CN205013067U - 一种背压机供热、储能系统 - Google Patents

一种背压机供热、储能系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型一种背压机供热、储能系统涉及的是一种热电厂的供热储能系统,尤其是一种背压机供热蒸汽加后置背压机储能系统。包括背压机供热子系统和储能子系统;所述背压机供热子系统包括锅炉、供热背压机、汽动泵小汽机、低压除氧器、给水泵、备用给水泵、高压加热器、连续排污扩容器、定期排污扩容器和减温减压器;所述储能子系统包括储能背压机、冷水箱、热水箱、汽水加热器和给水自动控制器、热水泵、冷水泵;在热负荷低谷时,供热背压机的多余供热量通过本储能系统,储存在热水箱中;在热负荷高峰时,进入供热背压机回热系统的给水为热水箱中的热水,减少供热背压机排汽加热回热系统的蒸汽用量,增加对外供热量。

Description

一种背压机供热、储能系统
技术领域
本实用新型一种背压机供热、储能系统涉及的是一种热电厂的供热储能系统,尤其是一种背压机供热蒸汽加后置背压机储能系统。
背景技术
常规热电厂背压机的供热系统主要包括背压机和投运减温减压器。热电厂背压机的供热由背压机直接对外供热,当超过背压机的供热量时,投运减温减压器供热;当热负荷小于背压机的额定供热量时,背压机减负荷运行。
热电厂热用户的用热量随着热用户用热生产班次、生产负荷率和季节有较大变化,基本上每一个热用户24小时的用热均不一样,当热用户有2班制和3班制时,用热量变化更明显。
采用减温减压器运行时,该部分供热蒸汽没有热电联产,不经济;背压机减负荷运行时,脱离背压机设计工况,使得背压机排汽温度升高,内效率降低,降低背压机的经济性。目前还没有没有专门的用于背压机的储能系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种背压机供热、储能系统,在原供热背压机供热系统基础上增加储能背压机、热水箱及自动控制器,在热负荷低谷时,供热背压机的多余供热量通过本储能系统,储存在热水箱中;在热负荷高峰时,进入供热背压机回热系统的给水为热水箱中的热水,减少供热背压机排汽加热回热系统的蒸汽用量,增加对外供热量。
本实用新型是采取以下技术方案实现的:
一种背压机供热、储能系统包括背压机供热子系统和储能子系统;
所述背压机供热子系统包括锅炉、供热背压机、汽动泵小汽机、低压除氧器、给水泵、备用给水泵、高压加热器、连续排污扩容器、定期排污扩容器和减温减压器;锅炉的出汽口通过主蒸汽管道与供热背压机的主汽门进口相连;供热背压机的排汽出口分为两路,一路与供热管口相连,另一路经过汽动泵小汽机后,与低压除氧器相连;低压除氧器的低压给水端通过给水泵和备用给水泵与高压加热器进口相连;高压加热器的热水出水口与锅炉的进水口相连,经过高压加热器的热水送入锅炉省煤器,锅炉的排污口与连续排污扩容器相连;连续排污扩容器排污口与定期排污扩容器相连,连续排污扩容器内的排污水接入定期排污扩容器。
所述储能子系统包括储能背压机、冷水箱、热水箱、汽水加热器和给水自动控制器、热水泵、冷水泵;汽水加热器的进汽口与供热背压机的排汽管相连;从化学水车间来的除盐水即冷水一路与汽水加热器的冷水接口相连,汽水加热器的热水出口与热水箱进水口相连,所述冷水在汽水加热器加热后存储于热水箱,从化学水车间来的除盐水即冷水另一路与冷水箱的入水口相连;冷水箱的出水口经冷水泵与给水自动控制器的冷水端相连,冷水箱的冷水进入给水自动控制器,热水箱的出水口经热水泵与给水自动控制器的热水端相连,将热水送入给水自动控制器,冷水箱的冷水和热水箱的热水通过给水自动控制器,自动调节进入热电厂回热系统的进水温度;给水自动控制器与热电厂回热系统的给水进口端相连;
储能背压机的进汽口与供热背压机的排汽管相连;储能背压机的排汽口与储能系统的汽水加热器的蒸汽接口相连;汽水加热器热水出口端与热水箱相连。从化学水车间来的除盐水即冷水分为两路,一路与汽水加热器的冷水接口相连,冷水与储能背压机排汽口的排汽在汽水加热器混合加热后存储于热水箱,从化学水车间来的除盐水即冷水的另一路与冷水箱相连;冷水箱的出水口与给水自动控制器的冷水端相连,冷水箱的冷水进入给水自动控制器;热水箱的出水口与给水自动控制器的热水端相连,将热水送入给水自动控制器;冷水箱的冷水和热水箱的热水通过给水自动控制器,自动调节进入热电厂回热系统的进水温度;给水自动控制器与热电厂回热系统的给水进口端相连。
给水自动控制器对给水出口温度进行控制,其工作原理是:当供热背压机在外界热负荷大于其给水温度95℃时的额定供热量时,给水自动控制器将给水温度控制在95℃;当供热背压机在外界热负荷小于其给水温度20℃(环境温度)的额定供热量时,给水自动控制器将给水温度控制在20℃;供热背压机在外界热负荷小于其给水温度95℃的额定供热量和大于其给水温度20℃的额定供热量时,根据供热背压机热力学特性,在给水自动控制器中设定供热背压机满负荷运行并匹配外界热负荷的给水温度,并按照该设定值控制进入给水自动控制器的热水和冷水量,达到该设定值,使得供热背压机满负荷额定运行。
背压机供热、储能系统的供热储能方法包括如下步骤:
1)背压机供热子系统的锅炉产生的新蒸汽通过主蒸汽管道送到供热背压机的主汽门进口;经供热背压机以后的蒸汽一路进入供热管道,另一路通过汽动泵小汽机后进入低压除氧器;通过低压除氧器的低压给水端经给水泵和备用给水泵后,送到高压加热器;经过高压加热器的热水送入锅炉省煤器,锅炉的排污水经过连续排污扩容器后进入定期排污扩容器;
2)在热负荷低谷时,背压机供热子系统的排汽部分进入储能背压机,储能背压机排汽,通过汽水加热器将化学水车间过来的20℃(环境温度)除盐水加热到95℃后存储在热水箱中;
3)在热负荷高峰时,储能背压机停止运行,给水自动控制器关闭冷水端接口,此时进入热力系统的水为热水箱中的95℃除盐水,减少供热背压机用于回热的蒸汽量,提高供热用背压机对外供热量;
4)在热负荷非高峰或低谷时,关闭储能背压机,给水自动控制器接通热水端和冷水端接口,控制进入热力系统的水为20℃-90℃之间,使得供热背压机的排汽量自动适应外界热负荷,达到供热背压机满负荷运行,提高热电厂热效率和经济效益。
在所述步骤2)中,给水自动控制器热水端接口关闭,进入热力系统的水为冷水箱中的20℃(环境温度)除盐水,增加供热背压机用于回热的蒸汽量,降低供热背压机对外供热量。
本实用新型的优点:本实用新型系统在原背压机供热系统基础上增加储能背压机、热水箱、冷水箱、汽水加热器及给水自动控制器,在热负荷低谷时,供热背压机的供热量通过本储能系统,储存在热水箱中。在热负荷高峰时,供热背压机额定运行,进入供热背压机回热系统的给水为热水箱中的热水,减少供热背压机排汽加热回热系统的蒸汽用量,增加对外供热量。对于我国众多的热电厂,尤其是有许多纯背压机的热电厂,热负荷的变化幅度较大。为响应国家节能减排的号召,积极控制热电厂的燃煤总量,提高热电厂背压机的运行效率,背压机供热蒸汽储能系统具有很大的推广应用价值。
附图说明
以下将结合附图对本实用新型进一步说明:
图1是本实用新型的背压机供热、储能系统原理图。
图2是本实用新型具体实施例-夏季典型日热负荷曲线图;
图3是本实用新型具体实施例-冬季典型日热负荷曲线图。
图1中:1、锅炉,2、供热背压机,3、汽动泵小汽机,4、低压除氧器,5、给水泵,6、备用给水泵,7、高压加热器,8、连续排污扩容器,9、定期排污扩容器,10、减温减压器,11、储能背压机,12、热水箱,13、冷水箱,14、汽水加热器,15、给水自动控制器,16、冷水泵,17、热水泵。
具体实施方式
参照附图1,本实用新型一种背压机供热、储能系统包括背压机供热子系统和储能子系统;
所述背压机供热子系统包括锅炉1、供热背压机2、汽动泵小汽机3、低压除氧器4、给水泵5、备用给水泵6、高压加热器7、连续排污扩容器8、定期排污扩容器9和减温减压器10;锅炉1的出汽口通过主蒸汽管道与供热背压机2的主汽门进口相连;供热背压机2的排汽出口分为两路,一路与供热管口相连,另一路经过汽动泵小汽机3后,与低压除氧器4相连;低压除氧器4的低压给水端通过给水泵5和备用给水泵6与高压加热器7进口相连;高压加热器7的热水出水口与锅炉1的进水口相连,经过高压加热器7的热水送入锅炉省煤器,锅炉1的排污口与连续排污扩容器8相连;连续排污扩容器8排污口与定期排污扩容器9相连,连续排污扩容器8内的排污水接入定期排污扩容器9。
所述储能子系统包括储能背压机11、冷水箱13、热水箱12、汽水加热器14和给水自动控制器15、热水泵17、冷水泵16;从化学水车间来的除盐水即冷水一路与汽水加热器14的冷水接口相连,汽水加热器14的热水出口与热水箱12进水口相连,所述冷水在汽水加热器14加热后存储于热水箱12,从化学水车间来的除盐水即冷水另一路与冷水箱的入水口相连;冷水箱13的出水口经冷水泵16与给水自动控制器15的冷水端相连,冷水箱13的冷水进入给水自动控制器15,热水箱12的出水口经热水泵17与给水自动控制器15热水端相连,将热水送入给水自动控制器15,冷水箱13的冷水和热水箱12的热水通过给水自动控制器15,自动调节进入热电厂回热系统的进水温度;给水自动控制器15与热电厂回热系统的给水进口端相连;
储能背压机11的进汽口与供热背压机2的排汽管相连;储能背压机11的排汽口与储能系统的汽水加热器14的蒸汽接口相连;汽水加热器14热水出口端与热水箱12相连。从化学水车间来的除盐水即冷水分为两路,一路与汽水加热器14的冷水接口相连,冷水与储能背压机11排汽口的排汽在汽水加热器14混合加热后存储于热水箱12,从化学水车间来的除盐水即冷水的另一路与冷水箱13相连;冷水箱13的出水口与给水自动控制器15的冷水端相连,冷水箱13的冷水进入给水自动控制器15;热水箱12的出水口与给水自动控制器15的热水端相连,将热水送入给水自动控制器15;冷水箱13的冷水和热水箱12的热水通过给水自动控制器15,自动调节进入热电厂回热系统的进水温度;给水自动控制器15与热电厂回热系统的给水进口端相连。
给水自动控制器15对给水出口温度进行控制,其工作原理是:当供热背压机2在外界热负荷大于其给水温度95℃时的额定供热量时,给水自动控制器15将给水温度控制在95℃;当供热背压机2在外界热负荷小于其给水温度20℃(环境温度)的额定供热量时,给水自动控制器15将给水温度控制在20℃;供热背压机2在外界热负荷小于其给水温度95℃的额定供热量和大于其给水温度20℃的额定供热量时,根据供热背压机热力学特性,在给水自动控制器15中设定供热背压机满负荷运行并匹配外界热负荷的给水温度,并按照该设定值控制进入给水自动控制器15的热水和冷水量,达到该设定值,使得供热背压机满负荷额定运行。
背压机供热、储能系统的供热储能方法包括如下步骤:
1)背压机供热子系统的锅炉1产生的新蒸汽通过主蒸汽管道送到供热背压机2的主汽门进口;经供热背压机2以后的蒸汽一路进入供热管道,另一路通过汽动泵小汽机3后进入低压除氧器4;通过低压除氧器4的低压给水端经给水泵5和备用给水泵6后,送到高压加热器7;经过高压加热器7的热水送入锅炉省煤器,锅炉1的排污水经过连续排污扩容器8后进入定期排污扩容器9;
2)在热负荷低谷时,背压机供热子系统的排汽部分进入储能背压机11,储能背压机11排汽,通过汽水加热器14将化学水车间过来的20℃(环境温度)除盐水加热到95℃后存储在热水箱12中;
3)在热负荷高峰时,储能背压机11停止运行,给水自动控制器15关闭冷水端接口,此时进入热力系统的水为热水箱12中的95℃除盐水,减少供热背压机2用于回热的蒸汽量,提高供热用背压机2对外供热量;
4)在热负荷非高峰或低谷时,关闭储能背压机11,给水自动控制器15接通热水端和冷水端接口,控制进入热力系统的水为20℃-90℃之间,使得供热背压机2的排汽量自动适应外界热负荷,达到供热背压机2满负荷运行,提高热电厂热效率和经济效益。
在所述步骤2)中,给水自动控制器15热水端接口关闭,进入热力系统的水为冷水箱13中的20℃(环境温度)除盐水,增加供热背压机2用于回热的蒸汽量,降低供热背压机2对外供热量。
参照附图2~3,由于背压机大小、参数种类很多,本实用新型仅以永兴热电厂的热负荷和背压机来举例,对于其他热电厂和背压机,其大小不一样,但原理是一样的。
永兴热电厂供热背压机及热负荷的特点是:夏季和冬季的最大热负荷均大于供热背压机2的最大供热量;夏季和冬季的最小热负荷均小于供热背压机2的额定供热量。
当供热背压机2的额定发电功率为18MW、排汽1.1MPa、285.5℃、进入热力系统为20℃除盐水时,对外供热量160.38t/h;
当供热背压机2的额定发电功率为18MW、排汽1.1MPa、285.5℃、进入热力系统为95℃除盐水时,对外供热量180.43t/h;
进入回热系统给水温度由20℃(环境温度)提高到95℃(热水箱热水温度)时,供热背压机2额定的对外供热量可以增加20.05t/h。
具体理论计算实例:
本实用新型背压机供热、储能系统,既可以采用储能背压机,也可以不采用储能背压机(灵活切换),热负荷数据为永兴热电厂2014年的实际热负荷曲线,供热背压机的数据为永兴热电现有机组的背压机数据,储能背压机数据是杭州汽轮机厂提供的背压机数据。
(一)、本实用新型背压机供热、储能系统采用储能背压机时,在夜班时,供热背压机1的排汽部分进入储能背压机2,储能背压机2排汽,将除盐水箱过来的20℃除盐水加热到95℃并存储在热水箱12中;在热负荷高峰时(白班),储能背压机2停止运行,进入热力系统的水为热水箱中95℃除盐水,减少供热背压机1用于回热的蒸汽量,提高供热背压机1对外供热量。
根据热电厂夏季和冬季热负荷特性曲线,选择储能背压机。储能背压机组的特征参数为进汽1.1MPa、285.5℃,排汽0.15MPa、111.4℃(杭汽厂提供数据)。
储能背压机进汽量及功率的确定原则:白天供热量必须的热水,通过储能系统,全部加热到95℃.
采用储能背压机,热水箱加热蒸汽采用储能背压机排汽,热平衡计算结果为:
1、夏季夜班热负荷低谷时,加热白天供热量必须的热水,需要储能背压机背压排汽0.15MPa、111.4℃(实际排汽温度约123℃)蒸汽量为晚上41.75t/h,发电功率3107kw。
热电厂全天减温减压器供热在0-44.57t/h之间,供热背压机运行功率为18MW,热电厂每个小时的对外供热量与外界热负荷完全一致;热电厂全天锅炉负荷波动在198.36-241.64t/h之间,幅度为43.28t/h。
2、冬季夜班热负荷低谷时,加热白天供热量必须的热水,需要储能背压机背压排汽0.15MPa、111.4℃蒸汽量为晚上55.19t/h,发电功率4462kw。
热电厂全天减温减压器供热在0-69.57t/h之间,供热背压机额定运行18MW,热电厂每个小时的对外供热量与外界热负荷完全一致;热电厂全天锅炉负荷波动在203.14-259.12t/h之间,幅度为55.98t/h。
3、选择配置新增小背压机为4.5MW,既可以在冬季额定运行,也可以在夏季运行。
(二)、本实用新型背压机供热、储能系统中,也可以不采用储能背压机。当不采用储能背压机时,在夜班时(热负荷低谷),供热背压机1排汽,将除盐水箱过来的20℃除盐水加热到95℃并存储在热水箱12中;在白班时(热负荷高峰),进入热力系统的水为热水箱12中95℃除盐水,减少供热背压机1用于回热的蒸汽量,提高供热背压机1对外供热量。
不采用储能背压机,热水箱加热蒸汽采用供热背压机的排汽时,热平衡计算结果为:
1、夏季夜班热负荷低谷时,加热白天供热量必须的热水,需要排汽1.1MPa、285.5℃蒸汽量为37.49t/h。热电厂全天夏季全天减温减压器供热在0-44.57t/h之间,背压机运行功率为17-18MW之间,热电厂每个小时的对外供热量与外界热负荷完全一致;热电厂全天锅炉负荷波动在199.48-237.32t/h之间,幅度为37.84t/h。
2、冬季夜班热负荷低谷时,加热白天供热量必须的热水,需要排汽1.1MPa、285.5℃蒸汽量为49.56t/h。减温减压器供热在0-89.62t/h之间,背压机额定运行18MW,热电厂每个小时的对外供热量与外界热负荷完全一致;热电厂全天锅炉负荷波动在203.14-357.94t/h之间,幅度为154.8t/h。
不采用储能背压机,实施后,供热背压机基本额定运行,也降低了锅炉负荷运行的波动,提高机组运行效率。
(三)、储能前后的2个方案经济指标比较表
本实用新型背压机供热、储能系统中,采用储能背压机和不采用储能背压机与无储能系统的经济比较见下表:
上述表中数据显示,采用储能背压机的储能系统经济效益好,节能显著。
(四)、背压机供热、储能系统的其他效果
1、锅炉运行:
在储能前,夏季锅炉的蒸发量在145.79-314.76t/h之间运行,冬季锅炉的蒸发量在171-357.9t/h之间运行,锅炉负荷波动较大,高低负荷差为169-187t/h,运行调整困难且频繁;
在储能后,锅炉夏季的蒸发量在198.4-241.6t/h之间运行,冬季锅炉的蒸发量在203.1-259.1t/h之间运行,锅炉负荷波动减小,高低负荷差为43.2-56t/h,运行十分平稳,且易于调整;
2、原有供热背压机运行:在储能前,夏季供热背压机的发电功率在11522-18000kw之间运行,供热背压机排汽温度在285.5-302.8℃之间波动;冬季供热背压机的发电功率在14176-18000kw之间运行,供热背压机排汽温度在285.5-295.8℃之间波动。背压机负荷波动,在低负荷时排汽温度升高,经济性下降;
在储能后,夏季供热背压机的发电功率为17466-18000kw和冬季供热背压机的发电功率为额定功率18000kw,供热背压机排汽温度基本为额定排汽温度285.5℃,供热背压机全年基本额定负荷运行,波动很小,经济性显著提高。
3、储能系统设置后,在储能系统中,设置系统给水自动控制器,将热力系统给水温度在20-95℃之间,随外界热负荷的波动自动调整(在20-95℃供热量可以调节范围内),使得背压机额定运行。
4、背压机供热蒸汽储能系统的设置,使得热电厂锅炉全年稳定运行和原有供热背压机全年基本额定负荷运行,在提高经济性的同时,极大地方便了热电厂的运行。
5、热电厂锅炉全年基本稳定运行和原有供热背压机全年额定负荷运行的前提是增加了背压机供热蒸汽储能系统,当配置了储能背压机,储能背压机在夜班(热负荷低谷时)满负荷运行;在白班(热负荷高峰时),储能背压机停止运行。背压机供热蒸汽储能系统起到了调节热电厂原有供热背压机稳定运行的作用,储能背压机起到了在调节原有供热背压机运行时的发电作用,使得经济效益最大化。

Claims (2)

1.一种背压机供热、储能系统,其特征在于:包括背压机供热子系统和储能子系统;
所述背压机供热子系统包括锅炉、供热背压机、汽动泵小汽机、低压除氧器、给水泵、备用给水泵、高压加热器、连续排污扩容器、定期排污扩容器和减温减压器;锅炉的出汽口通过主蒸汽管道与供热背压机的主汽门进口相连;供热背压机的排汽出口分为两路,一路与供热管口相连,另一路经过汽动泵小汽机后,与低压除氧器相连;低压除氧器的低压给水端通过给水泵和备用给水泵与高压加热器进口相连;高压加热器的热水出水口与锅炉的进水口相连,经过高压加热器的热水送入锅炉省煤器,锅炉的排污口与连续排污扩容器相连;连续排污扩容器排污口与定期排污扩容器相连,连续排污扩容器内的排污水接入定期排污扩容器;
所述储能子系统包括储能背压机、冷水箱、热水箱、汽水加热器和给水自动控制器、热水泵、冷水泵;汽水加热器的进汽口与供热背压机的排汽管相连;从化学水车间来的除盐水即冷水一路与汽水加热器的冷水接口相连,汽水加热器的热水出口与热水箱进水口相连,所述冷水在汽水加热器加热后存储于热水箱,从化学水车间来的除盐水即冷水另一路与冷水箱的入水口相连;冷水箱的出水口经冷水泵与给水自动控制器的冷水端相连,冷水箱的冷水进入给水自动控制器,热水箱的出水口经热水泵与给水自动控制器的热水端相连,将热水送入给水自动控制器,冷水箱的冷水和热水箱的热水通过给水自动控制器,自动调节进入热电厂回热系统的进水温度;给水自动控制器与热电厂回热系统的给水进口端相连;
储能背压机的进汽口与供热背压机的排汽管相连;储能背压机的排汽口与储能系统的汽水加热器的蒸汽接口相连;汽水加热器热水出口端与热水箱相连;从化学水车间来的除盐水即冷水分为两路,一路与汽水加热器的冷水接口相连,冷水与储能背压机排汽口的排汽在汽水加热器混合加热后存储于热水箱,从化学水车间来的除盐水即冷水的另一路与冷水箱相连;冷水箱的出水口与给水自动控制器的冷水端相连,冷水箱的冷水进入给水自动控制器;热水箱的出水口与给水自动控制器的热水端相连,将热水送入给水自动控制器;冷水箱的冷水和热水箱的热水通过给水自动控制器,自动调节进入热电厂回热系统的进水温度;给水自动控制器与热电厂回热系统的给水进口端相连。
2.根据权利要求1所述的背压机供热、储能系统,其特征在于:给水自动控制器对给水出口温度进行控制,当供热背压机在外界热负荷大于其给水温度95℃时的额定供热量时,给水自动控制器将给水温度控制在95℃;当供热背压机在外界热负荷小于其给水温度20℃的额定供热量时,给水自动控制器将给水温度控制在20℃;供热背压机在外界热负荷小于其给水温度95℃的额定供热量和大于其给水温度20℃的额定供热量时,根据供热背压机热力学特性,在给水自动控制器中设定供热背压机满负荷运行并匹配外界热负荷的给水温度,并按照该设定值控制进入给水自动控制器的热水和冷水量,达到该设定值,使得供热背压机满负荷额定运行。
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CN105201573A (zh) * 2015-09-21 2015-12-30 东南大学建筑设计研究院有限公司 一种背压机供热、储能系统及其供热储能方法
CN110553247A (zh) * 2019-10-09 2019-12-10 宁波正源电力有限公司 一种电站储能供热峰谷调节系统及方法
CN112761745A (zh) * 2021-01-20 2021-05-07 中国科学院力学研究所 一种火力发电机组热水储能系统及方法

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