CN208605234U - 一种汽轮机高背压供热发电联产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽轮机高背压供热发电联产系统，其包括热网用户、凝汽器组件、机力冷却塔和至少两组直接空冷组件，直接空冷组件包括空冷机组、循环水泵、空冷岛和热网调峰加热器；低压缸的排汽管与空冷岛连通，且低压缸的排汽管与凝汽器组件连通；凝汽器组件与热网用户形成第一循环水回路，凝汽器组件与机力冷却塔形成第二循环水回路；中压缸的抽汽管与热网调峰加热器连通，热网调峰加热器可选择地连通于第一循环水回路中；凝汽器组件包括至少两个并联设置的表面凝汽器，表面凝汽器的数量不少于直接空冷组件的数量。该汽轮机高背压供热发电联产系统能够结合热用户进行热电联产，提高设备利用率、有效回收汽轮机乏汽余热并稳定空冷机组背压。

Description

一种汽轮机高背压供热发电联产系统

技术领域

本实用新型涉及热电厂供热技术领域，具体涉及一种汽轮机高背压供热发电联产系统。

背景技术

随着城市化进程的加快，北方地区集中供热面积快速增长，热电厂作为城市的热能供应中心，在城市集中供热过程中承担着极其重要的角色。我国北方尤其是西北地区富煤缺水，在寒冷季节又有非常大的用热需求，因此直接空冷供热机组在我国北方具有很强的功能适应性。而我国目前是世界上最大的温室气体排放国之一，“节能减排”是“十二五”期间我国社会经济发展的一个重要核心。提高能源利用率、加强余热回收利用是节约能源、降低碳排放、保护环境的一项重要措施。

目前，火力发电厂直接空冷机组冬季改变以往采用抽汽供热方式，而采用高背压供热，可以提高机组的经济性，大幅度降低煤耗。但直接空冷机组采用高背压供热改造，需要增设表面凝汽器，但表面凝汽器仅在冬季采暖期间使用，其他时间一直处于闲置状态，设备利用率较低。

另外，直接空冷机组在夏季运行时背压较高，满发能力有限，特别是高温大风环境条件下易造成空冷机组背压不稳定，出力不足。

因此，如何结合热用户进行热电联产，提高设备利用率、有效回收汽轮机乏汽余热并稳定空冷机组背压，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种汽轮机高背压供热发电联产系统，能够结合热用户进行热电联产，提高设备利用率、有效回收汽轮机乏汽余热并稳定空冷机组背压。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种汽轮机高背压供热发电联产系统，其包括热网用户、凝汽器组件、机力冷却塔和至少两组直接空冷组件，所述直接空冷组件包括空冷机组、循环水泵、空冷岛和热网调峰加热器，各所述空冷机组包括高压缸、中压缸和低压缸；所述低压缸的排汽管通过第一控制阀与所述空冷岛连通，且所述低压缸的排汽管通过第二控制阀与所述凝汽器组件连通，所述凝汽器组件和各所述空冷岛并联；所述凝汽器组件通过设有第三控制阀的管路与所述热网用户形成第一循环水回路，所述凝汽器组件通过设有第四控制阀的管路与所述机力冷却塔形成第二循环水回路，所述机力冷却塔和所述热网用户并联，且所述凝汽器组件的回水管侧设有所述循环水泵；所述中压缸的抽汽通过抽汽调节阀与所述热网调峰加热器连通，所述热网调峰加热器可选择地连通于所述第一循环水回路中；所述凝汽器组件包括至少两个并联设置的表面凝汽器，所述表面凝汽器的数量不少于所述直接空冷组件的数量。

表面凝汽器充当热网初级换热器，通过提高低压缸排汽背压，利用低压缸排汽较高温度的蒸汽热源加热热网回水(第一循环水回路中的水)，以对热网用户进行供热，即回收汽轮机乏汽热能，实现空冷岛的进气量减少或者零进气，从而有效降低空冷机组的冷源损失，提高能源利用率，降低发电煤耗、节能环保。

利用表面凝汽器和机力冷却塔作为机组夏季尖峰冷却器，可实现机组夏季高峰负荷满发，并确保安全渡夏，不仅提高了设备利用率，也可有效降低空冷机组的发电煤耗。

该汽轮机高背压供热发电联产系统结合热用户，进行热电联产，可有效回收汽轮机乏汽余热，降低火力发电厂的冷端损失，达到节能减排的效果。

另外，每组直接空冷组件可有至少一个表面凝汽器与其相对应，在同一时刻，直接空冷组件可与两个或多个表面凝汽器相对应，在使用时，可实现单机运行方式，即每个直接空冷组件分别与一个表面凝汽器对应运行，多余的表面凝汽器作为备用，也可以实现双机或多机运行，即每个直接空冷组件分别与至少两个表面凝汽器对应运行，运行灵活、负荷调节能力强，系统简单，检修方便，可靠性高。

可选地，所述空冷机组的数量和所述表面凝汽器的数量均为两个。

可选地，两个所述第二控制阀之间通过蒸汽管路连通，所述蒸汽管路分别与两个所述表面凝汽器连通，且所述蒸汽管路与两个所述表面凝汽器的连通处之间设有蒸汽隔离阀。

可选地，各所述直接空冷组件还包括排汽装置和凝结水泵，各所述表面凝汽器的凝结水出口和所述空冷岛的凝结水出口分别通过凝结水管路与所述排汽装置连通，所述凝结水泵设于所述排汽装置和所述汽轮机回热系统之间。

可选地，两个所述排汽装置之间的凝结水管路连通并设有凝结水隔离阀，所述凝结水管路分别与各所述表面凝汽器连通，且所述凝结水管路与各所述表面凝汽器连通处的两侧分别设有所述凝结水隔离阀。

可选地，所述第三控制阀包括并联设置的第一阀门和第二阀门，所述第二阀门与所述热网调峰加热器串联。

可选地，所述热网用户包括并联设置的近距离用户和远距离用户。

可选地，所述空冷岛包括至少两个并联设置的空冷换热器，各所述空冷换热器的入口处均设有所述第一控制阀。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的汽轮机高背压供热发电联产系统的结构示意图；

图2是图1中A的放大图。

附图1-2中，附图标记说明如下：

1-热网用户；2-凝汽器组件，21-表面凝汽器；3-机力冷却塔；4-空冷机组；5-循环水泵；6-空冷岛，61-空冷换热器；7-第一控制阀；8-第二控制阀；9-第三控制阀，91-第一阀门，92-第二阀门；10-第四控制阀；11-热网调峰加热器；12-抽汽调节阀；13-蒸汽管路；14-蒸汽隔离阀；15-排汽装置；16-凝结水泵；17-凝结水管路；18-凝结水隔离阀。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1-2，图1是本实用新型实施例所提供的汽轮机高背压供热发电联产系统的结构示意图；图2是图1中A的放大图。

本实用新型实施例提供了一种汽轮机高背压供热发电联产系统，如图1和图2所示，该汽轮机高背压供热发电联产系统包括热网用户1、凝汽器组件2、机力冷却塔3和至少两组直接空冷组件，直接空冷组件包括空冷机组4、循环水泵5、空冷岛6和热网调峰加热器11，各空冷机组4包括高压缸、中压缸和低压缸。空冷机组4的低压缸的排汽管通过第一控制阀7与空冷岛6连通，且低压缸的排汽管通过第二控制阀8与凝汽器组件2连通，凝汽器组件2和各空冷岛6并联；凝汽器组件2(内部的各表面凝汽器21)通过设有第三控制阀9的管路与热网用户1形成第一循环水回路，凝汽器组件2(内部的各表面凝汽器21)通过设有第四控制阀10的管路与机力冷却塔3形成第二循环水回路，机力冷却塔3和热网用户1并联，且凝汽器组件2的回水管侧设有循环水泵5；中压缸的抽汽管通过抽汽调节阀12与热网调峰加热器11连通，热网调峰加热器11可选择地连通于第一循环水回路中。

本实施例中，凝汽器组件2包括至少两个并联设置的表面凝汽器21，且表面凝汽器21的数量不少于直接空冷组件的数量，以保证在同一时刻，每组直接空冷组件可有至少一个表面凝汽器21与其相对应。

具体的，在冬季，需要对热网用户1进行供热时，打开第二控制阀8，空冷机组4的低压缸排汽进入表面凝汽器21并与其内部的水发生换热，而该表面凝汽器21连通于第一循环水回路中，也就是说，低压缸排汽进入表面凝汽器21内对第一循环水回路中的水进行加热，进而对该第一循环水回路中的热网用户1进行供热。

具体的供热情况可根据热网用户1的具体需求进行调节，如当热网用户1的热需求量较低时，同时打开第一控制阀7和第二控制阀8，此时，一部分低压缸排汽进入表面凝汽器21与第一循环水回路中的水发生换热，另一部分低压缸排汽进入空冷岛6冷却，通过调节第一控制阀7和第二控制阀8的开度，可调节低压缸排汽进入表面凝汽器21内的蒸汽量，满足热网用户1的供热需求。

当冬季较冷、热网用户1供热需求高，机组高背压供热量无法满足热网用户1的供热需求时，将热网调峰加热器11连通于第一循环水回路中，该热网调峰加热器11通过中压缸的抽汽对其内部的水进行加热，以进一步提高该第一循环水回路中的水的温度，保证热网用户1的供热需求得到满足，即该热网调峰加热器能够在寒冷的冬季时发挥供热调峰功能。

也就是说，本实施例中，凝汽器组件2的表面凝汽器21充当热网初级换热器，通过提高低压缸排汽背压，利用低压缸排汽较高温度的蒸汽热源加热热网回水(第一循环水回路中的水)，以对热网用户1进行供热，即回收汽轮机乏汽热能，实现空冷岛6的进汽量减少或者零进气，从而有效降低空冷机组4的冷源损失，提高能源利用率，降低发电煤耗、节能环保。

当热网用户1无需供热时，可直接通过空冷岛6对低压缸排汽进行冷却，当夏季温度较高，空冷岛6无法满足冷却需求时，开启第一控制阀7和第四控制阀10、关闭第三控制阀9，此时，第一循环水回路断开，第二循环水回路连通，机力冷却塔3用于冷却该第二循环水回路中的水，即空冷岛6和表面凝汽器21同时用于降低来自汽轮机低压缸的排汽的温度，降低空冷机组4的背压并保证该空冷机组4的背压稳定，进而保证该空冷机组4的安全性和经济性。

也就是说，利用表面凝汽器21和机力冷却塔3作为机组夏季尖峰冷却器，可实现机组夏季高峰负荷满发，并确保安全渡夏，不仅提高了设备利用率，也可有效降低空冷机组4的发电煤耗。

该汽轮机高背压供热发电联产系统结合热用户，进行热电联产，可有效回收汽轮机乏汽余热，降低火力发电厂的冷端损失，达到节能减排的效果。

另外，每组直接空冷组件可有至少一个表面凝汽器21与其相对应，具体的，每组直接空冷组件分别与一个表面凝汽器21对应运行(即单机运行方式)时，多余的表面凝汽器21作为备用；或者在同一时刻，每组直接空冷组件也可与两个或多个表面凝汽器21相对应(即双机或多机运行方式)，运行灵活、负荷调节能力强，系统简单，检修方便，可靠性高。

在上述实施例中，空冷机组4(直接冷却组件)的数量和表面凝汽器21的数量均为两个，当然，在本实施例中，空冷机组4的数量和表面凝汽器21的数量也可以设置为三个或三个以上，且二者的数量可以相同也可以不同，在此不做要求，只要保证所有的空冷机组4在同一时刻运行时，各空冷机组4至少能有一个表面凝汽器21与其对应即可。将空冷机组4(直接冷却组件)的数量和表面凝汽器21的数量均为两个，可满足目前火力发电厂的使用需求，同时利于场地的布置情况。

在上述实施例中，两个第二控制阀8之间通过蒸汽管路13连通，蒸汽管路13分别与两个表面凝汽器21连通，且蒸汽管路13与两个表面凝汽器21的连通处之间设有蒸汽隔离阀14。也就是说，两个低压缸排汽与凝汽器组件2连通的管路之间连通设置，其中，各低压缸排汽与凝汽器组件2之间均设有第二控制阀8，两个第二控制阀8之间设有一个蒸汽隔离阀14，并且蒸汽隔离阀14与第二控制阀8之间的蒸汽管路13与表面凝汽器21连通。此时存在三种运行情况，一种运行情况是当蒸汽隔离阀14关闭，两个第二控制阀8开启时，两个空冷机组4分别与一个表面凝汽器21对应运行；另外两种运行情况分别是当一个第二控制阀8关闭，另一个第二控制阀8开启时，若蒸汽隔离阀14开启，则一个空冷机组4同时与两个表面凝汽器21对应运行，若蒸汽隔离阀14关闭，则一个空冷机组4与一个表面凝汽器21对应运行，而另一个表面凝汽器21则作为备用。

当然，在本实施例中，还可以将两个第二控制阀8之间的蒸汽管路13不连通设置，此时，将各低压缸排汽分别通过蒸汽管路13与两个表面凝汽器21单独连通设置并设置相应的阀门进行控制，而将两个第二控制阀8之间的蒸汽管路13连通设置的方案可简化整体结构、方便操作，且灵活性好。

在上述实施例中，各直接空冷组件还包括排汽装置15和凝结水泵16，各表面凝汽器21的凝结水出口和空冷岛6的凝结水出口分别通过凝结水管路17与排汽装置15连通，凝结水泵16设于排汽装置15和汽轮机回热系统之间。

在上述实施例中，两个排汽装置15之间的凝结水管路17连通并设有凝结水隔离阀18，凝结水管路17分别与各表面凝汽器21连通，且凝结水管路17与各表面凝汽器21连通处的两侧分别设有凝结水隔离阀18。如图2所示，两个排汽装置15之间通过凝结水管路17连通，其中，凝结水管路17与两个表面凝汽器21连通设置，即两个连通处，两个连通处的外侧以及两个连通处之间均设有凝结水隔离阀18(即总共有三个凝结水隔离阀18)，以便于适应上述三种运行情况。此种结构设置相对于设置多个凝结水管路17的结构来说，可简化整体结构、方便操作，且灵活性好。

在上述实施例中，第三控制阀9包括并联设置的第一阀门91和第二阀门92，第二阀门92与热网调峰加热器11串联，当第一阀门91开启，第二阀门92关闭时热网调峰加热器11并没有连通于第一循环水回路中，当第一阀门91关闭、第二阀门92开启时，热网调峰加热器11连通于第一循环水回路中，以对热网供水进行进一步加热，具体的，该第一阀门91和第二阀门92的开闭情况即开度可根据热网用户1的需求进行设定，调节性好。

在上述实施例中，热网用户1包括并联设置的近距离用户和远距离用户，其中，近距离用户和远距离用户的供热可通过分别设置控制阀的开度调节二者的供热情况，也可以通过热网调峰加热器11为远距离用户供热，保证远距离用户的供热需求，可根据具体情况对其进行设置。

在上述实施例中，空冷岛6包括至少两个并联设置的空冷换热器61，各空冷换热器61的入口处均设有第一控制阀7，当使用空冷岛6对汽轮机低压缸排气进行冷却时，可根据具体情况选择开启的空冷换热器61的数量。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽轮机高背压供热发电联产系统，其特征在于，包括热网用户(1)、凝汽器组件(2)、机力冷却塔(3)和至少两组直接空冷组件，所述直接空冷组件包括空冷机组(4)、循环水泵(5)、空冷岛(6)和热网调峰加热器(11)，各所述空冷机组(4)包括高压缸、中压缸和低压缸；

所述低压缸的排汽管通过第一控制阀(7)与所述空冷岛(6)连通，且所述低压缸的排汽管通过第二控制阀(8)与所述凝汽器组件(2)连通，所述凝汽器组件(2)和各所述空冷岛(6)并联；

所述凝汽器组件(2)通过设有第三控制阀(9)的管路与所述热网用户(1)形成第一循环水回路，所述凝汽器组件(2)通过设有第四控制阀(10)的管路与所述机力冷却塔(3)形成第二循环水回路，所述机力冷却塔(3)和所述热网用户(1)并联，且所述凝汽器组件(2)的回水管侧设有所述循环水泵(5)；

所述中压缸的抽汽管通过抽汽调节阀(12)与所述热网调峰加热器(11)连通，所述热网调峰加热器(11)可选择地连通于所述第一循环水回路中；

所述凝汽器组件(2)包括至少两个并联设置的表面凝汽器(21)，所述表面凝汽器(21)的数量不少于所述直接空冷组件的数量。

2.根据权利要求1所述的汽轮机高背压供热发电联产系统，其特征在于，所述空冷机组(4)的数量和所述表面凝汽器(21)的数量均为两个。

3.根据权利要求1所述的汽轮机高背压供热发电联产系统，其特征在于，两个所述第二控制阀(8)之间通过蒸汽管路(13)连通，所述蒸汽管路(13)分别与两个所述表面凝汽器(21)连通，且所述蒸汽管路(13)与两个所述表面凝汽器(21)的连通处之间设有蒸汽隔离阀(14)。

4.根据权利要求2所述的汽轮机高背压供热发电联产系统，其特征在于，各所述直接空冷组件还包括排汽装置(15)和凝结水泵(16)，各所述表面凝汽器(21)的凝结水出口和所述空冷岛(6)的凝结水出口分别通过凝结水管路(17)与所述排汽装置(15)连通，所述凝结水泵(16)设于所述排汽装置(15)和所述汽轮机回热系统之间。

5.根据权利要求4所述的汽轮机高背压供热发电联产系统，其特征在于，两个所述排汽装置(15)之间的凝结水管路(17)连通并设有凝结水隔离阀(18)，所述凝结水管路(17)分别与各所述表面凝汽器(21)连通，且所述凝结水管路(17)与各所述表面凝汽器(21)连通处的两侧分别设有所述凝结水隔离阀(18)。

6.根据权利要求1所述的汽轮机高背压供热发电联产系统，其特征在于，所述第三控制阀(9)包括并联设置的第一阀门(91)和第二阀门(92)，所述第二阀门(92)与所述热网调峰加热器(11)串联。

7.根据权利要求6所述的汽轮机高背压供热发电联产系统，其特征在于，所述热网用户(1)包括并联设置的近距离用户和远距离用户。

8.根据权利要求1-7任一项所述的汽轮机高背压供热发电联产系统，其特征在于，所述空冷岛(6)包括至少两个并联设置的空冷换热器(61)，各所述空冷换热器(61)的入口处均设有所述第一控制阀(7)。