的进水口连接。
加热器13，所述加热器13的进汽口通过第六管道1301与所述中压缸1的出汽口连接，所述加热器13的进水口与所述汽水换热器10的出水口连接。
一次热网供水管14，所述一次热网供水管14的进水口与所述加热器13的出水口连接。
第一蓄热装置15，所述第一蓄热装置15的第一端通过第二循环水泵16与所述一次热网回水管11连接，所述第一蓄热装置15的第二端与所述加热器13的进水口连接。本实施例中，如图2所示，所述第一蓄热装置15包括蓄热罐1501、第一控制阀门1502，蓄热管道1503，所述蓄热罐1501设置在所述蓄热管道1503上，所述蓄热罐1501内设置蓄热材料1504，所述第一控制阀门1502设置在所述蓄热管道1503上，所述蓄热管道1503的第一端与所述第二循环水泵16连接，所述蓄热管道1503的第二端与所述加热器13的进水口连接，所述第一控制阀门1502与所述控制器19电连接。
第二蓄热装置17，所述第二蓄热装置17的第一端通过第三循环水泵18与所述一次热网回水管11连接，所述第二蓄热装置17的第二端与所述加热器13的进水口连接。本实施例中，如图3所示，所述第二蓄热装置17为太阳能蓄热装置，所述第二蓄热装置17包括太阳能集热器1701、第一蓄热管道1702、第二蓄热管道1703、第二控制阀门1704，所述第一蓄热管道1702的第一端连接所述第三循环水泵18，所述第一蓄热管道1702的第二端连接所述太阳能集热器1701的第一端，所述太阳能集热器1701的第二端连接所述第二蓄热管道1703的第一端，所述第二蓄热管道1703的第二端与所述加热器13的进水口连接，所述第二控制阀门1704设置在所述第二蓄热管道1703上，所述第二控制阀门1704与所述控制器19电连接。
控制器19，所述控制器19分别与所述发电机3、热泵驱动汽轮机4、压缩机5、冷凝器6、节流阀7、蒸发器8、凝汽器9、汽水换热器10、第一循环水泵12、加热器13、第二循环水泵16、第三循环水泵18电连接。
还包括散热器20和净化器21，所述散热器20和所述净化器21设置在所述低压缸2的出汽管道上。
还包括温度传感器22，所述温度传感器22设置在所述加热器13的出水口，所述温度传感器22与所述控制器19电连接。所述温度传感器12用于实时获取加热器13的出水口的出水温度，发送到控制器，控制器判断该温度是否达到供水管的温度，并调节加热器进行加热。
所述第一管道201上设置有第三控制阀门202，所述第二管道401上设置有第四控制阀门402，所述第三管道801上设置有第五控制阀门802，所述第四管道901上设置有第六控制阀门903，所述第五管道902上设置有第七控制阀门904，所述第六管道1301上设置有第八控制阀门1302，所述第三控制阀门202、所述第四控制阀门402、所述第五控制阀门802、所述第六控制阀门903、所述第七控制阀门904、所述第八控制阀门1302分别与所述控制器19电连接。
工作方式：
蓄热过程：
控制器控制第三控制阀门、第四控制阀门、第八控制阀门打开，同时控制器控制节流阀打开，中压缸、低压缸、和热泵驱动汽轮机、汽水换热器进行工作，中压缸的出汽同时进入到低压缸进汽口、热泵驱动汽轮机进汽口和加热器进汽口，进入热泵驱动汽轮机的排汽温度压力下降，通过汽水换热器与热网回水进行热交换；控制器控制第五控制阀门、第六控制阀门打开，利用蒸发器和凝汽器对低压缸的乏汽热量进行回收，并将剩余的乏汽通过散热器和净化器处理后排放到外部环境中；控制器控制第一循环热泵和第二循环热泵以及第三循环热泵打开，回水管中的冷水进入凝汽器中升温，与冷凝器和汽水换热器进行换热后分为两股，一股进入加热器进行加热，加热完成后送入供水管，另一股进入到第一蓄热装置的第二端，进行蓄热，回水管中的冷水进入第二蓄热装置中进行蓄热。
放热过程：
控制器控制第三控制阀门、第八控制阀门打开，同时控制器控制节流阀打开，中压缸中的出汽同时进入到低压缸进汽口和加热器进汽口，控制器控制第五控制阀门和第六控制阀门关闭，低压缸中的乏汽热量通过散热器和净化器处理后排放到外部环境中，同时控制第二循环水泵、第三循环水泵、第一控制阀门、第二控制阀门开启，回水管中的冷水进入到第一蓄热装置和第二蓄热装置中进行换热，吸收到足够的热量后将热水送入到加热器进水口进行加热，加热器加热后的水进入到供水管中。
本实施例所述的具有调峰蓄热功能的热电机组，包括：中压缸、低压缸、发电机、热泵驱动汽轮机、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、凝汽器、汽水换热器、一次热网回水管、加热器、一次热网供水管、第一蓄热装置、第二蓄热装置、控制器、散热器和净化器。将第一蓄热装置设置为通过蓄热材料进行蓄热和放热，将第二蓄热装置设置为通过太阳能集热器来进行蓄热，通过控制器切换来保证供热，实现了调峰蓄热功能，能够充分利用资源，保证蓄热效果；在低压缸的出汽管道上设置凝汽器和蒸发器俩回收乏汽热量，乏汽热量利用效率高，降低了供热成本；设置散热器和净化器，可以使得低压缸的出汽管道排除的废气能够安全的排放到外部环境中，避免污染环境。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种具有调峰蓄热功能的热电机组，其特征在于，包括：
中压缸(1)；
低压缸(2)，所述低压缸(2)的进汽口通过第一管道(201)与所述中压缸(1)的出汽口连接；
发电机(3)，所述发电机(3)的第一端与所述低压缸(2)的轴连接，所述发电机(3)的第二端与电网连接；
热泵驱动汽轮机(4)，所述热泵驱动汽轮机(3)的进汽口通过第二管道(401)与所述中压缸(1)的出汽口连接；
压缩机(5)，所述压缩机(5)的轴与所述热泵驱动汽轮机(4)的轴连接；
冷凝器(6)，所述冷凝器(6)的进口与所述压缩机(5)的出口连接；
节流阀(7)，所述节流阀(7)的进口与所述冷凝器(6)的出口连接；
蒸发器(8)，所述蒸发器(8)的进口与所述节流阀(7)的出口连接，所述蒸发器(8)的出口与所述压缩机(5)的进口连接，所述蒸发器(8)的进汽口通过第三管道(801)与所述低压缸(2)的出汽口连接；
凝汽器(9)，所述凝汽器(9)的进汽口通过第四管道(901)与所述低压缸(2)的出汽口连接，所述凝汽器(9)的出水口通过第五管道(902)与所述冷凝器(6)的进水口连接；
汽水换热器(10)，所述汽水换热器(10)的进汽口与所述热泵驱动汽轮机(4)的出汽口连接，所述汽水换热器(10)的进水口与所述冷凝器(6)的出水口连接；
一次热网回水管(11)，所述一次热网回水管(11)通过第一循环水泵(12)与所述凝汽器(9)的进水口连接；
加热器(13)，所述加热器(13)的进汽口通过第六管道(1301)与所述中压缸(1)的出汽口连接，所述加热器(13)的进水口与所述汽水换热器(10)的出水口连接；
一次热网供水管(14)，所述一次热网供水管(14)的进水口与所述加热器(13)的出水口连接；
第一蓄热装置(15)，所述第一蓄热装置(15)的第一端通过第二循环水泵(16)与所述一次热网回水管(11)连接，所述第一蓄热装置(15)的第二端与所述加热器(13)的进水口连接；
第二蓄热装置(17)，所述第二蓄热装置(17)的第一端通过第三循环水泵(18)与所述一次热网回水管(11)连接，所述第二蓄热装置(17)的第二端与所述加热器(13)的进水口连接；
控制器(19)，所述控制器(19)分别与所述发电机(3)、热泵驱动汽轮机(4)、压缩机(5)、冷凝器(6)、节流阀(7)、蒸发器(8)、凝汽器(9)、汽水换热器(10)、第一循环水泵(12)、加热器(13)、第二循环水泵(16)、第三循环水泵(18)电连接。
2.根据权利要求1所述的具有调峰蓄热功能的热电机组，其特征在于：所述第一蓄热装置(15)包括蓄热罐(1501)、第一控制阀门(1502)，蓄热管道(1503)，所述蓄热罐(1501)设置在所述蓄热管道(1503)上，所述蓄热罐(1501)内设置蓄热材料(1504)，所述第一控制阀门(1502)设置在所述蓄热管道(1503)上，所述蓄热管道(1503)的第一端与所述第二循环水泵(16)连接，所述蓄热管道(1503)的第二端与所述加热器(13)的进水口连接，所述第一控制阀门(1502)与所述控制器(19)电连接。
3.根据权利要求1所述的具有调峰蓄热功能的热电机组，其特征在于：所述第二蓄热装置(17)为太阳能蓄热装置，所述第二蓄热装置(17)包括太阳能集热器(1701)、第一蓄热管道(1702)、第二蓄热管道(1703)、第二控制阀门(1704)，所述第一蓄热管道(1702)的第一端连接所述第三循环水泵(18)，所述第一蓄热管道(1702)的第二端连接所述太阳能集热器(1701)的第一端，所述太阳能集热器(1701)的第二端连接所述第二蓄热管道(1703)的第一端，所述第二蓄热管道(1703)的第二端与所述加热器(13)的进水口连接，所述第二控制阀门(1704)设置在所述第二蓄热管道(1703)上，所述第二控制阀门(1704)与所述控制器(19)电连接。
4.根据权利要求1所述的具有调峰蓄热功能的热电机组，其特征在于：所述第一管道(201)上设置有第三控制阀门(202)，所述第二管道(401)上设置有第四控制阀门(402)，所述第三管道(801)上设置有第五控制阀门(802)，所述第四管道(901)上设置有第六控制阀门(903)，所述第五管道(902)上设置有第七控制阀门(904)，所述第六管道(1301)上设置有第八控制阀门(1302)，所述第三控制阀门(202)、所述第四控制阀门(402)、所述第五控制阀门(802)、所述第六控制阀门(903)、所述第七控制阀门(904)、所述第八控制阀门(1302)分别与所述控制器(19)电连接。
5.根据权利要求1所述的具有调峰蓄热功能的热电机组，其特征在于：还包括散热器(20)和净化器(21)，所述散热器(20)和所述净化器(21)设置在所述低压缸(2)的出汽管道上。
6.根据权利要求1所述的具有调峰蓄热功能的热电机组，其特征在于：还包括温度传感器(22)，所述温度传感器(22)设置在所述加热器(13)的出水口，所述温度传感器(22)与所述控制器(19)电连接。
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