CN114508397A - 一种高参数工业抽汽余热利用的系统及方法 - Google Patents

一种高参数工业抽汽余热利用的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高参数工业抽汽余热利用的系统及方法，通过增设附加高压加热器以及少量阀门，利用热再抽汽加热锅炉给水以后对外工业供汽，避免了高参数抽汽直接减温减压，实现蒸汽梯级利用，提高了能源利用效率。该方法改造范围较小，系统简单，改造成本低，且新增加附加高压加热器与原有高压加热器运行方式一样，不会增加运行操作难度，显著减少了节流损失，提高了锅炉给水温度，降低了机组供电煤耗，改善了供汽经济性。

Description

一种高参数工业抽汽余热利用的系统及方法
技术领域
本发明属于新能源及节能技术领域，具体涉及一种高参数工业抽汽余热利用的系统及方法。
背景技术
目前随着风电、光伏等新能源大量建设并网，火电机组整体利用小时显著下滑，不利于机组供电煤耗降低。按在役火电机组深入应用系统性节能新技术，统筹实现能源梯级利用，大力推动节能升级改造，降低系统能耗改造要求，在所有降低煤耗的手段中，进行热电联产改造是有效降低机组供电煤耗的手段之一，尤其是对于南方地区电厂，缺乏居民采暖，进行工业供汽改造是降低供电煤耗是最可行的手段。
目前工业供汽手段多样，其中热再抽汽由于抽汽量大，对锅炉影响小得到广泛应用。由于热再抽汽压力一般偏低，工业供汽用户需要压力较高，二者压差较大，难以通过使用背压机等方式利用蒸汽余压发电，实现能源的梯级利用。因此对于热再供汽目前主要是直接减温减压后用于工业供汽，但这使得通过热再抽汽供汽方式存在大幅节流、减温现象，浪费高品质蒸汽，不符合能源梯级利用的原则，供汽经济性较差。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种高参数工业抽汽余热利用的系统及方法，来避免高参数抽汽直接减温减压，达到减少节流损失，利用抽汽余热，实现能源梯级利用，提高改善供汽经济性的目的。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种高参数工业抽汽余热利用系统，包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器和附加高压加热器；
所述锅炉的主蒸汽进入高压缸做功后再次进入锅炉，锅炉的高温再热蒸汽分为两路，一路进入中压缸做功，另一路进入附加高压加热器加热锅炉给水；
所述中压缸做功后，中压缸排汽进入低压缸做功，低压缸排汽进入凝汽器凝结，凝结水依次经过凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器和附加高压加热器后，进入锅炉加热形成高温高压蒸汽进入高压缸继续做功，完成热力循环；
所述附加高压加热器加热锅炉给水后，附加高压加热器出口蒸汽进入工业供汽管道。
优选地，该系统还包括减温减压装置，所述减温减压装置的输入端连接锅炉高温再热蒸汽出口管道，减温减压装置的输出端连接工业供汽管道。
优选地，附加高压加热器的高温再热蒸汽输入端与锅炉高温再热蒸汽出口管道之间设置有第一阀门。
优选地，附加高压加热器与工业供汽管道之间设置有第二阀门。
优选地，所述减温减压装置与锅炉高温再热蒸汽出口管道之间设置有第三阀门。
优选地，所述减温减压装置与工业供汽管道之间设置有第四阀门。
优选地，一种高参数工业抽汽余热利用方法，包括以下步骤：
步骤一：将锅炉蒸汽出口的主蒸汽引入高压缸做功，使高压缸排汽再次进入锅炉进行加热后形成高温再热蒸汽；
步骤二：关闭第四阀门和第三阀门，开启第二阀门和第一阀门，将高温再热蒸汽分为两路：
使其中一路高温再热蒸汽进入中压缸做功，让中压缸排汽再进入低压缸做功，低压缸排汽进入凝汽器凝结成凝结水，使凝结水通过凝结水泵后，再通过低压加热器加热后进入除氧器除氧，最后将凝结水通过给水泵升压，通过高压加热器和附加高压加热器后，进入锅炉加热，将加热后的凝结水再变成高温高压蒸汽后引入高压缸继续做功，完成热力循环；
使另一路高温再热蒸汽直接通过第一阀门进入附加高压加热器加热锅炉的给水，再将附加高压加热器出口蒸汽经第二阀门排进工业供汽管道。
优选地，步骤二中，当附加高压加热器出现故障时，关闭第一阀门和第二阀门，开启第三阀门和第四阀门，将锅炉的高温再热蒸汽通过减温减压装置直接减温减压至所需蒸汽参数排入工业供汽管道。
优选地，步骤二中，当所需工业供汽参数发生变化时，开启减温减压装置、第二阀门和第一阀门。
优选地，当所需蒸汽参数升高时，调整第三阀门的开度，提高减温减压装置出口蒸汽参数设置，调整第一阀门的开度，使进入附加高压加热器的高温再热蒸汽减少，将减温减压装置的出口蒸汽和附加高压加热器的出口蒸汽混合后进入工业供汽管道；
当所需蒸汽参数降低时，调整第三阀门开度，降低减温减压装置出口蒸汽参数设置，调整第一阀门的开度，使进入附加高压加热器高温再热蒸汽减少，将减温减压装置的出口蒸汽和附加高压加热器的出口蒸汽混合后进入工业供汽管道。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种高参数工业抽汽余热利用的系统，通过增设附加高压加热器将锅炉产生的高温再热蒸汽用于加热锅炉给水后再排入工业供汽管道，避免了锅炉产生的高参数抽汽直接减温减压进入工业供汽管道，从而减少了直接大幅节流损失，提高了锅炉给水温度，降低了机组供电煤耗，改善了供汽经济性。
其次，本发明提供的一种高参数工业抽汽余热利用的方法，充分利用了锅炉产生的热再抽汽余热对锅炉给水进行加热，同时避免了高温再热蒸汽直接减温减压进入工业供汽管道，实现锅炉再热蒸汽的梯级利用，提高了能源利用效率。该方法改造范围较小，只需增加一台附加高压加热器及少量管道阀门，系统简单，改造成本低，且新增加附加高压加热器与原有高压加热器运行方式一样，不会增加运行操作难度。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的高参数工业抽汽余热利用系统结构示意图。
其中：1-锅炉，2-高压缸，3-中压缸，4-低压缸，5-高压加热器，6-除氧器，7-给水泵，8-低压加热器，9-凝结水泵，10-凝汽器，11-第四阀门，12-减温减压装置，13-第三阀门，14-第二阀门，15-附加高压加热器，16-第一阀门。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，一种高参数工业抽汽余热利用系统，包括锅炉1、高压缸2、中压缸3、低压缸4、凝汽器10、凝结水泵9、低压加热器8、除氧器6、给水泵7、高压加热器5和附加高压加热器15，锅炉1蒸汽出口主蒸汽进入高压缸2做功后返回锅炉1进行加热形成高温再热蒸汽；
锅炉1高温再热蒸汽分两路：一路进入中压缸3做功，中压缸3排汽进入低压缸4做功，低压缸4排汽进入凝汽器10凝结、凝结水依次经凝结水泵9、低压加热器8、除氧器6、给水泵7、高压加热器5和附加高压加热器15后，进入锅炉1加热形成高温再热蒸汽后进入高压缸2继续做功，完成热力循环。另一路进入附加高压加热器15加热锅炉给水后，附加高压加热器15出口蒸汽进入工业供汽管道。
该系统还包括减温减压装置12、第一阀门16、第二阀门14、第三阀门13和第四阀门11，所述减温减压装置12的输入端连接锅炉1的高温再热蒸汽出口管道，减温减压装置12的输出端连接工业供汽管道，所述第三阀门13设置于锅炉1高温再热蒸汽出口管道与减温减压装置12输入端之间，所述第四阀门11设置于减温减压装置12输出端与工业供汽管道之间。所述第一阀门16设置在附加高压加热器15与锅炉1高温再热蒸汽出口管道之间，所述第二阀门14设置在附加高压加热器15与工业供汽管道之间。
根据图1，锅炉1蒸汽出口主蒸汽进入高压缸2做功，高压缸2排汽再次进入锅炉1进行加热后形成高温再热蒸汽。
关闭第四阀门11和第三阀门13，开启第二阀门14和第一阀门16，锅炉1的高温再热蒸汽分为两路：
一路进入中压缸3做功，中压缸3排汽再进入低压缸4做功，低压缸4排汽进入凝汽器10凝结，凝结水通过凝结水泵9后，通过低压加热器8进入除氧器6，最后通过给水泵7升压再通过高压加热器5进入附加高压加热器15被加热后，进入锅炉1加热变成高温高压蒸汽进入高压缸2继续做功，完成热力循环。
另一路通过第一阀门16进入附加高压加热器15中加热锅炉给水，附加高压加热器15出口蒸汽经过第二阀门14进入工业供汽管道。
当工业供汽参数发生变化时，开启减温减压装置12和第三阀门13和第四阀门11：
当所需蒸汽参数升高时，调整第三阀门13的开度，提高减温减压装置12出口蒸汽参数设置，调整第一阀门16的开度，减少进入附加高压加热器15的蒸汽，减温减压装置12和附加高压加热器15出口蒸汽混合后进入工业供汽管道。
当所需蒸汽参数降低时，调整第三阀门13开度，降低减温减压装置12出口蒸汽参数设置，调整第一阀门16的开度，减少进入附加高压加热器15的蒸汽，减温减压装置12和附加高压加热器15的出口蒸汽混合后进入工业供汽管道；
当附加高压加热器15出现故障时，关闭第一阀门16和第二阀门14，开启第三阀门13和第四阀门11，高温再热蒸汽通过减温减压装置12直接减温减压至所需蒸汽参数进入工业供汽管道。
本发明提供一种高参数工业抽汽余热利用的系统及方法，通过增设附加高压加热器15，利用高温再热蒸汽加热锅炉1给水以后对外工业供汽，避免了高参数抽汽直接减温减压，显著减少了节流损失，提高了锅炉1给水温度，降低了机组供电煤耗，改善了供汽经济性。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高参数工业抽汽余热利用系统，其特征在于，包括锅炉(1)、高压缸(2)、中压缸(3)、低压缸(4)、凝汽器(10)、凝结水泵(9)、低压加热器(8)、除氧器(6)、给水泵(7)、高压加热器(5)和附加高压加热器(15)；
所述锅炉(1)的主蒸汽进入高压缸(2)做功后再次进入锅炉(1)，锅炉(1)的高温再热蒸汽分为两路，一路进入中压缸(3)做功，另一路进入附加高压加热器(15)加热锅炉(1)给水；
所述中压缸(3)做功后，中压缸(3)排汽进入低压缸(4)做功，低压缸(4)排汽进入凝汽器(10)凝结，凝结水依次经过凝结水泵(9)、低压加热器(8)、除氧器(6)、给水泵(7)、高压加热器(5)和附加高压加热器(15)后，进入锅炉(1)加热形成高温高压蒸汽进入高压缸(2)继续做功，完成热力循环；
所述附加高压加热器(15)加热锅炉(1)给水后，附加高压加热器(15)出口蒸汽进入工业供汽管道。
2.根据权利要求1所述的高参数工业抽汽余热利用系统，其特征在于，还包括减温减压装置(12)，所述减温减压装置(12)的输入端连接锅炉(1)高温再热蒸汽出口管道，减温减压装置(12)的输出端连接工业供汽管道。
3.根据权利要求2所述的高参数工业抽汽余热利用系统，其特征在于，附加高压加热器(15)的高温再热蒸汽输入端与锅炉(1)高温再热蒸汽出口管道之间设置有第一阀门(16)。
4.根据权利要求3所述的高参数工业抽汽余热利用系统，其特征在于，附加高压加热器(15)与工业供汽管道之间设置有第二阀门(14)。
5.根据权利要求4所述的高参数工业抽汽余热利用系统，其特征在于，所述减温减压装置(12)与锅炉(1)高温再热蒸汽出口管道之间设置有第三阀门(13)。
6.根据权利要求5所述的高参数工业抽汽余热利用系统，其特征在于，所述减温减压装置(12)与工业供汽管道之间设置有第四阀门(11)。
7.一种高参数工业抽汽余热利用方法，其特征在于，该方法利用权利要求6中所述的高参数工业抽汽余热利用系统，包括以下步骤：
步骤一：将锅炉(1)蒸汽出口的主蒸汽引入高压缸(2)做功，使高压缸(2)排汽再次进入锅炉(1)进行加热后形成高温再热蒸汽；
步骤二：关闭第四阀门(11)和第三阀门(13)，开启第二阀门(14)和第一阀门(16)，将高温再热蒸汽分为两路：
使其中一路高温再热蒸汽进入中压缸(3)做功，让中压缸(3)排汽再进入低压缸(4)做功，低压缸(4)排汽进入凝汽器(10)凝结成凝结水，使凝结水通过凝结水泵(9)后，再通过低压加热器(8)加热后进入除氧器(6)除氧，最后将凝结水通过给水泵(7)升压，通过高压加热器(5)和附加高压加热器(15)后，进入锅炉(1)加热，将加热后的凝结水再变成高温高压蒸汽后引入高压缸(2)继续做功，完成热力循环；
使另一路高温再热蒸汽直接通过第一阀门(16)进入附加高压加热器(15)加热锅炉(1)的给水，再将附加高压加热器(15)出口蒸汽经第二阀门(14)排进工业供汽管道。
8.根据权利要求7所述的高参数工业抽汽余热利用方法，其特征在于，步骤二中，当附加高压加热器(15)出现故障时，关闭第一阀门(16)和第二阀门(14)，开启第三阀门(13)和第四阀门(11)，将锅炉(1)的高温再热蒸汽通过减温减压装置(12)直接减温减压至所需蒸汽参数排入工业供汽管道。
9.根据权利要求7所述的高参数工业抽汽余热利用方法，其特征在于，步骤二中，当工业供汽参数发生变化时，开启减温减压装置(12)、第二阀门(13)和第一阀门(11)。
10.根据权利要求9所述的高参数工业抽汽余热利用方法，其特征在于，当所需蒸汽参数升高时，调整第三阀门(13)的开度，提高减温减压装置(12)出口蒸汽参数设置，调整第一阀门(16)的开度，使进入附加高压加热器(15)的高温再热蒸汽减少，将减温减压装置(12)的出口蒸汽和附加高压加热器(15)的出口蒸汽混合后进入工业供汽管道；
当所需蒸汽参数降低时，调整第三阀门(13)开度，降低减温减压装置(12)出口蒸汽参数设置，调整第一阀门(16)的开度，使进入附加高压加热器(15)高温再热蒸汽减少，将减温减压装置(12)的出口蒸汽和附加高压加热器(15)的出口蒸汽混合后进入工业供汽管道。
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