CN113250774A - 负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统及使用方法，包括热网加热蒸汽管道、负压排汽背压汽轮机及抽气式热网加热器，每个所述热网加热蒸汽管道均通过焊制钢管分别与负压排汽背压汽轮机入口及抽气式热网加热器的主蒸汽入口连接，所述负压排汽背压汽轮机和抽气式热网加热器串联设置，负压排汽背压汽轮机的出口通过焊制钢管排汽管道分别与热网加热器的入口连接，且抽气式热网加热器通过焊制钢管抽气管道与真空泵连接。保证对外供热能力满足供热要求和主机经济性提高的前提下，即回收利用电厂采暖抽汽的压差能量损失，还减少部分蒸汽的冷源损失，在保证集中供热的前提下，背压发电机组发电并入厂用电系统，可降低厂用电率，达到节能降耗目的。

Description

负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统及使用方法

技术领域

本发明属于供热系统技术领域，具体涉及负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统及使用方法。

背景技术

北方冬季供热系统中，大多数是由大型火力发电企业的汽轮机某级抽汽供热器首站的热网加热器，由于抽汽供热参数较高，传统上利用抽汽参数的高品质蒸汽安装背压汽轮机实现供热蒸汽的梯级利用，这是一个好的节能项目。但是这个背压汽轮机入口参数较高一般0.5MPa.(a)绝压以上，并且排汽高于大气压，不低于0.15MPa.(a)绝压，对应的热网加热器也是正压进汽的汽水换热器，即热网加热器；传统的热力系统存在压差能量损失的现象，且有效焓降的回收率不高，燃煤消耗量较大。

发明内容

本发明的目的在于提供负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统及使用方法，保证对外供热能力满足供热要求和主机经济性提高的前提下，尽可能的回收利用电厂采暖抽汽的压差能量损失，还能减少部分蒸汽的冷源损失，在保证集中供热的前提下，背压发电机组发电并入厂用电系统，可降低厂用电率，达到节能降耗目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统，包括热网加热蒸汽管道、负压排汽背压汽轮机及抽气式热网加热器，每个所述热网加热蒸汽管道均通过焊制钢管分别与负压排汽背压汽轮机入口及抽气式热网加热器的主蒸汽入口连接，所述负压排汽背压汽轮机和抽气式热网加热器串联设置，负压排汽背压汽轮机的出口通过焊制钢管排汽管道分别与抽气式热网加热器的入口连接，且抽气式热网加热器通过焊制钢管抽气管道与真空泵连接。

所述抽气式热网加热器包括加热器本体及芯体，所述加热器本体内腔安装有芯体；所述芯体包括管板、换热管、抽气管、防冲板、支持板及定距管，所述抽气管两端分别穿过位于两个管板中下部设置的通孔且与管板焊接连接，同时抽气管一端伸出加热器本体通过焊制钢管抽气管道与真空泵连接，两个管板之间焊接有若干换热管，所述换热管上安装有多个防冲板组件，多个防冲板组件通过其上的定距管连接，且位于首端的防冲板组件通过其上的定距管与其正对的管板固定，且位于末端的防冲板组件上的定距管端部穿过位于端部的支持板并螺接有螺母；所述防冲板组件包括防冲板、支持板及定距管，防冲板下方等间距设置有多块支持板，多块支持板通过定距管串联为一体。

所述抽气管包括管体Ⅰ、管体Ⅱ及管体Ⅲ，所述管体Ⅰ、管体Ⅱ及管体Ⅲ依次连接一体成型，且管体Ⅰ、管体Ⅱ及管体Ⅲ均是截面为圆形的管体，且在管体Ⅱ呈矩阵式分布有抽气孔。

一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统的使用方法，包括以下步骤：

当冬季供暖季节到时，投入抽气式加热器前首先通过抽气式热网加热器的循环水进口向抽气式热网加热器内充入循环冷却水，然后启动与抽气式热网加热器抽气管连接的真空泵，使抽气式热网加热器建立负压；然后启动负压排汽背压汽轮机，开启负压排汽背压汽轮机本体及管道疏水管上的疏水门，疏水排净后开启负压排汽背压汽轮机的进汽门和调节汽门，冲动负压排汽背压汽轮机启动，同时负压排汽背压汽轮机组排汽通过排汽管道连接抽气式热网加热器入口，进入抽气式热网加热器中；负压排汽背压汽轮机通过低速、中速暖机后，升速到2950r/min，然后并列异步电动机；调整负压排汽背压汽轮机的进汽量，即调整了负压排汽背压汽轮机组发电负荷也同步调整抽气式热网加热器的出水温度，即供热负荷，以满足供热需求为目标，同时回收供热蒸汽的有效焓降，达到发电的目的。

本发明的技术效果为：

1、本发明在保证满足对外供热能力的同时且在主机经济性提高的前提下，尽可能的回收利用电厂采暖抽汽的有效压差能量损失，还能减少部分蒸汽的冷源损失，在保证满足集中供热的前提下，背压发电机组发电并入厂用电系统，可降低厂用电率，达到节能降耗目的。

2、将较大的位能差的供热蒸汽加以梯级利用，实现低参数供热的效果，尽最大量的实现供热蒸汽梯级利用回收有效焓降，不仅发电发电企业降低厂用电率，也减少燃煤消耗，促进节能减排，提高节能效益、环保效益与社会效益。

3、现有低参数负压排汽背压汽轮机和低参数抽气式热网加热器，突破了传统背压汽轮机和正压加热器的界限，采用了低参数负压排汽背压汽轮机，这个低参数负压排汽背压汽轮机入口参数较低0.35MPa.(a)绝压以上，排汽低于大气压，仅为0.06MPa.(a)绝压。为与负压排汽背压汽轮机排汽参数0.06MPa.(a)绝压相匹配，重新设计制造负压低参数抽气式节能型加热器，进汽参数为0.06MPa.(a)绝压，为了保证0.06MPa.(a)绝压参数能过进入抽气式加热器凝结放热，新型的抽气式加热器内部设计配置了抽气管，外部安装了真空泵。这是传统正压热网加热器所不具备。这些改进后使整个抽气式热网加热器系统能够在抽汽参数不高的条件下，即实现了低参数负压抽气式新型节能热网加热器在热网供热蒸汽梯级利用改造项目中的应用，实现了低参数抽汽的供热蒸汽梯级利用更多的回收了供热蒸汽的有效压力势能和热能，使新型负压低参数带有抽气装置的抽气式热网加热器更加节能，符合热力系统的节能原理，回收的大量的低品质蒸汽供热网。

附图说明

图1本发明一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统结构示意图；

图2本发明一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统的抽气式热网加热器示意图；

图3本发明图2的A向示意图；

图4本发明一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统的抽气式热网加热器的芯体示意图；

图5本发明图4的B-B向示意图；

图6本发明一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统的抽气式热网加热器的抽气管示意图；

图7本发明图6的C-C向示意图；

1-热网加热蒸汽管道，2-焊制钢管，3-抽气式热网加热器，301-加热器本体，302-芯体，303-管板，304-换热管，305-抽气管，306-支持板，307-防冲板，308-定距管，309-螺母，310-管体Ⅰ，311-管体Ⅱ，312-管体Ⅲ，4-负压排汽背压汽轮机，5-真空泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图7所示，负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统，包括热网加热蒸汽管道1、负压排汽背压汽轮机4及抽气式热网加热器3，热网加热蒸汽管道1为两条，每个所述热网加热蒸汽管道1均通过焊制钢管2分别与负压排汽背压汽轮机4入口及抽气式热网加热器3的主蒸汽入口连接，所述负压排汽背压汽轮机4和抽气式热网加热器3串联设置，且一台负压排汽背压汽轮机4与抽气式热网加热器3为一一对应，负压排汽背压汽轮机4的出口通过焊制钢管2排汽管道分别与抽气式热网加热器3的入口连接，且抽气式热网加热器3通过焊制钢管2抽气管道与真空泵5连接，负压排汽背压汽轮机4前端的两个焊制钢管2之间通过并联钢管连通；真空泵5型号为2BE1-202，抽气量：12.6m³/h，扬程(压力)：0.096m/(MPa)，转速：2950r/min，轴功率：22kW；抽气式热网加热器3管程设计压力2.5MPa，工作压力1.55MPa.a，设计温度180℃，试验压力3.3MPa，工作温度60/120℃，介质：循环水；壳程设计压力1.2MPa，工作压力0.7MPa.a，设计温度360℃，工作温度338/130℃，试验压力2.04MPa，介质：蒸汽。

所述抽气式热网加热器3包括加热器本体301及芯体302，所述加热器本体301内腔安装有芯体302；所述芯体302包括管板303、换热管304、抽气管305、防冲板307、支持板306及定距管308，所述抽气管305两端分别穿过位于两个管板303中下部设置的通孔且与管板303焊接连接，两个管板303之间焊接有若干换热管304，所述换热管304上安装有多个防冲板组件，多个防冲板组件通过其上的定距管308连接，且位于首端的防冲板组件通过其上的定距管308与其正对的管板303固定，且位于末端的防冲板组件上的定距管308端部穿过位于端部的支持板306并螺接有螺母309；所述防冲板组件包括防冲板307、支持板306及定距管308，防冲板307下方等间距设置有多块支持板306，多块支持板306通过定距管308串联为一体。

所述抽气管305包括管体Ⅰ310、管体Ⅱ311及管体Ⅲ312，所述管体Ⅰ310、管体Ⅱ311及管体Ⅲ312依次连接一体成型，且管体Ⅰ310、管体Ⅱ311及管体Ⅲ312均是截面为圆形的管体，且在管体Ⅱ311呈矩阵式分布有抽气孔；所述抽气管305直径为70mm，管体Ⅰ310长度为500mm，管体Ⅱ311长度为8962mm，管体Ⅲ312长度为300mm，抽气孔直径为12mm，相邻所述抽气孔圆心之间的间距为25mm，沿周向设置的相邻两个抽气孔之间的夹角为45°，位于端部的抽气孔圆孔到管体Ⅱ311端面之间的距离为25mm。

汽轮机抽汽供热网参数为压力0.30MPa，温度260℃，焓值为：2988.25kJ/kg℃；

一般背压汽轮机排汽压力0.15MPa，温度190℃，焓值为：2853.19kJ/kg℃；

而低参数负压排汽背压汽轮机4排汽0.06MPa，温度140℃，焓值为：2759.92kJ/kg℃。

背压汽轮机正压排汽焓降为2988.25kJ/kg℃-2853.19kJ/kg℃＝135.06kJ/kg℃。负压排汽背压汽轮机4的低压排汽焓降为2988.25kJ/kg℃-2759.92kJ/kg℃＝228.33kJ/kg℃，增加有效焓降为228.33kJ/kg℃-135.06kJ/kg℃＝93.27.33kJ/kg℃，对比高参数正压热网加热器增加发电负荷93.27.33kJ/kg℃/135.06kJ/kg℃＝69％。

从运行参数看采用了低参数负压排汽背压汽轮机和低参数负压抽气式热网加热器3，实际增加供热梯级利用发电负荷69％，经济效益是巨大。

低参数负压排汽背压汽轮机4及抽气式热网加热器3在热网供热蒸汽梯级利用改造项目中的应用，市场发展前景很大，因为北方有着巨大的供热市场，同时抵参数负压排汽背压汽轮机4和低参数负压抽汽式热网加热器3有很强的竞争力，新技术新产品推广前景广阔。

一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统的使用方法，包括以下步骤：

当冬季供暖季节到时，投入抽气式热网加热器3前首先通过抽气式热网加热器3的循环水进口向抽气式热网加热器3内充入循环冷却水，然后启动与抽气式热网加热器3上抽气管305连接的真空泵5，使抽气式热网加热器3建立负压；然后启动负压排汽背压汽轮机4，开启负压排汽背压汽轮机4本体及管道的疏水管上的疏水门，疏水排净后开启负压排汽背压汽轮机4的进汽门和调节汽门，冲动负压排汽背压汽轮机4启动，同时负压排汽背压汽轮机组排汽通过排汽管道连接抽气式热网加热器3入口，进入抽气式热网加热器中；负压排汽背压汽轮机4通过低速、中速暖机后，升速到2950r/min，然后并列异步电动机；调整负压排汽背压汽轮机4的进汽量，即调整了负压排汽背压汽轮机组发电负荷也同步调整抽气式热网加热器的出水温度，即供热负荷。以满足供热需求为目标，同时回收供热蒸汽的有效焓降，达到发电的目的。

Claims (4)

1.一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统，其特征在于，包括热网加热蒸汽管道、负压排汽背压汽轮机及抽气式热网加热器，每个所述热网加热蒸汽管道均通过焊制钢管分别与负压排汽背压汽轮机入口及抽气式热网加热器的主蒸汽入口连接，所述负压排汽背压汽轮机和抽气式热网加热器串联设置，负压排汽背压汽轮机的出口通过焊制钢管排汽管道分别与抽气式热网加热器的入口连接，且抽气式热网加热器通过焊制钢管抽气管道与真空泵连接。

2.根据权利要求1所述的一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统，其特征在于：所述抽气式热网加热器包括加热器本体及芯体，所述加热器本体内腔安装有芯体；所述芯体包括管板、换热管、抽气管、防冲板、支持板及定距管，所述抽气管两端分别穿过位于两个管板中下部设置的通孔且与管板焊接连接，同时抽气管一端伸出加热器本体通过焊制钢管与真空泵连接，两个管板之间焊接有若干换热管，所述换热管上安装有多个防冲板组件，多个防冲板组件通过其上的定距管连接，且位于首端的防冲板组件通过其上的定距管与其正对的管板固定，且位于末端的防冲板组件上的定距管端部穿过位于端部的支持板并螺接有螺母；所述防冲板组件包括防冲板、支持板及定距管，防冲板下方等间距设置有多块支持板，多块支持板通过定距管串联为一体。

3.根据权利要求2所述的一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统，其特征在于：所述抽气管包括管体Ⅰ、管体Ⅱ及管体Ⅲ，所述管体Ⅰ、管体Ⅱ及管体Ⅲ依次连接一体成型，且管体Ⅰ、管体Ⅱ及管体Ⅲ均是截面为圆形的管体，且在管体Ⅱ呈矩阵式分布有抽气孔。

4.根据权利要求2所述的一种负压排汽汽轮机和抽气式加热器的热力系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

当冬季供暖季节到时，投入抽气式热网加热器前首先通过抽气式热网加热器的循环水进口向抽气式热网加热器内充入循环冷却水，然后启动与抽气式热网加热器抽气管连接的真空泵，使抽气式热网加热器建立负压；然后启动负压排汽背压汽轮机，开启负压排汽背压汽轮机本体及管道的疏水管上的疏水门，疏水排净后开启负压排汽背压汽轮机的进汽门和调节汽门，冲动负压排汽背压汽轮机启动，同时负压排汽背压汽轮机组排汽通过钢制管道进入抽气式热网加热器中；负压排汽背压汽轮机经过低速、中速暖机后，升速到2950r/min，然后并列异步电动机；调整负压排汽背压汽轮机的进汽量，即调整了负压排汽背压汽轮机组发电负荷也同步调整抽气式热网加热器的出水温度，即供热负荷，以满足供热需求为目标，同时回收供热蒸汽的有效焓降，达到发电的目的。

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