CN113883576A - 一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统 - Google Patents

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郭浩
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Abstract

本发明公开了一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，包括中压缸、低压缸、凝汽器、第一换热器和第一换热管，中压缸的排汽口的蒸汽分为两路，一路进入低压缸，另一路进入第一换热器进行换热后进入凝汽器；低压缸的排汽口的蒸汽进入凝汽器，第一换热管设置在凝汽器内，供热回水通过第一换热管进行换热后进入第一换热器，在第一换热器内再次换热后形成供热水。达到的技术效果为：供热回水先经过第一换热管被初步加热后，然后进入第一换热器中被再次加热，两次加热后形成供热水，能量利用率更高，并且中压缸排出的一部分蒸汽通过第一换热器后，温度仍然较高，将其通入凝汽器中用于初步加热供热回水，能够将余热深度利用，节能供热。

Description

一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统
技术领域
本发明涉及热电机组供暖技术领域，具体涉及一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统。
背景技术
当前我国北方供热需求大，热电联产机组存量大，当前热电联产机组供热主要有抽汽供热和高背压供热两种模式，高背压供以热定电，抽汽供热抽汽量需要考虑低压缸安全运行。在“双碳”目标下，实现热电解耦，从而在深度调峰工况下满足供热需求并且降低供热成本是目前行业重点关注的技术。目前热电解耦主要包括低压缸切除技术、旁路蒸汽供热技术、电锅炉技术和蓄热技术，上述技术目前均存在能量利用率低，成本高等缺点。鉴于蒸汽的高品位特征，如何高效利用蒸汽对外供热实现其梯级利用，对于热电机组实现节能供热创收具有重要意义。
发明内容
为此，本发明提供一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，以解决现有技术中能源利用率低问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明的第一方面，一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，包括中压缸、低压缸、凝汽器、第一换热器和第一换热管，所述中压缸的排汽口的蒸汽分为两路，一路进入所述低压缸，另一路进入所述第一换热器进行换热后进入所述凝汽器；所述低压缸的排汽口的蒸汽进入所述凝汽器，所述第一换热管设置在所述凝汽器内，供热回水通过所述第一换热管进行换热后进入所述第一换热器，在所述第一换热器内再次换热后形成供热水。
进一步地，还包括第二换热器和一次风机，所述第二换热器设置在所述一次风机的进风口处，所述第二换热器的进水口与所述凝汽器的出水口连接。
进一步地，还包括第二换热管，所述第二换热管设置在所述凝汽器内，冷却水通过所述第二换热管进入所述凝汽器进行换热。
进一步地，所述中压缸的进汽口连接第一管道，再热蒸汽通过所述第一管道进入所述中压缸内，所述中压缸的排汽口通过第二管道与所述第一换热器的进汽口连接，所述低压缸的进汽口通过第三管道与所述第二管道连接，所述低压缸的排汽口通过第四管道与所述凝汽器的进汽口连接，所述第一换热器内形成的凝结水通过第五管道进入所述第四管道内，所述第二管道上设有第一阀门，所述第三管道上设有第二阀门。
进一步地，所述第一换热器内设有第三换热管，所述第一换热管的一端与供热回水管连接，所述第一换热管的另一端与第九管道的一端连接，所述第九管道的另一端与所述第三换热管的一端连接，所述第三换热管的另一端与供热水管连接，所述供热回水管上设有第三阀门。
进一步地，所述凝汽器的出水口通过第六管道与所述第二换热器的进水口连接，所述第二换热器的出水口与第七管道连接，所述第二换热器的进水口设有第五阀门，所述第二换热器的出水口设有第六阀门。
进一步地，还包括第八管道，所述第八管道的两端分别与所述第六管道和所述第七管道连接，所述第八管道上设有第七阀门。
进一步地，所述第二换热管的两端分别与冷却水进水管和冷却水出水管连接，所述冷却水进水管上设有第四阀门。
进一步地，所述供热发电系统包括供暖季运行模式和非供暖季运行模式，所述供暖季运行模式如下：打开所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第五阀门和所述第六阀门，关闭所述第四阀门和所述第七阀门；所述非供暖季运行模式如下：打开所述第二阀门、所述第四阀门和所述第七阀门，关闭所述第一阀门、所述第三阀门、所述第五阀门和所述第六阀门。
进一步地，所述供暖季运行模式下，所述低压缸采用高背压供热转子；所述非供暖季运行模式下，所述低压缸采用凝汽发电转子。
本发明具有如下优点：通过设置第一换热管，在供暖季节，供热管网中的供热回水首先经过第一换热管在凝汽器中被初步加热后，然后再进入第一换热器中被再次加热，形成供热水，分两次阶梯加热升高供热回水的温度，能量利用率更高，并且中压缸中排出的一部分蒸汽通过第一换热器后，温度仍然较高，将其通入凝汽器中用于初步加热供热回水，能够将余热深度利用，从而实现节能供热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明一些实施例提供的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统的结构示意图。
图中：1、中压缸，2、低压缸，3、凝汽器，4、第一换热器，5、第二换热器，6、一次风机，7、第一管道，8、第二管道，9、第三管道，10、第四管道，11、第五管道，12、第六管道，13、第七管道，14、第八管道，15、供热回水管，16、第九管道，17、供热水管，18、冷却水进水管，19、冷却水出水管，20、第一换热管，21、第二换热管，22、第一阀门，23、第二阀门，24、第三阀门，25、第四阀门，26、第五阀门，27、第六阀门，28、第七阀门。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明第一方面实施例中的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，包括中压缸1、低压缸2、凝汽器3、第一换热器4和第一换热管20，中压缸1的排汽口的蒸汽分为两路，一路进入低压缸2，另一路进入第一换热器4进行换热后进入凝汽器3；低压缸2的排汽口的蒸汽进入凝汽器3，第一换热管20设置在凝汽器3内，供热回水通过第一换热管20进行换热后进入第一换热器4，在第一换热器4内再次换热后形成供热水。
在上述实施例中，需要说明的是，中压缸1和低压缸2用于对外做功进行发电，凝汽器3通过供热回水和/或冷却水对蒸汽进行冷却形成凝结水。
上述实施例达到的技术效果为：通过设置第一换热管20，在供暖季节，供热管网中的供热回水首先经过第一换热管20在凝汽器3中被初步加热后，然后再进入第一换热器4中被再次加热，形成供热水，分两次阶梯加热升高供热回水的温度，能量利用率更高，并且中压缸1中排出的一部分蒸汽通过第一换热器4后，温度仍然较高，将其通入凝汽器3中用于初步加热供热回水，能够将余热深度利用，从而实现节能供热。
可选的，如图1所示，在一些实施例中，还包括第二换热器5和一次风机6，第二换热器5设置在一次风机6的进风口处，第二换热器5的进水口与凝汽器3的出水口连接。
在上述可选的实施例中，需要说明的是，第二换热器5用于在供暖季节提高一次风机6入口空气的温度。
上述可选的实施例的有益效果为：通过设置第二换热器5，能够在供暖季节对一次风机6入风口的空气进行加热，提高一次风机6入风口的空气温度，防止一次风机6入风口结冰，同时提高一次风机6送风的温度，以更高的温度将煤粉送入燃烧室，提高煤粉燃烧热值利用率。
可选的，如图1所示，在一些实施例中，还包括第二换热管21，第二换热管21设置在凝汽器3内，冷却水通过第二换热管21进入凝汽器3进行换热。
在上述可选的实施例中，需要说明的是，第二换热管21用于在非供暖季通入冷却水将凝汽器3中的蒸汽降温，从而将蒸汽变为凝结水。
上述可选的实施例的有益效果为：通过设置第二换热管21，结合第一换热管使用，能够在供暖季和非供暖季切换使用，从而充分利用整个系统的能量，提高能源利用率。
可选的，如图1所示，在一些实施例中，中压缸1的进汽口连接第一管道7，再热蒸汽通过第一管道7进入中压缸1内，中压缸1的排汽口通过第二管道8与第一换热器4的进汽口连接，低压缸2的进汽口通过第三管道9与第二管道8连接，低压缸2的排汽口通过第四管道10与凝汽器3的进汽口连接，第一换热器4内形成的凝结水通过第五管道11进入第四管道10内，第二管道8上设有第一阀门22，第三管道9上设有第二阀门23。
进一步地，第一换热器4内设有第三换热管，第一换热管20的一端与供热回水管15连接，第一换热管20的另一端与第九管道16的一端连接，第九管道16的另一端与第三换热管的一端连接，第三换热管的另一端与供热水管17连接，供热回水管15上设有第三阀门24。
进一步地，凝汽器3的出水口通过第六管道12与第二换热器5的进水口连接，第二换热器5的出水口与第七管道13连接，第二换热器5的进水口设有第五阀门26，第二换热器5的出水口设有第六阀门27。
进一步地，还包括第八管道14，第八管道14的两端分别与第六管道12和第七管道13连接，第八管道14上设有第七阀门28。
进一步地，第二换热管21的两端分别与冷却水进水管18和冷却水出水管19连接，冷却水进水管18上设有第四阀门25。
进一步地，供热发电系统包括供暖季运行模式和非供暖季运行模式，供暖季运行模式如下：打开第一阀门22、第二阀门23、第三阀门24、第五阀门26和第六阀门27，关闭第四阀门25和第七阀门28；非供暖季运行模式如下：打开第二阀门23、第四阀门25和第七阀门28，关闭第一阀门22、第三阀门24、第五阀门26和第六阀门27。
在上述可选的实施例中，需要说明的是，在供暖运行模式下，整个系统的运行模式如下：蒸汽通过第一管道7进入中压缸1中对外进行做功后降温降压，然后一部分降温降压的蒸汽通过第二管道8进入第一换热器4，另一部分降温降压的蒸汽通过第三管道9进入低压缸2再次对外做功，进一步降温降压，然后再通过第四管道10进入凝汽器3中；第一换热器4中的蒸汽通过换热后形成凝结水，然后凝结水通过第五管道11与第四管道10内的蒸汽混合后进入凝汽器3中，供热管网中的供热回水通过供热回水管15进入第一换热管20中被初步加热，被初步加热的供热回水通过第九管道16进入第一换热器内的第三换热管中被再次加热形成供热水，供热水通过供热水管17进入供热管网进行供热；凝汽器3中的凝结水通过第六管道12进入第二换热器5中，对一次风机6入风口的空气进行加热后，再通过第七管道13流出第二换热器5进入锅炉进行加热后循环使用；
在非供暖季运行模式下，整个系统的运行模式如下：蒸汽通过第一管道7进入中压缸1中对外进行做功后降温降压，降温降压的蒸汽通过第二管道8进入第三管道9，然后通过第三管道9进入低压缸2中再次对外做功，进一步降温降压，进一步降温降压的蒸汽通过第四管道10进入凝汽器3中，冷却系统中的冷却水通过冷却水进水管18进入第二换热管21中，对凝结器3中的蒸汽进行换热降温使其变为凝结水，换热升温后的冷却水流出第二换热管21，然后通过冷却水出水管19流回冷却系统中；凝汽器3中的凝结水通过第六管道12依次流入第八管道14、第七管道13，然后再通过第七管道13进入锅炉进行加热后循环使用。
上述可选的实施例的有益效果为：各管道和阀门之间相互配合使用，能够在供暖季和非供暖季进行不同运行模式的自由切换，可实现能量的阶梯利用，充分利用系统内的热量，实现高效灵活的供热发电。
可选的，如图1所示，在一些实施例中，供暖季运行模式下，低压缸2采用高背压供热转子；非供暖季运行模式下，低压缸2采用凝汽发电转子。
上述可选的实施例的有益效果为：供暖季运行模式下，低压缸2采用高背压供热转子，以便于能够在利用低压缸2内的蒸汽进行发电的同时，保障低压缸2内排出的蒸汽具有一定的温度，从而利用低压缸2内排出的蒸汽对供热回水进行初步加热；非供暖季运行模式下，低压缸2采用凝汽发电转子，能够完全充分利用低压缸2内的蒸汽进行发电；供暖季和非供暖季系统采用不同的运行模式，同时两种模式下低压缸2配套使用不同的转子，不同模式之间切换便捷，能够高效灵活的实现供热发电。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，包括中压缸(1)、低压缸(2)、凝汽器(3)、第一换热器(4)和第一换热管(20)，所述中压缸(1)的排汽口的蒸汽分为两路，一路进入所述低压缸(2)，另一路进入所述第一换热器(4)进行换热后进入所述凝汽器(3)；所述低压缸(2)的排汽口的蒸汽进入所述凝汽器(3)，所述第一换热管(20)设置在所述凝汽器(3)内，供热回水通过所述第一换热管(20)进行换热后进入所述第一换热器(4)，在所述第一换热器(4)内再次换热后形成供热水。
2.根据权利要求1所述的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，还包括第二换热器(5)和一次风机(6)，所述第二换热器(5)设置在所述一次风机(6)的进风口处，所述第二换热器(5)的进水口与所述凝汽器(3)的出水口连接。
3.根据权利要求2所述的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，还包括第二换热管(21)，所述第二换热管(21)设置在所述凝汽器(3)内，冷却水通过所述第二换热管(21)进入所述凝汽器(3)进行换热。
4.根据权利要求3所述的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，所述中压缸(1)的进汽口连接第一管道(7)，再热蒸汽通过所述第一管道(7)进入所述中压缸(1)内，所述中压缸(1)的排汽口通过第二管道(8)与所述第一换热器(4)的进汽口连接，所述低压缸(2)的进汽口通过第三管道(9)与所述第二管道(8)连接，所述低压缸(2)的排汽口通过第四管道(10)与所述凝汽器(3)的进汽口连接，所述第一换热器(4)内形成的凝结水通过第五管道(11)进入所述第四管道(10)内，所述第二管道(8)上设有第一阀门(22)，所述第三管道(9)上设有第二阀门(23)。
5.根据权利要求4所述的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，所述第一换热器(4)内设有第三换热管，所述第一换热管(20)的一端与供热回水管(15)连接，所述第一换热管(20)的另一端与第九管道(16)的一端连接，所述第九管道(16)的另一端与所述第三换热管的一端连接，所述第三换热管的另一端与供热水管(17)连接，所述供热回水管(15)上设有第三阀门(24)。
6.根据权利要求5所述的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，所述凝汽器(3)的出水口通过第六管道(12)与所述第二换热器(5)的进水口连接，所述第二换热器(5)的出水口与第七管道(13)连接，所述第二换热器(5)的进水口设有第五阀门(26)，所述第二换热器(5)的出水口设有第六阀门(27)。
7.根据权利要求6所述的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，还包括第八管道(14)，所述第八管道(14)的两端分别与所述第六管道(12)和所述第七管道(13)连接，所述第八管道(14)上设有第七阀门(28)。
8.根据权利要求7所述的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，所述第二换热管(21)的两端分别与冷却水进水管(18)和冷却水出水管(19)连接，所述冷却水进水管(18)上设有第四阀门(25)。
9.根据权利要求8所述的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，所述供热发电系统包括供暖季运行模式和非供暖季运行模式，所述供暖季运行模式如下：打开所述第一阀门(22)、所述第二阀门(23)、所述第三阀门(24)、所述第五阀门(26)和所述第六阀门(27)，关闭所述第四阀门(25)和所述第七阀门(28)；所述非供暖季运行模式如下：打开所述第二阀门(23)、所述第四阀门(25)和所述第七阀门(28)，关闭所述第一阀门(22)、所述第三阀门(24)、所述第五阀门(26)和所述第六阀门(27)。
10.根据权利要求9所述的一种可实现能量梯级回收利用的高效灵活供热发电系统，其特征在于，所述供暖季运行模式下，所述低压缸(2)采用高背压供热转子；所述非供暖季运行模式下，所述低压缸(2)采用凝汽发电转子。
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