CN109611165A - 一种热网加热器新汽源的使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热网加热器新汽源的使用方法，其通过引射热电厂系统中的动力蒸汽汽源来直接抽取热电厂系统中的乏汽源，引射的动力蒸汽汽源与抽取的乏汽源进行混合，并对混合后的汽源进行升压和降速形成加热气源输出至热网加热器。本方案可实现乏汽热能回收再利用，解决了高品位蒸汽的能量浪费的问题，有效提高机组热经济性，促进节能减排。

Description

一种热网加热器新汽源的使用方法
技术领域
本发明涉及热能利用技术，具体涉及热电厂乏汽热能利用技术。
背景技术
中国国内热电厂冬季供热多数直接利用中压缸排汽进行供热，其抽汽压力和温度与热网加热器的需求严重不匹配，存在巨大的压差能源损失的问题。
目前，中国国内热电厂一方面进行高背压技术改造，同时对抽汽部分的汽源先进入小背压机做功后再进行供热，达到减少能源损失的目的，但如此改造的系统结构复杂且投资成本大。
由于火电厂冷端损失为热电厂热力系统的最大损失，如果汽轮机乏汽能够进行回收利用，将大幅提高电厂能源利用效率，产生巨大的节能效益，环保效益和社会效益。
由此，如何对汽轮机乏汽的热能进行有效的回收利用，则为本领域亟需解决的问题。
发明内容
针对现有热电厂供热技术中存在压差能源损失大的问题，需要一种新的热电厂供热技术。
为此，本发明的目的在于提供一种热网加热器新汽源的使用方法，以实现对汽轮机乏汽的热能进行有效的回收利用，提高能源利用效率。
为了达到上述目的，本发明提供的热网加热器新汽源的使用方法，通过引射热电厂系统中的动力蒸汽汽源来直接抽取热电厂系统中的乏汽源，引射的动力蒸汽汽源与抽取的乏汽源进行混合，并对混合后的汽源进行升压和降速形成加热气源输出至热网加热器。
进一步的，所述使用方法中引入的动力蒸汽汽源通过降压提速，以超音速喷入，将低压乏汽源吸入，并进行混合。
进一步的，所述使用方法中，在将动力蒸汽汽源以超音速喷入时，同时在喷嘴出口处形成真空，由此引射低压乏汽源，将低压乏汽源和动力蒸汽一起边混合边进入文丘里管内，然后以亚声速排出；并且在混合气体流动方向上，不断增加流体的断面，使得混合气体的速度逐渐降低，并同步增加混合气体压力形成加热气源。
进一步的，所述使用方法从汽轮机中压缸引入中压缸排汽作为动力蒸汽汽源。
进一步的，所述使用方法从汽轮机中引入辅助蒸汽作为动力蒸汽汽源。
进一步的，所述使用方法从汽轮机中引入一、二、三、四或五段抽汽作为动力蒸汽汽源。
进一步的，所述使用方法引入汽轮机冷段再热蒸汽作为动力蒸汽汽源。
进一步的，所述使用方法抽取汽轮机低压缸排气作为乏汽源。
进一步的，所述使用方法抽取汽泵组小汽轮机排汽作为乏汽源。
进一步的，所述使用方法抽取背压机的排汽作为乏汽源。
本发明提供的方案，可实现乏汽热能回收再利用。其利用相对少量的高品质蒸汽引射汽轮机乏汽混合成满足热网加热所需参数的蒸汽，能够在不消耗机械能或电能的前提下，提高低压蒸汽参数和质量，将低品位热能转换为高品位热能，进而使汽轮机的乏汽潜热得到回收，同时解决了高品位蒸汽的能量浪费的问题，有效提高机组热经济性，促进节能减排。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明实例中热网加热器新汽源使用方法的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
针对现有热电厂系统运行的特点，本实例针对热网加热器，将高品位能源阶梯利用，对部分汽轮机乏汽实现回收，由此来形成适合热网加热器需求的新汽源，从而减少能源的浪费，减少热量损失。
本方案通过引射现有热电厂系统中的动力蒸汽汽源(如高压蒸汽)来直接抽取热电厂系统中的乏汽源，引射的动力蒸汽汽源与抽取的乏汽源进行混合，混合后的汽源经升压和降速后形成新汽源，并直接输出至热网加热器。
在实现引射现有热电厂系统中的动力蒸汽汽源来抽取热电厂系统中的乏汽源时，本实例中优选采用蒸汽喷射器来实现，但是并不限于此，根据需要还可采用其它可行的方案。
本实例在基于蒸汽喷射器来引射现有热电厂系统中的动力蒸汽汽源来抽取热电厂系统中的乏汽源时，动力蒸汽经过蒸汽喷射器中拉瓦尔喷管的喉部时达到声速，到扩散部时，静压则全部转化为动能，从而达到超声速；与此同时，喷嘴出口处达到真空，被抽气体(乏汽源)在压差作用下，被引射到头部腔室，和动力蒸汽一起边混合边进入文丘里管内，然后以亚声速排出，在混合气体流动方向上，不断增加流体的断面，使得混合气体的速度逐渐降低，同步的混合气体的动能则转化为压力能，使得压力随之升高，从而形成有效的新汽源。
参见图1，其所示为一种可实现上述方案的热网加热器新汽源的使用方法组成示例。该系统基于上述原理，通过对现有的热电厂系统进行改造形成。
由图可知，本热网加热器新汽源的使用方法主要通过蒸汽喷射器10连通热电厂系统中的汽轮机中压缸20，汽轮机低压缸30以及原热网加热器40来形成。
在热电厂系统中，汽轮机中压缸20的排气口通过排汽管路21连接至汽轮机低压缸30的入汽口，而汽轮机低压缸30的排气口通过排汽管道31连接至空冷岛50；而原热网加热器40则通过进汽口管道41连接至汽轮机中压缸20排气口的排汽管路21，以从汽轮机中压缸20中抽汽用于热网加热。
在此基础上，本实例在汽轮机中压缸20，汽轮机低压缸30以及原热网加热器40之间增设一蒸汽喷射器10，实现利用汽轮机低压缸30中乏汽来对原热网加热器40进行加热。
如图所示，该蒸汽喷射器10的动力蒸汽入口11通过管道14与中压缸20的排汽管道21连通，蒸汽喷射器10的抽吸口12通过管道15与汽轮机低压缸排汽管道31连通，同时蒸汽喷射器10的喷射口13通过管道16与原热网加热器进汽口管道41连通。
在此基础上，本实例在蒸汽喷射器10对外连通的管路14、15、16上分别设置有相应的阀门17、18、19，以控制相应管路的关闭与导通。同时这些阀门可用电磁阀来实现远程控制，并不限于此。
由此构成的热网加热器新汽源的使用方法以高压蒸汽为动力，能够在不消耗机械能或电能的情况下，提高低压蒸汽参数和质量，将低品位热能转换为高品位热能，进而实现低压蒸汽回收利用，并提供满足供热要求参数的合格蒸汽。
本系统在运行时，打开管路14、15、16上的阀门，将中压缸20的排汽引至蒸汽喷射器10，作为动力蒸汽，动力蒸汽经过调阀以较为稳定的高速状态进入蒸汽喷射器10的喷嘴中，进入后，动力蒸汽流动的断面逐步减小，流动速度逐步提高，压力降低，当排出压力低于临界压力时，汽流速度会超过当地音速，然后以超音速喷入蒸汽喷射器10的接受室内，并将其内的低压蒸汽吸走，与此同时在蒸汽喷射器10的接受室内形成负压抽力，经由蒸汽喷射器10的抽吸口12抽取汽轮机低压缸30中的乏汽，将汽轮机乏汽吸进蒸汽喷射器10中；而动力蒸汽的一部分动能传给低压吸入蒸汽，并与低压吸入蒸汽一同进入蒸汽喷射器10的混合室进行充分混合，压力升高、速度降低，并在扩压室出口形成压力较为稳定的压缩蒸汽，作为新汽源通过管道16直接排至原热网加热器40，实现加热城市供暖系统回水，提高电厂的热效率。
本实例提供的方案在具体应用时，可依据热网加热器出口的水温要求，通过对系统中动力蒸汽入口的调节阀进行调整，实现对新汽源的供汽压力及流量控制，满足全范围的供热要求。
在具体控制时，为了保证控制的高精度，本实例中首先基于如下公式来确定所收取的乏汽量：
Y—压缩比，即喷射泵排出压力与吸入压力之比；
PK—喷射泵排汽压力；
PS—喷射泵吸汽压力；
ηd—为能量效率，反映气体在流动时动能与压力能转换过程中的能量损失情况；
—混合气体平均绝热指数，其值为
其中CpS为被抽汽体的定压比热容；CpT为动力蒸汽的定压比热容；CνS为被抽汽体的定容比热容；CνT为动力蒸汽的定容比热容；μ为引射系数；为混合气体进入混合室速度与混合气体临界速度之比，由膨胀比决定。
据此，本实例可通过对新汽源的供汽压力及流量进行控制，以实现对热网加热器出口的水温进行调节控制。
作为举例，本实例可在蒸汽喷射器10的喷嘴中设置一可以前后移动的调节杆，该调节杆可由电动或者气动执行器带动。通过带动调节杆在喷嘴中进行前后移动，由此可改变调节杆在喷嘴中的位置，继而使喷嘴的喉部面积发生改变，进而使喉部面积比发生改变，使输出蒸汽的流量、压力、温度改变，从而实现对热网加热器出口的水温进行调节控制。
由此构成的系统方案组成结构简单、占地面积小，系统投资小，无转动设备，系统维护量少；该系统运行没有新的能耗产生；系统不受机组负荷限制，使用范围更广范。同时，本系统与高背压供热技术可以更好的配合，没有任何冲突；本系统与原方案不冲突，原热网加热器的抽汽管道可以作为备用，对供热系统无任何影响。
另外，本方案在具体应用时，将具有如下优点：
1、本方案能够在保证电厂冬季供热的前提下，减少中排的抽汽量，增加了机组的电量，同时也有利于机组的深度调峰。
2、本方案通过蒸汽喷射泵回收部分汽轮机的乏汽热量用于热网加热，有效的减少了机组的冷端损失，降低了机组的煤耗量。
3、本方案提高了机组的凝汽器真空，减少厂用电量，增加了生产效益。
在上述方案的基础上，本实例还给出了一些可行的替代方案。
对于蒸汽喷射器10的动力蒸汽入口11获取的蒸汽喷射泵动力蒸汽汽源，除了从中压缸20引入的中压缸排汽外，还可以引入辅助蒸汽、汽轮机一、二、三、四、五段抽汽、汽轮机冷段再热蒸汽等。
具体的，若蒸汽喷射器10引入辅助蒸汽时，蒸汽喷射器10的动力蒸汽入口连接至辅汽联箱。
若蒸汽喷射器10引入汽轮机一、二、三、四、五段抽汽时，蒸汽喷射器10的动力蒸汽入口连接至原汽轮机的各级抽汽管道及其支路管道。
若蒸汽喷射器10引入汽轮机冷段再热蒸汽时，蒸汽喷射器10的动力蒸汽入口连接至原冷再管道。
对于蒸汽喷射器10的抽吸口12抽取的乏汽，除了汽轮机低压缸30的乏汽外，还可以抽取汽泵组小汽轮机排汽、背压机排汽等，由此来作为引射蒸汽。
若蒸汽喷射器10通过抽吸口12抽取汽泵组小汽轮机排汽时，抽汽口12连接至原小汽轮机乏汽排汽管路；
若蒸汽喷射器10通过抽吸口12抽取背压机排汽时，抽汽口12连接至原背压机排汽管路。
而这些替代方案的控制过程如上所述，此处不加以赘述。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，通过引射热电厂系统中的动力蒸汽汽源来直接抽取热电厂系统中的乏汽源，引射的动力蒸汽汽源与抽取的乏汽源进行混合，并对混合后的汽源进行升压和降速形成加热气源输出至热网加热器。
2.根据权利要求1所述的热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，所述使用方法中引入的动力蒸汽汽源通过降压提速，以超音速喷入，将低压乏汽源吸入，并进行混合。
3.根据权利要求2所述的热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，所述使用方法中，在将动力蒸汽汽源以超音速喷入时，同时在喷嘴出口处形成真空，由此引射低压乏汽源，将低压乏汽源和动力蒸汽一起边混合边进入文丘里管内，然后以亚声速排出；并且在混合气体流动方向上，不断增加流体的断面，使得混合气体的速度逐渐降低，并同步增加混合气体压力形成加热气源。
4.根据权利要求1所述的热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，所述使用方法从汽轮机中压缸引入中压缸排汽作为动力蒸汽汽源。
5.根据权利要求1所述的热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，所述使用方法从汽轮机中引入辅助蒸汽作为动力蒸汽汽源。
6.根据权利要求1所述的热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，所述使用方法从汽轮机中引入一、二、三、四或五段抽汽作为动力蒸汽汽源。
7.根据权利要求1所述的热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，所述使用方法引入汽轮机冷段再热蒸汽作为动力蒸汽汽源。
8.根据权利要求1所述的热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，所述使用方法抽取汽轮机低压缸排气作为乏汽源。
9.根据权利要求1所述的热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，所述使用方法抽取汽泵组小汽轮机排汽作为乏汽源。
10.根据权利要求1所述的热网加热器新汽源的使用方法，其特征在于，所述使用方法抽取背压机的排汽作为乏汽源。
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