CN113417704B - 一种基于低压缸零出力的联合供热系统 - Google Patents

一种基于低压缸零出力的联合供热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于低压缸零出力的联合供热系统，蓄热罐的热工质出口分为两路，其中一路经蒸发器及热网一级加热器的放热侧与蓄热罐的冷工质入口相连通，蓄热罐的冷工质出口蓄热换热器的吸热侧与蓄热罐的热工质入口相连通，另一路经热网二级加热器的吸热侧相连通；热网回水管的出口分为两路，其中，一路经低温补水阀与蓄热罐的冷工质入口相连通，另一路经吸收器、冷凝器、热网一级加热器的吸热侧及热网二级加热器的吸热侧与热网供水管道相连通；凝汽器的吸热侧出口经发生器与凝汽器的吸热侧入口相连通，该系统能够提升机组的热电调峰能力，并具备储热及储水能力，同时实现余热的充分利用。

Description

一种基于低压缸零出力的联合供热系统
技术领域
本发明属于汽轮机运行技术领域，涉及一种基于低压缸零出力的联合供热系统。
背景技术
近年来，随着我国经济的不断发展、城市化进程的加速、人民生活水平的提高，城市供暖发展迅速，尤其是城市集中供热需求量逐渐增多。
集中供热能够有效地优化目前的生态环境质量，同时也可以满足目前社会对生活能源的具体需求，并在此基础上使生态环境更具平衡性。集中供热的供热能力相对较大，节能效果显著，促进分散燃煤小锅炉1关停、改善城市环境。集中供热的持续发展能够满足日益增长的居民采暖、商业供热和工业生产要求，建立与市场价格相比更加低廉的供热方式。
根据有关数据统计，通过使用集中供热的热电联大型供热机组，可以提高火电机组的供热效率，并且对目前已经进行超净排放改造的机组来说，能够减少采暖供热带来的区域环境污染，使热电联机组获得可持续发展。
与此同时，随着我国新能源电力装机容量地持续快速增长，优化电力生产和输送通道布局，提升新能源消纳和存储能力势在必行。火电机组越来越肩负着灵活性运行、大规模参与电网深度调峰的任务。特别对于供热机组来说，传统的“以热定电”运行方式极大的限制了火电机组电出力调节能力，电网调峰与火电机组供热之间矛盾愈发明显。
在这种背景下，汽轮机低压缸4零出力技术孕育而出，该技术在供热季汽轮机运行时切除原有低压缸进汽，只通入少量的冷却蒸汽，实现了切除低压缸进汽运行，能够大幅提高汽轮机组的供热能力和电调峰能力，能够实现汽轮机组在抽凝工况与低压缸零出力工况下的在线灵活切换，目前在北方供热机组已受到广泛应用。
但是也需要看到，对于低压缸零出力改造的供热机组，低压缸零出力运行时仍有少量低压缸冷却蒸汽和小机排汽的余热没有利用；低压缸零出力改造本质上只是提升了机组的电热调峰能力，并不具备储热、储水的能力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于低压缸零出力的联合供热系统，该系统能够提升机组的热电调峰能力，并具备储热及储水能力，同时实现余热的充分利用。
为达到上述目的，本发明所述的基于低压缸零出力的联合供热系统包括汽轮机中压缸、给水泵汽轮机、凝汽器、吸收式热泵、蓄热换热器、蓄热罐、蓄热工质泵、热网一级加热器、热网二级加热器及低温补水阀；
吸收式热泵内设置有蒸发器、发生器、冷凝器及吸收器；
汽轮机中压缸的抽汽口分为三路，其中，第一路经给水泵汽轮机与凝汽器的放热侧相连通，第二路经热网二级加热器的放热侧与凝汽器的放热侧相连通，第三路经蓄热换热器的放热侧与凝汽器的放热侧相连通；
蓄热罐的热工质出口分为两路，其中一路经蒸发器及热网一级加热器的放热侧与蓄热罐的冷工质入口相连通，蓄热罐的冷工质出口蓄热换热器的吸热侧与蓄热罐的热工质入口相连通，另一路经热网二级加热器的吸热侧相连通；
热网回水管的出口分为两路，其中，一路经低温补水阀与蓄热罐的冷工质入口相连通，另一路经吸收器、冷凝器、热网一级加热器的吸热侧及热网二级加热器的吸热侧与热网供水管道相连通；
凝汽器的吸热侧出口经发生器与凝汽器的吸热侧入口相连通。
还包括锅炉、汽轮机高压缸及汽轮机低压缸；锅炉的主蒸汽出口与汽轮机高压缸的入口相连通，汽轮机高压缸的出口经锅炉的再热侧与汽轮机中压缸的入口相连通，汽轮机中压缸的出口与汽轮机低压缸相连通。
汽轮机中压缸的出口与汽轮机低压缸之间通过并联连通的连通管液动蝶阀与低压缸零出力冷却蒸汽旁路电动阀相连通。
蓄热罐的冷工质出口经蓄热工质泵及蓄热换热器的吸热侧与蓄热罐的热工质入口相连通。
凝汽器的吸热侧出口经循环水泵及发生器与凝汽器的吸热侧入口相连通。
吸收式热泵为第一类吸收式热泵。
蓄热罐为斜温层式热水储热罐。
蓄热罐的热工质出口经高温补水阀与热网二级加热器的吸热侧相连通。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于低压缸零出力的联合供热系统在具体操作时，当外网需热量大于机组供热量时，则由蓄热罐储存的高温工质补充热网供水，以满足外网需求，当外网需热量小于机组供热量时，则将热网回水补充到蓄热罐中，以储存热量及工质，当外网需热量与机组供热量一致时，机组以低压缸零出力模式运行，汽轮机中压缸的抽汽分成三路，分别进入给水泵汽轮机、蓄热换热器及热网二级加热器进行换热做功，以实现余热的充分利用，提升机组的热电调峰能力，并具备储热及储水能力。需要说明的是，本发明能够充分发挥各技术的协同优势，根据外界环境的采暖需求灵活进行供热能力调整，同时可以储蓄热量及工质，并实现汽轮机供热季的零冷源损失运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1为锅炉、2为汽轮机高压缸、3为汽轮机中压缸、4为汽轮机低压缸、5为给水泵汽轮机、6为凝汽器、7为连通管液动蝶阀、8为低压缸零出力冷却蒸汽旁路电动阀8、9为循环水泵、10为吸收式热泵、11为蒸发器、12为发生器、13为冷凝器、14为吸收器、15为蓄热换热器、16为蓄热罐、17为蓄热工质泵、18为热网一级加热器、19为热网二级加热器、20为高温补水阀、21为低温补水阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的基于低压缸零出力的联合供热系统包括锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4、给水泵汽轮机5、凝汽器6、连通管液动蝶阀7、低压缸零出力冷却蒸汽旁路电动阀8、循环水泵9、吸收式热泵10、蒸发器11、发生器12、冷凝器13、吸收器14、蓄热换热器15、蓄热罐16、蓄热工质泵17、热网一级加热器18、热网二级加热器19、高温补水阀20及低温补水阀21；
锅炉1的主蒸汽出口与汽轮机高压缸2的入口相连通，汽轮机高压缸2的出口经锅炉1的再热侧与汽轮机中压缸3的入口相连通，汽轮机中压缸3的出口与汽轮机低压缸4之间通过并联连通的连通管液动蝶阀7与低压缸零出力冷却蒸汽旁路电动阀8相连通；
汽轮机中压缸3的抽汽口分为三路，其中，第一路经给水泵汽轮机5与凝汽器6的放热侧相连通，第二路经热网二级加热器19的放热侧与凝汽器6的放热侧相连通，第三路经蓄热换热器15的放热侧与凝汽器6的放热侧相连通；
蓄热罐16的热工质出口分为两路，其中一路经蒸发器11及热网一级加热器18的放热侧与蓄热罐16的冷工质入口相连通，蓄热罐16的冷工质出口经蓄热工质泵17及蓄热换热器15的吸热侧与蓄热罐16的热工质入口相连通，另一路经高温补水阀20与热网二级加热器19的吸热侧相连通；
热网回水管的出口分为两路，其中，一路经低温补水阀21与蓄热罐16的冷工质入口相连通，另一路经吸收器14、冷凝器13、热网一级加热器18的吸热侧及热网二级加热器19的吸热侧与热网供水管道相连通；
凝汽器6的吸热侧出口经循环水泵9及发生器12与凝汽器6的吸热侧入口相连通。
所述的吸收式热泵10为第一类吸收式热泵；蓄热罐16为斜温层式热水储热罐。
在低压缸零出力运行模式下，连通管液动蝶阀7关闭，低压缸零出力冷却蒸汽旁路电动阀8开启，汽轮机中压缸3的抽汽分成三路，分别进入给水泵汽轮机5、蓄热换热器15及热网二级加热器19中。
汽轮机中压缸3的抽汽进入给水泵汽轮机5做功后变为疏水，再进入到凝汽器6中；汽轮机中压缸3的抽汽经蓄热换热器15放热后变为疏水，再进入到凝汽器6中；汽轮机中压缸3的抽汽经热网二级加热器19放热后变为疏水，再进入到凝汽器6中。
本发明的具体工作过程为：
本发明按照外网需热量与机组供热量的匹配情况，分为以下三种供热运行工况。
当外网需热量与机组供热量一致时，机组以低压缸零出力模式运行，连通管液动蝶阀7关闭，低压缸零出力冷却蒸汽旁路电动阀8开启，汽轮机中压缸3的抽汽分成三路，分别进入给水泵汽轮机5、蓄热换热器15及热网二级加热器19进行换热做功，利用吸收式热泵10回收循环水中汽轮机低压缸4的排汽热量及给水泵汽轮机5的排汽余热；利用蓄热罐16中的工质从蓄热换热器15中吸热，并分别在蒸发器11及热网一级加热器18中对热网回水进行两级放热；利用汽轮机中压缸3的抽汽在热网二级加热器19对热网回水进行第三级加热，从而达到热网供水要求温度，此时高温补水阀20及低温补水阀21保持关闭，蓄热罐16中的工质保持动态平衡。
当外网需热量大于机组供热量时，此时本发明的运行方式与上述供热模式一致，区别在于，此时高温补水阀20开启，低温补水阀21关闭，由蓄热罐16储存的高温工质补充热网供水，以满足外网需求。
当外网需热量小于机组供热量时，此时本发明的运行方式与上述供热模式一致，区别在于，此时，高温补水阀20关闭，低温补水阀21开启，将热网回水补充到蓄热罐16中，以储存热量及工质。
本发明实现了根据外界环境的采暖需求灵活进行供热能力调整，同时可以储蓄热量、工质调峰运行，并能够实现汽轮机供热季的零冷源损失运行。

Claims (8)

1.一种基于低压缸零出力的联合供热系统，其特征在于，包括汽轮机中压缸(3)、给水泵汽轮机(5)、凝汽器(6)、吸收式热泵(10)、蓄热换热器(15)、蓄热罐(16)、蓄热工质泵(17)、热网一级加热器(18)、热网二级加热器(19)及低温补水阀(21)；
吸收式热泵(10)内设置有蒸发器(11)、发生器(12)、冷凝器(13)及吸收器(14)；
汽轮机中压缸(3)的抽汽口分为三路，其中，第一路经给水泵汽轮机(5)与凝汽器(6)的放热侧相连通，第二路经热网二级加热器(19)的放热侧与凝汽器(6)的放热侧相连通，第三路经蓄热换热器(15)的放热侧与凝汽器(6)的放热侧相连通；
蓄热罐(16)的热工质出口分为两路，其中一路经蒸发器(11)及热网一级加热器(18)的放热侧与蓄热罐(16)的冷工质入口相连通，蓄热罐(16)的冷工质出口蓄热换热器(15)的吸热侧与蓄热罐(16)的热工质入口相连通，另一路经热网二级加热器(19)的吸热侧相连通；
热网回水管的出口分为两路，其中，一路经低温补水阀(21)与蓄热罐(16)的冷工质入口相连通，另一路经吸收器(14)、冷凝器(13)、热网一级加热器(18)的吸热侧及热网二级加热器(19)的吸热侧与热网供水管道相连通；
凝汽器(6)的吸热侧出口经发生器(12)与凝汽器(6)的吸热侧入口相连通。
2.根据权利要求1所述的基于低压缸零出力的联合供热系统，其特征在于，还包括锅炉(1)、汽轮机高压缸(2)及汽轮机低压缸(4)；锅炉(1)的主蒸汽出口与汽轮机高压缸(2)的入口相连通，汽轮机高压缸(2)的出口经锅炉(1)的再热侧与汽轮机中压缸(3)的入口相连通，汽轮机中压缸(3)的出口与汽轮机低压缸(4)相连通。
3.根据权利要求2所述的基于低压缸零出力的联合供热系统，其特征在于，汽轮机中压缸(3)的出口与汽轮机低压缸(4)之间通过并联连通的连通管液动蝶阀(7)与低压缸零出力冷却蒸汽旁路电动阀(8)相连通。
4.根据权利要求1所述的基于低压缸零出力的联合供热系统，其特征在于，蓄热罐(16)的冷工质出口经蓄热工质泵(17)及蓄热换热器(15)的吸热侧与蓄热罐(16)的热工质入口相连通。
5.根据权利要求1所述的基于低压缸零出力的联合供热系统，其特征在于，凝汽器(6)的吸热侧出口经循环水泵(9)及发生器(12)与凝汽器(6)的吸热侧入口相连通。
6.根据权利要求1所述的基于低压缸零出力的联合供热系统，其特征在于，蓄热罐(16)的热工质出口经高温补水阀(20)与热网二级加热器(19)的吸热侧相连通。
7.根据权利要求1所述的基于低压缸零出力的联合供热系统，其特征在于，吸收式热泵(10)为第一类吸收式热泵。
8.根据权利要求1所述的基于低压缸零出力的联合供热系统，其特征在于，蓄热罐(16)为斜温层式热水储热罐。
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