CN115218246B - 一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统及其方法，包括供热热源、再热中继站、入口集箱、再热蓄热器、混合控温集箱、疏水泵、疏水收集箱、疏水升压泵及连接管路和附属阀门。本发明可通过新能源发电与常规电网发电两种供电方式，结合蓄热再热技术，对供热蒸汽进行再热。一方面提升了蒸汽热网的供热蒸汽品质，蒸汽加热升温后过热度提高，满足热用户对蒸汽品位要求的同时，减小了热网管损率。另一方面提升了蒸汽热网的供热范围，将再热升温后的蒸汽送入新用户中供热，不仅开发了新的热用户段，增大热网有效供热范围内的热用户数量，实现了蒸汽热网的扩容，还延长了蒸汽热网的供热半径，增大热网的供热范围。

Description

一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统及方法

技术领域

本发明涉及蓄热再热技术和清洁能源利用技术，尤其涉及一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网的供热提升系统。

背景技术

利用城市外围大型火力发电厂的余热为城市集中供热，实现了能量的梯级利用，避免了电厂低品位热能的浪费，同时降低了采暖季锅炉的污染排放，有利于环境友好型社会的发展。

但随着城镇一体化建设的推进，城市集中供热进一步扩大，热用户数量不断增加，这就要求供热管网的管径不断增大、管长也需要不断增加，导致供热管网在非采暖季出现不匹配的大管径小流量运行工况。此时，管网的散热面积较大，热损失也不断增加，特别是随着供热管网的长距离热量输送，由于管道损失的存在和蒸汽冷凝现象的发生，在管网末端即热用户处往往达不到热需求的蒸汽参数要求。为了解决这个问题，通常采用增大电厂的供热温度来补偿供热管网的热损失，使得电厂的经济性降低。另外，低负荷工况下蒸汽流量较小，管道底部会出现积水现象，当压力变化较大时容易形成水锤，损坏供热管网。但在供暖季的用热高峰时期，电厂的供热温度过高，在热损失量一定时，供热末端的蒸汽参数远大于热用户需求，容易导致供热过剩，造成资源浪费。

蓄热储能方法作为调节波动的一种有效技术，可以很好的解决热网供热系统中供需矛盾的问题。如果采用常规热源对蓄热器进行蓄热，蓄热成本会较高。为了实现蓄热供热方法在长距离蒸汽热网系统中的良好应用，可以采用新能源供热装置，在一定程度上降低了蓄热成本，提高了供热系统的经济性。中国专利ZL 202110049382.7利用蓄热技术并结合电加热方式，实现了以热网蒸汽热源为主、新能源发电等为辅的能量高效梯级利用的热网蒸汽蓄热系统，实现热网的峰谷高效利用。中国专利ZL 202010044391.2利用储热技术实现对新能源发电的高效利用，以满足热网供热系统在超负荷和低负荷工况下的经济高效运行目的，最终实现热电系统的高效利用。但这些技术并未完全解决蒸汽热网在低负荷工况下由于蒸汽冷凝造成的管损率过高、经济效益差的问题，更重要的是没有解决为了保证供热温度，导致热网超需求流量输送的浪费问题。所以，如何解决现有热网在扩容情况下满足末端用户蒸汽品位需求及降低管损的问题是蒸汽热网发展面临的挑战。

因此，在满足供热末端热用户热需求的条件下，如何减小蒸汽供热管网热损失，避免低负荷运行下的水锤冲击危害，充分实现供热系统的能量梯级利用，成为长距离蒸汽热网供热系统亟待解决的问题，对提高电厂的经济性和安全性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统及其方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其包括供热热源、供热主管路、再热中继站、再热旁路、旁路截止阀、主管路截止阀、供热支路、供热支路开关阀、若干热用户、若干疏水支路、疏水泵、疏水收集箱、疏水供热支路、疏水升压泵、疏水供热截止阀；

再热中继站包括入口集箱、再热调节阀、若干并联管接头、蓄热再热止回阀、再热蓄热器、混合控温集箱；

供热热源连接用于输送过热蒸汽的供热主管路，若干热用户分别通过供热支路连接供热主管路；供热主管路的饱和段或欠过热段上游设有主管路截止阀；每条供热支路上分别设有供热支路开关阀；再热中继站通过再热旁路并联于主管路截止阀上下游的供热主管路上，且接入供热主管路的再热旁路的进出口处分别设有旁路截止阀；再热旁路与再热中继站中入口集箱、进口侧的并联管接头、再热蓄热器中的换热管、出口侧的并联管接头、混合控温集箱顺次相连构成用于对蒸汽进行再热的旁路回路；再热蓄热器进口侧和出口侧的并联管接头上分别设有再热调节阀和蓄热再热止回阀；

供热主管路上设有若干用于收集疏水的疏水支路，疏水支路汇合后经疏水泵与疏水收集箱相连；疏水收集箱经疏水供热支路与混合控温集箱相连；疏水供热支路上设有疏水升压泵和疏水供热截止阀。

作为优选，所述的再热蓄热器本体包括蓄热材料本体和内嵌于蓄热材料本体中的若干并联换热管和加热器系统；每条并联换热管两端分别通过并联管接头连接入口集箱和混合控温集箱；加热器系统包括聚光加热系统和电加热系统。

作为优选，所述的聚光加热系统包括聚光反射镜、二次反射镜、蓄热体吸热腔；其中，蓄热材料本体上设有蓄热体吸热腔，太阳光通过若干聚光反射镜进行第一次反射后汇集至二次反射镜，通过二次反射镜的第二次反射最终反射汇集至蓄热体吸热腔。

作为优选，所述的电加热系统包括若干发电供电装置、发电供电支路、供电侧断路器和内嵌加热棒；若干内嵌加热棒内嵌于蓄热材料本体中，若干发电供电装置分别通过带有供电侧断路器的发电供电支路连接内嵌加热棒进行供电。

作为优选，所述的发电供电装置为风能发电供电装置、太阳能光伏发电供电装置或常规电网发电供电装置中的一种或多种。

作为优选，所述的蓄热材料本体中的蓄热保温材料为工作温区在400-700℃范围内的相变蓄热材料、显热蓄热材料的一种或其混合物；相变蓄热材料为熔盐或高温液态金属，显热蓄热材料为石墨、氧化铝、铸铁、高温陶瓷中的一种或其混合物。

第二方面，本发明提供了一种根据上述第一方面中任一方案所述基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统的供热提升方法，其包括供热蒸汽品位提升方法和热网供热范围提升方法两种工作方法：

供热蒸汽品位提升方法：供热热源产生的高温过热蒸汽经供热主管路由各供热支路送入热用户，满足用户热需求；当供热主管路中热网管损率升高且出现饱和段或欠过热段蒸汽无法满足末端用户对蒸汽品位的要求时，关闭供热主管路上饱和段或欠过热段上游的主管路截止阀，同时打开旁路截止阀；根据供热蒸汽的流量及温度，确定能够满足蒸汽再热需求的并联换热管启用数量并开启对应的再热调节阀和蓄热再热止回阀；供热主管路中的蒸汽经再热旁路进入再热中继站，先通过入口集箱通过进口侧的并联管接头分配到启用的并联换热管中并流入再热蓄热器中进行再热，再热后的高温蒸汽经出口侧的并联管接头流入混合控温集箱；同时为了控制供热蒸汽的温度，打开疏水供热截止阀，通过疏水升压泵将疏水收集箱中汇合的疏水升压至达到热网的蒸汽压力后经疏水供热支路泵入混合控温集箱中，与再热后的高温蒸汽混合实现对蒸汽温度的调控，形成完成品质提升后的供热蒸汽；完成品质提升后的供热蒸汽经再热旁路重新输入主管路截止阀下游的供热主管路中，并由供热支路送入各末端用户，满足热需求；当供热主管路中热网管损率恢复能够满足末端供热的设计水平后，重新打开主管路截止阀并关闭旁路截止阀，停止再热中继站的启用；

热网供热范围提升方法：若热网在原有基础上进行扩容，由于供热热源的供热参数有限，导致供热末端温降过大，蒸汽温度无法达到供热需且管损量增加时，关闭供热主管路上的饱和段或欠过热段上游的主管路截止阀，通过再热旁路将再热中继站与供热主管路串联，并根据供热蒸汽流量及温度，确定能够满足蒸汽再热需求的并联换热管启用数量并开启对应的再热调节阀和蓄热再热止回阀；供热主管路中的欠过热态蒸汽通过再热旁路进入再热中继站，先通过入口集箱通过进口侧的并联管接头分配到启用的并联换热管中并流入再热蓄热器中进行再热，再热后的高温蒸汽经出口侧的并联管接头流入混合控温集箱；同时为了控制供热蒸汽的温度，打开疏水供热截止阀，通过疏水升压泵将疏水收集箱中汇合的疏水升压至达到热网的蒸汽压力后经疏水供热支路泵入混合控温集箱中，与再热后的高温蒸汽混合实现对蒸汽温度的调控，再将经过调控后的供热蒸汽重新输入主管路截止阀下游的供热主管路中，继续沿供热主管路向下游运输并由若干供热支路送入下游热用户中，保证扩容后的热网用户对蒸汽温度品位的要求。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明通过在长距离蒸汽热网系统的饱和段或欠过热段上游设置再热中继站，对热网蒸汽进行再热，延长了蒸汽热网的输送半径，解决了传统热网扩容受热源温度、压力限制的问题，同时后段再热也降低了整个热网的散热损失，减小了管损率，提高了经济效益。

(2)本发明通过设置再热中继站旁路，满足了蒸汽热网低负荷工况下的供热热网下游热用户对蒸汽品位的要求，同时减小了热网管损率。

(3)本发明提出热网再热蓄热器的热源以太阳能聚光加热和新能源发电为主，并辅助以常规电网发电的两种供电方式，实现了传统热网对新能源充分消纳的同时，也保障了蓄热热源的可靠性。

附图说明

图1是一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热蒸汽品位提升系统示意图；

图2是一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热范围提升系统示意图；

图3是蓄热再热器采用聚光加热系统示意图；

图4是蓄热再热器采用电加热系统示意图。

图中：供热热源1、供热主管路2、再热中继站3、再热旁路4、旁路截止阀5、主管路截止阀6、供热支路7、供热支路开关阀8、若干热用户9、若干疏水支路10、疏水泵11、疏水收集箱12、疏水供热支路13、疏水升压泵14、疏水供热截止阀15。

入口集箱31、再热调节阀32、若干并联管接头33、蓄热再热止回阀34、再热蓄热器35、混合控温集箱36。

蓄热材料本体350、若干并联换热管351、加热器系统352。聚光反射镜353、二次反射镜354、蓄热体吸热腔355。发电供电装置356、发电供电支路357、供电侧断路器358、内嵌加热棒359。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。本发明各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，该系统通过阀门的切换可以形成两种形式，第一种是基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热蒸汽品位提升系统，第二种是基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热范围提升系统。

如图1所示，展示了第一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热蒸汽品位提升系统，其主要组件包括供热热源1、供热主管路2、再热中继站3、再热旁路4、旁路截止阀5、主管路截止阀6、供热支路7、供热支路开关阀8、若干热用户9、若干疏水支路10、疏水泵11、疏水收集箱12、疏水供热支路13、疏水升压泵 14、疏水供热截止阀15。

其中，再热中继站3中的组件包括入口集箱31、再热调节阀32、若干并联管接头33、蓄热再热止回阀34、再热蓄热器35、混合控温集箱36。

供热热源1连接用于输送过热蒸汽的供热主管路2，若干热用户9分别通过供热支路7连接供热主管路2。每条供热支路7上分别设有供热支路开关阀8，可对各热用户9的蒸汽输送进行独立控制。

在正常运行的工况下，供热主管路2中的过热蒸汽可以满足所有热用户9 的需求，但是当蒸汽热网的总负荷降低、蒸汽流量减小或者散热损失增大时，热网管损率升高，蒸汽温度下降过快，容易在热网末端出现蒸汽无法满足蒸汽品位要求的饱和段或欠过热段。此时，需要利用本发明的再热中继站3对欠过热态蒸汽进行再热，使其重新满足末端热用户对于过热蒸汽的品位要求。因此，可在供热主管路2的饱和段或欠过热段上游设有主管路截止阀6，当需要启用再热中继站3时可以通过主管路截止阀关闭管内蒸汽继续直接向下游输送。再热中继站3 通过再热旁路4并联于主管路截止阀6上下游的供热主管路2上，且接入供热主管路2的再热旁路4的进出口处分别设有旁路截止阀5。再热旁路4与再热中继站3中入口集箱31、进口侧的并联管接头33、再热蓄热器35中的换热管、出口侧的并联管接头33、混合控温集箱36顺次相连构成用于对蒸汽进行再热的旁路回路。再热蓄热器35进口侧的并联管接头33和出口侧的并联管接头33上分别设有再热调节阀32和蓄热再热止回阀34。再热蓄热器35中内嵌有一系列并联的换热管，每一条换热管均可通过两侧的并联管接头33连接中入口集箱31和混合控温集箱36，且可通过再热调节阀32和蓄热再热止回阀34来控制每一条并联换热管是否被启用。通过改变被启用的并联换热管的数量，可以调整再热蓄热器35中的有效换热面积，进而改变蒸汽经过再热蓄热器35后的蒸汽参数。具体启用的并联换热管的数量，可通过实际试验或者理论计算进行确定。

另外，蒸汽沿供热主管路2输送过程中会产生疏水，因此供热主管路2上间隔性设有若干用于收集疏水的疏水支路10，疏水支路10汇合后经疏水泵11与疏水收集箱12相连，由疏水收集箱12统一收集供热主管路2沿线不同位置产生的疏水。疏水收集箱12经疏水供热支路13与混合控温集箱36相连，且疏水供热支路13上设有疏水升压泵14和疏水供热截止阀15。疏水供热截止阀15的作用是控制疏水供热支路13的开闭。疏水升压泵14的作用是将疏水收集箱12内的疏水进行升压，使其达到一定压力后进入混合控温集箱36中与再热后的高温蒸汽进行混合，以便于根据实际需要调节最终返回供热主管路2的蒸汽参数。

需要注意的是，供热主管路(2)中的饱和段或欠过热段具体位置需要根据实际的管网中蒸汽的温度分布情况进行确定。

基于上述图1所示的基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热蒸汽品位提升系统，可以通过将热网中饱和段或欠过热段中的欠热蒸汽引入再热中继站3中进行再热，并结合疏水进行蒸汽参数调节，从而提升了蒸汽热网的供热蒸汽品质，满足热用户对蒸汽品位要求的同时，减小了热网管损率。而当热网恢复正常的工况水平时，亦可重新开启主管路截止阀6并关闭旁路截止阀5，无需启用再热中继站3。

另外，如图2所示，展示了第二种是基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热范围提升系统的具体形式，其包括供热热源1、供热主管路2、再热中继站3、供热支路7、供热支路开关阀8、若干热用户9、若干疏水支路10、疏水泵11、疏水收集箱12、疏水供热支路13、疏水升压泵14、疏水供热截止阀15。其中再热中继站3包括入口集箱31、再热调节阀32、若干并联管接头33、蓄热再热止回阀34、再热蓄热器35、混合控温集箱36。供热热源1经供热主管路2和供热支路7与若干热用户9相连。供热主管路2的饱和段或欠过热段上游安装有再热中继站3。供热支路7上设有供热支路开关阀8。供热主管路2与再热中继站3中入口集箱31、并联管接头33、再热蓄热器35、并联管接头33、混合控温集箱 36顺次相连构成串联管路。再热蓄热器35进出口并联管接头33上分别设有再热调节阀32和蓄热再热止回阀34。供热主管路2上设有若干疏水支路10，疏水支路10汇合后经疏水泵11与疏水收集箱12相连。疏水收集箱12经疏水供热支路13与混合控温集箱36相连。疏水供热支路13上设有疏水升压泵14、疏水供热截止阀15。

对比图1和图2可以发现，图2中的长距离蒸汽热网供热范围提升系统实际上就是图1所示的长距离蒸汽热网供热蒸汽品位提升系统中主管路截止阀6关闭后的等效示意图，因此图2中的系统实际可以通过图1中的系统经过阀门控制后得到。因此，图2所示系统中各组件的具体连接形式和内部工作过程均与图1 中的系统相同。

由此可见，在图1中的长距离蒸汽热网供热蒸汽品位提升系统建设完毕并投入使用后，假如热网在原有基础上进行扩容，增加了更多的热用户，导致末端热用户的过热蒸汽需求无法满足，就可以通过在主管路截止阀6处断开供热主管路 2，将欠过热态蒸汽通过再热旁路4进入再热中继站3中提升蒸汽品位。

另外，在上述两助攻基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统中，再热蓄热器本体35可根据内部的加热组件不同分为采用聚光加热的蓄热再热器和采用电加热的蓄热再热器两类。

如图3所示，展示了一种采用聚光加热的蓄热再热器，其中再热蓄热器本体35包括蓄热材料本体350和内嵌于蓄热材料本体350中的若干并联换热管351 和加热器系统352；每条并联换热管351两端分别通过并联管接头33连接入口集箱31和混合控温集箱36。加热器系统352为聚光加热系统，聚光加热系统包括聚光反射镜353、二次反射镜354、蓄热体吸热腔355；其中，蓄热材料本体 350上设有蓄热体吸热腔355，太阳光通过若干聚光反射镜353进行第一次反射后汇集至二次反射镜354，通过二次反射镜354的第二次反射最终反射汇集至蓄热体吸热腔355。

如图4所示，展示了一种采用电加热的蓄热再热器，其中再热蓄热器本体 35包括蓄热材料本体350和内嵌于蓄热材料本体350中的若干并联换热管351 和加热器系统352；每条并联换热管351两端分别通过并联管接头33连接入口集箱31和混合控温集箱36。加热器系统352为电加热系统，电加热系统包括若干发电供电装置356、发电供电支路357、供电侧断路器358和内嵌加热棒359；若干内嵌加热棒359内嵌于蓄热材料本体350中，若干发电供电装置356分别通过带有供电侧断路器358的发电供电支路357连接内嵌加热棒359进行供电。

对于上述采用电加热的蓄热再热器而言，为了满足其中的电力需求，可设置通过新能源发电与常规电网发电两种供电方式，即发电供电装置356为风能发电供电装置、太阳能光伏发电供电装置或常规电网发电供电装置中的一种或多种。

因此，两种形式的蓄热再热器中，其他组件结构是相同的，区别仅在于加热器系统352的形式。当加热器系统352采用聚光加热系统时，太阳能通过聚光反射镜353进行第一次反射，一次反射后的太阳能反射汇集至二次反射镜354进行第二次反射，经过二次反射的太阳能最终反射汇集至蓄热体吸热腔355，由蓄热体吸热腔355吸收，并对再热蓄热器35进行蓄热。当加热器系统352采用电加热系统时，闭合供电侧断路器358，新能源发电与常规电网发电等发电供电装置 356产生的电能经发电供电支路357汇集后，通过加热蓄热材料本体350中的若干内嵌加热棒359，对再热蓄热器35进行蓄热。

另外，本发明中蓄热材料本体350中的蓄热保温材料可根据实际情况进行调整。在本实施例中，蓄热保温材料可采用工作温区在400-700℃范围内的相变蓄热材料、显热蓄热材料的一种或其混合物；其中相变蓄热材料为熔盐或高温液态金属，显热蓄热材料为石墨、氧化铝、铸铁、高温陶瓷中的一种或其混合物。

在本发明中，在上述两种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统的基础上，进一步提供了供热提升方法，其包括供热蒸汽品位提升方法和热网供热范围提升方法两种工作方法：

第一种工作方法是通过上述基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热蒸汽品位提升系统实现的一种提升热网供热蒸汽品位的工作方法，具体如下：

在正常工况下，供热热源1产生的高温过热蒸汽经供热主管路2由各供热支路7送入热用户9，满足用户热需求。

但是，当蒸汽热网的总负荷降低、蒸汽流量减小或者散热损失增大时，热网管损率升高，且饱和段或欠过热段的蒸汽无法满足末端用户对蒸汽品位的要求。其原因在于：一方面，疏水支路10的存在会导致热网本身损失一部分能量，另一方面，在高温过热蒸汽的输送过程中，蒸汽存在由过热态到饱和态的转变，热网饱和段出现蒸汽冷凝现象。

因此，当供热主管路2中因为热网管损率升高，出现饱和段或欠过热段蒸汽无法满足末端用户对蒸汽品位的要求时，需要将蒸汽热网的饱和段或欠过热段的供热蒸汽流入再热中继站3的再热蓄热器35中进行再热，提升蒸汽品质，满足用户热需求。具体做法是：关闭供热主管路2上饱和段或欠过热段上游的主管路截止阀6，同时打开旁路截止阀5；根据供热蒸汽的流量及温度，确定能够满足蒸汽再热需求的并联换热管351启用数量并开启对应的再热调节阀32和蓄热再热止回阀34；供热主管路2中的蒸汽经再热旁路4进入再热中继站3，先通过入口集箱31通过进口侧的并联管接头33分配到启用的并联换热管351中并流入再热蓄热器35中进行再热，再热后的高温蒸汽经出口侧的并联管接头33流入混合控温集箱36；同时为了控制供热蒸汽的温度，打开疏水供热截止阀15，通过疏水升压泵14将疏水收集箱12中汇合的疏水升压至达到热网的蒸汽压力后经疏水供热支路13泵入混合控温集箱36中，与再热后的高温蒸汽混合，使蒸汽参数降低以控制供热蒸汽的温度(需注意的是疏水和蒸汽的具体混合比例可根据蒸汽出口温度而定)，从而实现对蒸汽温度的调控，形成完成品质提升后的供热蒸汽；完成品质提升后的供热蒸汽经再热旁路4重新输入主管路截止阀6下游的供热主管路2中，并由供热支路7送入各末端用户，满足热需求；当供热主管路2中热网管损率恢复能够满足末端供热的设计水平后，重新打开主管路截止阀6并关闭旁路截止阀5，仅有供热热源1进行供热，停止再热中继站3的启用以等待下一次启用。

在此过程中，供热蒸汽经再热蓄热器35进行再热，通过混合控温集箱36 与疏水混合进行温度调节。加热升温后，供热蒸汽的过热度提高，满足热用户9 对蒸汽品位要求的同时，减小了热网管损率。

第二种工作方法是通过上述基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统实现的一种提升蒸汽热网供热范围的工作方法，具体如下：

若热网在原有基础上进行扩容，由于供热热源1的供热参数有限，导致供热末端温降过大，蒸汽温度无法达到供热需且管损量增加时，关闭供热主管路2 上的饱和段或欠过热段上游的主管路截止阀6，通过再热旁路4将再热中继站3 与供热主管路2串联，即将图1所示系统转变为图2所示系统。根据供热蒸汽流量及温度，确定能够满足蒸汽再热需求的并联换热管351启用数量并开启对应的再热调节阀32和蓄热再热止回阀34；供热主管路2中的欠过热态蒸汽通过再热旁路4进入再热中继站3，先通过入口集箱31通过进口侧的并联管接头33分配到启用的并联换热管351中并流入再热蓄热器35中进行再热，再热后的高温蒸汽经出口侧的并联管接头33流入混合控温集箱36；同时为了控制供热蒸汽的温度，打开疏水供热截止阀15，通过疏水升压泵14将疏水收集箱12中汇合的疏水升压至达到热网的蒸汽压力后经疏水供热支路13泵入混合控温集箱36中，与再热后的高温蒸汽混合，使蒸汽参数降低以控制供热蒸汽的温度(需注意的是疏水和蒸汽的具体混合比例可根据蒸汽出口温度而定)，从而实现对蒸汽温度的调控，再将经过调控后的供热蒸汽重新输入主管路截止阀6下游的供热主管路2 中，继续沿供热主管路2向下游运输并由若干供热支路7送入下游热用户9中(包括原热网饱和段之后的欠过热段下游热用户9以及热容延伸段内的新热用户9)，保证扩容后的热网用户对蒸汽温度品位的要求。

在此过程中，通过再热蓄热器35对蒸汽进行再热升温，并经供热支路7将再热后的蒸汽送入延伸段新热用户9中供热，满足用户热需求。一方面开发了新的热用户段，增大热网有效供热范围内的热用户数量，实现了蒸汽热网的扩容；另一方面延长蒸汽热网的供热半径，增大了热网的供热范围。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于包括供热热源(1)、供热主管路(2)、再热中继站(3)、再热旁路(4)、旁路截止阀(5)、主管路截止阀(6)、供热支路(7)、供热支路开关阀(8)、若干热用户(9)、若干疏水支路(10)、疏水泵(11)、疏水收集箱(12)、疏水供热支路(13)、疏水升压泵(14)、疏水供热截止阀(15)；再热中继站(3)包括入口集箱(31)、再热调节阀(32)、若干并联管接头(33)、蓄热再热止回阀(34)、再热蓄热器(35)、混合控温集箱(36)；

供热热源(1)连接用于输送过热蒸汽的供热主管路(2)，若干热用户(9)分别通过供热支路(7)连接供热主管路(2)；供热主管路(2)的饱和段或欠过热段上游设有主管路截止阀(6)；每条供热支路(7)上分别设有供热支路开关阀(8)；再热中继站(3)通过再热旁路(4)并联于主管路截止阀(6)上下游的供热主管路(2)上，且接入供热主管路(2)的再热旁路(4)的进出口处分别设有旁路截止阀(5)；再热旁路(4)与再热中继站(3)中入口集箱(31)、进口侧的并联管接头(33)、再热蓄热器(35)中的换热管、出口侧的并联管接头(33)、混合控温集箱(36)顺次相连构成用于对蒸汽进行再热的旁路回路；再热蓄热器(35)进口侧和出口侧的并联管接头(33)上分别设有再热调节阀(32)和蓄热再热止回阀(34)；

供热主管路(2)上设有若干用于收集疏水的疏水支路(10)，疏水支路(10)汇合后经疏水泵(11)与疏水收集箱(12)相连；疏水收集箱(12)经疏水供热支路(13)与混合控温集箱(36)相连；疏水供热支路(13)上设有疏水升压泵(14)和疏水供热截止阀(15)。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于所述的再热蓄热器(35)包括蓄热材料本体(350)和内嵌于蓄热材料本体(350)中的若干并联换热管(351)和加热器系统(352)；每条并联换热管(351)两端分别通过并联管接头(33)连接入口集箱(31)和混合控温集箱(36)；加热器系统(352)包括聚光加热系统和电加热系统。

3.根据权利要求2所述的一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于所述的聚光加热系统包括聚光反射镜(353)、二次反射镜(354)、蓄热体吸热腔(355)；其中，蓄热材料本体(350)上设有蓄热体吸热腔(355)，太阳光通过若干聚光反射镜(353)进行第一次反射后汇集至二次反射镜(354)，通过二次反射镜(354)的第二次反射最终反射汇集至蓄热体吸热腔(355)。

4.根据权利要求2所述的一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于所述的电加热系统包括若干发电供电装置(356)、发电供电支路(357)、供电侧断路器(358)和内嵌加热棒(359)；若干内嵌加热棒(359)内嵌于蓄热材料本体(350)中，若干发电供电装置(356)分别通过带有供电侧断路器(358)的发电供电支路(357)连接内嵌加热棒(359)进行供电。

5.根据权利要求4所述的一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于所述的发电供电装置(356)为风能发电供电装置、太阳能光伏发电供电装置或常规电网发电供电装置中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于所述的蓄热材料本体(350)中的蓄热保温材料为工作温区在400-700℃范围内的相变蓄热材料、显热蓄热材料的一种或其混合物；相变蓄热材料为熔盐或高温液态金属，显热蓄热材料为石墨、氧化铝、铸铁、高温陶瓷中的一种或其混合物。

7.一种根据权利要求1～6任一所述基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统的供热提升方法，其特征在于包括供热蒸汽品位提升方法和热网供热范围提升方法两种工作方法：

供热蒸汽品位提升方法：供热热源(1)产生的高温过热蒸汽经供热主管路(2)由各供热支路(7)送入热用户(9)，满足用户热需求；当供热主管路(2)中热网管损率升高且出现饱和段或欠过热段蒸汽无法满足末端用户对蒸汽品位的要求时，关闭供热主管路(2)上饱和段或欠过热段上游的主管路截止阀(6)，同时打开旁路截止阀(5)；根据供热蒸汽的流量及温度，确定能够满足蒸汽再热需求的并联换热管(351)启用数量并开启对应的再热调节阀(32)和蓄热再热止回阀(34)；供热主管路(2)中的蒸汽经再热旁路(4)进入再热中继站(3)，先通过入口集箱(31)通过进口侧的并联管接头(33)分配到启用的并联换热管(351)中并流入再热蓄热器(35)中进行再热，再热后的高温蒸汽经出口侧的并联管接头(33)流入混合控温集箱(36)；同时为了控制供热蒸汽的温度，打开疏水供热截止阀(15)，通过疏水升压泵(14)将疏水收集箱(12)中汇合的疏水升压至达到热网的蒸汽压力后经疏水供热支路(13)泵入混合控温集箱(36)中，与再热后的高温蒸汽混合实现对蒸汽温度的调控，形成完成品质提升后的供热蒸汽；完成品质提升后的供热蒸汽经再热旁路(4)重新输入主管路截止阀(6)下游的供热主管路(2)中，并由供热支路(7)送入各末端用户，满足热需求；当供热主管路(2)中热网管损率恢复能够满足末端供热的设计水平后，重新打开主管路截止阀(6)并关闭旁路截止阀(5)，停止再热中继站(3)的启用；

热网供热范围提升方法：若热网在原有基础上进行扩容，由于供热热源(1)的供热参数有限，导致供热末端温降过大，蒸汽温度无法达到供热需且管损量增加时，关闭供热主管路(2)上的饱和段或欠过热段上游的主管路截止阀(6)，通过再热旁路(4)将再热中继站(3)与供热主管路(2)串联，并根据供热蒸汽流量及温度，确定能够满足蒸汽再热需求的并联换热管(351)启用数量并开启对应的再热调节阀(32)和蓄热再热止回阀(34)；供热主管路(2)中的欠过热态蒸汽通过再热旁路(4)进入再热中继站(3)，先通过入口集箱(31)通过进口侧的并联管接头(33)分配到启用的并联换热管(351)中并流入再热蓄热器(35)中进行再热，再热后的高温蒸汽经出口侧的并联管接头(33)流入混合控温集箱(36)；同时为了控制供热蒸汽的温度，打开疏水供热截止阀(15)，通过疏水升压泵(14)将疏水收集箱(12)中汇合的疏水升压至达到热网的蒸汽压力后经疏水供热支路(13)泵入混合控温集箱(36)中，与再热后的高温蒸汽混合实现对蒸汽温度的调控，再将经过调控后的供热蒸汽重新输入主管路截止阀(6)下游的供热主管路(2)中，继续沿供热主管路(2)向下游运输并由若干供热支路(7)送入下游热用户(9)中，保证扩容后的热网用户对蒸汽温度品位的要求。