CN110847977B - 一种适用于干旱地区的高背压供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于干旱地区的高背压供热系统，包括锅炉，汽轮机，发电机，排气装置，空冷岛，所述排气装置内设置有若干密集的管束，所述管束设置有循环水进口和循环水出口，所述管束用于与所述蒸汽进行热交换，所述排气装置下部设置有排气装置热井；所述锅炉与汽轮机连接，所述汽轮机与发电机连接，所述汽轮机还与排气装置连接，所述排气装置与空冷岛进口连接且两者之间设置有阀门一，所述空冷岛出口与所述排气装置热井进口连接，所述排气装置热井出口与所述锅炉连接；所述热网回水与所述管束循环水进口连接且两者之间设置有阀门三，所述管束循环水出口与所述热网用户连接。该系统能够降低系统的复杂程度和投资成本。

Description

一种适用于干旱地区的高背压供热系统

技术领域

本发明属于热电联产技术领域，进一步地涉及市政供热领域，尤其是涉及干旱地区的高背压供热系统。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，对城市集中供热的需求越来越大。城市集中供热其中一种很重要的方式就是采用热电联产技术，在蒸汽循环中通过某种途径实现供热。供热的关键设备是热网加热器，来自汽轮机的蒸汽进入热网加热器，在热网加热器中与热网循环水充分换热，蒸汽放热后凝结成水，热网循环水吸热后温度升高。蒸汽的来源通常来自汽轮机抽汽或汽轮机背压排汽，采用汽轮机抽汽的话，抽汽量相比汽轮机主汽流量来说较小，供热的能力受到限制，而采用背压排气的话，汽轮机只能以热定电，参与电网调峰能力又有所下降。近年来，采用高背压供热成为一种新方式，即通过升高凝汽式汽轮机的排汽背压到35kpa左右，直接排入热网加热器，汽轮机排汽与热网循环水换热。采用高背压供热实现了汽轮机排汽的充分利用，可以认为蒸汽循环的冷端损失为零，因此全厂热效率较高。但是，采用高背压供热的机组，在非采暖季，汽轮机排汽仍然需要排入凝汽器，如湿冷或间接空冷机组或者排汽装置，如直接空冷机组。也就是说，高背压供热的系统需要设置凝汽器或排汽装置、热网加热器、以及相关排汽管道以及切换蝶阀等多种设备，系统复杂，投资大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种适用于干旱地区的高背压供热系统。本申请将热网加热器的功能集成到排汽装置中，形成了一个多功能的排汽装置。在非采暖季，排汽装置将汽轮机排汽导向至空冷岛，并回收凝结水；在采暖季，排汽装置起热网加热器的作用。因此可以仅设置一个多功能的排汽装置，不需要独立设置排汽装置和热网加热器，就实现了降低系统的复杂程度和投资成本的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种适用于干旱地区的高背压供热系统，包括锅炉，汽轮机，发电机，排气装置，空冷岛，所述排气装置内设置有若干密集的管束，所述管束设置有循环水进口和循环水出口，所述管束用于与汽轮机排汽进行热交换，所述排气装置下部设置有排气装置热井；

所述锅炉与汽轮机连接，所述汽轮机与发电机连接，所述汽轮机还与排气装置连接，所述排气装置与空冷岛进口连接且两者之间设置有阀门一，所述空冷岛出口与所述排气装置热井进口连接，所述排气装置热井出口与所述锅炉连接；

热网回水与所述管束循环水进口连接且两者之间设置有阀门三，所述管束循环水出口与热网用户连接。

优选的，所述空冷岛出口与所述排气装置热井之间设置阀门二。

优选的，所述管束循环水出口与所述热网用户之间设置阀门四。

优选的，所述排气装置包括置于上部的腔室和下部的排气装置热井，所述腔室上部设置有进汽口，一侧壁上设置有出汽口，所述腔室内部设置有若干密集的管束，所述腔室两侧壁上对称设置有出水管和进水管，所述出水管，管束和进水管连通；所述排气装置热井与冷凝水出水管连通。

优选的，所述进水管分别与管束循环水进口和热网回水连接，所述出水管分别与管束循环水出口和热网用户连接。

本发明的特点在于：(1)设置了多功能排汽装置，在非供暖季该排汽装置起常规意义上的排汽装置作用，而在供暖季该排汽装置起热网加热器的作用；(2)非采暖季汽轮机背压由空冷岛维持，由于非供暖季气温较高，因此背压仅能维持在30kpa以上，而在供暖季，背压由热网循环水维持，通常为35kpa，因此汽轮机全年运行的背压变化范围不大，不会对汽轮机末级叶片的设计造成困难；(3)由于全部排汽进入了排汽装置直接加热热网循环水，减少热源损失，充分利用了热源，因此供热能力较强，同时还具备较宽的电负荷调节范围。

本专利的有益效果：本发明一种适用于干旱地区高背压供热系统，将热网加热器的功能集成到排汽装置中，形成了一个多功能的排汽装置。仅设置一个多功能的排汽装置，就可以实现采暖季的供热和非采暖季的纯凝发电。系统不需要独立设置排汽装置和热网加热器，降低了系统的复杂程度和投资成本，同时能够减少热源损失，充分利用热源。

附图说明

图1为一种适用于干旱地区的高背压供热系统；

图2为排气装置的结构示意图一；

图3为排气装置的结构示意图二。

其中，附图标记对应的名称为：

1-锅炉，2-汽轮机，3-发电机，4-空冷岛，5-热网回水，6-阀门一，7-阀门二，8-阀门三，9-排汽装置，10-排汽装置热井，11-阀门四，12-热网用户，13-腔室，14-进汽口，15-出汽口，16-管束，17-出水管，18-进水管，19-冷凝水出口，20-管束。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例1

一种适用于干旱地区的高背压供热系统，如图1-3所示，包括锅炉1，汽轮机2，发电机3，排气装置9，空冷岛4，所述排气装置9内设置有若干密集的管束20，用于与汽轮机排汽进行热交换，所述排气装置9下部设置有排气装置热井10；所述锅炉1与汽轮机2连接，所述汽轮机2与发电机3连接，所述汽轮机2还与排气装置9连接，所述排气装置9与空冷岛4进口连接且两者之间设置有阀门一6，所述空冷岛4出口与所述排气装置热井10连接，所述排气装置热井10与所述锅炉1连接；热网回水5与所述管束循环水进口连接且两者之间设置有阀门三8，所述管束循环水出口与热网用户12连接。本发明中的高背压供热系统采用热电联产技术，包括锅炉1，汽轮机2，发电机3，排气装置9，空冷岛4，其中所述锅炉1，汽轮机2，发电机3和空冷岛4本领域技术人员所熟知的结构，在这里不再进行详细的阐述，本发明中将所述排气装置9内设置有若干密集管束20，所述管束设置有循环水进口和循环水出口，以便与汽轮机2中排进排气装置9中的蒸汽进行换热，此外，所述排气装置9下部设置有排气装置热井10用于回收排气装置9中蒸汽经过换热冷却下来的冷凝水。本发明的高背压供热系统的连接关系为：所述锅炉1与汽轮机2连接，所述汽轮机2与发电机3连接，所述汽轮机2与排气装置9连接，所述排气装置9与空冷岛4进口连接且两者之间设置有阀门一6，所述空冷岛4出口与所述排气装置热井10进口连接，所述排气装置热井10出口与所述锅炉1连接；所述热网回水5与所述管束循环水进口连接且两者之间设置有阀门三8，所述管束循环水出口与所述热网用户12连接。

本发明适用于干旱地区直接空冷机组的高背压供热系统，在非供暖季，来自锅炉1的新蒸汽首先进入汽轮机2做功，汽轮机2带动发电机3发电，汽轮机2的排汽进入排汽装置9；此时热网回水5与所述管束循环水进口之间的阀门三8关闭，而排汽装置9通往空冷岛4的排汽管道上的阀门一6打开，蒸汽经空冷岛4冷凝后回到排汽装置热井10内。汽轮机2排出的乏汽在排汽装置9中完成导向继而进入空冷岛4，空冷岛4中乏汽冷却凝结成水，凝结水通过凝结水管路回到排汽装置热井10中，排汽装置热井10中冷凝水再回到整个蒸汽循环系统中进而重新回到锅炉1。而在供暖季，来自锅炉1的新蒸汽首先进入汽轮机2做功，汽轮机2带动发电机3发电，汽轮机2的排汽进入排汽装置9。此时热网回水5与所述管束循环水进口之间的阀门三8打开，而排汽装置9通往空冷岛4的排汽管道上的阀门一6关闭，空冷岛4停止使用。热网回水5进入排汽装置9后，进入排气装置9内的管束循环水进口，从而进入排气装置9内的密集管束20中，在各个管束20中与汽轮机2排汽进行充分的换热。来自热网的回水5温度较低，在管束20中流动时温度逐渐升高，排出排汽装置9时已具备相当的温度，直接进入供暖管路到达热用户12。而对于汽轮机2排汽来说，温度较低的热网回水5进入排汽装置9，起到了冷源的作用，汽轮机2排汽在排汽装置9中冷凝成凝结水，凝结水继而进入排汽装置热井10，再回到整个蒸汽循环系统中进而重新回到锅炉1。

本发明的适用于干旱地区直接空冷机组的高背压供热系统通过设置一个多功能排气装置，就可以实现热网回水的加热，不需要再设置热网加热器，降低了系统的复杂程度和投资成本，该排气装置在非供暖季该排汽装置9起常规意义上的排汽装置作用，在供暖季该排汽装置9起热网加热器的作用；且非供暖季汽轮机背压由空冷岛维持时，背压在30kpa以上，而在供暖季，由热网回水维持，背压通常在35kpa，因此，汽轮机全年运行背压的变化范围不大，不会对汽轮机末级叶片的设计造成困难，因此，不用单独另行设计相应的汽轮机，普通的汽轮机也可以用于上述系统，此外，本发明采用空冷岛冷却汽轮机排出的蒸汽冷却有利用干旱缺水地区的应用，同时本发明将汽轮机的排气于排气装置9中直接用于加热热网回水，不会出现对蒸汽运输等原因造成热量的损耗，因此，供热能力强，同时还具备较宽的电荷调节范围。

实施例2

基于上述实施例1，如图1所示，所述空冷岛4出口与所述排气装置热井10之间设置阀门二7。在本实施例中，在空冷岛4出口与排气装置热井10之间设置阀门二7，从而使在供暖季，将空冷岛4与排气装置热井10进一步隔绝，以便防止在供暖季空冷岛4对整个系统的影响。

实施例3

基于上述实施例2，如图1所示，所述管束循环水出口与所述热网用户12之间设置阀门四11。在本实施例中，在管束循环水出口与所述热网用户12之间设置阀门四11，从而使在非供暖季，热网用户12于进一步与系统隔绝，防止在非供暖季系统对热网用户12产生影响。

实施例4

基于上述实施例1-3，如图2，图3所示，所述排气装置9包括置于上部的腔室13和下部的排气装置热井10，所述腔室13上部设置有进汽口14，一侧壁上设置有出汽口15，所述腔室13内部设置有若干密集的管束20，所述腔室13两侧壁上对称设置有出水管17和进水管18，所述出水管17，管束20和进水管18连通；所述排气装置热井10与冷凝水出口19连通。本实施例中，具体描述了排气装置9的结构，包括置于上部的腔室13和下部的排气装置热井10，所述腔室13内充满蒸汽，通过设置在上部的进汽口14进入，蒸汽通过设置在一侧壁上的出汽口15流出；同时在腔室13内设置若干密集管束20，同时在腔室13两侧对称设置出水管17和进水管18，且与管束20连通；热网回水5通过进水管17进入管束20后经过蒸汽热交换后，再通过出水管18进入热网用户12，为热网用户12提供热源。与此同时排气装置9下部设置排气装置热井10且与冷凝水出口19连接，用于收集蒸汽冷凝水，且冷凝水出口9与锅炉1连接用于向锅炉1供水。

实施例5

基于上述实施例4，所述进水管17分别与管束循环水进口和热网回水5连接，所述出水管18分别与管束循环水出口和热网用户12连接。所述进水管17分别与管束循环水进口和热网回水5连接，所述出水管18分别与管束循环水出口和热网用户12连接，热网回水5通过进水管17与管束循环水进口连接从而进入管束20与排气装置9中的蒸汽进行热交换，经过热交换的热网回水5从管束循环水出口进入出水管18后进入热网用户12进行供热。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种适用于干旱地区的高背压供热系统，包括锅炉，汽轮机，发电机，排气装置，空冷岛，其特征在于，所述排气装置包括置于上部的腔室和下部的排气装置热井，所述腔室上部设置有进汽口，一侧壁上设置有出汽口，所述腔室内部设置有若干密集的管束，所述管束设置有循环水进口和循环水出口，所述管束用于与汽轮机排汽进行热交换；

所述锅炉与汽轮机连接，所述汽轮机与发电机连接，所述汽轮机还与排气装置的进汽口连接，所述排气装置的出汽口与空冷岛进口连接且两者之间设置有阀门一，所述空冷岛出口与所述排气装置热井进口连接，所述排气装置热井出口与所述锅炉连接；

热网回水与所述管束循环水进口连接且两者之间设置有阀门三，所述管束循环水出口与热网用户连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于干旱地区的高背压供热系统，其特征在于，所述空冷岛出口与所述排气装置热井之间设置阀门二。

3.根据权利要求2所述的一种适用于干旱地区的高背压供热系统，其特征在于，所述管束循环水出口与所述热网用户之间设置阀门四。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种适用于干旱地区的高背压供热系统，其特征在于，所述腔室两侧壁上对称设置有出水管和进水管，所述出水管，管束和进水管连通；所述排气装置热井与冷凝水出水管连通。

5.根据权利要求4所述的一种适用于干旱地区的高背压供热系统，其特征在于，所述进水管分别与管束循环水进口和热网回水连接，所述出水管分别与管束循环水出口和热网用户连接。

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