CN109779705A - 一种灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于热电联产领域，具体公开了一种灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，该包括三种并联的供热方式，第一种供热方式是通过中压缸排汽与一级管网给水进行换热，第二种供热方式是通过主蒸汽、再热蒸汽和中压缸排汽与一级管网给水进行换热，第三种供热方式是通过主蒸汽和再热蒸汽与一级管网给水进行换热。各供热方式之间能够实现灵活切换，保证系统按照最经济的运行方式满足供热需求；能有效解决燃煤供热电厂热、电负荷相互制约的问题，实现热电解耦。

Description

一种灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统

技术领域

本发明属于热电联产领域，具体涉及一种灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统。

背景技术

实行热电联产的燃煤供热电厂，能有效节约能源、提高供热电厂的热经济性，在我国北方城市集中供热领域发挥着重要作用。燃煤供热电厂的常规供热方式，主要通过抽取汽轮机中压缸排汽来加热热网循环水。在传统“以热定电”的生产方式下，热负荷和电负荷是耦合的。当前电负荷需求疲软的情况下，冬季采暖期供热电厂常常出现热不够用、电用不完的“热荒电多”的现象，造成了能源的极大浪费。因此，如何在满足供热负荷的同时合理降低机组的发电量，实现热电解耦，是燃煤供热电厂面临的重要技术难题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：提供一种灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，解决因供热负荷的变化而引起的热、电负荷相互制约的问题，实现热电解耦。

本发明采用如下技术方案：

一种灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，包括三种并联的供热方式，第一种供热方式是通过中压缸排汽与一级管网给水进行换热，第二种供热方式是通过主蒸汽、再热蒸汽和中压缸排汽与一级管网给水进行换热，第三种供热方式是通过主蒸汽和再热蒸汽与一级管网给水进行换热。各供热方式之间能够实现灵活切换，保证系统按照最经济的运行方式满足供热需求。该系统不改变原有燃煤供热电厂中的其它设备及运行方式，具有切换回原有运行方式的功能。

所述主蒸汽是指经锅炉中的过热器加热后的高温高压蒸汽，再热蒸汽是指经锅炉中的再热器进行再热后的蒸汽，中压缸排汽是指经中压缸做功后的排汽。

该系统包括锅炉、第一减压加湿器、高压缸、第二减压加湿器、中压缸、低压缸、发电机、冷凝器、凝结水泵、除氧器、第三表面式换热器、第二表面式换热器、第一表面式换热器、给水泵、热网换热器和循环水泵，锅炉中至少包括省煤器、过热器和再热器三个受热面；

过热器出口和第一减压加湿器入口连接，第一减压加湿器出口经第一电磁阀和第一表面式换热器热流体入口连接，第一表面式换热器热流体出口和再热器入口连接；

过热器出口经第四电磁阀和高压缸入口连接，高压缸出口和再热器入口连接，再热器出口和第二减压加湿器入口连接，第二减压加湿器出口经第二电磁阀和第二表面式换热器热流体入口连接，第二表面式换热器热流体出口和除氧器入口连接；

再热器出口经第五电磁阀和中压缸入口连接，中压缸出口经第三电磁阀和第三表面式换热器热流体入口连接，第三表面式换热器热流体出口和除氧器入口连接；

中压缸出口经蝶阀和低压缸入口连接，低压缸出口和冷凝器热流体入口连接，冷凝器热流体出口经凝结水泵和除氧器入口连接，除氧器出口经给水泵和省煤器入口连接；

热网换热器一级管网出水口和循环水泵入口连接，循环水泵出口经第三截止阀和第三表面式换热器冷流体入口连接，第三表面式换热器冷流体出口经第一截止阀和热网换热器一级管网回水口连接；

循环水泵出口经第四截止阀和第二表面式换热器冷流体入口连接；

第三表面式换热器冷流体出口经第二截止阀和第二表面式换热器冷流体入口连接，第二表面式换热器冷流体出口和第一表面式换热器冷流体入口连接，第一表面式换热器冷流体出口和热网换热器一级管网回水口连接；

二级管网回水输入和热网换热器二级管网回水口连接，二级管网给水输出和热网换热器二级管网出水口连接。

所述第四电磁阀和第五电磁阀的开度互相关联，实现蒸汽流量的合理调配，使汽轮机高、中压缸产生的轴向推力最小。

一级管网回水和二级管网回水在热网换热器中换热。

三种供热方式中，均可通过调节低压缸入口蝶阀开度，满足低压缸最小进汽量的要求，保证燃煤供热电厂汽轮机的安全运行。

系统中的换热器均为表面式换热器。

该系统的三种供热方式的切换控制过程如下：

1）当热负荷和电负荷均为基本负荷时，系统采用第一种供热方式：关闭第一电磁阀和第二电磁阀，开启第四电磁阀、第五电磁阀、第三电磁阀和蝶阀，工质在过热器中加热成高温高压主蒸汽，而后进入高压缸做功，高压缸排汽在再热器中再热后进入中压缸做功，一部分中压缸排汽在第三表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入除氧器；另一部分中压缸排汽进入低压缸做功，进而带动发电机发电，做功后的乏汽进入冷凝器凝结成液态水，而后通过凝结水泵送入除氧器，再经给水泵送入省煤器，完成工质循环；关闭第二截止阀和第四截止阀，开启第一截止阀和第三截止阀，一级管网给水通过循环水泵送入第三表面式换热器，并在第三表面式换热器中和中压缸排汽进行换热，换热后的给水返回热网换热器，完成一级管网给水循环；

2）当热负荷较高而电负荷较低时，系统采用第二种供热方式：开启第一电磁阀、第四电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀、第三电磁阀和蝶阀，工质在过热器中加热成高温高压主蒸汽，一部分主蒸汽通过第一减压加湿器减压加湿后在第一表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入再热器进行再热；另一部分主蒸汽进入高压缸做功，做功后的乏汽进入再热器进行再热；一部分再热蒸汽通过第二减压加湿器减压加湿后在第二表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后蒸汽进入除氧器；另一部分再热蒸汽进入中压缸做功；一部分中压缸排汽在第三表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入除氧器；另一部分中压缸排汽进入低压缸做功，进而带动发电机发电，做功后的乏汽进入冷凝器凝结成液态水，而后通过凝结水泵送入除氧器，再经给水泵送入省煤器，完成工质循环；关闭第一截止阀和第四截止阀，开启第二截止阀和第三截止阀，一级管网给水通过循环水泵依次送入第三表面式换热器、第二表面式换热器和第一表面式换热器，并在第三表面式换热器、第二表面式换热器、第一表面式换热器中分别和中压缸排汽、再热蒸汽、过热蒸汽进行换热，换热后给水返回热网换热器，完成一级管网给水循环；

3）当热负荷为尖峰负荷而无电负荷时，系统采用第三种供热方式：关闭第四电磁阀和第五电磁阀，开启第一电磁阀和第二电磁阀，工质在过热器中加热成高温高压主蒸汽，主蒸汽通过第一减压加湿器减压加湿后在第一表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽送入再热器中进行再热，再热蒸汽通过第二减压加湿器减压加湿后在第二表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入除氧器，再经给水泵送入省煤器，完成工质循环；关闭第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀，开启第四截止阀，一级管网给水通过循环水泵依次送入第二表面式换热器和第一表面式换热器，并在第二表面式换热器、第一表面式换热器中分别和再热蒸汽、过热蒸汽进行换热，换热后给水返回热网换热器，完成一级管网给水循环。

本发明的有益效果是：本发明根据供热负荷的变化，具有三种不同的供热方式，适用范围广；各供热方式之间能够实现灵活切换，保证系统按照最经济的运行方式满足供热需求；能有效解决燃煤供热电厂热、电负荷相互制约的问题，实现热电解耦。

附图说明

图1是本发明一种灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统示意图。

图中：1.省煤器，2.过热器，3.再热器，4.第一减压加湿器，5.第一电磁阀，6.高压缸，7.第四电磁阀，8.第二减压加湿器，9.第二电磁阀，10.第五电磁阀，11.中压缸，12.蝶阀，13.低压缸，14.发电机，15.冷凝器，16.凝结水泵,17.第四截止阀，18.第三截止阀，19.第三电磁阀，20.第三表面式换热器，21.第二截止阀，22.第二表面式换热器，23.第一截止阀，24.第一表面式换热器，25.二级管网回水输入，26.二级管网给水输出，27.热网换热器，28.给水泵，29.循环水泵，30.除氧器。

具体实施方式

如图1所示，本发明具体实施方式如下：

本发明包括省煤器1、过热器2、再热器3、第一减压加湿器4、第一电磁阀5、高压缸6、第四电磁阀7、第二减压加湿器8、第二电磁阀9、第五电磁阀10、中压缸11、蝶阀12、低压缸13、发电机14、冷凝器15、凝结水泵16、第四截止阀17、第三截止阀18、第三电磁阀19、第三表面式换热器20、第二截止阀21、第二表面式换热器22、第一截止阀23、第一表面式换热器24、热网换热器27、给水泵28、循环水泵29、除氧器30、等设备。过热器2出口和第一减压加湿器4入口连接，第一减压加湿器4出口经第一电磁阀5和第一表面式换热器24热流体入口连接，第一表面式换热器24热流体出口和再热器3入口连接；过热器2出口经第四电磁阀7和高压缸6入口连接，高压缸6出口和再热器3入口连接，再热器3出口和第二减压加湿器8入口连接，第二减压加湿器8出口经第二电磁阀9和第二表面式换热器22热流体入口连接，第二表面式换热器22热流体出口和除氧器30入口连接；再热器3出口经第五电磁阀10和中压缸11入口连接，中压缸11出口经第三电磁阀19和第三表面式换热器20热流体入口连接，第三表面式换热器20热流体出口和除氧器30入口连接；中压缸11出口经蝶阀12和低压缸13入口连接，低压缸13出口和冷凝器15热流体入口连接，冷凝器15热流体出口经凝结水泵16和除氧器30入口连接，除氧器30出口经给水泵28和省煤器1入口连接；热网换热器27一级管网出水口和循环水泵29入口连接，循环水泵29出口经第三截止阀18和第三表面式换热器20冷流体入口连接，第三表面式换热器20冷流体出口经第一截止阀23和热网换热器27一级管网回水口连接；循环水泵29出口经第四截止阀17和第二表面式换热器22冷流体入口连接；第三表面式换热器20冷流体出口经第二截止阀21和第二表面式换热器22冷流体入口连接，第二表面式换热器22冷流体出口和第一表面式换热器24冷流体入口连接，第一表面式换热器24冷流体出口和热网换热器27一级管网回水口连接；二级管网回水输入25和热网换热器27二级管网回水口连接，二级管网给水输出26和热网换热器27二级管网出水口连接。

本发明的工作方式可以描述如下：

当热负荷和电负荷均为基本负荷时，系统采用第一种供热方式，关闭第一电磁阀5和第二电磁阀9，开启第四电磁阀7、第五电磁阀10、第三电磁阀19和蝶阀12，工质在过热器2中加热成高温高压主蒸汽，而后进入高压缸6做功，高压缸6排汽在再热器3中再热后进入中压缸11做功，一部分中压缸11排汽在第三表面式换热器20中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入除氧器30；另一部分中压缸11排汽进入低压缸13做功，进而带动发电机14发电，做功后的乏汽进入冷凝器15凝结成液态水，而后通过凝结水泵16送入除氧器30，再经给水泵28送入省煤器1，完成工质循环。关闭第二截止阀21和第四截止阀17，开启第一截止阀23和第三截止阀18，一级管网给水通过循环水泵29送入第三表面式换热器20，并在第三表面式换热器20中和中压缸11排汽进行换热，换热后的给水返回热网换热器27，完成一级管网给水循环。

当热负荷较高而电负荷较低时，系统采用第二种供热方式，开启第一电磁阀5、第四电磁阀7、第二电磁阀9、第五电磁阀10、第三电磁阀19和蝶阀12，工质在过热器2中加热成高温高压主蒸汽，一部分主蒸汽通过第一减压加湿器4减压加湿后在第一表面式换热器24中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入再热器3进行再热；另一部分主蒸汽进入高压缸6做功，做功后的乏汽进入再热器3进行再热；一部分再热蒸汽通过第二减压加湿器8减压加湿后在第二表面式换热器22中和一级管网给水进行换热，换热后蒸汽进入除氧器30；另一部分再热蒸汽进入中压缸11做功；一部分中压缸11排汽在第三表面式换热器20中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入除氧器30；另一部分中压缸11排汽进入低压缸13做功，进而带动发电机14发电，做功后的乏汽进入冷凝器15凝结成液态水，而后通过凝结水泵16送入除氧器30，再经给水泵28送入省煤器1，完成工质循环。关闭第一截止阀23和第四截止阀17，开启第二截止阀21和第三截止阀18，一级管网给水通过循环水泵29依次送入第三表面式换热器20、第二表面式换热器22和第一表面式换热器24，并在第三表面式换热器20、第二表面式换热器22、第一表面式换热器24中分别和中压缸11排汽、再热蒸汽、过热蒸汽进行换热，换热后给水返回热网换热器27，完成一级管网给水循环。

当热负荷为尖峰负荷而无电负荷时，系统采用第三种供热方式，关闭第四电磁阀7和第五电磁阀10，开启第一电磁阀5和第二电磁阀9，工质在过热器2中加热成高温高压主蒸汽，主蒸汽通过第一减压加湿器4减压加湿后在第一表面式换热器24中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽送入再热器3中进行再热，再热蒸汽通过第二减压加湿器8减压加湿后在第二表面式换热器22中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入除氧器30，再经给水泵28送入省煤器1，完成工质循环。关闭第一截止阀23、第二截止阀21和第三截止阀18，开启第四截止阀17，一级管网给水通过循环水泵29依次送入第二表面式换热器22和第一表面式换热器24，并在第二表面式换热器22、第一表面式换热器24中分别和再热蒸汽、过热蒸汽进行换热，换热后给水返回热网换热器27，完成一级管网给水循环。

下表为图1中的图例含义：

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Claims (8)

1.一种灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，其特征在于，包括三种并联的供热方式，第一种供热方式是通过中压缸排汽与一级管网给水进行换热，第二种供热方式是通过主蒸汽、再热蒸汽和中压缸排汽与一级管网给水进行换热，第三种供热方式是通过主蒸汽和再热蒸汽与一级管网给水进行换热。

2.根据权利要求1所述的灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，其特征在于，所述主蒸汽是指经锅炉中的过热器加热后的高温高压蒸汽，再热蒸汽是指经锅炉中的再热器进行再热后的蒸汽，中压缸排汽是指经中压缸做功后的排汽。

3.根据权利要求2所述的灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，其特征在于，该系统包括锅炉、第一减压加湿器、高压缸、第二减压加湿器、中压缸、低压缸、发电机、冷凝器、凝结水泵、除氧器、第三表面式换热器、第二表面式换热器、第一表面式换热器、给水泵、热网换热器和循环水泵，锅炉中至少包括省煤器、过热器和再热器三个受热面；

过热器出口和第一减压加湿器入口连接，第一减压加湿器出口经第一电磁阀和第一表面式换热器热流体入口连接，第一表面式换热器热流体出口和再热器入口连接；

过热器出口经第四电磁阀和高压缸入口连接，高压缸出口和再热器入口连接，再热器出口和第二减压加湿器入口连接，第二减压加湿器出口经第二电磁阀和第二表面式换热器热流体入口连接，第二表面式换热器热流体出口和除氧器入口连接；

再热器出口经第五电磁阀和中压缸入口连接，中压缸出口经第三电磁阀和第三表面式换热器热流体入口连接，第三表面式换热器热流体出口和除氧器入口连接；

中压缸出口经蝶阀和低压缸入口连接，低压缸出口和冷凝器热流体入口连接，冷凝器热流体出口经凝结水泵和除氧器入口连接，除氧器出口经给水泵和省煤器入口连接；

热网换热器一级管网出水口和循环水泵入口连接，循环水泵出口经第三截止阀和第三表面式换热器冷流体入口连接，第三表面式换热器冷流体出口经第一截止阀和热网换热器一级管网回水口连接；

循环水泵出口经第四截止阀和第二表面式换热器冷流体入口连接；

第三表面式换热器冷流体出口经第二截止阀和第二表面式换热器冷流体入口连接，第二表面式换热器冷流体出口和第一表面式换热器冷流体入口连接，第一表面式换热器冷流体出口和热网换热器一级管网回水口连接；

二级管网回水输入和热网换热器二级管网回水口连接，二级管网给水输出和热网换热器二级管网出水口连接。

4.根据权利要求3所述的灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，其特征在于，所述第四电磁阀和第五电磁阀的开度互相关联，使汽轮机高压缸、中压缸产生的轴向推力最小。

5.根据权利要求4所述的灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，其特征在于，一级管网回水和二级管网回水在热网换热器中换热。

6.根据权利要求5所述的灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，其特征在于，三种供热方式中，均可通过调节低压缸入口蝶阀开度，满足低压缸最小进汽量的要求，保证燃煤供热电厂汽轮机的安全运行。

7.根据权利要求6所述的灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，其特征在于，系统中的换热器均为表面式换热器。

8.根据权利要求7所述的灵活调控燃煤供热电厂汽轮机进汽的供热系统，其特征在于，该系统的三种供热方式的切换控制过程如下：

1）当热负荷和电负荷均为基本负荷时，系统采用第一种供热方式：关闭第一电磁阀和第二电磁阀，开启第四电磁阀、第五电磁阀、第三电磁阀和蝶阀，工质在过热器中加热成高温高压主蒸汽，而后进入高压缸做功，高压缸排汽在再热器中再热后进入中压缸做功，一部分中压缸排汽在第三表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入除氧器；另一部分中压缸排汽进入低压缸做功，进而带动发电机发电，做功后的乏汽进入冷凝器凝结成液态水，而后通过凝结水泵送入除氧器，再经给水泵送入省煤器，完成工质循环；关闭第二截止阀和第四截止阀，开启第一截止阀和第三截止阀，一级管网给水通过循环水泵送入第三表面式换热器，并在第三表面式换热器中和中压缸排汽进行换热，换热后的给水返回热网换热器，完成一级管网给水循环；

2）当热负荷较高而电负荷较低时，系统采用第二种供热方式：开启第一电磁阀、第四电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀、第三电磁阀和蝶阀，工质在过热器中加热成高温高压主蒸汽，一部分主蒸汽通过第一减压加湿器减压加湿后在第一表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入再热器进行再热；另一部分主蒸汽进入高压缸做功，做功后的乏汽进入再热器进行再热；一部分再热蒸汽通过第二减压加湿器减压加湿后在第二表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后蒸汽进入除氧器；另一部分再热蒸汽进入中压缸做功；一部分中压缸排汽在第三表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入除氧器；另一部分中压缸排汽进入低压缸做功，进而带动发电机发电，做功后的乏汽进入冷凝器凝结成液态水，而后通过凝结水泵送入除氧器，再经给水泵送入省煤器，完成工质循环；关闭第一截止阀和第四截止阀，开启第二截止阀和第三截止阀，一级管网给水通过循环水泵依次送入第三表面式换热器、第二表面式换热器和第一表面式换热器，并在第三表面式换热器、第二表面式换热器、第一表面式换热器中分别和中压缸排汽、再热蒸汽、过热蒸汽进行换热，换热后给水返回热网换热器，完成一级管网给水循环；

3）当热负荷为尖峰负荷而无电负荷时，系统采用第三种供热方式：关闭第四电磁阀和第五电磁阀，开启第一电磁阀和第二电磁阀，工质在过热器中加热成高温高压主蒸汽，主蒸汽通过第一减压加湿器减压加湿后在第一表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽送入再热器中进行再热，再热蒸汽通过第二减压加湿器减压加湿后在第二表面式换热器中和一级管网给水进行换热，换热后的蒸汽进入除氧器，再经给水泵送入省煤器，完成工质循环；关闭第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀，开启第四截止阀，一级管网给水通过循环水泵依次送入第二表面式换热器和第一表面式换热器，并在第二表面式换热器、第一表面式换热器中分别和再热蒸汽、过热蒸汽进行换热，换热后给水返回热网换热器，完成一级管网给水循环。