CN111765507B - 一种改进型供热首站系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进型供热首站系统及其工作方法，现在还没有一种结构设计合理，能够有效提升小汽机出力、降低热网疏水温度并提升供水温度的改进型供热首站系统。本发明的系统包括汽轮机、热网加热器、小汽机凝汽器、热网疏水泵、热网疏水母管、热网回水母管、热网供水母管；汽轮机的采暖抽汽出口分别与热网加热器的蒸汽进口和小汽机凝汽器的蒸汽进口连接，热网加热器的疏水出口与热网疏水泵的入口连接，热网疏水泵的出口与热网疏水母管阀门的进口连接，热网疏水母管阀门的出口与热网疏水母管连接，小汽机凝汽器的疏水出口旁接在热网疏水泵的入口附近。本发明能源利用效率高，经济效益好，能够很好地适用于使用小汽轮机的供热首站改扩建工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种改进型供热首站系统，是一种能够有效提升小汽机出力的系统，属于热电联产技术领域。
背景技术
新型凝抽背改造技术区别于传统的抽汽采暖技术，其通过加装冷却蒸汽旁路的方式，能够实现汽轮机低压缸极低流量下（5t/h-10t/h）安全运行，相对于传统的采暖抽汽技术可以提供更多的抽汽量，因此新型凝抽背改造技术得到越来越广泛的应用。因为采暖抽汽量大增，导致供热首站所能提供的热负荷也增大，在一次管网不扩容的情况下，需要提高热网供水温度来解决热量的输送问题，而热网供水温度升高会相应的带来热网回水温度的升高。
小汽轮机又称为低压汽轮机，是使用压力低于1.5MPa的蒸汽作为能源驱动叶片旋转的机器。有专门给热网循环水泵提供驱动用的小汽轮机，最低进汽参数压力可低至0.3MPa。小型汽轮机结构简单、运行可靠，但是小汽机凝汽器需要有合适温度的冷源，热网首站一般使用热网回水作为小汽轮机的冷源。但如果热网回水温度过高，小汽轮机的出力就会降低，目前在热网首站内还没有合适的冷源可以替代热网循环水。同时小汽轮机做功后的蒸汽参数会降低，导致小汽轮机凝汽器出口的热网供水温度不是太高，一定程度上影响了管网输送効率。
第二类热泵又被称为升温型热泵，是一种能够使用中温余热和低温热源来生产高品质热量的吸收式热泵，能够提升余热的品质。机组通过吸收器中的吸收放热过程，加热中温热水，可以将其变成120-150℃左右的高温热水或蒸汽。
凝结水精处理装置主要用来凝结水的杂质，但是该装置要求进水温度在50至60℃以下，温度过高会损坏滤元，影响设备使用寿命，汽轮机切除低压缸运行后，冷却塔的凝结水量极低，无法对送来的热网疏水（80-90℃）进行有效冷却，因此对汽轮机切除低压缸后的热网疏水进行降温是十分必要的。
现在还没有一种结构设计合理，使用方便，能够有效提升小汽机出力、降低热网疏水温度并提升供水温度的改进型供热首站系统。
发明内容
本发明的目的在于整合现有技术，提供了一种利用热网疏水作为驱动能源，增加热网供水温度，提升小汽机出力的改进型供热首站系统。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种改进型供热首站系统，包括汽轮机，其特征在于：还包括热网加热器、小汽机凝汽器、热网疏水泵、热网疏水母管阀门、热网疏水母管、热网回水母管、热网供水母管、小汽机冷却水阀门、小汽机热网供水阀门；所述汽轮机的采暖抽汽出口分别与热网加热器的蒸汽进口和小汽机凝汽器的蒸汽进口连接，所述热网加热器的疏水出口与热网疏水泵的入口连接，所述热网疏水泵的出口与热网疏水母管阀门的进口连接，所述热网疏水母管阀门的出口与热网疏水母管连接，所述小汽机凝汽器的疏水出口旁接在热网疏水泵的入口附近，所述热网回水母管与热网加热器的水侧进口连接，所述热网加热器的水侧出口与热网供水母管连接，所述小汽机冷却水阀门的进口旁接在热网回水母管上，所述小汽机冷却水阀门的出口与小汽机凝汽器的水侧进口连接，所述小汽机凝汽器的水侧出口与小汽机热网供水阀门的进口连接，所述小汽机热网供水阀门的出口旁接在热网供水母管上。
进一步的，本发明还包括热网疏水余热利用阀门、热泵、小汽机冷却水旁路阀门、小汽机热网供水旁路阀门，所述热网疏水余热利用阀门的进口旁接在热网疏水泵的出口附近，所述热网疏水余热利用阀门的出口与热泵的驱动热源进口连接，所述热泵的驱动热源出口旁接在热网疏水母管上，所述小汽机冷却水旁路阀门的进口旁接在热网回水母管上，所述小汽机冷却水旁路阀门的出口与热泵的低温冷源入口连接，所述热泵的低温冷源出口与小汽机凝汽器的水侧进口连接，所述小汽机热网供水旁路阀门的进口旁接在小汽机凝汽器的水侧出口附近，所述小汽机热网供水旁路阀门的出口与热泵的加热水进口连接，所述热泵的加热水出口旁接在热网供水母管上。
进一步的，所述汽轮机为新型凝抽背改造后的汽轮机，汽轮机可以切除低压缸运行，采暖抽汽量大大增加。
进一步的，所述热泵为溴化锂升温型热泵，能够使用中温热源和低温热源来生产高品质热量。
进一步的，所述热网疏水母管阀门、小汽机冷却水阀门、小汽机热网供水阀门、热网疏水余热利用阀门、小汽机冷却水旁路阀门和小汽机热网供水旁路阀门均为电动联锁控制阀，当热泵启动或停止时，各阀门均会相应的执行启闭调节作业。
所述的改进型供热首站系统的工作方法，其特征在于：运行步骤如下：
1）在采暖季初末期，汽轮机抽汽工况运行，此时热网回水温度较低，小汽机凝汽器能够充分冷却，同时热网疏水的温度也较低，且能与较多的冷却塔来流凝结水混合降温，疏水温度不高，对后续的凝结水精处理装置没有影响，因此热泵不运转，热网疏水母管阀门、小汽机冷却水阀门和小汽机热网供水阀门均开启，热网疏水余热利用阀门、小汽机冷却水旁路阀门和小汽机热网供水旁路阀门均联锁关闭，采暖蒸汽分别进入热网加热器和小汽机凝汽器加热热网循环水，凝结后的热网疏水通过热网疏水母管送走；
2）在采暖季深寒期，汽轮机切除低压缸运行，抽汽量大增，热网回水温度也相应提高，此时热网加热器和小汽机凝汽器均正常工作，同时热泵运转，热网疏水余热利用阀门、小汽机冷却水旁路阀门和小汽机热网供水旁路阀门均开启，热网疏水母管阀门、小汽机冷却水阀门和小汽机热网供水阀门均联锁关闭，从热网加热器和小汽机凝汽器来的热网疏水通过热网疏水泵和热网疏水余热利用阀门进入热泵提供中等品质热量，冷却后的热网疏水可以达到凝结水精处理装置的要求，部分热网回水通过小汽机冷却水旁路阀门进入热泵提供低温热量，冷却后的热网回水进入小汽机凝汽器，有效提升小汽机出力，加热后的热网供水再次进入热泵进行加热，变成120℃左右的高温热水进入热网供水母管。
采暖蒸汽从汽轮机中抽出，分别流入热网加热器和小汽机凝汽器放热，随后疏水汇合经热网疏水泵和热网疏水母管阀门送往凝结水精处理系统形成热网疏水抽汽工况通道；采暖蒸汽从汽轮机中抽出，分别流入热网加热器和小汽机凝汽器放热，随后疏水汇合经热网疏水泵和热网疏水余热利用阀门进入热泵放热，随后再送往凝结水精处理系统形成热网疏水切缸工况通道；热网回水分别送入热网加热器和小汽机凝汽器，加热后汇合经热网供水母管送出形成热网循环水通道；热网回水经热泵降温后送入小汽机凝汽器，再经小汽机热网供水旁路阀门送入热泵加热，最后送往热网供水母管形成热网循环水冷却-升温通道。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）降低了小汽机凝汽器的冷却水温度，提升了小汽机出力；（2）能够降低热网疏水温度，保护凝结水精处理装置；（3）小汽机凝汽器热网供水温度可以进一步升高，提高了管网输送効率；（4）将热网疏水和热网回水里的原本需要排放到环境中的余热利用起来，减少了对环境的热污染，提高了系统的经济效益；（5）结构设计合理，构思独特，运行平稳，可靠性好；（6）能源利用效率高，经济效益好，能够很好地适用于使用小汽轮机的供热首站改扩建工作。
附图说明
图1是本发明实施例的改进型供热首站系统结构示意图。
图中：汽轮机1、热网加热器2、小汽机凝汽器3、热网疏水泵4、热网疏水母管阀门5、热网疏水母管6、热网回水母管7、热网供水母管8、小汽机冷却水阀门9、小汽机热网供水阀门10、热网疏水余热利用阀门11、热泵12、小汽机冷却水旁路阀门13、小汽机热网供水旁路阀门14。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中，一种改进型供热首站系统，包括汽轮机1、热网加热器2、小汽机凝汽器3、热网疏水泵4、热网疏水母管阀门5、热网疏水母管6、热网回水母管7、热网供水母管8、小汽机冷却水阀门9、小汽机热网供水阀门10、热网疏水余热利用阀门11、热泵12、小汽机冷却水旁路阀门13和小汽机热网供水旁路阀门14。其中，汽轮机1为新型凝抽背改造后的汽轮机，热泵12为溴化锂升温型热泵，热网疏水母管阀门5、小汽机冷却水阀门9、小汽机热网供水阀门10、热网疏水余热利用阀门11、小汽机冷却水旁路阀门13和小汽机热网供水旁路阀门14均为电动联锁控制阀。
本实施例中，汽轮机1的采暖抽汽出口分别与热网加热器2的蒸汽进口和小汽机凝汽器3的蒸汽进口连接，热网加热器2的疏水出口与热网疏水泵4的入口连接，热网疏水泵4的出口与热网疏水母管阀门5的进口连接，热网疏水母管阀门5的出口与热网疏水母管6连接，小汽机凝汽器3的疏水出口旁接在热网疏水泵4的入口附近，热网回水母管7与热网加热器2的水侧进口连接，热网加热器2的水侧出口与热网供水母管8连接，小汽机冷却水阀门9的进口旁接在热网回水母管7上，小汽机冷却水阀门9的出口与小汽机凝汽器3的水侧进口连接，小汽机凝汽器3的水侧出口与小汽机热网供水阀门10的进口连接，小汽机热网供水阀门10的出口旁接在热网供水母管8上。
本实施例中，热网疏水余热利用阀门11的进口旁接在热网疏水泵4的出口附近，热网疏水余热利用阀门11的出口与热泵12的驱动热源进口连接，热泵12的驱动热源出口旁接在热网疏水母管6上，小汽机冷却水旁路阀门13的进口旁接在热网回水母管7上，小汽机冷却水旁路阀门13的出口与热泵12的低温冷源入口连接，热泵12的低温冷源出口与小汽机凝汽器3的水侧进口连接，小汽机热网供水旁路阀门14的进口旁接在小汽机凝汽器3的水侧出口附近，小汽机热网供水旁路阀门14的出口与热泵12的加热水进口连接，热泵12的加热水出口旁接在热网供水母管8上。
本实施例中，改进型供热首站系统包括以下通道：采暖蒸汽从汽轮机1中抽出，分别流入热网加热器2和小汽机凝汽器3放热，随后疏水汇合经热网疏水泵4和热网疏水母管阀门5送往凝结水精处理系统形成热网疏水抽汽工况通道；采暖蒸汽从汽轮机1中抽出，分别流入热网加热器2和小汽机凝汽器3放热，随后疏水汇合经热网疏水泵4和热网疏水余热利用阀门11进入热泵12放热，随后再送往凝结水精处理系统形成热网疏水切缸工况通道；热网回水分别送入热网加热器2和小汽机凝汽器3，加热后汇合经热网供水母管8送出形成热网循环水通道；热网回水经热泵12降温后送入小汽机凝汽器3，再经小汽机热网供水旁路阀门14送入热泵12加热，最后送往热网供水母管8形成热网循环水冷却-升温通道。
本实施例中，改进型供热首站系统的运行步骤如下：
1、在采暖季初末期，汽轮机1抽汽工况运行，此时热网回水温度较低，小汽机凝汽器3能够充分冷却，同时热网疏水的温度也较低，且能与较多的冷却塔来流凝结水混合降温，疏水温度不高，对后续的凝结水精处理装置没有影响，因此热泵12不运转，热网疏水母管阀门5、小汽机冷却水阀门9和小汽机热网供水阀门10均开启，热网疏水余热利用阀门11、小汽机冷却水旁路阀门13和小汽机热网供水旁路阀门14均联锁关闭，采暖蒸汽分别进入热网加热器2和小汽机凝汽器3加热热网循环水，凝结后的热网疏水通过热网疏水母管6送走；
2、在采暖季深寒期，汽轮机1切除低压缸运行，抽汽量大增，热网回水温度也相应提高，此时热网加热器2和小汽机凝汽器3均正常工作，同时热泵12运转，热网疏水余热利用阀门11、小汽机冷却水旁路阀门13和小汽机热网供水旁路阀门14均开启，热网疏水母管阀门5、小汽机冷却水阀门9和小汽机热网供水阀门10均联锁关闭，从热网加热器2和小汽机凝汽器3来的热网疏水通过热网疏水泵4和热网疏水余热利用阀门11进入热泵12提供中等品质热量，冷却后的热网疏水可以达到凝结水精处理装置的要求，部分热网回水通过小汽机冷却水旁路阀门13进入热泵12提供低温热量，冷却后的热网回水进入小汽机凝汽器3，有效提升小汽机出力，加热后的热网供水再次进入热泵12进行加热，变成120℃左右的高温热水进入热网供水母管8。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种改进型供热首站系统，包括汽轮机（1），其特征在于：还包括热网加热器（2）、小汽机凝汽器（3）、热网疏水泵（4）、热网疏水母管阀门（5）、热网疏水母管（6）、热网回水母管（7）、热网供水母管（8）、小汽机冷却水阀门（9）、小汽机热网供水阀门（10）；所述汽轮机（1）的采暖抽汽出口分别与热网加热器（2）的蒸汽进口和小汽机凝汽器（3）的蒸汽进口连接，所述热网加热器（2）的疏水出口与热网疏水泵（4）的入口连接，所述热网疏水泵（4）的出口与热网疏水母管阀门（5）的进口连接，所述热网疏水母管阀门（5）的出口与热网疏水母管（6）连接，所述小汽机凝汽器（3）的疏水出口旁接在热网疏水泵（4）的入口，所述热网回水母管（7）与热网加热器（2）的水侧进口连接，所述热网加热器（2）的水侧出口与热网供水母管（8）连接，所述小汽机冷却水阀门（9）的进口旁接在热网回水母管（7）上，所述小汽机冷却水阀门（9）的出口与小汽机凝汽器（3）的水侧进口连接，所述小汽机凝汽器（3）的水侧出口与小汽机热网供水阀门（10）的进口连接，所述小汽机热网供水阀门（10）的出口旁接在热网供水母管（8）上；
系统还包括热网疏水余热利用阀门（11）、热泵（12）、小汽机冷却水旁路阀门（13）、小汽机热网供水旁路阀门（14），所述热网疏水余热利用阀门（11）的进口旁接在热网疏水泵（4）的出口附近，所述热网疏水余热利用阀门（11）的出口与热泵（12）的驱动热源进口连接，所述热泵（12）的驱动热源出口旁接在热网疏水母管（6）上，所述小汽机冷却水旁路阀门（13）的进口旁接在热网回水母管（7）上，所述小汽机冷却水旁路阀门（13）的出口与热泵（12）的低温冷源入口连接，所述热泵（12）的低温冷源出口与小汽机凝汽器（3）的水侧进口连接，所述小汽机热网供水旁路阀门（14）的进口旁接在小汽机凝汽器（3）的水侧出口，所述小汽机热网供水旁路阀门（14）的出口与热泵（12）的加热水进口连接，所述热泵（12）的加热水出口旁接在热网供水母管（8）上。
2.根据权利要求1所述的改进型供热首站系统，其特征在于：所述汽轮机（1）为凝抽背改造后的汽轮机。
3.根据权利要求1所述的改进型供热首站系统，其特征在于：所述热泵（12）为溴化锂升温型热泵。
4.根据权利要求1所述的改进型供热首站系统，其特征在于：所述热网疏水母管阀门（5）、小汽机冷却水阀门（9）、小汽机热网供水阀门（10）、热网疏水余热利用阀门（11）、小汽机冷却水旁路阀门（13）和小汽机热网供水旁路阀门（14）均为电动联锁控制阀。
5.一种如权利要求1、3或4所述的改进型供热首站系统的工作方法，其特征在于：运行步骤如下：
1）在采暖季初末期，汽轮机（1）抽汽工况运行，此时热网回水温度较低，小汽机凝汽器（3）能够充分冷却，同时热网疏水的温度也较低，且能与较多的冷却塔来流凝结水混合降温，疏水温度不高，对后续的凝结水精处理装置没有影响，热泵（12）不运转，热网疏水母管阀门（5）、小汽机冷却水阀门（9）和小汽机热网供水阀门（10）均开启，热网疏水余热利用阀门（11）、小汽机冷却水旁路阀门（13）和小汽机热网供水旁路阀门（14）均联锁关闭，采暖蒸汽分别进入热网加热器（2）和小汽机凝汽器（3）加热热网循环水，凝结后的热网疏水通过热网疏水母管（6）送走；
2）在采暖季深寒期，汽轮机（1）切除低压缸运行，抽汽量大增，热网回水温度也相应提高，此时热网加热器（2）和小汽机凝汽器（3）均正常工作，同时热泵（12）运转，热网疏水余热利用阀门（11）、小汽机冷却水旁路阀门（13）和小汽机热网供水旁路阀门（14）均开启，热网疏水母管阀门（5）、小汽机冷却水阀门（9）和小汽机热网供水阀门（10）均联锁关闭，从热网加热器（2）和小汽机凝汽器（3）来的热网疏水通过热网疏水泵（4）和热网疏水余热利用阀门（11）进入热泵（12）提供中等品质热量，冷却后的热网疏水可以达到凝结水精处理装置的要求，部分热网回水通过小汽机冷却水旁路阀门（13）进入热泵（12）提供低温热量，冷却后的热网回水进入小汽机凝汽器（3），有效提升小汽机出力，加热后的热网供水再次进入热泵（12）进行加热，变成高温热水进入热网供水母管（8）。
6.根据权利要求5所述的改进型供热首站系统的工作方法，其特征在于：采暖蒸汽从汽轮机（1）中抽出，分别流入热网加热器（2）和小汽机凝汽器（3）放热，随后疏水汇合经热网疏水泵（4）和热网疏水母管阀门（5）送往凝结水精处理系统形成热网疏水抽汽工况通道；采暖蒸汽从汽轮机（1）中抽出，分别流入热网加热器（2）和小汽机凝汽器（3）放热，随后疏水汇合经热网疏水泵（4）和热网疏水余热利用阀门（11）进入热泵（12）放热，随后再送往凝结水精处理系统形成热网疏水切缸工况通道；热网回水分别送入热网加热器（2）和小汽机凝汽器（3），加热后汇合经热网供水母管（8）送出形成热网循环水通道；热网回水经热泵（12）降温后送入小汽机凝汽器（3），再经小汽机热网供水旁路阀门（14）送入热泵（12）加热，最后送往热网供水母管（8）形成热网循环水冷却-升温通道。
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