CN205593029U - 热效率优化汽水换热首站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热效率优化汽水换热首站。本实用新型具备如下优点:利用疏水扩容器收集高压蒸汽冷凝换热后的高压冷凝水、回收二次蒸发产生的蒸汽，进入第一热交换器进行二次换热，充分利用能源。第一热交换器热源有3部分：①、直接连接0.5MPa，267℃过热蒸汽作为备用热源；②、接汽轮机出口蒸汽(0.25MPa，220℃)作为正常工况热源，③、接第二热交换器与第三热交换器凝结水进入疏水扩容器后，闪蒸0.25MPa饱和蒸汽。既能保证能量的合理利用、节约能源，又能保证汽动泵故障时热交换器能够灵活切换，热力系统正常运行。当采用闪蒸0.25MPa饱和蒸汽且供热量无法满足要求时，调节电动调压阀使得直接连接的蒸汽源与闪蒸蒸汽压力一致，以补充蒸汽。

Description

热效率优化汽水换热首站

技术领域

本实用新型涉及供暖系统，特别指一种热效率优化汽水换热首站。

背景技术

汽水换热首站为居民供暖系统的核心组成部分。汽水换热首站通常与火力发电厂匹配设置，将火电厂汽轮机发电做功的蒸汽进行再次利用。火电厂发电循环出的蒸汽相比供暖需求压强，温度较高，直接运用于汽水换热首站的热交换器，效率有限，且不利于设备的长期稳定的运行，同时由于居民供暖需求的热负荷存在一定的波动，现在的汽水换热首站面对复杂的供热需求存在着热效率低下的问题。

为方便描述，以某项目的冬季热负荷总量为40MW为例。

(1)常规的汽-水换热首站，热网循环水泵一般采用2×100％电动循环水泵，一台运行，一台备用，电机采用变频调节；热交换器一般采用2×75％热负荷，换热量30MW。当用户侧热负荷低于30MW时，仅一台热交换器运行即可；当用户侧的热负荷在30MW至满负荷40MW时，应由两台热交换器各自承担50％的热负荷。在用户热负荷变小时，可通过调节热交换器入口处蒸汽调节阀调节进入换热器的蒸汽量，使高温供水温度维持在所需水平。

此系统存在两个基本问题：①、循环水泵采用电动形式，运行费用比较大，且电机变频器初投资较大；②、当用户热负荷远低于30MW时，从热负荷调节方面，不够灵活便利。

(2)第二种系统，热网循环水泵采用2×100％循环水泵，其中一台为汽轮机驱动，平时正常运行，1台为电机驱动，作为备用；热交换器仍然采用2×75％热负荷，换热量30MW。正常工况下，热源过热蒸汽驱动汽动循环水泵后的低品质蒸汽接入其中一台换热器(第一换热器)进行换热，该换热器承担一小部分热负荷，约25％，另外一台换热器(第二换热器)则直接接热源过热蒸汽，承担一大部分热负荷，约75％。

此系统存在一个基本问题：该系统设置汽动循环水泵的目的在于降低运行费用，正常工况长期运行，当用户热负荷需要超过30％最大热负荷时，需要同时运行两台换热器，运行时间相对较长，且第二换热器持续满负荷运行，设备寿命将受到影响，且该系统的运行调节不够合理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有的汽水换热首站热效率低下而提供一种热效率优化汽水换热首站。

本实用新型的目的在是按如下技术方案实现的：

热效率优化汽水换热首站，包括第一热交换器；所述第一热交换器的蒸汽输入端通过第二电动蝶阀与自厂区蒸汽主管道相连接；所述第一热交换器的蒸汽输入端还通过第十五电动蝶阀与汽动循环水泵的蒸汽输出端相连接；所述第一热交换器的蒸汽输入端还与疏水扩容器的蒸汽输出端相连接；

所述第一热交换器的蒸汽凝结水输出端通过疏水器与凝结水回流管道相连接；所述第一热交换器的高温水输入端通过第七电动蝶阀与高温水回水输入管道相连接；所述第一热交换器的高温水输出端与高温水供水管道相连接；

所述自厂区蒸汽主管道还分别通过第三电动蝶阀、第四电动蝶阀与第二热交换器、第三热交换器的蒸汽输入端相连接；所述高温水供水管道还分别与所述第二热交换器、所述第三热交换器的高温水输出端相连接；所述疏水扩容器的凝结水输入端还分别与所述第二热交换器、所述第三热交换器的蒸汽凝结水输出端相连接；所述疏水扩容器的凝结水输出端与所述凝结水回流管道相连接；所述高温水回水输入管道还分别通过第八电动蝶阀、第九电动蝶阀与所述第二热交换器、所述第三热交换器的高温水输入端相连接；

所述凝结水回流管道分别通过第一凝结水泵及第二凝结水泵与至锅炉化水车间管道相连接；所述第一凝结水泵输入端设置有第九蝶阀，所述第一凝结水泵输出端设置有第十蝶阀；所述第二凝结水泵输入端设置有第十一蝶阀，所述第二凝结水泵输出端设置有第十二蝶阀；

所述汽动循环水泵的蒸汽输入端通过第一电动蝶阀与所述自厂区蒸汽主管道相连接；所述汽动循环水泵的高温水输入端通过第十二电动蝶阀与高温水回水管道相连接；所述汽动循环水泵的高温水输出端通过第六蝶阀与所述高温水回水输入管道相连接；

所述高温水回水管道还通过第十三电动蝶阀与电动循环水泵的高温水输入端相连接，所述电动循环水泵的高温水输出端通过第十四电动蝶阀与所述高温水回水输入管道相连接；所述高温水回水管道首端依次并联设置有第十电动蝶阀，过滤器、第十一电动蝶阀。

所述第一热交换器的蒸汽输入端通过第五电动蝶阀以及电动调压阀与所述自厂区蒸汽主管道相连接。所述电动调压阀压强设置为与所述疏水扩容器的蒸汽输出端一致所述。

所述高温水回水输入管道通过电动调节阀与所述高温水供水管道相连接。

所述高温水供水管道的首端以及所述高温水回水管道的首端均设置有温度测量仪；

所述电动调节阀由所述高温水供水管道首端的温度测量仪控制；所述汽动循环水泵及所述电动循环水泵由所述高温水回水管道首端的温度测量仪控制。

本实用新型中具备如下优点:循环水泵采用2×100％卧式双吸循环水泵，一运一备，其中1台为电机驱动(即电动水泵)，1台为汽轮机驱动(即汽动水泵)。正常工况下，运行汽动循环水泵，可节约电能。

第二、第三热交换器的凝结水出口设一个疏水扩容器。利用疏水扩容器收集高压蒸汽冷凝换热后的高压冷凝水、回收二次蒸发产生的蒸汽，进入第一热交换器进行二次换热，充分利用能源。

第一热交换器热源有3部分：①、直接连接0.5MPa，267℃过热蒸汽作为备用热源；②、接汽轮机出口蒸汽(0.25MPa，220℃)作为正常工况热源，③、接第二热交换器与第三热交换器凝结水进入疏水扩容器后，闪蒸0.25MPa饱和蒸汽。既能保证能量的合理利用、节约能源，又能保证汽动泵故障时热交换器能够灵活切换，热力系统正常运行。当采用③闪蒸0.25MPa饱和蒸汽且供热量无法满足要求时，调节电动调压阀使得直接连接的蒸汽源与闪蒸蒸汽压力一致，以补充蒸汽。

在高温水回水母管增设电动调节阀，循环水通过混水方式在满足供水温度的同时，合理分配流量，降低进入换热器的循环水量，进而降低流经换热器的压力损失。

仅在第一热交换器备用加热蒸汽的旁路管道设压力调节阀，三个热交换器其余的加热蒸汽管道不设调压阀，保证热交换器进口蒸汽压降小，换热温差大，进而保证较小的热交换器换热面积。

附图说明

图1为本实用新型热效率优化汽水换热首站的整体结构示意图。

图2为本实用新型热效率优化汽水换热首站的核心组件示意图。

图中：第一热交换器1；第二热交换器2；第三热交换器3；疏水扩容器4；汽动循环水泵5；电动循环水泵6；过滤器7；软水器8；软水水箱9；加药装置10；第一补水水泵11；第二补水水泵12；第一凝结水泵13；第二凝结水泵14；电动调节阀20；疏水器39；电动调压阀40；第一截止阀53；第二截止阀54；第一闸阀55；第二闸阀56；电磁阀57；自厂区蒸汽主管道A；高温水供水管道B；高温水回水管道C；至锅炉化水车间管道D；工业水进水管E；工业水进水管F；自来水管道G；凝结水回流管道H；高温水回水输入管道J；第一电动蝶阀～第十五电动蝶阀a1～a15；第一蝶阀～第十二蝶阀b1～b12。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详细描述，但该实施例不应该理解为对本实用新型的限制，仅作举例而已，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

热效率优化汽水换热首站，包括第一热交换器1；第一热交换器1的蒸汽输入端通过第二电动蝶阀a2与自厂区蒸汽主管道A相连接；第一热交换器1的蒸汽输入端还通过第十五电动蝶阀a15与汽动循环水泵5的蒸汽输出端相连接；第一热交换器1的蒸汽输入端还与疏水扩容器4的蒸汽输出端相连接；

第一热交换器1的蒸汽凝结水输出端通过疏水器39与凝结水回流管道H相连接；第一热交换器1的高温水输入端通过第七电动蝶阀a7与高温水回水输入管道J相连接；第一热交换器1的高温水输出端与高温水供水管道B相连接；

自厂区蒸汽主管道A还分别通过第三电动蝶阀a3、第四电动蝶阀a4与第二热交换器2、第三热交换器3的蒸汽输入端相连接；高温水供水管道B还分别与第二热交换器2、第三热交换器3的高温水输出端相连接；疏水扩容器4的凝结水输入端还分别与第二热交换器2、第三热交换器3的蒸汽凝结水输出端相连接；疏水扩容器4的凝结水输出端与凝结水回流管道H相连接；高温水回水输入管道J还分别通过第八电动蝶阀a8、第九电动蝶阀a9与第二热交换器2、第三热交换器3的高温水输入端相连接；

凝结水回流管道H分别通过第一凝结水泵13及第二凝结水泵14与至锅炉化水车间管道D相连接；第一凝结水泵13输入端设置有第九蝶阀b9，第一凝结水泵13输出端设置有第十蝶阀b10；第二凝结水泵14输入端设置有第十一蝶阀b11，第二凝结水泵14输出端设置有第十二蝶阀b12；

汽动循环水泵5的蒸汽输入端通过第一电动蝶阀a1与自厂区蒸汽主管道A相连接；汽动循环水泵5的高温水输入端通过第十二电动蝶阀a12与高温水回水管道C相连接；汽动循环水泵5的高温水输出端通过第六蝶阀a6与高温水回水输入管道J相连接；

高温水回水管道C还通过第十三电动蝶阀a13与电动循环水泵6的高温水输入端相连接，电动循环水泵6的高温水输出端通过第十四电动蝶阀a14与高温水回水输入管道J相连接；高温水回水管道C首端依次并联设置有第十电动蝶阀a10，过滤器7、第十一电动蝶阀a11。

第一热交换器1的蒸汽输入端通过第五电动蝶阀a5以及电动调压阀40与自厂区蒸汽主管道A相连接。电动调压阀40压强设置为与疏水扩容器4的蒸汽输出端一致所述。

高温水回水输入管道J通过电动调节阀20与高温水供水管道B相连接。

高温水供水管道B的首端以及高温水回水管道C的首端均设置有温度测量仪；

电动调节阀20由高温水供水管道B首端的温度测量仪控制；汽动循环水泵5及电动循环水泵6由高温水回水管道C首端的温度测量仪控制。

实际供热过程中，还包括对如下系统的运用：

凝结水水系统：

开启第九蝶阀b9、第十蝶阀b10及凝结水泵13或者开启第十一蝶阀b11、第十二蝶阀b11及凝结水泵14，将来自疏水扩容器4以及疏水器39的凝结水引至化学水处理车间。

补水系统：

1)正常运行工况：热网补水水源为自来水，开启电磁阀57，第六蝶阀b6、第七蝶阀b7，经软水器8化学处理，进入软化水箱9，开启第二蝶阀b2、第四蝶阀b4及补水水泵11或者第三蝶阀b3、第五蝶阀b5及补水水泵12，补入热网循环水泵入口前高温回水管道。

2)紧急补水工况：关闭第一补水水泵11；第二补水水泵12，关闭电磁阀57，开启第一蝶阀b1及第八蝶阀b8，不经软化处理，作为紧急补水直接补入热网循环水泵入口前高温回水管道。

另外，再接一路水管，开启第一截止阀53、第二截止阀54，通过加药装置10，往热网系统添加缓腐剂，延缓管路腐蚀。

冷却水系统：

开启第一闸阀55、第二闸阀56，利用工业水冷却汽动循环水泵5的内置的动力装置—汽轮机。

本实用新型设计冬季采暖热负荷为40MW，热交换器可采用3台换热量18MW的汽-水管壳式热交换器，并联运行。热网循环水泵采用2×100％卧式双吸循环水泵(流量675m3/h，扬程65m)一运一备，其中1台为电机驱动(电机功率200kW，即电动循环水泵6)，1台为汽轮机驱动(驱动功率200kW，即汽动循环水泵5)，汽轮机进汽参数：0.5MPa，267℃，汽轮机排汽参数：0.25MPa，220℃，汽轮机耗汽量：16.5t/h。

换热首站的回水温度为70℃，经高温水回水管道C分别进入循环水泵，在高温水回水管道C入口还装有电动自动排污过滤器，定期去除热网回水杂质。为监测回水流量，过滤器之后装有回水流量的测量装置。70℃的热网回水经循环水泵升压后进入运行的热网加热器，经热网加热器升温后的高温热水进入高温水供水管道B。供水母管上装有流量测量装置，用于监测送往热网的热水流量。供热水母管上装有水温测量装置，调节热网加热器的旁路热网回水流量，控制送往热网的热水温度，上限为130℃，即T₀≤130°。

正常满负荷运行时，0.5MPa、267℃、16.5t/h蒸汽(即P₁蒸汽源)先进入卧式双吸汽动循环水泵(即汽动循环水泵5)的动力装置—汽轮机做功后，参数降至0.25MPa、220℃后的(即P₂蒸汽源)蒸汽进入其中第一热交换器换热，加热量为11MW，再加上闪蒸0.25MPa饱和蒸汽(即P₃蒸汽源)，第一热交换器换热加热量蒸汽用量为19.3t/h，加热量为13MW；第二、第三热交换器换热蒸汽用量各为20.7t/h，加热量各为13.5MW。

需要说明的是：对于所属领域的技术人员来说，在不改变本实用新型原理的前提下还可以对本实用新型作出若干的改变或变形，这同样属于本实用新型的保护范围。

以上未作详细说明均为现有技术。

Claims (4)

1.热效率优化汽水换热首站，其特征在于：包括第一热交换器(1)；所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端通过第二电动蝶阀(a2)与自厂区蒸汽主管道(A)相连接；所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端还通过第十五电动蝶阀(a15)与汽动循环水泵(5)的蒸汽输出端相连接；所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端还与疏水扩容器(4)的蒸汽输出端相连接；

所述第一热交换器(1)的蒸汽凝结水输出端通过疏水器(39)与凝结水回流管道(H)相连接；所述第一热交换器(1)的高温水输入端通过第七电动蝶阀(a7)与高温水回水输入管道(J)相连接；所述第一热交换器(1)的高温水输出端与高温水供水管道(B)相连接；

所述自厂区蒸汽主管道(A)还分别通过第三电动蝶阀(a3)、第四电动蝶阀(a4)与第二热交换器(2)、第三热交换器(3)的蒸汽输入端相连接；所述高温水供水管道(B)还分别与所述第二热交换器(2)、所述第三热交换器(3)的高温水输出端相连接；所述疏水扩容器(4)的凝结水输入端还分别与所述第二热交换器(2)、所述第三热交换器(3)的蒸汽凝结水输出端相连接；所述疏水扩容器(4)的凝结水输出端与所述凝结水回流管道(H)相连接；所述高温水回水输入管道(J)还分别通过第八电动蝶阀(a8)、第九电动蝶阀(a9)与所述第二热交换器(2)、所述第三热交换器(3)的高温水输入端相连接；

所述凝结水回流管道(H)分别通过第一凝结水泵(13)及第二凝结水泵(14)与至锅炉化水车间管道(D)相连接；所述第一凝结水泵(13)输入端设置有第九蝶阀(b9)，所述第一凝结水泵(13)输出端设置有第十蝶阀(b10)；所述第二凝结水泵(14)输入端设置有第十一蝶阀(b11)，所述第二凝结水泵(14)输出端设置有第十二蝶阀(b12)；

所述汽动循环水泵(5)的蒸汽输入端通过第一电动蝶阀(a1)与所述自厂区蒸汽主管道(A)相连接；所述汽动循环水泵(5)的高温水输入端通过第十二电动蝶阀(a12)与高温水回水管道(C)相连接；所述汽动循环水泵(5)的高温水输出端通过第六蝶阀(a6)与所述高温水回水输入管道(J)相连接；

所述高温水回水管道(C)还通过第十三电动蝶阀(a13)与电动循环水泵(6)的高温水输入端相连接，所述电动循环水泵(6)的高温水输出端通过第十四电动蝶阀(a14)与所述高温水回水输入管道(J)相连接；所述高温水回水管道(C)首端依次并联设置有第十电动蝶阀(a10)，过滤器(7)、第十一电动蝶阀(a11)。

2.根据权利要求1所述的热效率优化汽水换热首站，其特征在于：所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端通过第五电动蝶阀(a5)以及电动调压阀(40)与所述自厂区蒸汽主管道(A)相连接。

3.根据权利要求2所述的热效率优化汽水换热首站，其特征在于：所述高温水回水输入管道(J)通过电动调节阀(20)与所述高温水供水管道(B)相连接。

4.根据权利要求3所述的热效率优化汽水换热首站，其特征在于：所述高温水供水管道(B)的首端以及所述高温水回水管道(C)的首端均设置有温度测量仪。