CN107101248A - 汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统及运行方法 - Google Patents

汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统及运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统及其运行方法，其设计合理、性能可靠、有利于实现供热机组可用能回收利用、且能实现梯级供暖。热电机组系统包括抽凝汽轮机、主凝汽器、凝结水泵和低压加热器；供热系统包括热网回水管、热网供水管、热网循环水泵、次凝汽器、疏水热网加热器、热网加热器和抽真空装置。在采暖初期或末期时，热网回水经次凝汽器加热后输送至用户进行采暖；在采暖高寒期时，热网回水经次凝汽器初级加热，然后经热网加热器进行二次加热后输送至用户进行采暖；通过换热站对用户侧供暖时，作为热源的热网水温度依次降低，相连两个换热器之间的热网水管路为用户提供不同温度的热网水采暖，实现梯级供暖的效果。

Description

汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统及运行方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统及其运行方法。
背景技术
发改能源[2016]617号“关于印发《热电联产管理办法》的通知”要求：力争实现北方大中型以上城市热电联产集中供热率达到60%以上，20万人口以上的县城热电联产全覆盖。这标志着热电联产的发展将会进入一个快速发展的时期。而又随着我国政策逐渐重视新能源的推广，火电机组参与调峰的比例逐渐上升，使得机组长期处于低负荷运行。目前，传统的集中供热方式为机组采暖抽汽在热网加热器中进行加热，然后供给用户采暖，在这期间存在着很大的可用能损失。
现有的供热机组在实际运行中，特别是在采暖初末期，热网水所需温度一般只有70-90℃左右，此时，与设计采暖蒸汽之间存在着很大的可用能损失，无有效措施将其进行回收。另外，现有技术换热站中热网水管路的温度是在换热站中统一设置，不能满足不同热用户的需求。
申请号为201110433533.5、名称为抽凝机组加装背压机的供热节能装置及其节能方法的中国专利虽然利用了采暖抽汽的可用能，但其利用效率仍然有待提高。
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，而提供一种设计合理、性能可靠、有利于实现供热机组可用能回收利用、且能实现梯级供暖的汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统及其运行方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统，包括热电机组系统、供热系统和换热站；所述的热电机组系统包括抽凝汽轮机、主凝汽器、凝结水泵和低压加热器；抽凝汽轮机、主凝汽器、凝结水泵、低压加热器依次连接；抽凝汽轮机设置有采暖抽汽管；低压加热器连接有给水管；所述的供热系统包括热网回水管、热网供水管和抽真空装置；热网循环水泵安装在热网回水管上；抽真空装置通过管路与次凝汽器连接，在该管路上安装有控制开关；其特征在于：所述的供热系统还包括热网循环水泵、次凝汽器、疏水热网加热器和热网加热器；抽凝汽轮机的采暖抽汽管通过一号抽汽支路与热网加热器的蒸汽入口连接，通过二号抽汽支路与次凝汽器的蒸汽入口连接；在一号抽汽支路上安装有一号阀门，在二号抽汽支路上安装有二号阀门；热网回水管通过管路分别与次凝汽器的冷源进口和疏水热网加热器的冷源进口连接；次凝汽器的冷源进口上安装有十一号阀门，冷源出口上安装有十二号阀门；次凝汽器的冷源出口和热网加热器的冷源进口均与二号热网水旁路连接；疏水热网加热器的冷源进口安装有五号阀门，冷源出口安装有六号阀门；疏水热网加热器的冷源出口通过一号热网水旁路与热网加热器的冷源进口连接；次凝汽器的疏水出口通过凝结水管与给水管连接，且在凝结水管上安装有四号阀门；次凝汽器通过抽真空管与主凝汽器连接，且在抽真空管上装有隔断阀和节流装置；疏水热网加热器通过疏水加热器出水管与给水管连接，且在疏水加热器出水管上安装有七号阀门；热网加热器的冷源进口上安装有十三号阀门；热网加热器的冷源出口与二号热网水旁路和热网供水管连接，热网加热器的冷源出口上安装有三号阀门；在二号热网水旁路上安装有八号阀门；二号热网水旁路与热网供水管连接；热网加热器的疏水出口通过疏水管与疏水热网加热器连接，且在疏水管上安装有九号阀门；疏水管通过疏水支路与给水管连接，且疏水支路上安装有十号阀门；热网循环水泵安装在热网回水管上；换热站包括近端换热器、远端换热器、远端中间换热器和近端中间换热器；热网供水管与近端换热器的热源进口和远端换热器的热源进口连接；热网回水管与近端换热器的热源进口和远端换热器的热源出口连接；近端中间换热器为多个，依次相连，相连两个近端中间换热器中，其中一个近端中间换热器的冷源管路通过热网水管路与另一个近端中间换热器的热源管路连接，近端换热器的冷源管路通过热网水管路与第一个近端中间换热器的热源管路相连；远端中间换热器为多个，依次相连，相连两个远端中间换热器中，其中一个远端中间换热器的冷源管路通过热网水管路与另一个远端中间换热器的热源管路连接，远端换热器的冷源管路通过热网水管路与第一个远端中间换热器热源管路相连。
本发明所述的次凝汽器与疏水热网加热器并联后与热网加热器串联。
一种汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统的运行方法，其特征在于：包括如下步骤：
一、在采暖初期或末期时，采暖热负荷需求较小，此时：
关闭一号阀门、十号阀门、九号阀门、十三号阀门、三号阀门，热网加热器停止运行；
关闭五号阀门、六号阀门、七号阀门，疏水热网加热器停止运行；
打开二号阀门、四号阀门、十一号阀门、十二号阀门、八号阀门，热网回水经热网回水管输送至次凝汽器加热，然后经二号热网水旁路输送至热网供水管，由热网供水管再输送至用户进行采暖；
次凝汽器的疏水经过凝结水管输送至给水管；
二、在采暖高寒期时，采暖热负荷需求较大，此时：
打开一号阀门、十三号阀门、三号阀门，关闭八号阀门，热网加热器投入运行；
打开二号阀门、四号阀门、十一号阀门、十二号阀门，关闭八号阀门，热网回水经热网回水管输送至次凝汽器初级加热，然后再输送至热网加热器进行二次加热，被二次加热的热网水经热网供水管输送至用户进行采暖；
关闭十号阀门，打开九号阀门、五号阀门、六号阀门、七号阀门，疏水热网加热器投入运行，此时热网加热器的疏水经过疏水管输送至疏水热网加热器，同时部分热网回水进入疏水热网加热器进行初级加热，然后与来自次凝汽器的热网水混合后进入热网加热器进行二次加热，疏水热网加热器的疏水经过疏水加热器出水管输送至给水管；
当疏水热网加热器不投入时，则打开十号阀门，关闭九号阀门、五号阀门、六号阀门、七号阀门，疏水热网加热器停止运行，此时热网加热器的疏水经过疏水支管输送至给水管；
三、通过换热站对用户侧供暖时：
热网供水管中的热网水进入近端换热器和远端换热器作为热源；换热后的热网水流回热网回水管；
近端换热器中的热网水作为热源加热其与第一个近端中间换热器之间的热网水管路中的热网水，该热网水又作为热源加热第一个近端中间换热器与其相邻的近端中间换热器之间的热网水管路中的热网水，依次类推，作为热源的热网水温度依次降低；
远端换热器中的热网水作为热源加热其与第一个远端中间换热器之间的热网水管路中的热网水，该热网水又作为热源加热第一个远端中间换热器与其相邻的远端中间换热器之间的热网水管路中的热网水，依次类推，作为热源的热网水温度依次降低；
近端换热器与第一个近端中间换热器之间的热网水管路、相连两个近端中间换热器之间的热网水管路、远端换热器与第一个远端中间换热器之间的热网水管路、相连两个远端中间换热器之间的热网水管路分别为不同的用户提供不同温度的热网水采暖，实现梯级供暖的效果。
本发明优先利用次凝汽器加热热网水，其次利用疏水热网加热器加热热网水，再次利用热网加热器加热热网水。
本发明所述的次凝汽器背压为40kPa～70kPa。
本发明次凝汽器所需要的真空度通过以下两种方式来保持：（1）、通过打开控制开关，利用抽真空装置来保持次凝汽器所需要的真空度；（2）、打开隔断阀，通过节流装置节流后，利用主凝汽器来保持次凝汽器达到所需要的真空度。
本发明本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：设计合理，结构简单，性能可靠，通过疏水热网加热器和热网加热器这两级的有效回收利用，能实现供热机组采暖抽汽的可用能有效回收利用，大大降低不可逆损失；同时实现梯级供暖的效果，满足不同热需求的用户，也达到了节能效果。本发明解决了现有供热机组设计采暖抽汽进供热而造成可用能损失的问题，同时，还对采暖抽汽疏水的有效热量也进行了回收利用，实现最大限度的回收利用采暖抽汽的可用能，具有良好的节能效益与推广价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，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。
参见图1，本实施例汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统包括热电机组系统、供热系统和换热站。
热电机组系统包括抽凝汽轮机11、主凝汽器12、凝结水泵13和低压加热器14；抽凝汽轮机11、主凝汽器12、凝结水泵13、低压加热器14依次连接。
抽凝汽轮机11设置有采暖抽汽管401。
低压加热器14连接有给水管141。
热电机组系统为现有技术，不再累述。
供热系统包括热网回水管301、热网供水管302、热网循环水泵21、次凝汽器22、疏水热网加热器23、热网加热器24和抽真空装置27。
热网回水管301通过管路分别与次凝汽器22的冷源进口和疏水热网加热器23的冷源进口连接。
次凝汽器22的冷源进口上安装有十一号阀门223，冷源出口上安装有十二号阀门224。次凝汽器22的冷源出口通过管路与二号热网水旁路247连接。
次凝汽器22具有一定真空度，背压为40kPa～70kPa；可以通过打开控制开关271，利用抽真空装置27来保持其所需要的真空度；也可以打开隔断阀502，通过节流装置503节流后，利用主凝汽器12来保持次凝汽器22达到所需要的真空度。
疏水热网加热器23的冷源进口安装有五号阀门232，冷源出口安装有六号阀门233。疏水热网加热器23的冷源出口通过一号热网水旁路231与热网加热器24的冷源进口连接。
次凝汽器22与疏水热网加热器23并联后与热网加热器24串联。
抽凝汽轮机11的采暖抽汽管401通过一号抽汽支路402与热网加热器24的蒸汽入口连接，通过二号抽汽支路405与次凝汽器22的蒸汽入口连接。在一号抽汽支路402上安装有一号阀门403，在二号抽汽支路405上安装有二号阀门404。
次凝汽器22的疏水出口通过凝结水管221与低压加热器14前侧的给水管141连接，且在凝结水管221上安装有四号阀门222。
抽真空装置27通过管路与次凝汽器22连接，在该管路上安装有控制开关271。
次凝汽器22通过抽真空管501与主凝汽器12连接，且在抽真空管501上装有隔断阀502和节流装置503。
疏水热网加热器23通过疏水加热器出水管235与低压加热器14前侧的给水管141连接，且在疏水加热器出水管235上安装有七号阀门234。
热网加热器24的冷源进口与二号热网水旁路247连接，热网加热器24的冷源进口上安装有十三号阀门245。热网加热器24的冷源出口与二号热网水旁路247和热网供水管302连接，热网加热器24的冷源出口上安装有三号阀门246。
在二号热网水旁路247上安装有八号阀门248。二号热网水旁路247与热网供水管302连接。
热网加热器24的疏水出口通过疏水管243与疏水热网加热器23连接，且在疏水管243上安装有九号阀门244。
疏水管243通过疏水支路242与低压加热器14前侧的给水管141连接，且疏水支路242上安装有十号阀门241。
热网循环水泵21安装在热网回水管301上。
换热站包括近端换热器601、远端换热器602、远端中间换热器603和近端中间换热器604。
热网供水管302与近端换热器601的热源进口和远端换热器602的热源进口连接。
热网回水管301与近端换热器601的热源进口和远端换热器602的热源出口连接。
近端中间换热器604为多个，依次相连构成多级换热结构，相连两个近端中间换热器604中，其中一个近端中间换热器604的冷源管路通过热网水管路与另一个近端中间换热器604的热源管路连接，近端换热器601的冷源管路通过热网水管路与第一个近端中间换热器604的热源管路相连。
远端中间换热器603为多个，依次相连构成多级换热结构，相连两个远端中间换热器603中，其中一个远端中间换热器603的冷源管路通过热网水管路与另一个远端中间换热器603的热源管路连接，远端换热器602的冷源管路通过热网水管路与第一个远端中间换热器603热源管路相连。
近端换热器601和远端换热器602的设置保证了换热区域远处的供暖，这样不易出现换热区域近处供暖效果好、远处供暖效果差的情况。
一种汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统的运行方法，包括如下步骤：
一、在采暖初期或末期时，采暖热负荷需求较小，此时：
关闭一号阀门403、十号阀门241、九号阀门244、十三号阀门245、三号阀门246，热网加热器24停止运行；
关闭五号阀门232、六号阀门233、七号阀门234，疏水热网加热器23停止运行；
打开二号阀门404、四号阀门222、十一号阀门223、十二号阀门224、八号阀门248，热网回水经热网回水管301输送至次凝汽器22加热，然后经二号热网水旁路247输送至热网供水管302，由热网供水管302再输送至用户进行采暖；
次凝汽器22的疏水经过凝结水管221输送至低压加热器14的给水管141。
二、在采暖高寒期时，采暖热负荷需求较大，利用采暖抽汽二次加热热网水来满足需求，同时利用采暖抽汽的疏水来初次加热热网水，此时：
打开一号阀门403、十三号阀门245、三号阀门246，关闭八号阀门248，热网加热器24投入运行；
打开二号阀门404、四号阀门222、十一号阀门223、十二号阀门224，关闭八号阀门248，热网回水经热网回水管301输送至次凝汽器22初级加热，然后再输送至热网加热器24进行二次加热，被二次加热的热网水经热网供水管302输送至用户进行采暖；
关闭十号阀门241，打开九号阀门244、五号阀门232、六号阀门233、七号阀门234，疏水热网加热器23投入运行，此时热网加热器24的疏水经过疏水管输送至疏水热网加热器23，同时部分热网回水进入疏水热网加热器23进行初级加热，然后与来自次凝汽器22的热网水混合后进入热网加热器24进行二次加热，疏水热网加热器23的疏水经过疏水加热器出水管235输送至低压加热器14的给水管141。
当疏水热网加热器23不投入时，则打开十号阀门241，关闭九号阀门244、五号阀门232、六号阀门233、七号阀门234，疏水热网加热器23停止运行，热网加热器24的疏水经过疏水支管242输送至低压加热器14的给水管141；
三、通过换热站对用户侧供暖时：
热网供水管302中的热网水进入近端换热器601和远端换热器602作为热源；换热后的热网水流回热网回水管301。
近端换热器601中的热网水作为热源加热其与第一个近端中间换热器604之间的热网水管路中的热网水，该热网水又作为热源加热第一个近端中间换热器604与其相邻的近端中间换热器604之间的热网水管路中的热网水，依次类推，作为热源的热网水温度依次降低。
远端换热器602中的热网水作为热源加热其与第一个远端中间换热器603之间的热网水管路中的热网水，该热网水又作为热源加热第一个远端中间换热器603与其相邻的远端中间换热器603之间的热网水管路中的热网水，依次类推，作为热源的热网水温度依次降低。
近端换热器601与第一个近端中间换热器604之间的热网水管路、相连两个近端中间换热器604之间的热网水管路、远端换热器602与第一个远端中间换热器603之间的热网水管路、相连两个远端中间换热器603之间的热网水管路分别为不同的用户提供不同温度的热网水采暖，实现梯级供暖的效果。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明；而且，本发明各部分所取的名称也可以不同，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。

Claims (6)

1.一种汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统，包括热电机组系统、供热系统和换热站；所述的热电机组系统包括抽凝汽轮机、主凝汽器、凝结水泵和低压加热器；抽凝汽轮机、主凝汽器、凝结水泵、低压加热器依次连接；抽凝汽轮机设置有采暖抽汽管；低压加热器连接有给水管；所述的供热系统包括热网回水管、热网供水管和抽真空装置；热网循环水泵安装在热网回水管上；抽真空装置通过管路与次凝汽器连接，在该管路上安装有控制开关；其特征在于：所述的供热系统还包括热网循环水泵、次凝汽器、疏水热网加热器和热网加热器；抽凝汽轮机的采暖抽汽管通过一号抽汽支路与热网加热器的蒸汽入口连接，通过二号抽汽支路与次凝汽器的蒸汽入口连接；在一号抽汽支路上安装有一号阀门，在二号抽汽支路上安装有二号阀门；热网回水管通过管路分别与次凝汽器的冷源进口和疏水热网加热器的冷源进口连接；次凝汽器的冷源进口上安装有十一号阀门，冷源出口上安装有十二号阀门；次凝汽器的冷源出口和热网加热器的冷源进口均与二号热网水旁路连接；疏水热网加热器的冷源进口安装有五号阀门，冷源出口安装有六号阀门；疏水热网加热器的冷源出口通过一号热网水旁路与热网加热器的冷源进口连接；次凝汽器的疏水出口通过凝结水管与给水管连接，且在凝结水管上安装有四号阀门；次凝汽器通过抽真空管与主凝汽器连接，且在抽真空管上装有隔断阀和节流装置；疏水热网加热器通过疏水加热器出水管与给水管连接，且在疏水加热器出水管上安装有七号阀门；热网加热器的冷源进口上安装有十三号阀门；热网加热器的冷源出口与二号热网水旁路和热网供水管连接，热网加热器的冷源出口上安装有三号阀门；在二号热网水旁路上安装有八号阀门；二号热网水旁路与热网供水管连接；热网加热器的疏水出口通过疏水管与疏水热网加热器连接，且在疏水管上安装有九号阀门；疏水管通过疏水支路与给水管连接，且疏水支路上安装有十号阀门；热网循环水泵安装在热网回水管上；换热站包括近端换热器、远端换热器、远端中间换热器和近端中间换热器；热网供水管与近端换热器的热源进口和远端换热器的热源进口连接；热网回水管与近端换热器的热源进口和远端换热器的热源出口连接；近端中间换热器为多个，依次相连，相连两个近端中间换热器中，其中一个近端中间换热器的冷源管路通过热网水管路与另一个近端中间换热器的热源管路连接，近端换热器的冷源管路通过热网水管路与第一个近端中间换热器的热源管路相连；远端中间换热器为多个，依次相连，相连两个远端中间换热器中，其中一个远端中间换热器的冷源管路通过热网水管路与另一个远端中间换热器的热源管路连接，远端换热器的冷源管路通过热网水管路与第一个远端中间换热器热源管路相连。
2.根据权利要求1所述的汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统，其特征在于：所述的次凝汽器与疏水热网加热器并联后与热网加热器串联。
3.一种如权利要求1或2所述的汽轮机供热热网水分级加热和梯级供暖系统的运行方法，其特征在于：包括如下步骤：
一、在采暖初期或末期时，采暖热负荷需求较小，此时：
关闭一号阀门、十号阀门、九号阀门、十三号阀门、三号阀门，热网加热器停止运行；
关闭五号阀门、六号阀门、七号阀门，疏水热网加热器停止运行；
打开二号阀门、四号阀门、十一号阀门、十二号阀门、八号阀门，热网回水经热网回水管输送至次凝汽器加热，然后经二号热网水旁路输送至热网供水管，由热网供水管再输送至用户进行采暖；
次凝汽器的疏水经过凝结水管输送至给水管；
二、在采暖高寒期时，采暖热负荷需求较大，此时：
打开一号阀门、十三号阀门、三号阀门，关闭八号阀门，热网加热器投入运行；
打开二号阀门、四号阀门、十一号阀门、十二号阀门，关闭八号阀门，热网回水经热网回水管输送至次凝汽器初级加热，然后再输送至热网加热器进行二次加热，被二次加热的热网水经热网供水管输送至用户进行采暖；
关闭十号阀门，打开九号阀门、五号阀门、六号阀门、七号阀门，疏水热网加热器投入运行，此时热网加热器的疏水经过疏水管输送至疏水热网加热器，同时部分热网回水进入疏水热网加热器进行初级加热，然后与来自次凝汽器的热网水混合后进入热网加热器进行二次加热，疏水热网加热器的疏水经过疏水加热器出水管输送至给水管；
当疏水热网加热器不投入时，则打开十号阀门，关闭九号阀门、五号阀门、六号阀门、七号阀门，疏水热网加热器停止运行，此时热网加热器的疏水经过疏水支管输送至给水管；
三、通过换热站对用户侧供暖时：
热网供水管中的热网水进入近端换热器和远端换热器作为热源；换热后的热网水流回热网回水管；
近端换热器中的热网水作为热源加热其与第一个近端中间换热器之间的热网水管路中的热网水，该热网水又作为热源加热第一个近端中间换热器与其相邻的近端中间换热器之间的热网水管路中的热网水，依次类推，作为热源的热网水温度依次降低；
远端换热器中的热网水作为热源加热其与第一个远端中间换热器之间的热网水管路中的热网水，该热网水又作为热源加热第一个远端中间换热器与其相邻的远端中间换热器之间的热网水管路中的热网水，依次类推，作为热源的热网水温度依次降低；
近端换热器与第一个近端中间换热器之间的热网水管路、相连两个近端中间换热器之间的热网水管路、远端换热器与第一个远端中间换热器之间的热网水管路、相连两个远端中间换热器之间的热网水管路分别为不同的用户提供不同温度的热网水采暖，实现梯级供暖的效果。
4.根据权利要求3所述的运行方法，其特征在于：优先利用次凝汽器加热热网水，其次利用疏水热网加热器加热热网水，再次利用热网加热器加热热网水。
5.根据权利要求3所述的运行方法，其特征在于：所述的次凝汽器背压为40kPa～70kPa。
6.根据权利要求3所述的运行方法，其特征在于：次凝汽器所需要的真空度通过以下两种方式来保持：（1）、通过打开控制开关，利用抽真空装置来保持次凝汽器所需要的真空度；（2）、打开隔断阀，通过节流装置节流后，利用主凝汽器来保持次凝汽器达到所需要的真空度。
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