CN106765455A - 一种节能型储热供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能型储热供热系统,该系统包括锅炉、中高压缸、低压缸、凝汽器、透平热泵、热网加热器、冷却塔、循环水泵、热网水泵、蓄热水罐、蒸汽输入管、热网加热器凝水出口、热网回水管、热网供水管、蓄热进水管、蓄热出水管、第一阀门和第二阀门,锅炉与中高压缸连接,中高压缸与低压缸连接,低压缸的出口与凝汽器的乏汽入口连接,冷却塔的冷却水出水口与凝汽器的入水口连接,凝汽器的出水口与冷却塔的冷却水入水口连接;循环水泵的入口连接在凝汽器的出水口和冷却塔的冷却水入水口之间的管路上;循环水泵的出口与透平热泵的第一热源入口连接,透平热泵的第一热源出口连接到冷却塔的冷却水出水口与凝汽器的入水口之间的管路上。

Description

一种节能型储热供热系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电力行业热电机组综合利用技术领域,具体涉及一种可用于回收电厂 循环水余热,进行热网水蓄、放热,提高电厂发电、供暖调峰能力以及热电机组灵活性的节 能型储热供热系统。
背景技术
[0002] 电力行业是国民经济的主要能源提供者,对国家经济发展和人民的生活有非常重 要的影响。2000年以来,中国经济进入高速发展时期,电力短缺态势严重。因此,国家对电力 行业一直加大投入,促进其发展,我国电力行业的装机容量呈现快速增长的态势。
[0003] 作为“三北”地区主力电源的火电,燃煤热电的比例较高,为保证民生供热需求,热 电联产还将持续增加。热电厂在冬季供暖期调峰困难,调峰电源建设条件有限,灵活性电源 仍然短缺,无法进行深度调峰。
[0004] 在冬季供暖工况时,传统的热电联产型火电厂产生的蒸汽在发电后,通过汽轮机 直接抽汽由热网加热器将一次热网回水加热至供暖设计温度,抽汽在热网加热器中放热, 冷凝成液态水后返回锅炉。同时,汽轮机的乏汽在凝汽器内冷凝成为液态水,经加热、除氧 后返回锅炉生成蒸汽,汽轮机乏汽在凝汽器冷凝的过程中会释放大量热。传统的系统中,凝 汽器冷却水吸收乏汽冷凝热,并最终通过冷却塔将这部分热量排放到大气环境中。冷却水 中含有大量的低品位热能,未能得到有效利用。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种结构简单合理的节能型储热供热系统,该系统可用于 回收电厂循环水余热,减少能源消耗量。在调峰有余量的时段,储存富裕热量;在调峰困难 时段,通过储热装置中的热量进行供热,降低供热强迫出力,实现热电解耦运行,可以提升 火电机组灵活性,有效地提高系统供热期间的调峰能力,避免调峰期间出现采暖抽汽不足 的问题。在机组运行发生突发事件时,蓄热系统也可以随时并入热网运行,保证供暖负荷。 符合国家节能减排政策,具有很好社会效益、环境效益和较好的经济效益。
[0006] 为实现上述目的,本发明所述的节能型储热供热系统包括锅炉、中高压缸、低压 缸、凝汽器、透平热栗、热网加热器、冷却塔、循环水泵、热网水栗、蓄热水罐、蒸汽输入管、热 网加热器凝水出口、热网回水管、热网供水管、蓄热进水管、蓄热出水管、第一阀门和第二阀 门,所述的锅炉与中高压缸连接,中高压缸与低压缸连接,锅炉排出的高温蒸汽进入中高压 缸和低压缸做功,低压缸的出口与凝汽器的乏汽入口连接,低压缸排出的乏汽通过凝汽器 的乏汽入口进入凝汽器并在凝汽器内部放热冷凝,形成的冷凝水通过凝汽器的凝水出口排 出;冷却塔的冷却水出水口与凝汽器的入水口连接,凝汽器的出水口与冷却塔的冷却水入 水口连接;冷却塔中的冷却水通过凝汽器的入水口进入凝汽器,进入凝汽器的冷却水与进 入凝汽器内部的乏汽换热,吸收乏汽冷凝释放的热量,吸收热量后的冷却水中的一部分通 过凝汽器的出水口和冷却塔的冷却水入水口进入冷却塔;循环水泵的入口连接在凝汽器的 出水U和/々却;t合的冷却水入水口之间的管路上;循环水泵的出口与透平热泵的第一热源入 冗连接,透平热栗的第一热源出口连接到冷却塔的冷却水出水口与凝汽器的入水口之间的 管路上;在凝汽器中吸收热量后的冷却水中的另一部分通过循环水栗和透平热泵的第一热 源入口进入透平热栗,为透平热栗提供低位热源;换热后的水通过透平热泵的第一热源出 口排出并流入凝汽器的入水口;蒸汽输入管的一端与锅炉和中高压缸之间的主蒸汽管道连 接,蒸汽输入管的另一端与透平热栗的第二热源入口连接,由主蒸汽管道抽取的高温蒸汽 通过蒸汽输入管和透平热泵的第二热源入口进入透平热栗,为透平热泵提供驱动蒸汽,透 f热栗的第二热源出口与热网加热器的加热入口连接,驱动蒸汽在透平热泵中膨胀做功后 产生的排气通过透平热栗的第二热源出口和热网加热器的加热入口进入热网加热器,排气 在热网加热器中放热后形成的凝水通过热网加热器凝水出口排出;热网回水管与热网水栗 的入口连接,热网水泵的出口与透平热栗的一次加热入口连接,透平热栗的一次加热出口 与热网加热器的二次加热入口连接,热网加热器的二次加热出口与热网供水管连接;热网 回水通过热网回水管、热网水栗的入口和透平热泵的一次加热入口进入透平热泵,在透平 热泵中被加热后,通过透平热泵的一次加热出口和热网加热器的二次加热入口进入热网加 热器,在热网加热器中被二次加热,升温至供水温度后,通过热网加热器的二次加热出口和 热网供水管流出供热;蓄热进水管的一端连接在热网供水管与热网加热器的二次加热出口 之间;蓄热进水管的另一端与第一阀门的入口连接;第一阀门的出口与蓄热水罐的入口连 接;蓄热水罐的出口与第二阀门的入口连接,第二阀门的出口通过蓄热出水管连接到热网 回水管与热网水泵的入口之间。
[0007] 优选地,蒸汽输入管还与中高压缸的高压缸连接,由中高压缸的高压缸抽取的高 温蒸汽通过蒸汽输入管和透平热栗的第二热源入口进入透平热泵,为透平热栗提供驱动蒸 汽。
[0008] 进一步优选地,本发明所述的节能型储热供热系统还包括放热进水管、第三阀门、 第四阀门和增压栗,第三阀门、第四阀门和增压栗串联在放热进水管上,第三阀门的入口连 接到蓄热出水管上,第三阀门的出口连接增压栗的入口,增压栗的出口连接第四阀门的入 口,第四阀门的出口连接到蓄热水罐的出口和第二阀门的入口之间的管路上。
[0009] 进一步优选地,本发明所述的节能型储热供热系统还包括第五阀门和放热出水 管,第五阀门串联在放热出水管上,第五阀门的入口连接在第一阀门的出口与蓄热水罐的 入口之间的管路上,第五阀门的出口通过放热出水管与热网水泵的入口连接。
[0010] 本发明具有如下优点:本发明所述的节能型储热供热系统与现有技术相比,在调 峰有余量的时段,储存富裕热量;在调峰困难时段,通过储热装置中的热量进行供热,降低 供热强迫出力,实现热电解耦运行,可以提升火电机组灵活性,有效地提高系统供热期间的 调峰能力,避免调峰期间出现采暖抽汽不足的问题。在机组运行发生突发事件时,蓄热系统 也可以随时并入热网运行,保证供暖负荷。符合国家节能减排政策,具有很好社会效益、环 境效益和较好的经济效益。
附图说明 _
[0011] 图1是本发明所述的节能型储热供热系统的结构示意图。
具体实施方式
[0012] 以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0013] 如图1所示,本发明所述的节能型储热供热系统包括锅炉1、中高压缸2、低压缸3、 凝汽器4、透平热泵5、热网加热器6、冷却塔7、循环水栗8、热网水栗9、蓄热水罐10、蒸汽输入 管a、热网加热器凝水出口 b、热网回水管c、热网供水管d、蓄热进水管e、蓄热出水管f、第一 阀门11和第二阀门12,所述的锅炉1与中高压缸2连接,中高压缸2与低压缸3连接,锅炉1排 出的高温蒸汽进入中高压缸2和低压缸3做功,低压缸3的出口与凝汽器4的乏汽入口连接, 低压缸3排出的乏汽通过凝汽器4的乏汽入口进入凝汽器4并在凝汽器4内部放热冷凝,形成 的冷凝水通过凝汽器4的凝水出口排出;冷却塔7的冷却水出水口与凝汽器4的入水口连接, 凝汽器4的出水口与冷却塔7的冷却水入水口连接;冷却塔7中的冷却水通过凝汽器4的入水 口进入凝汽器4,进入凝汽器4的冷却水与进入凝汽器4内部的乏汽换热,吸收乏汽冷凝释放 的热量,吸收热量后的冷却水中的一部分通过凝汽器4的出水口和冷却塔7的冷却水入水口 进入冷却塔7;循环水泵8的入口连接在凝汽器4的出水口和冷却塔7的冷却水入水口之间的 管路上;循环水栗8的出口与透平热泵5的第一热源入口连接,透平热泵5的第一热源出口连 接到冷却塔7的冷却水出水口与凝汽器4的入水口之间的管路上;在凝汽器4中吸收热量后 的冷却水中的另一部分通过循环水栗8和透平热栗5的第一热源入口进入透平热泵5,为透 平热泵5提供低位热源;换热后的水通过透平热泵5的第一热源出口排出并流入凝汽器4的 入水口;蒸汽输入管a的一端与锅炉1和中高压缸2之间的主蒸汽管道连接,蒸汽输入管a的 另一端与透平热栗5的第二热源入口连接,由主蒸汽管道抽取的高温蒸汽通过蒸汽输入管a 和透平热泵5的第二热源入口进入透平热泵5,为透平热泵5提供驱动蒸汽,透平热泵5的第 二热源出口与热网加热器6的加热入口连接,驱动蒸汽在透平热栗5中膨胀做功后产生的排 气通过透平热泵5的第二热源出口和热网加热器6的加热入口进入热网加热器6,排气在热 网加热器6中放热后形成的凝水通过热网加热器凝水出口 b排出;热网回水管c与热网水泵9 的入口连接,热网水栗9的出口与透平热泵5的一次加热入口连接,透平热栗5的一次加热出 口与热网加热器6的二次加热入口连接,热网加热器6的二次加热出口与热网供水管d连接; 热网回水通过热网回水管c、热网水栗9的入口和透平热栗5的一次加热入口进入透平热栗 5,在透平热栗5中被加热后,通过透平热栗5的一次加热出口和热网加热器6的二次加热入 口进入热网加热器6,在热网加热器6中被二次加热,升温至供水温度后,通过热网加热器6 的二次加热出口和热网供水管d流出供热;蓄热进水管e的一端连接在热网供水管d与热网 加热器6的二次加热出口之间;蓄热进水管e的另一端与第一阀门11的入口连接;第一阀门 11的出口与蓄热水罐10的入口连接;蓄热水罐10的出口与第二阀门12的入口连接,第二阀 门12的出口通过蓄热出水管f连接到热网回水管c与热网水泵9的入口之间。
[00M] 优选地,蒸汽输入管a还与中高压缸2的高压缸连接,由中高压缸2的高压缸抽取的 高温蒸汽通过蒸汽输入管a和透平热栗5的第二热源入口进入透平热泵5,为透平热泵5提供 驱动蒸汽。
[0015] 进一步优选地,本发明所述的节能型储热供热系统还包括放热进水管h、第三阀门 13、第四阀门14和增压栗16,第三阀门13、第四阀门14和增压泵16串联在放热进水管h上,第 三阀门13的入口连接到蓄热出水管f•上,第三阀门13的出口连接增压栗16的入口,增压栗16 的出口连接第四阀门14的入口,第四阀门14的出口连接到蓄热水罐10的出口和第二阀门12 的入口之间的管路上。
[0016] 进一步优选地,本发明所述的节能型储热供热系统还包括第五阀门15和放热出水 管i,第五阀门15串联在放热出水管i上,第五阀门15的入口连接在第一阀门11的出口与蓄 热水罐10的入口之间的管路上,第五阀门15的出口通过放热出水管i与热网水栗9的入口连 接。
[0017] 本发明所述的节能型储热供热系统从主蒸汽或高压缸抽汽管道上抽取一部分高 温蒸汽,作为透平热泵机组的驱动蒸汽。驱动蒸汽经过热栗做功后,排气在热网加热器中进 行换热,冷凝放热后形成凝水流出,冷凝放出的热量用于加热一次热网回水。透平热泵以循 环冷却水中的余热为低位热源,加热一次热网回水。循环水一部分通过冷却塔进行冷却,另 一部分通过热泵进行冷却,热网回水依次经过热栗及热网加热器进行两次换热,被加热至 供水温度后流出。
[0018] 在保证日间机组发电和供暖正常的基础上,增加抽汽量和进入热栗的循环水量, 额外加热一部分热网水,并从供水侧引出至蓄热水罐中进行储存。在夜间用电量低谷阶段, 机组进行深度调峰,同时将蓄热水罐中的热水直接输送至热网供水母管或回水管的热网循 环泵前,经过加热后再进行供热。
[0019] 具体来说,本发明所述的节能型储热供热系统能够实现循环水余热回收和热网水 蓄、放热,下面分别对循环水余热回收流程和热网水蓄、放热流程进行详细说明。
[0020] 循环水余热回收流程:
[0021] 从锅炉1出来的主蒸汽管道上或中高压缸2的高压缸抽取一部分高温蒸汽,通过蒸 汽输入管a进入透平热栗5作为驱动蒸汽,膨胀做功后排气进入热网加热器6与热网水进行 换热,换热后的凝水由热网加热器凝水出口 b排出。
[0022] 在低压缸3中做功后排出的乏汽进入凝汽器4,被冷却为凝水后流出。循环冷却水 经过凝汽器4换热后,一部分循环冷却水进入冷却塔7被冷却,另一部分作为低位热源经过 循环水泵8后,在透平热栗5中进行换热。循环冷却水经过冷却塔7和透平热泵5换热后,分别 排出并汇流至凝汽器4进行换热。
[0023]热网回水经过热网水泵9后,从热网回水管c进入透平热栗5进行一次加热,然后进 入热网加热器6进行第二次加热,升温至供水温度后经热网供水管d流出供热。
[0024] 热网水蓄、放热流程:
[0025]蓄热流程:关闭增压泵16和第三阀门13、第四阀门14和第五阀门15,打开第一阀门 11和第二阀门12。从热网供水管d抽出一部分热网供水,经过蓄热进水管e进入蓄热水罐1〇 进行蓄热,罐中原有的低温水经过蓄热出水管f自动流至热网回水管c,完成蓄热。
[0026]放热过程:关闭第二阀门12,打开第三阀门13和第四阀门14,运行增压栗16,通过 放热进水管h将热网回水引出一部分进入蓄热水罐10,罐中的热水自动流出。若罐中热水温 度达到供水温度,将第一阀门11打开,关闭第五阀门15,罐中热水直接经过蓄热进水管e汇 入热网供水管d进行供热;若热水温度低于供水温度,则将第一阀门11关闭,打开第五阀门 15,罐中热水经放热出水管i自动流至热网水栗9入口,依次通过透平热栗5和热网加热器6 加热至供水温度后,经过热网供水管d进行供热。 .......
[0027]虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本 发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此, 在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种节能型储热供热系统,其特征在于,所述节能型储热供热系统包括锅炉、中高压 缸、低压缸、凝汽器、透平热泵、热网加热器、冷却塔、循环水泵、热网水栗、蓄热水罐、蒸汽输 入管、热网加热器凝水出口、热网回水管、热网供水管、蓄热进水管、蓄热出水管、第一阀门 和第二阀门,所述的锅炉与中高压缸连接,中高压缸与低压缸连接,锅炉排出的高温蒸汽进 入中高压缸和低压缸做功,低压缸的出口与凝汽器的乏汽入口连接,低压缸排出的乏汽通 过凝汽器的乏汽入口进入凝汽器并在凝汽器内部放热冷凝,形成的冷凝水通过凝汽器的凝 水出口排出;冷却塔的冷却水出水口与凝汽器的入水口连接,凝汽器的出水口与冷却塔的 冷却水入水口连接;冷却塔中的冷却水通过凝汽器的入水口进入凝汽器,进入凝汽器的冷 却水与进入凝汽器内部的乏汽换热,吸收乏汽冷凝释放的热量,吸收热量后的冷却水中的 一部分通过凝汽器的出水口和冷却塔的冷却水入水口进入冷却塔;循环水栗的入口连接在 凝汽器的出水口和冷却塔的冷却水入水口之间的管路上;循环水栗的出口与透平热泵的第 一热源入口连接,透平热泵的第一热源出口连接到冷却塔的冷却水出水口与凝汽器的入水 口之间的管路上;在凝汽器中吸收热量后的冷却水中的另一部分通过循环水泵和透平热栗 的第一热源入口进入透平热泵,为透平热泵提供低位热源;换热后的水通过透平热泵的第 一热源出口排出并流入凝汽器的入水口;蒸汽输入管的一端与锅炉和中高压缸之间的主蒸 汽管道连接,蒸汽输入管的另一端与透平热泵的第二热源入口连接,由主蒸汽管道抽取的 高温蒸汽通过蒸汽输入管和透平热栗的第二热源入口进入透平热栗,为透平热泵提供驱动 蒸汽,透平热泵的第二热源出口与热网加热器的加热入口连接,驱动蒸汽在透平热泵中膨 胀做功后产生的排气通过透平热栗的第二热源出口和热网加热器的加热入口进入热网加 热器,排气在热网加热器中放热后形成的凝水通过热网加热器凝水出口排出;热网回水管 与热网水栗的入口连接,热网水栗的出口与透平热泵的一次加热入口连接,透平热栗的一 次加热出口与热网加热器的二次加热入口连接,热网加热器的二次加热出口与热网供水管 连接;热网回水通过热网回水管、热网水泵的入口和透平热栗的一次加热入口进入透平热 泵,在透平热泵中被加热后,通过透平热泵的一次加热出口和热网加热器的二次加热入口 进入热网加热器,在热网加热器中被二次加热,升温至供水温度后,通过热网加热器的二次 加热出口和热网供水管流出供热;蓄热进水管的一端连接在热网供水管与热网加热器的二 次加热出口之间;蓄热进水管的另一端与第一阀门的入口连接;第一阀门的出口与蓄热水 罐的入口连接;蓄热水罐的出口与第二阀门的入口连接,第二阀门的出口通过蓄热出水管 连接到热网回水管与热网水栗的入口之间。
2.如权利要求1所述的节能型储热供热系统,其特征在于,所述蒸汽输入管还与中高压 缸的高压缸连接,由中高压缸的高压缸抽取的高温蒸汽通过蒸汽输入管和透平热栗的第二 热源入口进入透平热栗,为透平热栗提供驱动蒸汽。
3.如权利要求2所述的节能型储热供热系统,其特征在于,还包括放热进水管、第三阀 门、第四阀门和增压栗,第三阀门、第四阀门和增压泵串联在放热进水管上,第三阀门的入 口连接到蓄热出水管上,第三阀门的出口连接增压泵的入口,增压栗的出口连接第四阀门 的入口,第四阀门的出口连接到蓄热水罐的出口和第二阀门的入口之间的管路上。
4.如权利要求3所述的节能型储热供热系统,其特征在于,还包括第五阀门和放热出水 管,第五阀门串联在放热出水管上,第五阀门的入口连接在第一阀门的出口与蓄热水罐的 入口之间的管路上,第五阀门的出口通过放热出水管与热网水泵的入口连接。
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