CN107477649A - 汽轮发电机组综合余热利用系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽轮发电机组综合余热利用系统及方法，系统包括:主蒸汽发电机组、背压式小汽轮机发电机组、热网尖峰加热器、热泵机组以及冷却塔系统，高、中压缸的出汽口和低压缸的进汽口通过第一输汽管道连通；高、中压缸的出汽口和背压式小汽轮机的进汽口通过第二输汽管道连通；高、中压缸的出汽口和热网尖峰加热器的进汽口通过第三输汽管道连通；高、中压缸的出汽口和热泵机组的进汽口通过第四输汽管道连通；热网回水输入热泵机进行一次加热，然后热网供水通过连通的热泵机组和热网尖峰加热器的热水输送管道进入热网尖峰加热器进行二次加热，最后热网供水由热网尖峰加热器输出。

Description

汽轮发电机组综合余热利用系统及方法
技术领域
本发明具体涉及一种汽轮发电机组综合余热利用系统及方法。
背景技术
近年来随着国家对节能减排要求力度的不断增加，各种节能减排技术的推广应用。另外，热力发电厂作为一个大型的系统工程，包含众多的旋转设备、照明设施、通讯设施等，每天消耗大量的厂用电，一些电厂的厂用电率高达10％左右。根据电网公司的调度要求，发电机出口的电量减去厂用电后才能送上电网。
另外，随着国家对节能减排要求力度的不断增加，各种节能减排技术的推广应用，循环水余热供热技术是一种新兴的供热技术，另外，对于汽轮发电机组的能量梯级利用在近年来也得到了广泛的发展，增加了改造机组的上网电量，提高了热力发电厂的经济效益。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种汽轮发电机组综合余热利用系统及方法，在供热期间，设置吸收式热泵，用改造机组的采暖抽汽驱动热泵机组，吸收改造汽轮发电机组的循环水余热，同时吸收背压式小汽轮机的排汽余热，达到节能降耗的目的；同时，通过在汽轮发电机组的基础上，增加提供厂用电的小汽轮机发电机，进而增加上网电量为发电企业创造更多的经济效益。
本发明汽轮发电机组综合余热利用系统，包括:所述的汽轮发电机组包括主蒸汽发电机组、背压式小汽轮机发电机组、热网尖峰加热器、热泵机组以及冷却塔系统，其中所述主汽轮发电机组包括同轴设置的高中、压缸，低压缸，主发电机，所述高、中压缸的出汽口和低压缸的进汽口通过第一输汽管道连通；所述高、中压缸的出汽口和背压式小汽轮机的进汽口通过第二输汽管道连通；所述高、中压缸的出汽口和热网尖峰加热器的进汽口通过第三输汽管道连通；所述高、中压缸的出汽口和热泵机组的进汽口通过第四输汽管道连通；
所述背压式小汽轮机驱动厂用电发电机，所述的主发电机、厂用电发电机分别电连接厂用电系统，所述的主发电机、厂用电发电机分别与厂用电系统之间设有电路开关；所述低压缸连通第一凝汽器，所述背压式小汽轮机连通第二凝汽器；所述第一凝汽器的进水口通过主机循环水供水管道连通冷却塔系统，所述主机循环水供水管道上设有第一供水调节阀，所述第一凝汽器的出水口通过主机循环水回水管道连通冷却塔系统，所述主机循环水回水管道上设有第一回水调节阀；所述第二凝汽器的进水口通过小汽轮机循环水供水管道连通冷却塔系统，所述小汽轮机循环水供水管道上设有第二供水调节阀，所述第二凝汽器的出水口通过小汽轮机循环水回水管道连通冷却塔系统，所述小汽轮机循环水回水管道上设有第二回水调节阀；
热泵机组的循环水进水侧和出水侧分别与冷却塔系统连接，热泵机组内的循环水为所述的第一凝汽器、第二凝汽器输出的循环回水；热网回水输入热泵机进行一次加热，然后热网供水通过连通所述的热泵机组和热网尖峰加热器的热水输送管道进入所述热网尖峰加热器进行二次加热，最后热网供水由所述热网尖峰加热器输出，所述热水输送管道上设有热水供水调节阀；
所述的第一输汽管道、第二输汽管道、第三输汽管道、第四输汽管道上分别设有调节进入低压缸、背压式小汽轮机、热网尖峰加热器、热泵机组的排汽量的第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀。
进一步地，所述第二输汽管道还设有减温/减压器。
进一步地，所述主机循环水供水管道上设有第一水泵，所述小汽轮机循环水供水管道上设有第二水泵。
本发明汽轮发电机组综合余热利用方法，包括上述的系统，所述的方法包括：非供热期汽轮发电机组仅用于发电，不用于供热，在供热期汽轮发电机组不仅用于发电，还用于供热，非供热期发电运行和供热期发电、发热运行时汽轮发电机组的发电方式相同；
其中，非供热期、供热期发电方式具体包括：
获取厂用系统的需求电量；
判断所述背压式小汽轮机驱动的厂用电发电机输出的输出电量，比较厂用系统的需求电量与输出电量的大小，
若输出电量大于或等于厂用系统的需求电量，则厂用电发电机输出厂用电系统所需的电量，主发电机与厂用电系统的电路开关处于关闭状态；
若输出电量小于厂用系统的需求电量，则厂用电发电机输出厂用电系统所需的电量，厂用系统的需求电量的不足部分电量由主发电机输出电量补足，且通过所述第二调节阀调节输入背压式小汽轮机内的蒸汽量；
非供热期，用于连通所述高、中压缸和热网尖峰加热器的第三输汽管道上的第三调节阀关闭；用于连通所述高、中压缸和热泵机组的第四输汽管道上的第四调节阀关闭；进入冷却塔系统的循环回水不进入热泵机组；
供热期，所述的第一凝汽器、第二凝汽器的循环回水作为热泵机组的循环水，热泵机组通过高、低压缸输出的蒸汽驱动，同时通过所述第四调节阀调节进入热泵机组的蒸汽量；热网回水经热泵机组进行一次加热后，进入热网尖峰加热器进行二次加热，同时通过所述第三调节阀调节进入尖峰热网加热器的蒸汽量，最后热网供水由所述热网尖峰加热器输出。
借由上述方案，本发明汽轮发电机组综合余热利用系统及方法至少具有以下优点：
1、在供热期与非供热期，利用改造机组的高压缸排汽作为背压式小汽轮机的驱动汽源，背压式小汽轮机发电并入热力发电厂的厂用电系统，增加改造汽轮发电机组的上网电量；
2、在冬季供热期间，设置吸收式热泵，用改造机组的采暖抽汽驱动热泵机组，吸收改造汽轮发电机组的循环水余热，同时吸收背压式小汽轮机的排汽余热，达到节能降耗的目的；
3、热网加热器作为热网循环水的尖峰加热器，保证供热质量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明汽轮发电机组综合余热利用系统供热期间原理示意图；
图2是本发明汽轮发电机组综合余热利用系统非供热期间原理示意图；
1—高、中压缸；2—第一调节阀；3—低压缸；4—第一凝汽器；5—主发电机；6—第二调节阀；7—背压式小汽轮机；8—第二凝汽器；9—厂用电发电机；10—热网尖峰加热器；11—热水供水调节阀；12—第三调节阀；13—第四调节阀；14—热泵机组；15—冷却塔系统；16—第一供水调节阀；17—第一回水调节阀；18—第一水泵；19—第二水泵；20—第二回水调节阀；21—第二供水调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明技术，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例汽轮发电机组综合余热利用系统，包括:所述的汽轮发电机组包括主蒸汽发电机组、背压式小汽轮机发电机组7、热网尖峰加热器10、热泵机组14以及冷却塔系统15，其中所述主汽轮发电机组包括同轴设置的高中、压缸1，低压缸3，主发电机5，所述高、中压缸的出汽口和低压缸的进汽口通过第一输汽管道连通；所述高、中压缸的出汽口和背压式小汽轮机的进汽口通过第二输汽管道连通；所述高、中压缸的出汽口和热网尖峰加热器10的进汽口通过第三输汽管道连通；所述高、中压缸的出汽口和热泵机组的进汽口通过第四输汽管道连通；
所述背压式小汽轮机驱动厂用电发电机8，所述的主发电机、厂用电发电机分别电连接厂用电系统9，所述的主发电机、厂用电发电机分别与厂用电系统之间设有电路开关；所述低压缸连通第一凝汽器4，所述背压式小汽轮机连通第二凝汽器8；所述第一凝汽器的进水口通过主机循环水供水管道连通冷却塔系统，所述主机循环水供水管道上设有第一供水调节阀16，所述第一凝汽器的出水口通过主机循环水回水管道连通冷却塔系统，所述主机循环水回水管道上设有第一回水调节阀17；所述第二凝汽器的进水口通过小汽轮机循环水供水管道连通冷却塔系统，所述小汽轮机循环水供水管道上设有第二供水调节阀21，所述第二凝汽器的出水口通过小汽轮机循环水回水管道连通冷却塔系统，所述小汽轮机循环水回水管道上设有第二回水调节阀20；
热泵机组的循环水进水侧和出水侧分别与冷却塔系统连接，热泵机组内的循环水为所述的第一凝汽器、第二凝汽器输出的循环回水；热网回水输入热泵机进行一次加热，然后热网供水通过连通所述的热泵机组和热网尖峰加热器的热水输送管道进入所述热网尖峰加热器进行二次加热，最后热网供水由所述热网尖峰加热器输出，所述热水输送管道上设有热水供水调节阀11；
所述的第一输汽管道、第二输汽管道、第三输汽管道、第四输汽管道上分别设有调节进入低压缸、背压式小汽轮机、热网尖峰加热器、热泵机组的排汽量的第一调节阀2、第二调节阀6、第三调节阀12、第四调节阀13。
所述主机循环水供水管道上设有第一水泵18，所述小汽轮机循环水供水管道上设有第二水泵19。本实施例中，所述第二输汽管道还设有减温/减压器。
本实施例工作原理为：
非供热期、供热期发电方式相同具体包括：
获取厂用系统的需求电量；
判断所述背压式小汽轮机驱动的厂用电发电机输出的输出电量，比较厂用系统的需求电量与输出电量的大小，
若输出电量大于或等于厂用系统的需求电量，则厂用电发电机输出厂用电系统所需的电量，主发电机与厂用电系统的电路开关处于关闭状态；
若输出电量小于厂用系统的需求电量，则厂用电发电机输出厂用电系统所需的电量，厂用系统的需求电量的不足部分电量由主发电机输出电量补足，且通过所述第二调节阀调节输入背压式小汽轮机内的蒸汽量；
非供热期，用于连通所述高、中压缸和热网尖峰加热器的第三输汽管道上的第三调节阀关闭；用于连通所述高、中压缸和热泵机组的第四输汽管道上的第四调节阀关闭；进入冷却塔系统的循环回水不进入热泵机组；
供热期，所述的第一凝汽器、第二凝汽器的循环回水作为热泵机组的循环水，热泵机组通过高、低压缸输出的蒸汽驱动，同时通过所述第四调节阀调节进入热泵机组的蒸汽量；热网回水经热泵机组进行一次加热后，进入热网尖峰加热器进行二次加热，同时通过所述第三调节阀调节进入尖峰热网加热器的蒸汽量，最后热网供水由所述热网尖峰加热器输出。
实施例2
本实施例汽轮发电机组综合余热利用方法，包括实施例1所述的系统，所述的方法包括：非供热期汽轮发电机组仅用于发电，不用于供热，在供热期汽轮发电机组不仅用于发电，还用于供热，非供热期发电运行和供热期发电、发热运行时汽轮发电机组的发电方式相同；
其中，非供热期、供热期发电方式具体包括：
获取厂用系统的需求电量；
判断所述背压式小汽轮机驱动的厂用电发电机输出的输出电量，比较厂用系统的需求电量与输出电量的大小，
若输出电量大于或等于厂用系统的需求电量，则厂用电发电机输出厂用电系统所需的电量，主发电机与厂用电系统的电路开关处于关闭状态；
若输出电量小于厂用系统的需求电量，则厂用电发电机输出厂用电系统所需的电量，厂用系统的需求电量的不足部分电量由主发电机输出电量补足，且通过所述第二调节阀调节输入背压式小汽轮机内的蒸汽量；
非供热期，用于连通所述高、中压缸和热网尖峰加热器的第三输汽管道上的第三调节阀关闭；用于连通所述高、中压缸和热泵机组的第四输汽管道上的第四调节阀关闭；进入冷却塔系统的循环回水不进入热泵机组；
供热期，所述的第一凝汽器、第二凝汽器的循环回水作为热泵机组的循环水，热泵机组通过高、低压缸输出的蒸汽驱动，同时通过所述第四调节阀调节进入热泵机组的蒸汽量；热网回水经热泵机组进行一次加热后，进入热网尖峰加热器进行二次加热，同时通过所述第三调节阀调节进入尖峰热网加热器的蒸汽量，最后热网供水由所述热网尖峰加热器输出。
本发明在供热期与非供热期，设置背压式小汽轮机拖动厂用电发电机，所发的电量并入厂用电系统，增加汽轮发电机组的上网电量；在冬季供热期间，设置吸收式热泵，利用改造机组的采暖抽汽驱动热泵机组，吸收改造机组和背压式小汽轮机的排汽余热，达到节能降耗的目的。
在供热期与非供热期，利用改造机组的高压缸排汽作为背压式小汽轮机的驱动汽源，通过调节调节阀调节背压式小汽轮机的进汽量，背压式小汽轮机发电并入热力发电厂的厂用电系统，增加改造汽轮发电机组的上网电量，增加热力发电厂的经济效益。改造汽轮发电机组在非供热期间纯凝方式运行。
同时，在冬季供热期间，设置吸收式热泵，用改造机组的采暖抽汽驱动热泵机组，吸收改造汽轮发电机组的循环水余热，同时吸收背压式小汽轮机的排汽余热，达到节能降耗的目的，利用改造机组的原有热网加热器作为热网循环水的尖峰加热器，各疏水均去汽轮发电机组凝结水系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种汽轮发电机组综合余热利用系统，其特征在于，包括:所述的汽轮发电机组包括主蒸汽发电机组、背压式小汽轮机发电机组、热网尖峰加热器、热泵机组以及冷却塔系统，其中所述主汽轮发电机组包括同轴设置的高中、压缸，低压缸，主发电机，所述高、中压缸的出汽口和低压缸的进汽口通过第一输汽管道连通；所述高、中压缸的出汽口和背压式小汽轮机的进汽口通过第二输汽管道连通；所述高、中压缸的出汽口和热网尖峰加热器的进汽口通过第三输汽管道连通；所述高、中压缸的出汽口和热泵机组的进汽口通过第四输汽管道连通；
所述背压式小汽轮机驱动厂用电发电机，所述的主发电机、厂用电发电机分别电连接厂用电系统，所述的主发电机、厂用电发电机分别与厂用电系统之间设有电路开关；所述低压缸连通第一凝汽器，所述背压式小汽轮机连通第二凝汽器；所述第一凝汽器的进水口通过主机循环水供水管道连通冷却塔系统，所述主机循环水供水管道上设有第一供水调节阀，所述第一凝汽器的出水口通过主机循环水回水管道连通冷却塔系统，所述主机循环水回水管道上设有第一回水调节阀；所述第二凝汽器的进水口通过小汽轮机循环水供水管道连通冷却塔系统，所述小汽轮机循环水供水管道上设有第二供水调节阀，所述第二凝汽器的出水口通过小汽轮机循环水回水管道连通冷却塔系统，所述小汽轮机循环水回水管道上设有第二回水调节阀；
热泵机组的循环水进水侧和出水侧分别与冷却塔系统连接，热泵机组内的循环水为所述的第一凝汽器、第二凝汽器输出的循环回水；热网回水输入热泵机进行一次加热，然后热网供水通过连通所述的热泵机组和热网尖峰加热器的热水输送管道进入所述热网尖峰加热器进行二次加热，最后热网供水由所述热网尖峰加热器输出，所述热水输送管道上设有热水供水调节阀；
所述的第一输汽管道、第二输汽管道、第三输汽管道、第四输汽管道上分别设有调节进入低压缸、背压式小汽轮机、热网尖峰加热器、热泵机组的排汽量的第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀。
2.根据权利要求1所述的电站锅炉汽轮机的节能系统，其特征在于，所述第二输汽管道还设有减温/减压器。
3.根据权利要求1所述的电站锅炉汽轮机的节能系统，其特征在于，所述主机循环水供水管道上设有第一水泵，所述小汽轮机循环水供水管道上设有第二水泵。
4.一种汽轮发电机组综合余热利用方法，其特征在于，包括权利要求1至3任一所述的系统，所述的方法包括：非供热期汽轮发电机组仅用于发电，不用于供热，在供热期汽轮发电机组不仅用于发电，还用于供热，非供热期发电运行和供热期发电、发热运行时汽轮发电机组的发电方式相同；
其中，非供热期、供热期发电方式具体包括：
获取厂用系统的需求电量；
判断所述背压式小汽轮机驱动的厂用电发电机输出的输出电量，比较厂用系统的需求电量与输出电量的大小，
若输出电量大于或等于厂用系统的需求电量，则厂用电发电机输出厂用电系统所需的电量，主发电机与厂用电系统的电路开关处于关闭状态；
若输出电量小于厂用系统的需求电量，则厂用电发电机输出厂用电系统所需的电量，厂用系统的需求电量的不足部分电量由主发电机输出电量补足，且通过所述第二调节阀调节输入背压式小汽轮机内的蒸汽量；
非供热期，用于连通所述高、中压缸和热网尖峰加热器的第三输汽管道上的第三调节阀关闭；用于连通所述高、中压缸和热泵机组的第四输汽管道上的第四调节阀关闭；进入冷却塔系统的循环回水不进入热泵机组；
供热期，所述的第一凝汽器、第二凝汽器的循环回水作为热泵机组的循环水，热泵机组通过高、低压缸输出的蒸汽驱动，同时通过所述第四调节阀调节进入热泵机组的蒸汽量；热网回水经热泵机组进行一次加热后，进入热网尖峰加热器进行二次加热，同时通过所述第三调节阀调节进入尖峰热网加热器的蒸汽量，最后热网供水由所述热网尖峰加热器输出。
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