CN208418890U - 一种空冷机组高背压稳压供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空冷机组高背压稳压供热系统，包括汽轮机、凝汽器、热网循环泵、斜温储水罐和热交换装置；汽轮机的乏汽出口与凝汽器的蒸汽入口连接；热网回水的出口与斜温储水罐的冷水进出口连接，热网回水的出口还与凝汽器的循环水入口连接；凝汽器的循环水出口与斜温储水罐的热水进出口连接，凝汽器的循环水出口还与热交换装置的入水口连接；斜温储水罐的热水进出口还与热交换装置的入水口连接，汽轮机的排气出口与热交换装置的蒸汽入口连接，热交换装置的出水口与热网供水的入口连接。该供热系统可稳定空冷机组的背压，减少低压缸末级叶片的动应力风险和鼓风风险，还可在低热负荷时，减少去空冷岛的乏汽，减少冷源损失。

Description

一种空冷机组高背压稳压供热系统

技术领域

本实用新型涉及空冷机组乏汽余热回收利用领域，具体涉及一种空冷机组高背压稳压供热系统。

背景技术

目前，我国北方冬季仍有约50万台采暖小锅炉运行，是供暖期空气污染的主要来源，2016年3月，国家发改委、能源局等联合颁布了《热电联产管理办法》，针对热电联产发展滞后问题，要求北方大中型城市热电联产集中供热率达到60％以上。许多国内学者对传统的抽汽联产供热方式进行探索和改进，提出了利用汽轮机排汽余热供热的三种方式，即NCB热电机组供热方式、电厂耦合吸收式热泵供热方式和高背压供热方式。

高背压余热供热指机组在高背压下运行，提高汽轮机排汽温度，利用排汽余热加热热网水的供热方式。该方式在燃料消耗相同情况下可大幅扩大供热能力，提高循环热效率。且相比于电厂耦合吸收式热泵供热方式和NCB汽轮机供热方式，具有投资少、系统简单、适用性广的特点。

但是，高背压供热方式也有许多的不足，首先由于低压缸末级叶片最小容积流量的限制，在高背压运行工况下，有最小运行负荷限制。空冷机组在高背压低负荷可能会由于体积流量减小而出现鼓风，而鼓风状态的存在，使得在从叶根到约45％叶高区域的汽温上升，成为过热蒸汽，所以高背压运行直接空冷机组在高背压小体积流量时，如果低压缸排汽温度高于排汽压力对应下的饱和温度时，极有可能已经发生鼓风现象，这时要加以干预。其次受制于外网调节特点、管道承压和输热能耗和二次网设备换热特性等，不能一味的加大循环水流量，以降低供水温度的方式来加大乏汽吸收能力，减少损失排汽。最后进入空冷岛的蒸汽则因背压提高而损失了很大一部分做功能力。在电负荷越高的情况下，损失就会越大。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种空冷机组高背压稳压供热系统，可扩大热电联产的运行负荷变化范围，使机组在供暖负荷低的白天进行热水储能，夜间供热负荷高时进行供热调峰，可在保证供热能力满足要求的基础上提高机组运行的灵活度；同时可保证稳定空冷机组的背压，减少低压缸末级叶片的动应力风险和鼓风风险；还可在低热负荷时，减少去空冷岛的乏汽，减少冷源损失。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种空冷机组高背压稳压供热系统，包括汽轮机、凝汽器、热网循环泵、斜温储水罐和热交换装置；所述汽轮机的乏汽出口与所述凝汽器的蒸汽入口连接；热网回水的出口与所述斜温储水罐的冷水进出口连接，热网回水的出口还与所述凝汽器的循环水入口连接；所述凝汽器的循环水出口与所述斜温储水罐的热水进出口连接，所述凝汽器的循环水出口还与所述热交换装置的入水口连接；所述斜温储水罐的热水进出口还与所述热交换装置的入水口连接，所述汽轮机的排气出口与所述热交换装置的蒸汽入口连接，所述热交换装置的出水口与热网供水的入口连接。

本实用新型的特点和进一步改进在于：

所述热网回水通过冷水进水管道与所述斜温储水罐的冷水进出口连接，所述冷水进水管道上设置有第一阀门；

所述斜温储水罐的热水进出口通过热水出水管道与所述热交换装置的入水口连接，所述热水出水管道上设置有第二阀门；

所述凝汽器的循环水出口通过热水进水管道与所述斜温储水罐的热水进出口连接，所述热水进水管道上设置有第三阀门；

所述斜温储水罐的冷水进出口通过冷水出水管道与所述凝汽器的循环水入口连接，所述冷水出水管道上设置有第四阀门。

所述热水进水管道上靠近所述热水进出口的一端还设置有水泵。

所述热网回水的出口处设置有循环泵。

所述斜温储水罐的热水进出口设置于所述斜温储水罐的上端，所述斜温储水罐的冷水进出口设置于所述斜温储水罐的下端。

所述热交换装置为热网加热器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的空冷机组高背压稳压供热系统采用斜温层储水罐系统，扩大热电联产的运行负荷变化范围，使机组在供暖负荷低的白天进行热水储能，夜间供热负荷高时由储能系统进行供热调峰，可以在保证供热能力满足要求的基础上提高机组运行的灵活度；同时可以保证稳定空冷机组的背压，减少低压缸末级叶片的动应力风险和鼓风风险；还可以在低热负荷时，减少去空冷岛的乏汽，减少冷源损失。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1是本实用新型的空冷机组高背压稳压供热系统的一种实施例的结构示意图；

图2是图1中的斜温储水罐的结构示意图。

图中：1汽轮机；2凝汽器；3热网循环泵；4斜温储水罐；401热水进出口；402冷水进出口；403热介质；404冷介质；405斜温层；406安全阀放气口；407蒸汽进口；408溢流口；409上布水盘；410上喷嘴；411排污口；412下布水盘；413下喷嘴；5热交换装置；6冷水进水管道；601第一阀门；7热水出水管道；701第二阀门；8热水进水管道；801第三阀门；802储热水泵；9冷水出水管道；901第四阀门；10锅炉；11空冷岛；12热井；13凝结水泵；A热网回水；B热网供水；C蒸汽疏水。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种空冷机组高背压稳压供热系统，包括汽轮机1、凝汽器2、斜温储水罐4和热交换装置5；该空冷机组为高背压供热，机组的排汽背压提高为45kPa，排汽温度78.7℃。

本实用新型的空冷机组高背压稳压供热系统中，所述汽轮机1的乏汽出口与所述凝汽器2的蒸汽入口连接；热网回水A的出口与所述斜温储水罐4的冷水进出口连接，热网回水A的出口还与所述凝汽器2的循环水入口连接；所述凝汽器2的循环水出口与所述斜温储水罐4的热水进出口连接，所述凝汽器2的循环水出口还与所述热交换装置5的入水口连接；所述斜温储水罐4的热水进出口还与所述热交换装置5的入水口连接，所述汽轮机1的排气出口与所述热交换装置5的蒸汽入口连接，所述热交换装置5的出水口与热网供水的入口连接。

图2为本实用新型所采用的斜温储水罐4的结构示意图，所述斜温储水罐4的顶部设置有安全阀放气口406、蒸汽进口407、溢流口408，上端的侧壁上设置有热水进出口401，该斜温储水罐的内部的上端设置有与所述热水进出口401相连通的上布水盘409和上喷嘴410，所述斜温储水罐4的下端的侧壁上设置有冷水进出口402和排污口411，内部的下端设置有与所述冷水进出口402相连通的下布水盘412和下喷嘴413。本实用新型是将热介质403存储在储罐的上方，从储水罐的上端的侧壁上设置的热水进出口401进入储水罐内部，并通过储水罐内部上端设置的上布水盘409及上喷嘴410喷入罐体内部，将冷介质404存在储罐的下部，从储水罐的下端的侧壁上设置的冷水进出口402进入储水罐内部，并通过储水罐内部下端设置的下布水盘412及下喷嘴413喷入罐体内部，依靠密度差，热介质403始终保持在上部，冷介质404始终保持在下部，中间形成一段温度梯度层—斜温层405。斜温层技术实现了一个容器同时盛装高低温两种介质，简化了储热系统配置，降低了储热成本，在空调蓄冷，供热机组蓄热等领域应用广泛。

将本实用新型的空冷机组高背压稳压供热系统用于供暖初末期及供暖次寒期，空冷机组供热白天和晚上的热负荷变化比较大，白天热负荷比较小，晚上热负荷比较大，但是热负荷整体需求量不大。因此在白天热负荷小的时候进行储热，该供热系统的连接方式为：锅炉10的蒸汽出口通过高温高压蒸汽管道与所述汽轮机1的蒸汽入口连接，汽轮机1的乏汽出口分为两股，一股流向空冷岛11，经过空冷岛11冷却凝结变为凝结水流向热井12，另一股流向凝汽器2，经过凝汽器2冷却凝结变为凝结水流向热井12。热井12的凝结水经过凝结水泵13流向除氧器。

热网回水A经过热网循环泵3进入凝汽器2进行加热，被加热到76℃，打开第三阀门801和第四阀门901，关闭第一阀门601和第二阀门701，之后热网水分为两股，一股通过热水进水管道6流向斜温储水罐4进行储热，这股热网回水A经过储热水泵802进入斜温储水罐4的顶部，通过上布水盘409和上喷嘴410均匀的流入储罐上液面，斜温层405在上部重力的作用下缓慢下移，储水罐底部的冷水通过底部的冷水进出口402缓慢流出，并且通过冷水出水管道9与热网回水A混合；另一股热网回水A流向热交换装置5，本实用新型采用热网加热器，经过汽轮机1的抽汽加热后形成热网供水B，并通过供热管道送至热用户，抽汽经过冷却凝结变为蒸汽疏水C，流向疏水箱。

在晚上热负荷大的时候进行放热，该供热系统的连接方式为：锅炉10的蒸汽出口通过高温高压蒸汽管道与所述汽轮机1的蒸汽入口连接，汽轮机1的乏汽出口分为两股，一股流向空冷岛11，经过空冷岛11冷却凝结变为凝结水流向热井12，另一股流向凝汽器2，经过空冷岛11冷却凝结变为凝结水流向热井12，热井12的凝结水经过凝结水泵13流向除氧器。

关闭第三阀门801和第四阀门901，打开第一阀门601和第二阀门701，热网回水A经过热网循环泵3后分为两股，一股流向斜温储水罐4进行放热，这股热网回水A通过冷水进水管道6从储罐下方的冷水进出口402进入罐底部，并通过罐底部的下布水盘412和下喷嘴413返回储水罐，斜温层405在底部推力的作用下缓慢上移，热水自储水罐上部的热水进出口401排出，并通过热水出水管道7流向热网加热器；另一股热网回水A流向凝汽器2，被汽轮机1乏汽加热后流向热网加热器。最终两股热网水都经过汽轮机1的抽汽加热后形成热网供水B，并通过供热管道送至热用户，抽汽经过冷却凝结变为蒸汽疏水C，流向疏水箱。

将本实用新型的空冷机组高背压稳压供热系统用于供暖严寒期，空冷机组供热白天和晚上的热负荷变化不大，白天和晚上热负荷基本一致，但是热负荷整体需求量比较大，因此在严寒期不进行储热，该供热系统的连接方式为：锅炉10的蒸汽出口通过高温高压蒸汽管道与所述汽轮机1的蒸汽入口连接，汽轮机1的乏汽出口分为两股，一股流向空冷岛11，经过空冷岛11冷却凝结变为凝结水流向热井12，另一股流向凝汽器2，经过空冷岛11冷却凝结变为凝结水流向热井12，热井12的凝结水经过凝结水泵13流向除氧器。

全部热网回水A流向凝汽器2，被汽轮机1乏汽加热后流向热网加热器，经过汽轮机1抽汽加热后形成热网供水B，并通过供热管道送至热用户，抽汽经过冷却凝结变为蒸汽疏水C，流向疏水箱。此过程中关闭第一阀门601、第二阀门701、第三阀门801和第四阀门901，斜温储水罐4不进行储热。

上述实施例的空冷机组高背压稳压供热系统中，可根据现场情况在合适的管道上设置阀门，以保证系统正常运转，方便系统维护维修；另外，也可根据现场情况在合适的管道上设置水泵，以保证热网回水按系统设计进行循环加热，最终保证热网供水送至用户。

本实用新型的空冷机组高背压稳压供热系统采用斜温层储水系统，扩大热电联产的运行负荷变化范围，使机组在供暖负荷低的白天进行热水储能，夜间供热负荷高时由储能系统进行供热调峰，可以在保证供热能力满足要求的基础上提高机组运行的灵活度；同时可以保证稳定空冷机组的背压，减少低压缸末级叶片的动应力风险和鼓风风险；还可以在低热负荷时，减少去空冷岛11的乏汽，减少冷源损失。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，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，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种空冷机组高背压稳压供热系统，其特征在于，包括汽轮机(1)、凝汽器(2)、斜温储水罐(4)和热交换装置(5)；

所述汽轮机(1)的乏汽出口与所述凝汽器(2)的蒸汽入口连接；热网回水的出口与所述斜温储水罐的冷水进出口连接，热网回水的出口还与所述凝汽器(2)的循环水入口连接；所述凝汽器(2)的循环水出口与所述斜温储水罐(4)的热水进出口连接，所述凝汽器(2)的循环水出口还与所述热交换装置(5)的入水口连接；所述斜温储水罐(4)的热水进出口还与所述热交换装置(5)的入水口连接，所述汽轮机(1)的排气出口与所述热交换装置(5)的蒸汽入口连接，所述热交换装置(5)的出水口与热网供水的入口连接。

2.根据权利要求1所述的空冷机组高背压稳压供热系统，其特征在于，所述热网回水通过冷水进水管道(6)与所述斜温储水罐(4)的冷水进出口402连接，所述冷水进水管道(6)上设置有第一阀门(601)；

所述斜温储水罐(4)的热水进出口401通过热水出水管道(7)与所述热交换装置(5)的入水口连接，所述热水出水管道(7)上设置有第二阀门(701)；

所述凝汽器(2)的循环水出口通过热水进水管道(8)与所述斜温储水罐(4)的热水进出口连接，所述热水进水管道(8)上设置有第三阀门(801)；

所述斜温储水罐(4)的冷水进出口402通过冷水出水管道(9)与所述凝汽器(2)的循环水入口连接，所述冷水出水管道(9)上设置有第四阀门(901)。

3.根据权利要求2所述的空冷机组高背压稳压供热系统，其特征在于，所述热水进水管道(8)上靠近所述热水进出口401的一端还设置有储热水泵(802)。

4.根据权利要求2所述的空冷机组高背压稳压供热系统，其特征在于，所述热网回水的出口处设置有热网循环泵(3)。

5.根据权利要求1所述的空冷机组高背压稳压供热系统，其特征在于，所述斜温储水罐(4)的热水进出口设置于所述斜温储水罐(4)的上端，所述斜温储水罐(4)的冷水进出口设置于所述斜温储水罐(4)的下端。

6.根据权利要求1所述的空冷机组高背压稳压供热系统，其特征在于，所述热交换装置(5)为热网加热器。