CN209165527U - 一种灵活型低位能供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种灵活型低位能供热系统，该供热系统包括凝汽器；凝汽器与汽轮机相连，汽轮机的排汽进入凝汽器；凝汽器内设置有至少两条换热通道，任一换热通道的入口与冷却塔的出口相连，且与供热单元的用户热利用管路出口相连；任一换热通道的出口与冷却塔的入口相连，且与供热单元的热网加热器入口相连。本实用新型基于多换热通道的凝汽器的灵活性低位能梯级供热系统设计，能够实现进入各换热通道内和/或外的换热媒质的灵活切换，在兼顾乏汽供热经济性的同时，实现机组热电解耦运行，提高了运行灵活性，扩展了低位能供热技术的应用范围，换热效率高。

Description

一种灵活型低位能供热系统

技术领域

本实用新型涉及供热技术，更具体地，涉及一种灵活型低位能供热系统。

背景技术

大型热电联产机组可实现能源的分级利用、能源利用效率较高，且拥有更加完备的环保设施，通过回收利用电厂余热，提升机组供热能力，替代分散小锅炉供热，实现社会节能减排的目的。为满足大型热电联产机组提质增效供热改造需求，近年来市场上出现了不同类型的创新供热技术，其中低位能梯级供热技术(又称高背压供热技术)以热网循环水回水作为排汽冷却水，可最大限度地利用汽轮机排汽余热，具备大幅供热节能的效果，得以在火电供热市场上广泛应用。

而近年来受火电装机容量过剩和国家发展新能源的能源布局调整，传统火电机组将更多地承担着电网调峰的主力任务，即便在冬季供热期也将面临灵活调峰需要，而对于供热机组尤其是低位能供热改造机组，所具有的优势是供热能力大发电负荷高，如何适应电网要求机组具有深度调峰、热电脱耦的功能，是目前急需解决的难题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种灵活型低位能供热系统，以解决低位能供热时供热系统难以灵活热电脱耦运行的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，提供一种灵活型低位能供热系统，包括凝汽器；所述凝汽器与汽轮机相连，所述汽轮机的排汽进入所述凝汽器；所述凝汽器内设置有至少两条换热通道，任一所述换热通道的入口与冷却塔的出口相连，且与供热单元的用户热利用管路出口相连；任一所述换热通道的出口与所述冷却塔的入口相连，且与所述供热单元的热网加热器入口相连。

进一步地，所述热网加热器的入口与所述换热通道的出口相连，所述热网加热器的出口与所述用户热利用管路的入口相连，所述用户热利用管路的出口与所述换热通道的入口相连；所述热网加热器还与所述汽轮机相连，所述汽轮机的抽汽用于加热所述热网加热器中的循环媒质。

进一步地，所述凝汽器包括凝汽器壳体、端板和水室；所述凝汽器壳体外侧固定有所述端板，所述水室设置于所述端板外侧，所述水室与所述端板之间设置有补偿器。

进一步地，所述凝汽器包括至少一个凝汽器壳体，所述凝汽器壳体上共设置至少两个水室，任一所述水室与一个所述换热通道相连通，所述凝汽器壳体与所述汽轮机相连通。

进一步地，所述换热通道的入口与所述冷却塔的出口相连的管道上设置第一控制阀；所述换热通道的入口与所述供热单元的用户热利用管路出口相连的管道上设置有第二控制阀。

进一步地，所述换热通道的出口与所述冷却塔的入口相连的管道上设置有第三控制阀；所述换热通道的出口与所述供热单元的热网加热器入口相连的管道上设置有第四控制阀。

进一步地，所述换热通道的入口与所述冷却塔的出口相连的管道上设置有变频水泵，和/或，所述换热通道的出口与所述供热单元的热网加热器入口相连的管道上设置有循环泵。

(三)有益效果

本实用新型提出的一种灵活型低位能供热系统，其有益效果主要如下：

基于多换热通道的凝汽器的灵活性低位能梯级供热系统设计，能够实现进入各换热通道内换热媒质的灵活切换，实现对汽轮机排汽或乏汽利用的灵活控制，使对汽轮机排汽或乏汽的回收利用量不再仅限于热网的热负荷情况，而是可以灵活调节在兼顾乏汽供热经济性的同时，实现了机组热电解耦运行，提高了运行灵活性，扩展了低位能供热技术的应用范围。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种灵活型低位能供热系统的结构示意图；

图中，1-凝汽器；2-供热单元；3-冷却塔；4-换热通道；5-热网加热器；6-热用户；7-循环泵；8-变频水泵；9-第一控制阀；10-第二控制阀；11-第三控制阀；12-第四控制阀；13-用户热利用管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1所示，一种灵活型低位能供热系统，包括凝汽器；凝汽器内设置有至少两条换热通道，任一换热通道的入口与冷却塔的出口相连，且与供热单元的用户热利用管路出口相连；任一换热通道的出口与冷却塔的入口相连，且与供热单元的热网加热器入口相连。

凝汽器1与汽轮机相连；汽轮机的排汽进入到凝汽器1中，与凝汽器1内换热通道4中的换热媒质换热，达到提高换热通道4中换热媒质温度的目的。凝汽器1换热通道4与供热单元2相连，热用户6设置于供热单元2中，使凝汽器1中的热量能够导引到热用户6。冷却塔3也与换热通道4相连，可降低换热媒质温度。

可以理解的是，对于任一换热通道4的入口和出口，还可以与至少一个其他换热机构相连，构成新的换热回路。例如，换热通道4的入口与换热机构的出口相连，换热通道4的出口与换热机构的入口相连。采用上述结构，能够增强换热通道4中换热媒质温度、种类等调节的灵活性。如无特殊说明，本实用新型的方案中，均以冷却塔3和供热单元2的出口分别与换热通道4的入口相连，冷却塔3和供热单元2的入口分别与换热通道4的出口相连的结构为例进行说明。

例如，当经凝汽器1换热后的换热媒质的温度较高，能够直接用于向用户供热时，则供热单元2的入口端可直接与换热通道4的出口相连，供热单元2的出口端可直接与换热通道4的入口端相连。其中，供热单元2可包括热网加热器5和用户热利用管路13。热用户6即设置于用户热利用管路13中，使热用户6能够利用用户热利用管路13中的热量，其设置状态采用目前的常规设置方式即可。用户热利用管路13的出口即为供热单元2的出口端。凝汽器1的内部设置有至少两条换热通道4。对于任意一条换热通道4，优选换热通道4的入口位于凝汽器1的外部，换热通道4的出口位于凝汽器1的外部。以下以凝汽器1内设置两条换热通道4的结构为例进行说明。

两条换热通道4分别为换热通道A和换热通道B；换热通道A和换热通道B可具有相同或不同的结构。以其中换热通道A的结构为例进行说明。该换热通道A的入口与冷却塔3的出口相连通，使在冷却塔3中冷却处理后的低温换热媒质可以进入到该换热通道A中，以进入到凝汽器1内部进行换热。

同时，换热通道A的入口还与供热单元2中用户热利用管路13的出口相连；供热单元2中为用户供热后的换热媒质也可由换热通道A的入口进入换热通道A，从而进入到凝汽器1内部进行换热。

进一步，换热通道A的出口与冷却塔3的入口相连，使换热通道A中的换热媒质在凝汽器1内部换热后，得到温度较高的换热媒质，其能够进入到冷却塔3中冷却处理。换热通道A的出口与供热单元2中热网加热器5的入口相连，换热通道A中的换热媒质在凝汽器1内部换热后，得到的温度较高的换热媒质可进入供热单元2中，向用户供热。

同样，换热通道B的入口与冷却塔3的出口相连，换热通道B的入口还与供热单元2中用户热利用管路13的出口相连。换热通道B的出口与冷却塔3的入口相连，换热通道B的出口还与供热单元2中热网加热器5的入口相连。

凝汽器1内部设置至少两条换热通道4，冷却塔3的出口和供热单元2的出口分别与任一换热通道4的入口相连，冷却塔3的入口和供热单元2的入口分别与任一换热通道4的出口相连，便于对任一换热通道4内换热媒质温度的调控，以调控凝汽器1的乏汽冷却能力。任一换热通道4分别与冷却塔3和供热单元2相连，便于灵活调控换热通道4分别与冷却塔3和/或供热单元2的连通状态，进而调控进入各换热通道4内换热媒质的温度。

凝汽器1内设置两条换热通道4时，例如，可通过关停冷却塔3或通过阀门的控制等方式，使换热通道A和换热通道B的入口均只与供热单元2的出口连通，换热通道A和换热通道B的出口均只与供热单元2的入口连通。则工作状态下，换热通道A和换热通道B内通过的换热媒质相同，即换热媒质的种类和温度均相同。当正常采暖供热期间，即可采用上述连通状态，采用多条换热通道4，将凝汽器1的乏汽热量全部回收用于供热。

当电网调度机组负荷高、热网负荷需求较低时，仅靠热网的换热媒质不能回收全部乏汽余热时，可通过使换热通道A的入口只与冷却塔3的出口连通，该换热通道A的出口只与冷却塔3的入口连通；换热通道B的入口只与供热单元2中用户热利用管路13的出口连通，换热通道B的出口只与供热单元2中热网加热器的入口连通。

其中，二者所采用的换热媒质的种类可以相同，也可以不相同。通常情况下，冷却塔3中所采用的换热媒质和供热单元2中所采用的换热媒质均为水。当二者均采用相同的换热媒质时，则工作状态下，该换热通道A和换热通道B中的换热媒质的温度是不同的；由于此时由换热通道A入口进入换热通道A中的换热媒质是经冷却塔3冷却处理后的，其温度较低，通常情况下，其低于此时经由供热单元2的出口进入换热通道B中的换热媒质的温度。例如，经由冷却塔3冷却后的换热媒质在进入换热通道A时，其温度通常约为10-20℃；经由供水回路的出口进入到换热通道B中的换热媒质，其温度通常约为40-60℃。

两条换热通道4中的一条换热通道中的换热媒质的温度较低，能够更有效地冷却凝汽器1中的乏汽热量，提高凝汽器1的冷却能力；同时，也不影响供热单元2中的热量供给。通过凝汽器1多通道多温区的结构，使得低位能供热系统具备热电解耦能力，运行灵活性提升；电网机组在供暖开始前或结束后，可先进行凝汽器1单侧换热通道4内换热媒质切换后，再进行凝汽器1另一换热通道4的换热媒质切换，电网机组无需停机即可实现冷源的在线切换。

在一个具体的实施例中，热网加热器的入口与换热通道的出口相连，热网加热器的出口与用户热利用管路的入口相连，用户热利用管路的出口与换热通道的入口相连；热网加热器还与汽轮机相连，汽轮机的抽汽用于加热热网加热器中的循环媒质。在上述各实施例的基础上，本实施例具体说明供热单元2的结构。

当凝汽器1中某一条或多条换热通道4与供热单元2相连通时，即该条或多条换热通道4的出口与供热单元2的热网加热器5入口管道相连通，该条或多条换热通道4的入口与供热单元2的用户热利用管路13出口相连通。换热通道4中的换热媒质在凝汽器1内换热后，得到温度较高的换热媒质由换热通道4的出口排出，可进入到热网加热器5中，由汽轮机的抽汽进一步加热处理，再进入到用户热利用管路13，给热用户6供热。

在一个具体的实施例中，所述凝汽器包括凝汽器壳体、端板和水室；所述凝汽器壳体外侧固定有所述端板，所述水室设置于所述端板外侧，所述水室与所述端板之间设置有补偿器。在上述各实施例的基础上，本实施例具体说明凝汽器的结构。

凝汽器1通常包括凝汽器壳体、端板和水室；凝汽器壳体、端板和水室依据常规的结构设置即可，端板位于凝汽器壳体与水室之间，此处不再赘述。本实施例中，在水室与端板之间加设补偿器，用于降低或避免各换热通道4中的换热媒质温度不同而产生的差异膨胀的影响，使运行更安全、稳定。

在一个具体的实施例中，所述凝汽器包括至少一个凝汽器壳体，所述凝汽器壳体上共设置至少两个水室，任一所述水室与一个所述换热通道相连通，所述凝汽器壳体与所述汽轮机相连通。以两个凝汽器壳体的结构为例进行说明。两个凝汽器壳体并排设置，每个凝汽器壳体上分别设置一个水室，每个水室对应与一换热通道连通。并且，任一个凝汽器壳体都与汽轮机的出口相连通，使汽轮机排出的排汽或乏汽能够进入到每一个凝汽器壳体内，与凝汽器壳体内设置的换热通道换热，以合理利用乏汽热量。

作为多换热通道另一种可使实现的方式，凝汽器设置一个凝汽器壳体结构，凝汽器壳体外侧设置至少两个水室，每个水室通过端板与凝汽器壳体连接，对应每个水室设置一个独立的换热空间，任一换热空间对应一换热通道4。例如，通过在凝汽器1凝汽器壳体上设置左右两个水室，换热通道A设置在左方水室对应的换热空间内，换热通道B设置在右方水室对应的换热空间内。

在一个具体的实施例中，换热通道的入口与冷却塔的出口相连的管道上设置第一控制阀；换热通道的入口与供热单元的用户热利用管路13出口相连的管道上设置有第二控制阀。在上述各实施例的基础上，本实施例具体说明各管道的控制方式。

在一个具体的实施例中，换热通道的出口与冷却塔的入口相连的管道上设置有第三控制阀；换热通道的出口与供热单元的热网加热器的入口相连的管道上设置有第四控制阀。在上述各实施例的基础上，本实施例具体说明各管道的控制方式。

在与任一换热通道4的出口或出口相连的管道上都对应设置控制阀，便于灵活控制进入到换热通道4中的换热媒质的种类或温度，或灵活调整换热通道4中换热媒质的流动方向。可以理解的是，在换热通道4的出口与供热单元2的入口连接的管道上连接一支管，该支管的另一端还可连接到换热通道4的入口与供热单元2的出口连接的管道上，且在该支管上设置控制阀。

例如，当两个换热通道4均只与供热单元2相连通时，以换热通道A的结构为例，可关闭换热通道A入口与冷却塔出口相连的管道上的第一控制阀9，同时关闭换热通道A的出口与冷却塔的入口相连的管道上的第三控制阀11；打开换热通道A入口与供热单元2的用户热利用管路13出口相连的管道上的第二控制阀10，打开换热通道A出口与供热单元2热网加热器5入口相连的管道上的第四控制阀12，则只有供热单元2中的换热媒质能够进入到换热通道A中。对换热通道B执行相同的控制方式，则换热通道A和换热通道B中的换热媒质温度相同。

当打开换热通道A入口与冷却塔出口相连的管道上的第一控制阀9，同时打开换热通道A的出口与冷却塔的入口相连的管道上的第三控制阀11；关闭换热通道A入口与供热单元2用户热利用管路13出口相连的管道上的第二控制阀10，关闭换热通道A出口与供热单元2的热网加热器入口相连的管道上的第四控制阀12，则此时，进入到换热通道A中的换热媒质的温度较低。与此同时，关闭换热通道B入口与冷却塔出口相连的管道上的第一控制阀9，同时关闭换热通道B的出口与冷却塔的入口相连的管道上的第三控制阀11；打开换热通道B入口与供热单元2出口相连的管道上的第二控制阀10，打开换热通道B出口与供热单元2入口相连的管道上的第四控制阀12，则进入到换热通道B中的换热媒质的温度较高。换热通道A和换热通道B中的换热媒质的温度不同，在供热单元2负荷需求较低时，即可采用上述控制方式，提高凝汽器1冷却能力。可以理解的是，也可以是换热通道B与冷却塔3连通，换热通道A与供热单元2连通，通过控制阀的调控即可实现，控制方式不一一列举。

在一个具体的实施例中，换热通道的入口与冷却塔的出口相连的管道上设置有变频水泵，和/或，换热通道的出口与供热单元的热网加热器入口相连的管道上设置有循环泵。在上述各实施例的基础上，本实施例具体说明换热媒质的动力控制。

在换热通道4的入口与冷却塔3的出口相连的管道上设置有变频水泵8，当某一条或多条换热通道4与冷却塔3相连通时，便于调控由冷却塔3进入到对应换热通道4中的换热媒质的流速和流量，进而进一步调控换热通道4在凝汽器1内换热能力；在换热通道4的出口与供热单元2的热网加热器5入口相连的管道上设置循环泵7，当换某一或多条换热通道4与供热单元2相连通时，便于控制换热通道4中经换热处理后、温度较高的换热媒质进入供热单元2的流速和流量。

在一个具体的实施例中，还提供一种供热方法，包括：

在凝汽器的内部设置至少两条换热通道；

任一换热通道的入口与冷却塔的出口相连，且与供热单元的用户热利用管路出口相连，以向换热通道中通入不同的换热媒质；

任一换热通道的出口与冷却塔的入口相连，且与供热单元的热网加热器入口相连，以使换热通道中的换热媒质能够进入供热单元或冷却塔。

通过在凝汽器1内设置至少两条换热通道，凝汽器1多通道多温区的结构，使得低位能供热系统具备热电解耦能力，运行灵活性提升；电网机组在供暖开始前或结束后，可先进行凝汽器1单侧换热通道4内换热媒质切换后，再进行凝汽器1另一换热通道4的换热媒质切换，电网机组无需停机即可实现冷源的在线切换。

在一个具体的实施例中，调节任一换热通道中的换热媒质的流量，以调控凝汽器的乏汽冷却量。在上述各实施例的基础上，本实施例具体说明进一步调节乏汽冷却能力的可实现方式。

例如，在换热通道的入口与冷却塔的出口相连的管道上设置水泵，当某一条或多条换热通道与冷却塔相连通时，便于调控由冷却塔进入到对应换热通道中的换热媒质的流速和流量，进而进一步调控换热通道在凝汽器内冷却能力；在换热通道的出口与供热单元的入口相连的管道上设置循环泵，当换某一或多条换热通道与供热单元相连通时，便于控制换热通道中经换热处理后、温度较高的换热媒质进入供热单元的流速和流量。通过对换热通道中换热媒质流量和流速的调控，能够进一步提高换热效率。

本实用新型的灵活型低位能供热系统，其基于多换热通道的凝汽器的灵活性低位能梯级供热系统设计，能够实现进入各换热通道内换热媒质的灵活切换，或对换热通道内排出的换热媒质流向的灵活调控，在兼顾乏汽供热经济性的同时，实现了机组热电解耦运行，提高了运行灵活性，扩展了低位能供热技术的应用范围。

最后，本实用新型的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种灵活型低位能供热系统，其特征在于，包括凝汽器；所述凝汽器与汽轮机相连，所述汽轮机的排汽进入所述凝汽器；所述凝汽器内设置有至少两条换热通道，任一所述换热通道的入口与冷却塔的出口相连，且与供热单元的用户热利用管路出口相连；任一所述换热通道的出口与所述冷却塔的入口相连，且与所述供热单元的热网加热器入口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热网加热器的入口与所述换热通道的出口相连，所述热网加热器的出口与所述用户热利用管路的入口相连，所述用户热利用管路的出口与所述换热通道的入口相连；所述热网加热器还与所述汽轮机相连，所述汽轮机的抽汽用于加热所述热网加热器中的循环媒质。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述凝汽器包括凝汽器壳体、端板和水室；所述凝汽器壳体外侧固定有所述端板，所述水室设置于所述端板外侧，所述水室与所述端板之间设置有补偿器。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述凝汽器包括至少一个凝汽器壳体，所述凝汽器壳体上共设置至少两个水室，任一所述水室与一个所述换热通道相连通，所述凝汽器壳体与所述汽轮机相连通。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述换热通道的入口与所述冷却塔的出口相连的管道上设置第一控制阀；所述换热通道的入口与所述供热单元的用户热利用管路出口相连的管道上设置有第二控制阀。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述换热通道的出口与所述冷却塔的入口相连的管道上设置有第三控制阀；所述换热通道的出口与所述供热单元的热网加热器入口相连的管道上设置有第四控制阀。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热通道的入口与所述冷却塔的出口相连的管道上设置有变频水泵，和/或，所述换热通道的出口与所述供热单元的热网加热器入口相连的管道上设置有循环泵。