CN110631112B - 一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，抽汽供热机组通过蒸汽输送管道连接调温调压装置蒸汽进口；抽汽供热机组还通过蒸汽输送管道连接蒸汽蓄热器进口，蒸汽蓄热器出口通过蒸汽输送管道连接调温调压装置蒸汽进口，调温调压装置蒸汽出口通过蒸汽输送管道连接用户；蒸汽蓄热器还通过蒸汽输送管道和蒸汽回流管道与厂内换热装置连接，给水装置通过给水管道连接蒸汽蓄热器。本发明还提供了一种用于供热机组的蒸汽储能调峰方法。本发明不依赖机组，蒸汽蓄热器自身即可对蒸汽用量变化做出迅速响应，避免了机组负荷频繁调整；对机组额定蒸发量要求降低，节约了建设成本；减少了机组低负荷运行时间，降低了低负荷运行风险，提高了工作效率。

Description

一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统及方法
技术领域
本发明涉及一种供热机组的调峰系统，尤其涉及一种通过存储蒸汽解决供热机组用汽负荷变化幅度过大问题的系统。
背景技术
供热机组，尤其是面向工业用户的供热机组，昼夜供热量变化幅度大。白天用户生产作业时，机组抽汽供热多，此时电网负荷也大，可能会面临抽汽过多导致发电量不足的问题。而夜晚用户停止生产作业时，抽汽供热量减少甚至取消，电网负荷也较小，此时机组运行在低负荷状态，不但运行效率低，而且面临低负荷带来的稳燃、脱硝等方面的挑战。
目前，有一些调峰系统，提出使用蓄热器储存机组低负荷时期产生的能量、在高负荷时期释放出来的技术方案。还有利用低价谷电加热产生蒸汽实现低价全天供热的方案。例如：用于热电联产机组双负荷调峰的供热系统及智能控制方法(CN105863758B)、一种热电联产机组深度调峰系统(CN206054009U)、一种热电厂热电解耦深度调峰改造系统(CN206683032U)等。
现有的热电联产机组调峰技术有的对于储能设备的具体形式缺乏清楚的描述，没有针对供热机组产生的多余蒸汽进行专门的考虑；有的使用熔盐等储热工质，能量存储和再利用存在多次换热过程，降低了工作效率；有的局限于使用多出的电能加热产生蒸汽，将高品位能量转化为低品位能量。在需要释放能量时，已有的技术多将储存的能量转化为蒸汽的热能，再使用蒸汽轮机转化为电能，效率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何提高供热机组的调峰系统的工作效率、可靠性及安全性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于：包括抽汽供热机组，抽汽供热机组通过第一蒸汽输送管道连接调温调压装置蒸汽进口；抽汽供热机组还通过第二蒸汽输送管道连接蒸汽蓄热器进口，蒸汽蓄热器出口通过第三蒸汽输送管道连接调温调压装置蒸汽进口，调温调压装置蒸汽出口通过第四蒸汽输送管道连接用户；蒸汽蓄热器还通过第五蒸汽输送管道和蒸汽回流管道与厂内换热装置连接，给水装置通过给水管道连接蒸汽蓄热器。
优选地，所述蒸汽蓄热器出口通过第五蒸汽输送管道连接厂内换热装置进口，厂内换热装置出口通过蒸汽回流管道与蒸汽蓄热器进口连接。
优选地，所述第一蒸汽输送管道、第二蒸汽输送管道、第三蒸汽输送管道、第四蒸汽输送管道、第五蒸汽输送管道中的部分或全部上设有阀门。
优选地，所述抽汽供热机组为同时发电和供热的机组，或只供热的机组。
优选地，所述蒸汽蓄热器为用于储存蒸汽和水的储罐。
优选地，所述蒸汽蓄热器的蒸汽入口端设有换热管路。
更优选地，进入蒸汽蓄热器的蒸汽在换热管路中先与蒸汽蓄热器前段内的液体换热后再流出换热管路与蒸汽蓄热器后段内的液体混合。
优选地，所述蒸汽蓄热器顶部设有蒸汽出口开孔。
本发明还提供了一种用于供热机组的蒸汽储能调峰方法，采用上述的用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于，步骤为：
步骤1：通过给水装置向蒸汽蓄热器内加水，蒸汽蓄热器顶部留出部分空间储存蒸汽；
步骤2：抽汽供热机组运行时，抽汽供热机组产生的蒸汽进入蒸汽蓄热器，加热蒸汽蓄热器内的给水并与给水混合；随着蒸汽不断进入，蒸汽蓄热器内液态水压力和温度不断增加达到饱和状态；当用户需要使用蒸汽时，蒸汽蓄热器内的蒸汽经调温调压装置调节到用户所需的参数后供给用户使用；
步骤3：当蒸汽蓄热器运行故障时，抽汽供热机组产生的蒸汽直接输送到调温调压装置供给用户，不影响用户正常使用。
更优选地，如果用户蒸汽用量临时超过抽汽供热机组最大蒸发量，或者用户蒸汽用量短时间变动过大，以至于抽汽供热机组提供的蒸汽量无法立即满足用户所需的量，蒸汽蓄热器内蒸汽减少，压力降低，饱和水闪蒸为蒸汽，补充蒸汽量缺口；
如果用户停止使用蒸汽，则将抽汽供热机组切换到稳定的相对低的非供汽功率状态，抽汽供热机组产生的蒸汽进入蒸汽蓄热器，蒸汽蓄热器不再对外排出蒸汽；
如果蒸汽蓄热器内蒸汽储存过多，则通过厂内换热装置将蒸汽蓄热器内工质的热量传递给其它工质，充分利用能量；释放热量后的工质通过回流管路回到蒸汽蓄热器中，继续被蒸汽加热。
相比现有技术，本发明提供的用于供热机组的蒸汽储能调峰系统具有如下有益效果：
1、不依赖机组，蒸汽蓄热器自身即可对蒸汽用量变化做出迅速响应，避免了机组负荷频繁调整；
2、对机组额定蒸发量要求降低，节约了建设成本；
3、减少了机组低负荷运行时间，降低了低负荷运行风险；
4、没有将高品位电能转化为低品位能量，不存在重新转化成电能的损失，提高了工作效率；
5、蒸汽蓄热器代替部分蒸汽调温调压装置的作用，减少了原调温调压装置的容量和尺寸。
附图说明
图1为本实施例提供的用于供热机组的蒸汽储能调峰系统示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
图1为本实施例提供的用于供热机组的蒸汽储能调峰系统示意图，所述的用于供热机组的蒸汽储能调峰系统包括抽汽供热机组、蒸汽蓄热器、给水装置、控制阀门、调温调压装置、厂内换热装置等。
抽汽供热机组通过第一蒸汽输送管道连接到调温调压装置蒸汽进口；同时，抽汽供热机组还通过第二蒸汽输送管道连接到蒸汽蓄热器，蒸汽蓄热器通过第三蒸汽输送管道连接到调温调压装置蒸汽进口，调温调压装置蒸汽出口通过第四蒸汽输送管道连接到用户。蒸汽蓄热器还通过第五蒸汽输送管道和蒸汽回流管道与厂内换热装置连接。给水装置通过给水管道连接到蒸汽蓄热器。
抽汽供热机组通过向用户输送蒸汽来给用户供热。抽汽供热机组既包括同时发电和供热的机组，也可以是只供热的机组。
蒸汽蓄热器为可以储存高温高压蒸汽和水的储罐，蒸汽蓄热器的容量依据机组功率确定。蒸汽蓄热器应具有良好的保温效果。蒸汽蓄热器内布置有换热管路，进入蒸汽蓄热器的蒸汽在换热管路中先与蒸汽蓄热器内的液体换热后再流出换热管路与蒸汽蓄热器内的液体混合。蒸汽蓄热器顶部布置有蒸汽出口开孔。
调温调压装置为调节蒸汽温度和压力参数以满足用户需求的装置。
在各蒸汽输送管道上均安装阀门，用于控制蒸汽的流量。
给水装置为可以向蒸汽蓄热器输送洁净给水的装置。
厂内换热装置为布置于抽汽供热机组附近，可以将蒸汽热量传递给其他工质(如给水，风)的装置。
本实施例提供的用于供热机组的蒸汽储能调峰系统的使用方法如下：
首先通过给水装置向蒸汽蓄热器内加水，蒸汽蓄热器顶部留出部分空间储存蒸汽。留出的空间大小依据机组产生的蒸汽参数、用户所需的蒸汽参数、蒸汽量等因素决定，要求能按下面的步骤正常运行。
抽汽供热机组运行时，抽汽供热机组产生的蒸汽通过蒸汽输送管道进入蒸汽蓄热器，加热蒸汽蓄热器内的给水并与给水混合。随着蒸汽不断进入，蒸汽蓄热器内液态水压力和温度不断增加达到饱和状态。当用户需要使用蒸汽时，打开蒸汽蓄热器顶部的蒸汽出口，蒸汽经调温调压装置调节到用户所需的参数后供给用户使用。
如果用户蒸汽用量临时超过抽汽供热机组最大蒸发量，或者用户蒸汽用量短时间变动过大(例如早晨工厂开工等情况)，抽汽供热机组提供的蒸汽量无法马上满足用户所需的量，蒸汽蓄热器内蒸汽减少，压力降低，饱和水闪蒸为蒸汽，补充蒸汽量缺口。
如果用户停止使用蒸汽，抽汽供热机组可切换到稳定的低功率状态，产生的蒸汽进入蒸汽蓄热器，蒸汽蓄热器不再对外排出蒸汽。
如果蒸汽蓄热器内蒸汽储存过多，可以通过厂内换热装置将蒸汽蓄热器内工质的热量传递给给水、送风等工质，充分利用能量。释放热量后的工质通过回流管路回到蒸汽蓄热器中，可以继续被蒸汽加热。
当蒸汽蓄热器运行故障时，抽汽供热机组产生的蒸汽可以直接输送到调温调压装置供给用户，不影响用户正常使用。
应当理解的是，虽然在这里可能使用量术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于：包括抽汽供热机组，抽汽供热机组通过第一蒸汽输送管道连接调温调压装置蒸汽进口；抽汽供热机组还通过第二蒸汽输送管道连接蒸汽蓄热器进口，蒸汽蓄热器出口通过第三蒸汽输送管道连接调温调压装置蒸汽进口，调温调压装置蒸汽出口通过第四蒸汽输送管道连接用户；蒸汽蓄热器还通过第五蒸汽输送管道和蒸汽回流管道与厂内换热装置连接，给水装置通过给水管道连接蒸汽蓄热器；
所采用的蒸汽储能调峰方法包括以下步骤：
步骤1：通过给水装置向蒸汽蓄热器内加水，蒸汽蓄热器顶部留出部分空间储存蒸汽；
步骤2：抽汽供热机组运行时，抽汽供热机组产生的蒸汽进入蒸汽蓄热器，加热蒸汽蓄热器内的给水并与给水混合；随着蒸汽不断进入，蒸汽蓄热器内液态水压力和温度不断增加达到饱和状态；当用户需要使用蒸汽时，蒸汽蓄热器内的蒸汽经调温调压装置调节到用户所需的参数后供给用户使用；
步骤3：当蒸汽蓄热器运行故障时，抽汽供热机组产生的蒸汽直接输送到调温调压装置供给用户，不影响用户正常使用；
如果用户蒸汽用量临时超过抽汽供热机组最大蒸发量，或者用户蒸汽用量短时间变动过大，以至于抽汽供热机组提供的蒸汽量无法立即满足用户所需的量，蒸汽蓄热器内蒸汽减少，压力降低，饱和水闪蒸为蒸汽，补充蒸汽量缺口；
如果用户停止使用蒸汽，则将抽汽供热机组切换到稳定的相对低的非供汽功率状态，抽汽供热机组产生的蒸汽进入蒸汽蓄热器，蒸汽蓄热器不再对外排出蒸汽；
如果蒸汽蓄热器内蒸汽储存过多，则通过厂内换热装置将蒸汽蓄热器内工质的热量传递给其它工质，充分利用能量；释放热量后的工质通过回流管路回到蒸汽蓄热器中，继续被蒸汽加热。
2.如权利要求1所述的一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于：所述蒸汽蓄热器出口通过第五蒸汽输送管道连接厂内换热装置进口，厂内换热装置出口通过蒸汽回流管道与蒸汽蓄热器进口连接。
3.如权利要求1所述的一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于：所述第一蒸汽输送管道、第二蒸汽输送管道、第三蒸汽输送管道、第四蒸汽输送管道、第五蒸汽输送管道中的部分或全部上设有阀门。
4.如权利要求1所述的一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于：所述抽汽供热机组为同时发电和供热的机组，或只供热的机组。
5.如权利要求1所述的一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于：所述蒸汽蓄热器为用于储存蒸汽和水的储罐。
6.如权利要求1或5所述的一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于：所述蒸汽蓄热器的蒸汽入口端设有换热管路。
7.如权利要求6所述的一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于：进入蒸汽蓄热器的蒸汽在换热管路中先与蒸汽蓄热器前段内的液体换热后再流出换热管路与蒸汽蓄热器后段内的液体混合。
8.如权利要求1所述的一种用于供热机组的蒸汽储能调峰系统，其特征在于：所述蒸汽蓄热器顶部设有蒸汽出口开孔。
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