CN209834607U - 一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统 - Google Patents

Abstract

一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统，它涉及储罐领域。本实用新型解决了斜温层储水罐在灵活性调峰过程中可能出现的液位异常升高、罐体材料腐蚀、系统压力波动等多种阻碍其长期稳定运行的问题。本实用新型的热水管道一端连入斜温层储水罐上部，另一端连入热网水系统；冷水管道一端连入斜温层储水罐下部，另一端连入热网水系统；蒸汽管道一端连入蒸汽源，另一端连入斜温层储水罐顶部；疏水管道一端连入疏水回收装置，另一端连入蒸汽管道最低处；溢流管道一端接在斜温层储水罐侧壁最高水位处，另一端连入溢流回收装置；排污管道一端穿过储水罐侧壁通入底部，另一端连入污水回收装置。本实用新型用于电厂机组灵活性调峰的储水罐系统的集成化技术。

Description

一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统

技术领域

本实用新型涉及储罐领域,具体涉及一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统。

背景技术

我国北部地区的冬季供暖的主要来源为电厂的热电联产机组。在热电联产机组中，汽机抽汽在热网加热器中与热网水换热，升温后的热网水作为用户供暖使用。因此，热电联产机组的供暖能力与汽机抽汽量紧密相关。由于汽机可用于供暖的最大抽汽量受机组负荷的直接影响，所以机组负荷越高供暖能力越强。但是，部分城市在白天时用电负荷高，供暖负荷却不高；在夜间时用电负荷进入低谷，供暖负荷进入高峰，为了满足供暖需求，机组仍然要在较高负荷运行以提供用户供暖所需的抽汽量，由此造成能源的浪费和经济性的降低。

为了解决供热能力与发电能力的耦合关系，需要对热电联产机组进行灵活性改造。其中，一种技术为增加蓄能装置进行灵活性调峰。蓄能装置在供暖负荷低时存储能量，在供暖负荷高时参与用户供暖，使热电联产机组在用电负荷低时以低负荷状态运行，从而减少能源的浪费。

斜温层储水罐具备单罐同时存储热水和冷水的显著优势，在蓄冷、蓄热领域应用广泛。将灵活性调峰技术与斜温层储水罐耦合，可以对供暖机组进行双向调峰，即白天使多余的抽汽与低温热网水进行换热，得到高温热网水存储于罐中，在夜间机组低负荷工况下与机组联合供暖，起到削峰填谷的作用。

斜温层储水罐在灵活性调峰过程中可能出现多种阻碍其长期稳定运行的问题，包括高低温热网水密度差异引起储水罐内热网水体积膨胀导致液位异常升高的问题、液面与空气接触导致罐体材料腐蚀的问题、系统压力波动的问题、无法判断储热和放热过程结束条件的问题、无法获取斜温层信息的问题和储水罐底部存在固体沉积物的问题等。为了使斜温层储水罐始终维持正常状态，需要以储水罐为主体，以温度、压力、液位等参数的控制为目的配置不同的监控元件和附属系统。

综上所述，斜温层储水罐在灵活性调峰过程中可能出现的液位异常升高、罐体材料腐蚀、系统压力波动等多种阻碍其长期稳定运行的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决斜温层储水罐在灵活性调峰过程中可能出现的液位异常升高、罐体材料腐蚀、系统压力波动等多种阻碍其长期稳定运行的问题，进而提供一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统。

本实用新型的技术方案是：

一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统，它包括热水管道温度传感器、热水管道切断阀、斜温层储水罐、热水管道、罐顶液位计、呼吸阀、放气口、压差传感器、蒸汽管道、蒸汽管道切断阀、蒸汽管道温度传感器、调节阀、蒸汽源、疏水阀、疏水管道、疏水回收装置、储水罐温度传感器、溢流管道、存水弯、排污管道、溢流回收装置、污水回收装置、第二排污阀、第一排污阀、冷水管道、罐底液位计、冷水管道切断阀、冷水管道温度传感器和热网水系统；

斜温层储水罐顶部垂直设有放气口和呼吸阀，热水管道的一端连入斜温层储水罐上部，热水管道的另一端连入热网水系统，所述热水管道上依次设有热水管道温度传感器和热水管道切断阀，热水管道温度传感器与热水管道切断阀联锁；

冷水管道的一端连入斜温层储水罐下部，冷水管道的另一端连入热网水系统，所述冷水管道上依次设有冷水管道温度传感器和冷水管道切断阀，冷水管道温度传感器与冷水管道切断阀联锁，热水管道切断阀与冷水管道切断阀联锁；

蒸汽管道的一端连入蒸汽源，蒸汽管道的另一端连入斜温层储水罐顶部气体空间，所述蒸汽管道上依次设有蒸汽管道切断阀、蒸汽管道温度传感器和调节阀；疏水管道的一端连入疏水回收装置，疏水管道的另一端连入蒸汽管道最低处，所述疏水管道上设有疏水阀；

斜温层储水罐顶部垂直设有压差传感器和罐顶液位计，罐顶液位计与热水管道切断阀、冷水管道切断阀联锁，罐顶液位计与罐底液位计联锁，压差传感器与调节阀联锁；

溢流管道的一端接在斜温层储水罐侧壁最高水位处，溢流管道的另一端连入溢流回收装置，所述溢流管道上设有存水弯；排污管道的一端穿过斜温层储水罐侧壁通入底部，排污管道的另一端连入污水回收装置，所述排污管道上依次设有第一排污阀和第二排污阀；

斜温层储水罐侧壁底部设有罐底液位计，斜温层储水罐侧壁上沿斜温层储水罐的纵向轴线由上至下均匀设有多个储水罐温度传感器。

进一步地，所述的热水管道切断阀为电动蝶阀。

进一步地，所述的罐顶液位计为导波雷达液位计。

进一步地，所述的蒸汽管道切断阀为手动截止阀。

进一步地，所述的罐底液位计为压差液位计。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

1、本实用新型旨在解决斜温层储水罐在灵活性调峰过程中可能出现的多种阻碍其长期稳定运行的问题，包括高低温热网水密度差异引起储水罐内热网水体积膨胀导致液位异常升高的问题、液面与空气接触导致罐体材料腐蚀的问题、系统压力波动的问题、无法判断储热和放热过程结束条件的问题、无法获取斜温层信息的问题和储水罐底部存在固体沉积物的问题等。为了使斜温层储水罐始终维持正常状态，需要以储水罐为主体，以温度、压力、液位等参数的控制为目的配置不同的监控元件和附属系统。通过将斜温层储水罐、附属系统、监控元件进行整合，得到灵活性调峰耦合储水罐的集成系统。在集成的储水罐系统内部设置不同元件间的联锁，从而满足储水罐的热控要求。

2、本实用新型为解决高低温热网水密度差异引起储水罐内热网水体积膨胀导致液位异常升高的问题，通过溢流管道将热网水中超出最高水位的部分自动排入溢流回收装置，使水位在最高水位以下。同时，通过罐顶液位计与冷热水管道切断阀联锁，当检测到水位低于最低水位或高于最高水位时，自动关闭冷热水管道切断阀，停止储热或放热过程；

3、本实用新型为解决液面与空气接触导致罐体材料腐蚀的问题，通过向斜温层储水罐顶部气体空间充入蒸汽，充分隔绝了热网水与空气的接触，显著降低了腐蚀速率；

4、本实用新型为解决系统压力波动的问题，通过调节阀控制蒸汽流量来控制斜温层储水罐顶部的蒸汽量，使系统压力得到间接控制。当仅靠调节蒸汽不能使系统压力维持在正常范围内时，通过罐顶呼吸阀的自动呼气降压或吸气增压，辅助调节压力；

5、本实用新型为解决无法判断储热和放热过程结束条件的问题，在冷热水管道设置温度传感器用于测量并反馈斜温层储水罐进出口水温，将其与同一管道上的切断阀联锁。当检测到水温与正常温度存在一定差异时，判断为储热或放热过程技术，并自动关闭冷水管道切断阀；

6、本实用新型为解决无法获取斜温层信息的问题，在斜温层储水罐侧壁设置温度传感器用于测量并反馈不同高度热网水的温度。通过筛选处于斜温层范围内的温度测点来获得斜温层的位置，进而掌握储热和放热过程的进度；

7、本实用新型为解决储水罐底部存在固体沉积物的问题，通过排污管道将底部固体沉积物抽出，并通过双排污阀来控制排污过程，以维持斜温层储水罐底部的正常流动空间。

附图说明

图1是本实用新型的一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统，它包括热水管道温度传感器1、热水管道切断阀2、斜温层储水罐3、热水管道4、罐顶液位计5、呼吸阀6、放气口7、压差传感器8、蒸汽管道9、蒸汽管道切断阀10、蒸汽管道温度传感器11、调节阀12、蒸汽源13、疏水阀14、疏水管道15、疏水回收装置16、储水罐温度传感器17、溢流管道18、存水弯19、排污管道20、溢流回收装置21、污水回收装置22、第二排污阀23、第一排污阀24、冷水管道25、罐底液位计 26、冷水管道切断阀27、冷水管道温度传感器28和热网水系统29；

斜温层储水罐3顶部垂直设有放气口7和呼吸阀6，斜温层储水罐3是热网水的存储设备。热水管道4的一端连入斜温层储水罐3上部，热水管道4的另一端连入热网水系统 29，热网水系统29是电厂原有的供热系统。所述热水管道4上依次设有热水管道温度传感器1和热水管道切断阀2，热水管道温度传感器1与热水管道切断阀2联锁；用于当热水管道温度传感器1所测温度达到放热过程结束对应的温度后使热水管道切断阀2执行关闭动作。

冷水管道25的一端连入斜温层储水罐3下部，冷水管道25的另一端连入热网水系统 29，所述冷水管道25上依次设有冷水管道温度传感器28和冷水管道切断阀27，冷水管道温度传感器28与冷水管道切断阀27联锁，用于当冷水管道温度传感器28所测温度达到储热过程结束对应的温度后使冷水管道切断阀27执行关闭动作。热水管道切断阀2与冷水管道切断阀27联锁；只允许两者处于同时开启或同时关闭状态，当两者为一开一闭时，使开启中的阀门执行关闭动作，并发出警告。

热水管道4和冷水管道25用于斜温层储水罐3与热网水系统29之间热网水的输送，正常工作状态下热网水在两者内的流动方向相反。热水管道温度传感器1和冷水管道温度传感器28用于测量反馈水温。热水管道切断阀2和冷水管道切断阀27通过开启和关闭来控制储热或放热过程的启动和停止。

蒸汽管道9的一端连入蒸汽源13，蒸汽管道9的另一端连入斜温层储水罐3顶部气体空间，蒸汽源13用于供给一定压力的蒸汽，蒸汽经过蒸汽管道9进入斜温层储水罐3 并充满整个气体空间，使空气与热网水隔绝。所述蒸汽管道9上依次设有蒸汽管道切断阀 10、蒸汽管道温度传感器11和调节阀12；蒸汽管道切断阀10(正常工况下为开启状态) 用于切断蒸汽源13与斜温层储水罐3之间的连通关系。蒸汽管道温度传感器11用于测量反馈蒸汽温度。调节阀12用于调节蒸汽流量，控制气体压力，使斜温层储水罐3内热网水的压力在正常工作范围内。疏水管道15的一端连入疏水回收装置16，疏水管道15的另一端连入蒸汽管道9最低处，疏水管道15用于将蒸汽管道9内的凝结水排入疏水回收装置16。所述疏水管道上设有疏水阀14；疏水阀14可在释放凝结水的同时阻止蒸汽通过疏水管道15流出。

斜温层储水罐3顶部垂直设有压差传感器8和罐顶液位计5，压差传感器8用于测量反馈气体空间的压力。罐顶液位计5用于测量水位。罐顶液位计5与热水管道切断阀2、冷水管道切断阀27联锁，用于当罐顶液位计5所测量水位过高或过低时使冷热水管道切断阀同时执行关闭动作，中止储热或放热过程，遏制水位继续降低或升高。罐顶液位计5 与罐底液位计26联锁，用于罐顶液位计5测量准确性的校检，若两者读数的差超出一定范围，则判断罐顶液位计5测量结果有误，发出警告。压差传感器8与调节阀12联锁；用于当压差传感器8所测量的气体空间压力较低时使调节阀12执行开大动作，增加蒸汽流量，以提升气体空间压力。

溢流管道18的一端接在斜温层储水罐3侧壁最高水位处，溢流管道18的另一端连入溢流回收装置21，溢流管道18用于将高出最高水位的热网水自动排入溢流回收装置21。所述溢流管道18上设有存水弯19；存水弯19用于保存一定量的热网水，一方面阻止外部空气通过溢流管道18进入斜温层储水罐3，另一方面防止斜温层储水罐3内的水蒸气通过溢流管道18流出。排污管道20的一端穿过斜温层储水罐3侧壁通入底部，排污管道 20的另一端连入污水回收装置22，底部固体沉积物经过排污管道20排入污水回收装置 22，所述排污管道20上依次设有第一排污阀24和第二排污阀23；第二排污阀23用于控制排污过程的开始或结束，并起到保护第一排污阀24的作用，第一排污阀24用于控制排污过程的流量。

斜温层储水罐3侧壁底部设有罐底液位计26，罐底液位计26起辅助校检作用。斜温层储水罐3侧壁上沿斜温层储水罐3的纵向轴线由上至下均匀设有多个储水罐温度传感器17。储水罐温度传感器17用于测量反馈斜温层储水罐3内的热网水温度，间接指示斜温层的位置和厚度，以便操作人员进一步确认储热或放热过程的进度。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述的热水管道切断阀2 为电动蝶阀。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述的罐顶液位计5为导波雷达液位计。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述的蒸汽管道切断阀10为手动截止阀。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述的罐底液位计26为压差液位计。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

工作原理

结合图1说明本实用新型的工作原理：

本实用新型中的联锁是指通过电信号在不同结构间建立特殊联系，使结构的动作具有既定的逻辑关系。

充水过程：

打开放气口7，通过控制热水管道4和冷水管道25来向斜温层储水罐3蓄水，根据罐顶液位计5反馈的水位监视并完成充水过程。

储热过程：

来自热网水系统29的高温热网水从热水管道4进入斜温层储水罐3顶部，斜温层储水罐3底部的低温热网水通过冷水管道25流出斜温层储水罐3并进入热网水系统29。在整个过程中，通过罐顶液位计5监测水位，通过压差传感器8监测系统压力，通过储水罐温度传感器17监测斜温层的厚度和位置，放气口7始终处于关闭状态。当斜温层到达斜温层储水罐3底部时，冷水管道温度传感器28所测温度将会逐渐升高直至触发联锁，冷水管道切断阀27在联锁作用下执行关闭动作，并联锁热水管道切断阀2执行关闭动作。最后关闭蒸汽管道切断阀10，储热过程结束。

放热过程：

来自热网水系统29的低温热网水从冷水管道25进入斜温层储水罐3底部，斜温层储水罐3顶部的高温热网水通过热水管道4流出斜温层储水罐3对用户供暖。在整个过程中，通过罐顶液位计5监测水位，通过压差传感器8监测系统压力，通过储水罐温度传感器 17监测斜温层的厚度和位置，放气口7始终处于关闭状态。当斜温层到达斜温层储水罐3 顶部时，热水管道温度传感器1所测温度将会逐渐降低直至触发联锁，热水管道切断阀2 在联锁作用下执行关闭动作，并联锁冷水管道切断阀27执行关闭动作。最后关闭蒸汽管道切断阀10，储热过程结束。

排污过程：

关闭蒸汽管道切断阀10、热水管道切断阀2和冷水管道切断阀27。打开放气口7，保证气体空间与大气联通。依次打开第一排污阀24和第二排污阀23，热网水在重力作用下带动底部固体沉积物由排污管道20流出，排污速度通过第一排污阀24来调节。当排污管道20出口水质正常时，依次关闭第二排污阀23和第一排污阀24，关闭放气口7，结束排污过程。

Claims (5)

1.一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统，其特征在于：它包括热水管道温度传感器(1)、热水管道切断阀(2)、斜温层储水罐(3)、热水管道(4)、罐顶液位计(5)、呼吸阀(6)、放气口(7)、压差传感器(8)、蒸汽管道(9)、蒸汽管道切断阀(10)、蒸汽管道温度传感器(11)、调节阀(12)、蒸汽源(13)、疏水阀(14)、疏水管道(15)、疏水回收装置(16)、储水罐温度传感器(17)、溢流管道(18)、存水弯(19)、排污管道(20)、溢流回收装置(21)、污水回收装置(22)、第二排污阀(23)、第一排污阀(24)、冷水管道(25)、罐底液位计(26)、冷水管道切断阀(27)、冷水管道温度传感器(28)和热网水系统(29)；

斜温层储水罐(3)顶部垂直设有放气口(7)和呼吸阀(6)，热水管道(4)的一端连入斜温层储水罐(3)上部，热水管道(4)的另一端连入热网水系统(29)，所述热水管道(4)上依次设有热水管道温度传感器(1)和热水管道切断阀(2)，热水管道温度传感器(1)与热水管道切断阀(2) 联锁；

冷水管道(25)的一端连入斜温层储水罐(3)下部，冷水管道(25)的另一端连入热网水系统(29)，所述冷水管道(25)上依次设有冷水管道温度传感器(28)和冷水管道切断阀(27)，冷水管道温度传感器(28)与冷水管道切断阀(27)联锁，热水管道切断阀(2)与冷水管道切断阀(27)联锁；

蒸汽管道(9)的一端连入蒸汽源(13)，蒸汽管道(9)的另一端连入斜温层储水罐(3)顶部气体空间，所述蒸汽管道(9)上依次设有蒸汽管道切断阀(10)、蒸汽管道温度传感器(11)和调节阀(12)；疏水管道(15)的一端连入疏水回收装置(16)，疏水管道(15)的另一端连入蒸汽管道(9)最低处，所述疏水管道上设有疏水阀(14)；

斜温层储水罐(3)顶部垂直设有压差传感器(8)和罐顶液位计(5)，罐顶液位计(5)与热水管道切断阀(2)、冷水管道切断阀(27)联锁，罐顶液位计(5)与罐底液位计(26)联锁，压差传感器(8)与调节阀(12)联锁；

溢流管道(18)的一端接在斜温层储水罐(3)侧壁最高水位处，溢流管道(18)的另一端连入溢流回收装置(21)，所述溢流管道(18)上设有存水弯(19)；排污管道(20)的一端穿过斜温层储水罐(3)侧壁通入底部，排污管道(20)的另一端连入污水回收装置(22)，所述排污管道(20)上依次设有第一排污阀(24)和第二排污阀(23)；

斜温层储水罐(3)侧壁底部设有罐底液位计(26)，斜温层储水罐(3)侧壁上沿斜温层储水罐(3)的纵向轴线由上至下均匀设有多个储水罐温度传感器(17)。

2.根据权利要求1所述的一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统，其特征在于：所述的热水管道切断阀(2)为电动蝶阀。

3.根据权利要求1所述的一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统，其特征在于：所述的罐顶液位计(5)为导波雷达液位计。

4.根据权利要求1所述的一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统，其特征在于：所述的蒸汽管道切断阀(10)为手动截止阀。

5.根据权利要求1所述的一种集成灵活性调峰耦合储水罐系统，其特征在于：所述的罐底液位计(26)为压差液位计。