CN112503608A - 热电厂生水加热系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电厂除盐水制备系统及余热利用技术领域，公开了一种热电厂生水加热系统，包括原水管道和热网循环水回水管道，还包括生水加热器，生水加热器的冷侧和热侧通过管道分别与原水管道和热网循环水回水管道相连，第四管道上设有热网水升压泵，第三管道上设有循环水流量调节阀门组，原水管道在位于管道原水出口的上游设有第一测温点，在位于管道原水进口的下游设有第二测温点。本发明还公开了一种热电厂生水加热系统的控制方法。本发明热电厂生水加热系统及其控制方法，使用低品位的热网循环水回水加热原水，保证原水出水温度的前提下，实现能源的梯级利用，避免了常规使用高品位蒸汽加热，可以提高机组的热经济性，既环保又节能。
Description
技术领域
本发明涉及电厂除盐水制备系统及余热利用技术领域，具体涉及一种热电厂生水加热系统及其控制方法。
背景技术
热力发电厂在运行时通常伴随着一定的汽水工质损失，尤其部分供热负荷较大的机组，其系统的每小时补水量高达几百吨，热电厂通常建设有与补水能力匹配的除盐水制备车间，电厂的原水经过多步处理程序，产生合格的除盐水。而如今随着原水品质的下降，补水量的增加，绝大多数电厂除盐水制备系统采用膜法进行离子脱除，但膜法处理工艺对于入口原水的温度有着较为严格的要求，存在一个适宜的工作温度范围(一般为20℃±5℃)，低于适宜的温度范围下限(15℃)，系统出水的水量将无法得到保障，热力系统补水量不足将迫使系统降低运行负荷，其机组出力和供热能力都会受到影响，严重时将危及系统的安全运行。
因此，为满足除盐水制备系统的要求，一般需要设置生水加热器在补水温度较低的季节加热原水至一定温度(通常按照25℃设计)。目前主流的生水加热方式是采用热力系统的辅助蒸汽来加热原水，辅助蒸汽的参数一般为1.0MPa/300℃左右，生水加热器的型式有混合式和表面式两种，表面式生水加热器使用较多，加热蒸汽的凝结水可直接回收至除盐水制备车间的淡水箱。
但是，传统的生水加热系统，由于加热介质是蒸汽，因此系统内高温侧的管道及阀门等级需选用较高等级，且需要外加保温，部分调节阀门或需要使用进口设备，且一般生水加热用蒸汽管道从汽机房引出后接至除盐水制备车间，路径较长，无形中也增加了厂区管架的投资。另外，蒸汽管道对除盐水制备车间的运行人员来说也具有一定的安全隐患。
而且，就能源梯级利用的原则来说，使用辅助蒸汽加热原水也是不经济的，其换热温差高达250℃以上，生水加热器冷热侧介质能源品位差别巨大，换热带来了较大的不可逆损失。
热电厂的热网循环水系统一般属于一级热网系统，其热网循环水供水温度一般在110～130℃左右，热网循环水供水送出厂外跟热力站的二级热网系统进行换热，温度降低后的热网循环水回水返回热电厂内再次加热。热网循环水回水运行温度一般为60～70℃。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种热电厂生水加热系统及其控制方法，使用低品位的热网循环水回水加热原水，保证原水出水温度的前提下，实现能源的梯级利用，避免了常规使用高品位蒸汽加热，可以提高机组的热经济性，既环保又节能。
为实现上述目的，本发明所设计的热电厂生水加热系统，包括原水管道和热网循环水回水管道，还包括生水加热器，所述生水加热器为水水换热的表面式换热器，其冷侧设有加热器原水进口和加热器原水出口，热侧设有加热器热网循环水进口和加热器热网循环水出口，所述原水管道上沿水流方向依次设有管道原水出口和管道原水进口，所述热网循环水回水管道上沿水流方向依次设有管道循环水出口和管道循环水进口，所述管道原水出口通过第一管道与所述加热器原水进口连通，所述管道原水进口通过第二管道与所述加热器原水出口连通，所述管道循环水出口通过第三管道与所述加热器热网循环水进口连通，所述管道循环水进口通过第四管道与所述加热器热网循环水出口连通，所述第四管道上设有热网水升压泵，所述第三管道上设有循环水流量调节阀门组，所述原水管道在位于所述管道原水出口的上游设有第一测温点，在位于所述管道原水进口的下游设有第二测温点，所述循环水流量调节阀门组包括沿水流方向依次设在所述第三管道上的第一关断阀和热网循环水压力调节阀，所述第一管道上设有第二关断阀，所述第二管道上设有第三关断阀，所述原水管道上位于所述管道原水出口和管道原水进口之间的位置设有第四关断阀。
优选地，所述第一关断阀、第二关断阀、第三关断阀和第四关断阀可以为手动或电动型式。
优选地，所述热网循环水回水管道上设有第一测压点，所述加热器热网循环水出口的出口处设有第二测压点。
一种所述热电厂生水加热系统的控制方法，当所述第一测温点测得的温度低于设定值时，生水加热系统投运；关闭所述第四关断阀，打开所述第二关断阀和第三关断阀；打开所述循环水流量调节阀门组中的第一关断阀，联锁打开所述热网循环水压力调节阀；在所述生水加热器内进行冷侧介质原水和热侧介质热网循环水回水的换热，原水被加热后离开所述生水加热器回到所述原水管道，热网循环水回水经所述热网水升压泵升压后送回热网循环水回水管道。
优选地，为保证所述第二测温点测得的温度满足后续处理的要求，联锁所述热网循环水压力调节阀的开度，控制加热器热网循环水进口的流量。
优选地，根据所述第一测压点的测量数值和第二测压点的测量数值进行比对，结合后续管路阻力损失后确定所述热网水升压泵的扬程，以保证热网循环水回水返回所述热网循环水回水管道。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、不使用辅助蒸汽加热原水，节省的辅助蒸汽可以在汽轮机继续膨胀做功，提高机组的热效率；
2、有效利用低品热网循环水回水的热量，供热经济性好；
3、大幅降低了生水加热器的换热温差，减少了不可逆损失，满足能源梯级利用的原则；
4、降低了生水加热系统热侧的温度和压力等级，生水加热统不再涉及压力管道，系统运行的安全性大大提高；
5、降低了生水加热系统的整体投资。
附图说明
图1为本发明热电厂生水加热系统的结构示意图。
图中各部件标号如下：
原水管道1、热网循环水回水管道2、生水加热器3、加热器原水进口4、加热器原水出口5、加热器热网循环水进口6、加热器热网循环水出口7、管道原水出口8、管道原水进口9、管道循环水出口10、管道循环水进口11、第一管道12、第二管道13、第三管道14、第四管道15、热网水升压泵16、循环水流量调节阀门组17、第一测温点18、第二测温点19、第一关断阀20、热网循环水压力调节阀21、第二关断阀22、第三关断阀23、第四关断阀24、第一测压点25、第二测压点26。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一种热电厂生水加热系统，包括原水管道1和热网循环水回水管道2，还包括生水加热器3，生水加热器3为水水换热的表面式换热器，其冷侧设有加热器原水进口4和加热器原水出口5，热侧设有加热器热网循环水进口6和加热器热网循环水出口7，原水管道1上沿水流方向依次设有管道原水出口8和管道原水进口9，热网循环水回水管道2上沿水流方向依次设有管道循环水出口10和管道循环水进口11，管道原水出口8通过第一管道12与加热器原水进口4连通，管道原水进口9通过第二管道13与加热器原水出口5连通，管道循环水出口10通过第三管道14与加热器热网循环水进口6连通，管道循环水进口11通过第四管道15与加热器热网循环水出口7连通，第四管道15上设有热网水升压泵16，第三管道14上设有循环水流量调节阀门组17，原水管道1在位于管道原水出口8的上游设有第一测温点18，在位于管道原水进口9的下游设有第二测温点19。
其中，循环水流量调节阀门组17包括沿水流方向依次设在第三管道14上的第一关断阀20和热网循环水压力调节阀21，第一管道12上设有第二关断阀22，第二管道13上设有第三关断阀23，原水管道1上位于管道原水出口8和管道原水进口9之间的位置设有第四关断阀24，另外，第一关断阀20、第二关断阀22、第三关断阀23和第四关断阀24可以为手动或电动型式。
本实施例中，热网循环水回水管道2上设有第一测压点25，加热器热网循环水出口7的出口处设有第二测压点26。
本实施例使用时，当第一测温点18测得的温度低于设定值时，生水加热系统投运；关闭第四关断阀24，打开第二关断阀22和第三关断阀23；打开循环水流量调节阀门组17中的第一关断阀20，联锁打开热网循环水压力调节阀21；在生水加热器3内进行冷侧介质原水和热侧介质热网循环水回水的换热，原水被加热后离开生水加热器3回到原水管道1，热网循环水回水经热网水升压泵16升压后送回热网循环水回水管道2。
另外，为保证第二测温点19测得的温度满足后续处理的要求，联锁热网循环水压力调节阀21的开度，控制加热器热网循环水进口好的的流量。
同时，根据第一测压点25测得的测量数值和第二测压点26测得的测量数值进行比对，结合后续管路阻力损失后确定热网水升压泵16的扬程，以保证热网循环水回水返回热网循环水回水管道2的。
下面以一套单台机组补水量为300t/h的350MW供热机组为例，计算采用本发明的生水加热系统，对机组的投资和热经济性的影响。
常规方案的生水加热系统运行参数如表1所示：
表1常规方案生水加热系统运行参数
采用本发明方案生水加热系统运行参数如表2所示：
表2本发明方案生水加热系统运行参数
可见，采用本发明的生水加热系统，加热流量300t/h的原水，所耗用的热网循环水回水流量为120t/h，这部分返回热网循环水回水管道2的生水加热用热网循环水，需要在热网首站内的热网加热器内重新吸热到一定温度后供出厂外，热网加热器采用汽轮机的中压缸排汽加热热网循环水，一般蒸汽参数为0.4MPa/250℃。在此仅计算这部分热网循环水从20℃升温至70℃所耗用的蒸汽量。计算如表3所示：
表3本发明方案生水加热用热网循环水加热参数表
由表1可见，若采用辅助蒸汽加热生水，耗汽量为8.85t/h，这部分蒸汽若不用于加热原水，可在汽轮机中继续膨胀做功，通过电动机输出电功率，经计算其发电功率为1690kW。若采用本发明的生水加热系统，其不需要辅助蒸汽加热原水，但需要设置热网水升压泵16，其电动机功率为7.5kW，此外，由于用于加热原水的热网循环水降温后还需要再次加热后才可供出厂外供热，用于热网循环水加热的蒸汽一般采用汽轮机中压缸排汽，经计算，对应需要的蒸汽流量为9.94t/h,按照与表1相同的计算方式，可以计算出这部分蒸汽流量在汽轮机内继续膨胀输出的电功率，经计算为1539kW。
在使用本发明的生水加热系统后，系统可增加机组出力为1690kW-7.5kW-1539kW＝143.5kW，按照每年运行4个月(2880h)时间，上网电价为0.4元/kW.h计算，每台机组每年可多收益16.5万元。具有显著的经济效益，且机组补水量越大，收益越大。
本发明热电厂生水加热系统及其控制方法，不使用辅助蒸汽加热原水，节省的辅助蒸汽可以在汽轮机继续膨胀做功，提高机组的热效率；有效利用低品热网循环水回水的热量，供热经济性好；大幅降低了生水加热器3的换热温差，减少了不可逆损失，满足能源梯级利用的原则；降低了生水加热系统热侧的温度和压力等级，生水加热统不再涉及压力管道，系统运行的安全性大大提高；降低了生水加热系统的整体投资。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，包括采用表面式生水加热器、阀门驱动形式改变、采用定速的生水加热用热网循环水升压泵等，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种热电厂生水加热系统，包括原水管道(1)和热网循环水回水管道(2)，其特征在于：还包括生水加热器(3)，所述生水加热器(3)为水水换热的表面式换热器，其冷侧设有加热器原水进口(4)和加热器原水出口(5)，热侧设有加热器热网循环水进口(6)和加热器热网循环水出口(7)，所述原水管道(1)上沿水流方向依次设有管道原水出口(8)和管道原水进口(9)，所述热网循环水回水管道(2)上沿水流方向依次设有管道循环水出口(10)和管道循环水进口(11)，所述管道原水出口(8)通过第一管道(12)与所述加热器原水进口(4)连通，所述管道原水进口(9)通过第二管道(13)与所述加热器原水出口(5)连通，所述管道循环水出口(10)通过第三管道(14)与所述加热器热网循环水进口(6)连通，所述管道循环水进口(11)通过第四管道(15)与所述加热器热网循环水出口(7)连通，所述第四管道(15)上设有热网水升压泵(16)，所述第三管道(14)上设有循环水流量调节阀门组(17)，所述原水管道(1)在位于所述管道原水出口(8)的上游设有第一测温点(18)，在位于所述管道原水进口(9)的下游设有第二测温点(19)，所述循环水流量调节阀门组(17)包括沿水流方向依次设在所述第三管道(14)上的第一关断阀(20)和热网循环水压力调节阀(21)，所述第一管道(12)上设有第二关断阀(22)，所述第二管道(13)上设有第三关断阀(23)，所述原水管道(1)上位于所述管道原水出口(8)和管道原水进口(9)之间的位置设有第四关断阀(24)。
2.根据权利要求1所述热电厂生水加热系统，其特征在于：所述第一关断阀(20)、第二关断阀(22)、第三关断阀(23)和第四关断阀(24)可以为手动或电动型式。
3.根据权利要求2所述热电厂生水加热系统，其特征在于：所述热网循环水回水管道(2)上设有第一测压点(25)，所述加热器热网循环水出口(7)的出口处设有第二测压点(26)。
4.一种如权利要求3所述热电厂生水加热系统的控制方法，其特征在于：当所述第一测温点(18)测得的温度低于设定值时，生水加热系统投运；关闭所述第四关断阀(24)，打开所述第二关断阀(22)和第三关断阀(23)；打开所述循环水流量调节阀门组(17)中的第一关断阀(20)，联锁打开所述热网循环水压力调节阀(21)；在所述生水加热器(3)内进行冷侧介质原水和热侧介质热网循环水回水的换热，原水被加热后离开所述生水加热器(3)回到所述原水管道(1)，热网循环水回水经所述热网水升压泵(16)升压后送回热网循环水回水管道(2)。
5.根据权利要求3所述热电厂生水加热系统的控制方法，其特征在于：为保证所述第二测温点(19)测得的温度满足后续处理的要求，联锁所述热网循环水压力调节阀(21)的开度，控制加热器热网循环水进口好的的流量。
6.根据权利要求3所述热电厂生水加热系统的控制方法，其特征在于：根据所述第一测压点(25)测得的测量数值和第二测压点(26)测得的测量数值进行比对，结合后续管路阻力损失后确定所述热网水升压泵(16)的扬程，以保证热网循环水回水返回所述热网循环水回水管道(2)的。
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