CN108613237A - 一种基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于能源技术领域，特别涉及一种基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，利用循环水预热大热网热水、串联的供水加热器逐级加热大热网的供热热水，回收电厂发电过程中产生的余热；电厂内部各加热器疏水以及排汽凝水依次经过四级串联的给水加热器，然后经过除氧器、给水泵返回锅炉加热；在末端利用热水吸收式热泵和水‑水加热器组合的方式加热二次网供热热水，降低大热网回水温度，增大大热网供、回水温差；供水加热器从汽轮机抽汽逐级加热大热网供热热水，给水加热器从汽轮机抽汽逐级加热疏水以及排汽凝水，实现了能量的温度对口梯级利用，尽可能大限度地回收了电厂余热，提高了系统的热效率。

Description

一种基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统
技术领域
本发明属于能源技术领域，特别涉及一种基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统。
背景技术
供热行业作为对国民经济发展有着全局性、先导性影响的基础产业，与人们的生活息息相关。我国城市集中供热从20世纪50年代开始起步。近年来，我国的集中供热事业得到了迅猛的发展，集中供热热源向大型发电厂发展。但随着低碳经济和国家节能减排目标的推进，热电厂运行效率偏低、能耗过大、供热成本偏高的问题显得尤为突出。如何实现在集中供热中最大限度地节能降耗、提高综合效益、降低投资成本成为期待解决的问题。
在现有技术中，往往直接利用中压缸排汽加热大热网回水或用中压缸排汽驱动热泵方式加热大热网回水，缺乏对余热梯级利用的概念，且吸收式热泵结构复杂，造价高，没有将取热环节的效果达到最优。
中国专利CN201710462791.3公开了一种火电机组余热梯级利用供热系统，依次利用汽轮机低压缸排汽余热、低压缸抽汽及部分中压缸排汽的热量，依靠换热器的传热作用对热网回水进行梯级加热，增加了可加热的热网回水水量，提高机组供热能力，扩大了供热面积，实现热量的梯级充分利用；但在该供热系统在梯级加热过程中第一级加热汽源来自中压缸排汽及低压缸部分抽汽，第二级加热汽源来自中压缸排汽，并不是完全意义上的分级抽汽，大部分仍然采用中压缸排汽热量，没有在根本上实现余热的梯级利用、优化系统结构。
发明内容
本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，包括抽凝式汽轮机低压缸、抽凝式汽轮机中压缸、凝汽器、一级供水加热器、二级供水加热器、三级供水加热器、四级供水加热器、冷却塔、循环水泵、一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器、四级给水加热器、除氧器、给水泵、大热网回水管和大热网供水管；
所述抽凝式汽轮机的末级排汽口与凝汽器的进汽口相连，所述抽凝式汽轮机低压缸的抽汽出口分别与二级供水加热器、三级供水加热器的进汽口相连，所述抽凝式汽轮机中压缸的排汽口与四级供水加热器的进汽口相连；所述二级供水加热器、三级供水加热器、四级供水加热器的疏水管道与凝汽器的凝结水箱相连；抽凝式汽轮机低压缸的抽汽出口分别与一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器的进汽口相连；所述抽凝式汽轮机中压缸的排汽口与四级给水加热器的进汽口相连；所述一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器、四级给水加热器的疏水管道与凝汽器的凝结水箱相连；所述凝汽器凝结水箱出水口管路上依次连接一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器、四级给水加热器、除氧器、给水泵，所述给水泵与锅炉相连；
所述冷却塔的循环冷却水出水口与循环水泵进水口相连，循环水泵出水口与凝汽器的进水口相连，所述凝汽器的出水口与一级供水加热器的循环水入口、冷却塔的循环水进口相连；所述一级供水加热器的循环水出口与循环水泵的出水口管道相连；所述大热网回水管依次连接一级供水加热器、二级供水加热器、三级供水加热器、四级供水加热器；所述大热网供水管与四级供水加热器出水口相连。
优选地，所述供热系统还包括热水吸收式热泵、水-水加热器；所述热水吸收式热泵通过管路与大热网供水管以及所述水-水加热器进水口相连；大热网高温供水首先作为驱动热源进入热水吸收式热泵，放热降温后进入水-水加热器加热二次侧供热热水；更优选地，所述热水吸收式热泵的冷却水出水管依次与热水吸收式热泵、水-水加热器相连，热网高温供水降温后再次进入热水吸收式热泵作为低位热源，最终放热降温到大热网回水温度后返回热电厂，完成循环。
优选地，所述热水吸收式热泵的冷却水出水管与大热网回水管相连。
优选地，所述抽凝式汽轮机中压缸的抽汽出口与除氧器相连。
优选地，所述抽凝式汽轮机低压缸进入二级供水加热器、三级供水加热器的蒸汽压力递增。
优选地，所述抽凝式汽轮机低压缸进入一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器的蒸汽压力递增。
优选地，所述大热网回水管内水的温度为20-40℃，一级供水加热器出口热水温度为35-45℃，二级供水加热器出口热水温度为60-70℃，三级供水加热器出口热水温度为90-100℃，四级供水加热器出口热水温度为120-140℃。
优选地，所述供水加热器的进汽口与所述抽凝式汽轮机的抽汽出口之间的连接管路上设有抽汽调节阀，以控制各供水加热器的出口水温度。
优选地，所述给水加热器的进汽口与所述抽凝式汽轮机的抽汽出口之间的连接管路上设有抽汽调节阀，以控制各供水加热器的出口水温度。
优选地，所述抽凝式汽轮机排汽缸与所述凝汽器之间的乏汽连接管路上设有流量调节阀。
优选地，所述供热系统还包括抽凝式汽轮机高压缸。
相对于现有技术，本发明的优点如下，
(1)在相同的供热负荷下，本系统有效增加机组发电量，降低机组发电煤耗，经济效益显著；
(2)供水加热器从汽轮机低压缸抽汽逐级加热大热网供热热水，给水加热器从汽轮机抽汽逐级加热疏水以及排汽凝水，分级抽汽、逐级加热，真正实现了能量的温度对口梯级利用，尽可能大限度地回收了电厂余热，提高了系统的热效率。
(3)本系统结构简单，极大程度地降低投资成本。
附图说明
图1为基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统的原理示意图；
图中：101是抽凝式汽轮机低压缸；102是抽凝式汽轮机中压缸；103是抽凝式汽轮机高压缸；2是凝汽器；3是一级供水加热器；4是二级供水加热器；5是三级供水加热器；6是四级供水加热器；7是热水吸收式热泵；8是水-水加热器；9是冷却塔；10是循环水泵；11是一级给水加热器；12是二级给水加热器；13是三级给水加热器；14是四级给水加热器；15是除氧器；16是给水泵；17是大热网回水管；18是大热网供水管；19是供水加热器的疏水管道；20是给水加热器的疏水管道。
具体实施方式
实施例1：
一种基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，包括抽凝式汽轮机低压缸101、抽凝式汽轮机中压缸102、凝汽器2、一级供水加热器3、二级供水加热器4、三级供水加热器5、四级供水加热器6、冷却塔9、循环水泵10、一级给水加热器11、二级给水加热器12、三级给水加热器13、四级给水加热器14、除氧器15、给水泵16、大热网回水管17和大热网供水管18；
所述抽凝式汽轮机的末级排汽口与凝汽器2的进汽口相连，所述抽凝式汽轮机低压缸101的抽汽出口分别与二级供水加热器4、三级供水加热器5的进汽口相连，所述抽凝式汽轮机中压缸102的排汽口与四级供水加热器6的进汽口相连；所述二级供水加热器4、三级供水加热器5、四级供水加热器6的疏水管道19与凝汽器2的凝结水箱相连；抽凝式汽轮机低压缸101的抽汽出口分别与一级给水加热器11、二级给水加热器12、三级给水加热器13的进汽口相连；所述抽凝式汽轮机中压缸102的排汽口与四级给水加热器14的进汽口相连；所述一级给水加热器11、二级给水加热器12、三级给水加热器13、四级给水加热器14的疏水管道20与凝汽器2的凝结水箱相连；所述凝汽器2凝结水箱出水口管路上依次连接一级给水加热器11、二级给水加热器12、三级给水加热器13、四级给水加热器14、除氧器15、给水泵16，所述给水泵16与锅炉相连；
所述冷却塔9的循环冷却水出水口与循环水泵10进水口相连，循环水泵10出水口与凝汽器2的进水口相连，所述凝汽器2的出水口与一级供水加热器3的循环水入口、冷却塔9的循环水进口相连；所述一级供水加热器3的循环水出口与循环水泵10的出水口管道相连；所述大热网回水管17依次连接一级供水加热器3、二级供水加热器4、三级供水加热器5、四级供水加热器6；所述大热网供水管18与四级供水加热器6出水口相连。
所述供热系统还包括热水吸收式热泵7、水-水加热器8；所述热水吸收式热泵7通过管路与大热网供水管18以及所述水-水加热器进水口相连；大热网高温供水首先作为驱动热源进入热水吸收式热泵7，放热降温后进入水-水加热器8加热二次侧供热热水；更优选地，所述热水吸收式热泵7的冷却水出水管依次与热水吸收式热泵7、水-水加热器8相连，热网高温供水降温后再次进入热水吸收式热泵7作为低位热源，最终放热降温到大热网回水温度后返回热电厂，完成循环。
在本发明的一个具体实施例中，所述热水吸收式热泵7的冷却水出水管与大热网回水管17相连。
在本发明的一个具体实施例中，所述抽凝式汽轮机中压缸102的抽汽出口与除氧器15相连。
在本发明的一个具体实施例中，所述抽凝式汽轮机低压缸101进入二级供水加热器4、三级供水加热器5的蒸汽压力递增。
在本发明的一个具体实施例中，所述抽凝式汽轮机低压缸101进入一级给水加热器11、二级给水加热器12、三级给水加热器13的蒸汽压力递增。
在本发明的一个具体实施例中，所述大热网回水管17内水的温度为20-40℃，一级供水加热器3出口热水温度为35-45℃，二级供水加热器4出口热水温度为60-70℃，三级供水加热器5出口热水温度为90-100℃，四级供水加热器6出口热水温度为120-140℃。
在本发明的一个具体实施例中，所述供水加热器的进汽口与所述抽凝式汽轮机的抽汽出口之间的连接管路上设有抽汽调节阀，以控制各供水加热器的出口水温度。
在本发明的一个具体实施例中，所述给水加热器的进汽口与所述抽凝式汽轮机的抽汽出口之间的连接管路上设有抽汽调节阀，以控制各供水加热器的出口水温度。
在本发明的一个具体实施例中，所述抽凝式汽轮机排汽缸与所述凝汽器2之间的乏汽连接管路上设有流量调节阀。
在本发明的一个具体实施例中，所述供热系统还包括抽凝式汽轮机高压缸103。
基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统工作时：抽凝式汽轮机末级排汽进入凝汽器2加热循环冷却水，被冷却凝结后进入凝汽器2凝结水箱；抽凝式汽轮机低压缸101抽出两路压力递增的蒸汽分别进入二级供水加热器4、三级供水加热器5，中压缸102排汽部分进入四级供水加热器6，加热大热网热水，疏水逐级自流进入凝汽器2的凝结水箱；抽凝式汽轮机低压缸101抽出三路压力递增的蒸汽分别进入一级给水加热器11、二级给水加热器12、三级给水加热器13，中压缸102排汽进入四级给水加热器14，中压缸102抽出蒸汽进入除氧器15，对来自凝汽器2的凝结水进行多级加热，加热器疏水返回到凝汽器2的凝结水箱；凝汽器2凝结水箱的水依次进入一级给水加热器11、二级给水加热器12、三级给水加热器13、四级给水加热器14、除氧器15，被抽凝式汽轮机抽出的温度递增的蒸汽多级加热，然后经过给水泵16返回到锅炉进行加热；来自冷却塔9的循环冷却水经过循环水泵10进入凝汽器2中，被汽轮机末级排汽加热后送出，进入一级供水加热器3预热大热网回水，放热降温后返回循环水泵10的出水管道，完成循环；大热网回水返回热电厂，首先进入一级供水加热器3，被循环水预热升温，再依次进入二级供水加热器4、三级供水加热器5、四级供水加热器6，加热到所需的大热网供水温度后送出；大热网高温供水被输送到末端热力站，首先作为驱动热源进入热水吸收式热泵7，放热降温后进入水-水加热器8加热二次侧供热热水，降温后再次进入热水吸收式热泵7作为低位热源，最终放热降温到大热网回水温度后返回热电厂，完成循环。
本发明的供热系统在电厂内部利用循环水预热大热网热水、串联的供水加热器逐级加热大热网的供热热水，回收电厂发电过程中产生的余热；电厂内部各加热器疏水以及排汽凝水依次经过四级串联的给水加热器，然后经过除氧器、给水泵返回锅炉加热；在末端利用热水吸收式热泵和水-水加热器组合的方式加热二次网供热热水，降低大热网回水温度，增大大热网供、回水温差；在相同的供热负荷下，与用中压缸排汽加热大热网回水或用中压缸排汽驱动热泵方式加热大热网回水相比，本系统有效增加机组发电量，降低机组发电煤耗，经济效益显著；供水加热器从汽轮机抽汽逐级加热大热网供热热水，给水加热器从汽轮机抽汽逐级加热疏水以及排汽凝水，实现了能量的温度对口梯级利用，尽可能大限度地回收了电厂余热，提高了系统的热效率。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，包括抽凝式汽轮机低压缸、抽凝式汽轮机中压缸、凝汽器、一级供水加热器、二级供水加热器、三级供水加热器、四级供水加热器、冷却塔、循环水泵、一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器、四级给水加热器、除氧器、给水泵、大热网回水管和大热网供水管；
所述抽凝式汽轮机的末级排汽口与凝汽器的进汽口相连，所述抽凝式汽轮机低压缸的抽汽出口分别与二级供水加热器、三级供水加热器的进汽口相连，所述抽凝式汽轮机中压缸的排汽口与四级供水加热器的进汽口相连；所述二级供水加热器、三级供水加热器、四级供水加热器的疏水管道与凝汽器的凝结水箱相连；抽凝式汽轮机低压缸的抽汽出口分别与一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器的进汽口相连；所述抽凝式汽轮机中压缸的排汽口与四级给水加热器的进汽口相连；所述一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器、四级给水加热器的疏水管道与凝汽器的凝结水箱相连；所述凝汽器凝结水箱出水口管路上依次连接一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器、四级给水加热器、除氧器、给水泵，所述给水泵与锅炉相连；
所述冷却塔的循环冷却水出水口与循环水泵进水口相连，循环水泵出水口与凝汽器的进水口相连，所述凝汽器的出水口与一级供水加热器的循环水入口、冷却塔的循环水进口相连；所述一级供水加热器的循环水出口与循环水泵的出水口管道相连；所述大热网回水管依次连接一级供水加热器、二级供水加热器、三级供水加热器、四级供水加热器；所述大热网供水管与四级供水加热器出水口相连。
2.如权利要求1所述的基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，所述供热系统还包括热水吸收式热泵、水-水加热器；所述热水吸收式热泵通过管路与大热网供水管以及所述水-水加热器进水口相连。
3.如权利要求2所述的基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，所述热水吸收式热泵的冷却水出水管与大热网回水管相连。
4.如权利要求1所述的基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，所述抽凝式汽轮机中压缸的抽汽出口与除氧器相连。
5.如权利要求1所述的基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，所述抽凝式汽轮机低压缸进入二级供水加热器、三级供水加热器的蒸汽压力递增。
6.如权利要求1所述的基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，所述抽凝式汽轮机低压缸进入一级给水加热器、二级给水加热器、三级给水加热器的蒸汽压力递增。
7.如权利要求1所述的基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，所述大热网回水管内水的温度为20-40℃，一级供水加热器出口热水温度为35-45℃，二级供水加热器出口热水温度为60-70℃，三级供水加热器出口热水温度为90-100℃，四级供水加热器出口热水温度为120-140℃。
8.如权利要求1所述的基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，所述供水加热器的进汽口与所述抽凝式汽轮机的抽汽出口之间的连接管路上设有抽汽调节阀。
9.如权利要求1所述的基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，所述给水加热器的进汽口与所述抽凝式汽轮机的抽汽出口之间的连接管路上设有抽汽调节阀。
10.如权利要求1所述的基于温度对口梯级利用的热电联产集中供热系统，其特征在于，所述抽凝式汽轮机排汽缸与所述凝汽器之间的乏汽连接管路上设有流量调节阀。
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