CN110878711A - 一种小型热电厂流体压差利用系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种小型热电厂流体压差利用系统，所述系统包括调节阀和与所述调节阀并联的压差发电装置；其中，在所述调节阀的两端附近分别设置有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门处于常闭状态；在所述压差发电装置的两端附近分别设置有第三阀门和第四阀门，所述第三阀门和所述第四阀门处于常开状态；以及所述压差发电装置与发电机连接。本发明还提供了一种小型热电厂流体压差利用系统的使用方法。通过本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统能够能够在减压的同时有效利用流体能量避免能量的损耗和浪费，并且避免噪声污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种小型热电厂流体压差利用系统及其使用方法。
背景技术
在小型热电厂中，由于工艺的需要，存在多处对流体进行减压后使用的情况。为了对流体进行减压，现有技术主要采用调节阀。具体而言，以焚烧垃圾的热电厂为例，加热蒸汽在进入烟气蒸预器和一次风蒸预器之前，要经过调节阀减压。以生物质热电厂为例，加热蒸汽在进入除氧器之前，要经过调节阀减压。
另外，所有的热电厂都会配有减温减压器，以备在汽轮机抽汽供热发生故障时，直接通过此设备对电厂主蒸汽进行减温减压后对外供热。
上述对流体进行减压的做法，虽然完全符合工艺要求，但是存在以下问题：
首先，对流体的节流效应会对流体能量造成损失，实质上是一种能量的损耗和浪费。其次，利用调节阀对流体进行节流的过程会产生噪声，影响厂区环境和周边环境。另外，调节阀对流体压力的调节，是通过阀芯节流来实现的，长时间的节流会对阀芯造成冲刷和损坏，进而造成调节阀的损坏。而调节阀是电厂中价格最为昂贵的阀门类型，其价格是同参数关断型阀门的10倍。更换损坏的调节阀对于电厂来说也是一笔昂贵的开支。
因此，如何能够在减压的同时有效利用流体能量避免能量的损耗和浪费，并且避免噪声污染以及节约成本成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种小型热电厂流体压差利用系统，其特征在于，所述系统包括调节阀和与所述调节阀并联的压差发电装置；其中，
在所述调节阀的两端附近分别设置有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门处于常闭状态；
在所述压差发电装置的两端附近分别设置有第三阀门和第四阀门，所述第三阀门和所述第四阀门处于常开状态；以及
所述压差发电装置与发电机连接。
优选地，还设置第五阀门与所述第一阀门、所述调节阀以及所述第二阀门并联，所述第五阀门处于常闭状态。
优选地，在所述压差发电装置的出口设置压力变送器，对所述压差发电装置的出口压力进行监测。
优选地，所述压力变送器与集控室通讯连接。
优选地，所述压差发电装置包括壳体、变速箱、压差发电机；其中，所述壳体的一端设置蒸汽入口，相对的另一端设置有蒸汽出口，在所述壳体内设置有整体叶盘，在所述壳体的底部设置有疏水接口；所述变速箱的输入轴与所述整体叶盘相连接，所述变速箱的输出轴与所述压差发电机相连接；以及所述压差发电机固定在支撑钢架上。
本发明还提供了一种小型热电厂流体压差利用系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：
Step1：关闭所述第一阀门，第二阀门，第五阀门，开启所述第三阀门和第四阀门，高压流体流入所述压差发电装置做功，并带动所述发电机发电，使蒸汽压力降低到工艺要求的数值，再进入后续工艺流程；
Step2：在所述压差发电装置发生故障时，关闭所述第三阀门、第四阀门以及第五阀门，开启所述第一阀门和第二阀门，所述高压流体流入所述调节阀；以及
Step3：在所述压差发电装置以及所述调节阀都发生故障时，关闭所述第一阀门和第二阀门，以及所述第三阀门、第四阀门，开启所述第五阀门。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明针对小型热电厂中多处存在的需要对流体进行降压使用的情况，提出了一种小型热电厂流体压差利用系统，利用流体降压前后的压差进行发电，回收了这部分原本被浪费的能量。
2、本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统所发电量，可以替代一部分厂用电，使得小型热电厂可以把更多的电能输送入电网。由于小型的垃圾发电厂或生物质发电厂的上网电价比燃煤电厂高，能够多输送电量入电网，对于电厂来说意味着巨大的经济效益。
3、本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统，通过对电厂厂用电系统进行简单的改造即可实现，还可非常方便地实现与原有调节阀系统的配合使用。
4、本发明所提出的小型热电厂流体压差利用系统，相比有机朗肯循环（ORC）等技术，系统流程简单，设备占地面积小，改造施工量小，电厂初投资少。
5、本发明所提出的小型热电厂流体压差利用系统，可以解决调节阀工作时产生巨大噪声的问题，具有较大的环保效益和社会效益。
6、本发明所提出的小型热电厂流体压差利用系统，对于电厂中的各种流体（包括蒸汽、液体和气体）在工艺流程中存在的压差能量，都可以回收利用，应用领域广阔。
7、本发明所提出的小型热电厂流体压差利用系统，不影响流体的洁净程度，不会影响流体进入下一工艺流程继续工作。
附图说明
图1为本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统的示意图。
图2为本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统中压差发电装置的示意图。
1-第一阀门；
2-第二阀门；
3-第三阀门；
4-第四阀门；
5-第五阀门；
6-调节阀；
7-压差发电装置；
8-发电机；
9-压力变送器；
10-集控室；
11-壳体；
12-变速箱；
13-压差发电机；
14-蒸汽入口；
15-蒸汽出口；
16-整体叶盘；
17-疏水接口；
18-支撑钢架。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种小型热电厂流体压差利用系统，所述系统包括调节阀6和与所述调节阀6并联的压差发电装置7；其中，在调节阀6的两端附近分别设置有第一阀门1和第二阀门2，并且第一阀门1和第二阀门2处于常闭状态；在压差发电装置7的两端附近分别设置有第三阀门3和第四阀门4，并且第三阀门3和第四阀门4处于常开状态；以及压差发电装置7与发电机8连接。
通过本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统，让从供应端高压侧的高压流体先流入压差发电装置7做功，并带动发电机8发电。通过对压差发电装置的性能参数的设置，使蒸汽压力降低到工艺要求的数值，再进入后续工艺流程。与此同时发电机8发出的电，通过电气线路接入380V厂用电工作段，来供应一部分厂用电，这样电厂可以把更多的电能输入电网，从而提高整个电厂的经济性。
具体而言，目前垃圾焚烧电厂的上网电价为0.65元/度，生物质电厂的上网电价为0.75元/度，远高于燃煤电厂平均0.45元/度的上网电价，通过本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统所带来的直接经济效益十分可观。进一步地，假设本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统应用于垃圾发电厂，其中压差发电装置的额定功率为180kW，那么垃圾发电厂的年运行小时数一般为8000小时，按其上网电价0.65元/度计，此装置运行一年所发电量的价值为：180×8000×0.65=93.6万元；假设本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统应用于生物质发电厂，生物质发电厂的年运行小时数一般为7500小时，按其上网电价0.75元/度计，此装置运行一年所发电量的价值为：180×7500×0.75=101.25万元。由上述经济测算可知，如果本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统应用于小型热电厂的改造，将产生巨大的经济效益。
此外，调节阀是同等压力参数阀门中最贵的一种阀门，其价格是同样口径和温差参数阀门的10倍，由于在本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统中，蒸汽不经过调节阀的降压，也就避免了蒸汽对调节阀阀芯的冲刷，延长了调节阀的使用寿命，也解决调节阀工作时产生巨大噪声的问题，具有较高的环保效益和社会效益。
优选地，还设置第五阀门5与所述第一阀门1、所述调节阀6以及所述第二阀门2并联，所述第五阀门5处于常闭状态。在压差发电装置7以及调节阀6都发生故障时，关闭所述第一阀门1和第二阀门2，以及所述第三阀门3、第四阀门4，开启所述第五阀门，以保障系统的正常运转。
优选地，在所述压差发电装置7的出口设置压力变送器9，对所述压差发电装置7的出口压力进行监测。所述压力变送器9与集控室10通讯连接。如果发电装置7出现故障，无法起到有效的降压作用，影响后续工艺流程，则压力变送器7发出信号至集控室10，由集控室10操作人员通过阀门关闭第三阀门3、第四阀门4，同时开启第一阀门1和第二阀门2，将流体引入调节阀6，降压后供后续工艺流程使用。
所述压差发电装置7包括壳体11、变速箱12、压差发电机13；其中，所述壳体11的一端设置蒸汽入口14，相对的另一端设置有蒸汽出口15，在所述壳体11内设置有整体叶盘16，在所述壳体11的底部设置有疏水接口17；所述变速箱12的输入轴与所述整体叶盘16相连接，所述变速箱12的输出轴与所述压差发电机13相连接；以及所述压差发电机13固定在支撑钢架18上。
当蒸汽介质从蒸汽入口14进入压差发电装置7后，蒸汽介质推动整体叶盘16和变速箱12的输入轴高速旋转，转速可达8000~10000rpm。输入轴的转速经过变速箱减速后变为3000 rpm或1500rpm。变速箱12的输出轴与压差发电机13相连接，带动压差发电机13的转子转动发电，从而实现了将蒸汽介质的压差能转换为电能。做功后的蒸汽从蒸汽出口15排出，进入后续工艺。由于所采用的蒸汽可能是饱和蒸汽，在做功过程中可能会出现疏水。如果疏水存留在设备中，会对转动部件产生损害，所以必须将疏水排出。所以在压差发电装置7的底部设置了疏水接口17，可外接管道将疏水排出。
优选地，所述流体为蒸汽或者液体或者气体。本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统不仅可以适用于小型热电厂，也可以适用于其它技术领域。
本发明还提供了一种小型热电厂流体压差利用系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
Step1：关闭所述第一阀门1，第二阀门2，第五阀门5，开启所述第三阀门3和第四阀门4，高压流体流入所述压差发电装置7做功，并带动所述发电机8发电，使蒸汽压力降低到工艺要求的数值，再进入后续工艺流程；
Step2：在所述压差发电装置7发生故障时，关闭所述第三阀门3、第四阀门4以及第五阀门5，开启所述第一阀门1和第二阀门2，所述高压流体流入所述调节阀6；以及
Step3：在所述压差发电装置7以及所述调节阀6都发生故障时，关闭所述第一阀门1和第二阀门2，以及所述第三阀门3、第四阀门4，开启所述第五阀门5。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明针对小型热电厂中多处存在的需要对流体进行降压使用的情况，提出了一种小型热电厂流体压差利用系统，利用流体降压前后的压差进行发电，回收了这部分原本被浪费的能量。
2、本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统所发电量，可以替代一部分厂用电，使得小型热电厂可以把更多的电能输送入电网。由于小型的垃圾发电厂或生物质发电厂的上网电价比燃煤电厂高，能够多输送电量入电网，对于电厂来说意味着巨大的经济效益。
3、本发明提供的小型热电厂流体压差利用系统，通过对电厂厂用电系统进行简单的改造即可实现，还可非常方便地实现与原有调节阀系统的配合使用。
4、本发明所提出的小型热电厂流体压差利用系统，相比有机朗肯循环（ORC）等技术，系统流程简单，设备占地面积小，改造施工量小，电厂初投资少。
5、本发明所提出的小型热电厂流体压差利用系统，可以解决调节阀工作时产生巨大噪声的问题，具有较大的环保效益和社会效益。
6、本发明所提出的小型热电厂流体压差利用系统，对于电厂中的各种流体（包括蒸汽、液体和气体）在工艺流程中存在的压差能量，都可以回收利用，应用领域广阔。
7、本发明所提出的小型热电厂流体压差利用系统，不影响流体的洁净程度，不会影响流体进入下一工艺流程继续工作。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种小型热电厂流体压差利用系统，其特征在于，所述系统包括调节阀和与所述调节阀并联的压差发电装置；其中，
在所述调节阀的两端附近分别设置有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门处于常闭状态；
在所述压差发电装置的两端附近分别设置有第三阀门和第四阀门，所述第三阀门和所述第四阀门处于常开状态；以及
所述压差发电装置与发电机连接。
2.如权利要求1所述的小型热电厂流体压差利用系统，其特征在于，还设置第五阀门与所述第一阀门、所述调节阀以及所述第二阀门并联，所述第五阀门处于常闭状态。
3.如权利要求1所述的小型热电厂流体压差利用系统，其特征在于，在所述压差发电装置的出口设置压力变送器，对所述压差发电装置的出口压力进行监测。
4.如权利要求3所述的小型热电厂流体压差利用系统，其特征在于，所述压力变送器与集控室通讯连接。
5.如权利要求1所述的小型热电厂流体压差利用系统，其特征在于，所述压差发电装置包括壳体、变速箱、压差发电机；其中，
所述壳体的一端设置蒸汽入口，相对的另一端设置有蒸汽出口，在所述壳体内设置有整体叶盘，在所述壳体的底部设置有疏水接口；
所述变速箱的输入轴与所述整体叶盘相连接，所述变速箱的输出轴与所述压差发电机相连接；以及
所述压差发电机固定在支撑钢架上。
6.如权利要求1所述的小型热电厂流体压差利用系统，其特征在于，所述流体为蒸汽或者液体或者气体。
7.一种如权利要求1到6中任一小型热电厂流体压差利用系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：
Step1：关闭所述第一阀门，第二阀门，第五阀门，开启所述第三阀门和第四阀门，高压流体流入所述压差发电装置做功，并带动所述发电机发电，使蒸汽压力降低到工艺要求的数值，再进入后续工艺流程；
Step2：在所述压差发电装置发生故障时，关闭所述第三阀门、第四阀门以及第五阀门，开启所述第一阀门和第二阀门，所述高压流体流入所述调节阀；以及
Step3：在所述压差发电装置以及所述调节阀都发生故障时，关闭所述第一阀门和第二阀门，以及所述第三阀门、第四阀门，开启所述第五阀门。
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