CN210511852U - 一种用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统，包括热电联产机组、热网首站和二次换热站，热电联产机组由汽轮机、背压凝汽器和凉水塔组成，热网首站由热网加热器和疏水换热器组成，二次换热站由热水型吸收式热泵和水水换热器组成，一次网水管环路由采暖回水管和采暖供水管组成，在一次网水管环路上依次安装背压凝汽器、疏水换热器、热网加热器、吸收式热泵和水水换热器，通过开启或关闭对应的阀门，实现背压凝汽器与疏水换热器的一次网水侧串、并联的切换连接，以及热水型吸收式热泵与水水换热器的二次网水侧串、并联的切换连接。本实用新型能实现对一次网水和二次网水的梯级升温加热，有效减少了换热过程的不可逆损失。

Description

一种用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统，属于热电联产节能技术领域。

背景技术

随着国内对雾霾治理的不断深入，发展集中供热，关停供热小锅炉越来越成为政府和民间的共识。发展城市集中供热就需要有稳定的热源，因此对现有纯凝机组或供热机组进行供热改造或供热能力提升，挖掘和释放供热潜力，就成了一个行之有效的方法。热电厂汽轮机排入低压缸的蒸汽做功后，进入凝汽器形成冷凝热，冷凝热通常占其一次能源总输入热的30%以上，该部分热量一般通过凉水塔或空冷岛直接排入大气，形成巨大的冷端损失。这部分热量的特点是集中但是品位较低，长期以来难以找到好的直接利用方法。另外，随着国家经济社会发展、城镇化进程的加快和人民生活水平的改善，居民供热越来越受到重视；为满足居民的供热需求，如何在现有供热管网的基础上，提升管网的输送能力，则是迫在眉睫。

当前，提升管网输送能力有效的技术手段是大温差供热技术，已有的技术措施主要为以下两种：一是申请号为201110195467.2的专利“一种利用热泵技术提高集中供热管网供热能力的供热系统”，其系统的主要特点是（1）在靠近热源的换热站设置吸收式热泵机组，利用一次网供水驱动热泵回水一次网回水的余热来加热靠近热源的二次网水，为靠近热源的热用户供热；（2）在驱动热泵之后得到降温的一次网水，再输送至常规换热站来加热离热源较远的二次网水，为离热源较远的热用户供热；（3）通过二次网水与一次网回水先进行换热，使得一次网回水温度降低，降温后的一次网回水再作为低温热源进入吸收式热泵，一次网回水的温度得到进一步降低，从而实现对一次网回水的余热进行充分回收，实现大温差供热。二是申请号为200810101065.X的专利“一种大温差集中供热系统”，其系统的主要特点是（1）在热源侧，利用蒸汽型吸收式热泵回收热电厂的低温循环水余热，减少热电厂的冷端损失；（2）在二次网侧，热水吸收式热泵与水水换热器为串联连接，且二次网供水温度无法通过改变进入热水吸收式热泵或水水换热器的二次网水流量来进行调节。

以上两种技术措施存在的不足是：（1）在靠近热源处设置吸收式热泵机组，实现大温差供热，而在离热源较远的换热站，就无法有效采用大温差供热；（2）利用蒸汽吸收式热泵回收热电厂循环水余热的方式，投资较大，远高于直接低真空供热的方式；（3）在二次网侧，热水吸收式热泵与水水换热器为串联连接，二次网供水温度无法通过调节流量来进行调节。本实用新型主要针对以上三点技术不足并结合间接空冷机组的特性而进行创新，创造了一种用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、性能可靠，用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统，其特征在于：包括热电联产机组、热网首站和二次换热站；

所述热电联产机组包括汽轮机、凝汽器和凉水塔，所述汽轮机的乏汽口与凝汽器的乏汽排汽管连接，且在乏汽排汽管上安装有一号阀门，所述凝汽器的冷却水进水管与凉水塔的出水口连接，所述凝汽器的冷却水出水管与凉水塔的进水口连接，且在冷却水进水管和冷却水出水管上分别安装有三号阀门和二号阀门，所述冷却水出水管、冷却水进水管分别与热网供水二极管、热网回水二极管连接，且在热网供水二极管和热网回水二极管上分别安装有四号阀门和五号阀门；

所述热网首站包括热网加热器和疏水换热器，所述热网加热器的进汽口通过采暖抽汽管与汽轮机的采暖抽汽口连接，所述热网加热器的疏水出口通过疏水一级管道与疏水换热器的疏水进口连接，且在采暖抽汽管和疏水一级管道上分别安装有六号阀门和七号阀门，所述热网加热器的热网循环水出口和热网循环水进口分别与采暖供水管和热网循环水回水管连接，且在采暖供水管和热网循环水回水管上分别安装有八号阀门和九号阀门，所述疏水换热器的热网循环水进口通过热网回水一级管与采暖回水管连接，且在热网回水一级管上安装有十号阀门，所述疏水换热器的热网循环水出口通过热网供水一级管与热网供水二极管连接，且在热网供水一级管上安装有十一号阀门，所述热网回水一级管、采暖回水管、热网回水二极管连接于一点；

所述二次换热站包括热水型吸收式热泵和水水换热器，所述热水型吸收式热泵的高温热源进口与采暖供水管的出口连接，所述热水型吸收式热泵的高温热源出口通过一次网供水一级管与水水换热器的高温水进口连接，且在热水型吸收式热泵的高温热源进口和高温热源出口分别安装有十二号阀门和十三号阀门，所述水水换热器的高温水出口通过一次网供水二极管与热水型吸收式热泵的低温热源进口连接，所述热水型吸收式热泵的低温热源出口与采暖回水管的进水端连接，且在热水型吸收式热泵的低温热源进口和低温热源出口分别安装有十四号阀门和十五号阀门，所述水水换热器的低温水进口与二次网回水第一支管连接，且在二次网回水第一支管上安装有二十二号阀门，所述二次网回水第一支管的出口与二次网回水管连接，所述水水换热器的低温水出口管道与二次网供水管连接，且在低温水出口管道上安装有十六号阀门，所述热水型吸收式热泵的中温水出口通过二次网供水第二支管与二次网供水管连接，所述热水型吸收式热泵的中温水进口通过二次网回水第二支管与二次网回水管连接，且在二次网回水第二支管上安装有十七号阀门。

进一步而言，所述热网加热器的热网水侧设置有热网加热旁路，且在热网加热旁路上安装有十八号阀门；所述疏水换热器的疏水侧设置有疏水换热旁路，且在疏水换热旁路上安装有十九号阀门。

进一步而言，所述热水型吸收式热泵的高温热源侧设置有热泵高温旁路，且在热泵高温旁路上安装有二十号阀门；所述热水型吸收式热泵的低温热源侧设置有热泵低温旁路，且在热泵低温旁路上安装有二十一号阀门。

进一步而言，所述热网加热器的热网疏水经过疏水换热器二次换热后，温度得到进一步降低，然后输送至汽轮机的低压回热系统；所述热水型吸收式热泵的高温热源水在驱动热水型吸收式热泵做功后，再进入水水换热器二次换热，使得温度得到进一步降低。

进一步而言，所述热水型吸收式热泵利用一次网供水作为驱动热源，以一次网回水为低温热源，回收一次网回水的余热，来加热二次网水，实现大温差供热。

上述的用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统的运行方法如下：

在非采暖季时，只开启一号阀门、二号阀门和三号阀门，汽轮机处于纯凝工况运行，汽轮机的排汽在背压凝汽器内被循环冷却水冷却凝结成凝结水。

在采暖季时，供热系统的运行模式有以下三种：

（A）运行模式一：

开启一号阀门、四号阀门、十八号阀门、五号阀门，二号阀门、三号阀门、六号阀门、十九号阀门、八号阀门、九号阀门、十一号阀门、十号阀门和七号阀门，热网加热器和疏水换热器停止运行，来自二次换热站的一次网回水由采暖回水管、热网回水二极管和冷却水进水管输送至背压凝汽器，利用汽轮机的排汽对一次网回水进行加热，一次网回水被加热后形成一次网供水，然后依次通过冷却水出水管、热网供水二极管、热网加热旁路和采暖供水管输送至二次换热站；此时，供热系统采用的是背压供热方式对外供热。

（B）运行模式二：

开启六号阀门、十九号阀门、一号阀门、五号阀门、四号阀门、九号阀门和八号阀门，关闭二号阀门、三号阀门、十八号阀门、十一号阀门、十号阀门和七号阀门，热网加热器运行，疏水换热器停止运行，来自二次换热站的一次网回水由采暖回水管、热网回水二极管和冷却水进水管输送至背压凝汽器，利用汽轮机的排汽对一次网回水进行一级加热，一次网回水被加热后形成一次网供水，然后依次通过热网供水二极管和热网循环水回水管，利用热网加热器对一次网供水进行二次加热，二次加热后形成的一次网供水由采暖供水管输送至二次换热站，此时，供热系统采用的是背压供热方式和汽轮机抽汽供热方式。

（C）运行模式三：

开启六号阀门、一号阀门、五号阀门、四号阀门、九号阀门、八号阀门、七号阀门、十一号阀门和十号阀门，关闭二号阀门、三号阀门、十八号阀门和十九号阀门，热网加热器和疏水换热器运行，来自二次换热站的一次网回水经由采暖回水管，分两路，一路通过热网回水二极管、冷却水进水管、冷却水出水管和热网供水二极管，被凝汽器乏汽加热，另一路通过热网回水一级管和热网供水一级管，被疏水换热器加热；两路混合后，经由热网循环水回水管，进入热网加热器，被汽轮机抽汽加热，经由热网加热器加热的一次网供水经由采暖供水管输送至二次换热站；此时，供热系统采用的是背压供热方式、抽汽供热以及疏水加热结合的方式对外供热；

进一步而言，在采暖季供热系统为运行模式一时，关闭十七号阀门、十二号阀门、十三号阀门、十五号阀门和十四号阀门，开启二十号阀门、二十一号阀门、十六号阀门和二十二号阀门，热水型吸收式热泵停止运行，来自热网首站的一次网供水依次由热泵高温旁路和一次网供水二极管输送至水水换热器，加热来自二次网回水管的二次网回水，一次网供水降温后形成一次网回水，依次由一次网供水二极管、热泵低温旁路和采暖回水管输送至热电联产机组的背压凝汽器，二次网回水被加热后形成二次网供水，依次由二次网回水第一支管和低温水出口管道供给热用户。

进一步而言，在采暖季供热系统为运行模式二时，关闭二十号阀门和二十一号阀门，开启十二号阀门、十三号阀门、十五号阀门、十四号阀门、十六号阀门、十七号阀门和二十二号阀门，热泵开启运行，来自热网首站的一次网供水先进入热水型吸收式热泵作为驱动热源，之后进入水水换热器得到二级降温，之后进入热水型吸收式热泵作为低温热源，一次网供水得到三级降温之后形成一次网回水，然后由采暖回水管输送至热电联产机组的背压凝汽器，热水型吸收式热泵以驱动热源为动力，回收低温热源的热量来加热二次网回水；热水型吸收式热泵和水水换热器的二次网水侧并联连接，来自二次网回水管的二次网回水分别进入热水型吸收式热泵和水水换热器进行加热，二次网回水被加热之后形成二次网供水，之后分别由热泵供热水管和加热水第二支管输出并进行混合，之后由二次网供水管供给热用户。

进一步而言，在采暖季供热系统为运行模式三时，关闭二十号阀门和二十一号阀门，开启十二号阀门、十三号阀门、十五号阀门、十四号阀门、十六号阀门、十七号阀门和二十二号阀门，热泵开启运行，来自热网首站的一次网供水先进入热水型吸收式热泵作为驱动热源，之后进入水水换热器得到二级降温，之后进入热水型吸收式热泵作为低温热源，一次网供水得到三级降温之后形成一次网回水，然后由采暖回水管输送至热电联产机组的背压凝汽器，热水型吸收式热泵以驱动热源为动力，回收低温热源的热量来加热二次网回水；热水型吸收式热泵和水水换热器的二次网水侧并联连接，来自二次网回水管的二次网回水分别进入热水型吸收式热泵和水水换热器进行加热，二次网回水被加热之后形成二次网供水，之后分别由热泵供热水管和加热水第二支管输出并进行混合，之后由二次网供水管供给热用户。

进一步而言，所述的用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统，以“温度对口、梯级利用”为指导，通过开启或关闭对应的阀门，以实现以下不同连接方式及功能：

（A）在采暖季初期或末期时，可以通过关闭对应阀门，使得供热系统仅采用背压供热方式供热；由此，实现通过汽轮机的低温余热对外供热，来减少高品质的采暖抽汽消耗，从而降低供热系统的做功能力损失。

（B）在采暖季高寒期时，可以通过关闭对应阀门，使得供热系统采用背压供热与采暖抽汽供热结合的方式供热，且背压凝汽器和疏水换热器的一次网水侧并联连接，然后和热网加热器的一次网水侧串联连接；由此，可以通过改变对应阀门的开度，来根据汽轮机负荷的变化，改变进入背压凝汽器的一次网回水的流量，从而实现在背压供热工况下能够对汽轮机进行灵活的调节。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本实用新型设计合理，结构简单，性能可靠，针对间接空冷机组，实现了在低真空供热系统中耦合大温差热泵，降低了工程初投资，实现了火电厂低温余热的有效回收，同时提升了供热管网的输送能力；（2）本实用新型通过疏水换热器与背压凝汽器并联连接，有效控制了进出背压凝汽器的一次网回水流量和温度，既实现了一次网回水梯级加热与降低汽轮机背压、减少做功能力损失，又实现了在背压供热工况下能够对汽轮机进行灵活的调节；（3）本实用新型通过二次网侧大温差热泵与水水换热器并联连接，实现对二次网供水温度的调节，改善热用户的供热质量；（4）本实用新型基于能量梯级利用的原理，合理设计耦合系统，实现对一次网水和二次网水的梯级升温加热，有效减少了换热过程的不可逆损失，具有较高的实际运用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中的用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统，包括热电联产机组7、热网首站8和二次换热站6；

热电联产机组7包括汽轮机1、凝汽器2和凉水塔3，汽轮机1的乏汽口与凝汽器2的乏汽排汽管36连接，且在乏汽排汽管36上安装有一号阀门37，凝汽器2的冷却水进水管22与凉水塔3的出水口连接，凝汽器2的冷却水出水管23与凉水塔3的进水口连接，且在冷却水进水管22和冷却水出水管23上分别安装有三号阀门25和二号阀门24，冷却水出水管23、冷却水进水管22分别与热网供水二极管39、热网回水二极管30连接，且在热网供水二极管39和热网回水二极管30上分别安装有四号阀门21和五号阀门29；

热网首站8包括热网加热器4和疏水换热器5，热网加热器4的进汽口通过采暖抽汽管11与汽轮机1的采暖抽汽口连接，热网加热器4的疏水出口通过疏水一级管道13与疏水换热器5的疏水进口连接，且在采暖抽汽管11和疏水一级管道13上分别安装有六号阀门12和七号阀门16，热网加热器4的热网循环水出口和热网循环水进口分别与采暖供水管33和热网循环水回水管38连接，且在采暖供水管33和热网循环水回水管38上分别安装有八号阀门18和九号阀门20，疏水换热器5的热网循环水进口通过热网回水一级管35与采暖回水管34连接，且在热网回水一级管35上安装有十号阀门31，疏水换热器5的热网循环水出口通过热网供水一级管28与热网供水二极管39连接，且在热网供水一级管28上安装有十一号阀门27，热网回水一级管35、采暖回水管34、热网回水二极管30连接于一点；

二次换热站6包括热水型吸收式热泵61和水水换热器62，热水型吸收式热泵61的高温热源进口与采暖供水管33的出口连接，热水型吸收式热泵61的高温热源出口通过一次网供水一级管88与水水换热器62的高温水进口连接，且在热水型吸收式热泵61的高温热源进口和高温热源出口分别安装有十二号阀门65和十三号阀门66，水水换热器62的高温水出口通过一次网供水二极管87与热水型吸收式热泵61的低温热源进口连接，热水型吸收式热泵61的低温热源出口与采暖回水管34的进水端连接，且在热水型吸收式热泵61的低温热源进口和低温热源出口分别安装有十四号阀门70和十五号阀门67，水水换热器62的低温水进口与二次网回水第一支管85连接，且在二次网回水第一支管85上安装有二十二号阀门86，二次网回水第一支管85的出口与二次网回水管84连接，水水换热器62的低温水出口管道79与二次网供水管82连接，且在低温水出口管道79上安装有十六号阀门80，热水型吸收式热泵61的中温水出口通过二次网供水第二支管81与二次网供水管82连接，热水型吸收式热泵61的中温水进口通过二次网回水第二支管78与二次网回水管84连接，且在二次网回水第二支管78上安装有十七号阀门83。

在本实施例中，热网加热器4的热网水侧设置有热网加热旁路26，且在热网加热旁路26上安装有十八号阀门19；疏水换热器5的疏水侧设置有疏水换热旁路15，且在疏水换热旁路15上安装有十九号阀门14。

在本实施例中，热水型吸收式热泵61的高温热源侧设置有热泵高温旁路63，且在热泵高温旁路63上安装有二十号阀门64；热水型吸收式热泵61的低温热源侧设置有热泵低温旁路69，且在热泵低温旁路69上安装有二十一号阀门68。

在本实施例中，热网加热器4的热网疏水经过疏水换热器5二次换热后，温度得到进一步降低，然后输送至汽轮机1的低压回热系统；热水型吸收式热泵61的高温热源水在驱动热水型吸收式热泵61做功后，再进入水水换热器62二次换热，使得温度得到进一步降低。

在本实施例中，热水型吸收式热泵61利用一次网供水作为驱动热源，以一次网回水为低温热源，回收一次网回水的余热，来加热二次网水，实现大温差供热。

通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统，其特征在于：包括热电联产机组（7）、热网首站（8）和二次换热站（6）；

所述热电联产机组（7）包括汽轮机（1）、凝汽器（2）和凉水塔（3），所述汽轮机（1）的乏汽口与凝汽器（2）的乏汽排汽管（36）连接，且在乏汽排汽管（36）上安装有一号阀门（37），所述凝汽器（2）的冷却水进水管（22）与凉水塔（3）的出水口连接，所述凝汽器（2）的冷却水出水管（23）与凉水塔（3）的进水口连接，且在冷却水进水管（22）和冷却水出水管（23）上分别安装有三号阀门（25）和二号阀门（24），所述冷却水出水管（23）、冷却水进水管（22）分别与热网供水二极管（39）、热网回水二极管（30）连接，且在热网供水二极管（39）和热网回水二极管（30）上分别安装有四号阀门（21）和五号阀门（29）；

所述热网首站（8）包括热网加热器（4）和疏水换热器（5），所述热网加热器（4）的进汽口通过采暖抽汽管（11）与汽轮机（1）的采暖抽汽口连接，所述热网加热器（4）的疏水出口通过疏水一级管道（13）与疏水换热器（5）的疏水进口连接，且在采暖抽汽管（11）和疏水一级管道（13）上分别安装有六号阀门（12）和七号阀门（16），所述热网加热器（4）的热网循环水出口和热网循环水进口分别与采暖供水管（33）和热网循环水回水管（38）连接，且在采暖供水管（33）和热网循环水回水管（38）上分别安装有八号阀门（18）和九号阀门（20），所述疏水换热器（5）的热网循环水进口通过热网回水一级管（35）与采暖回水管（34）连接，且在热网回水一级管（35）上安装有十号阀门（31），所述疏水换热器（5）的热网循环水出口通过热网供水一级管（28）与热网供水二极管（39）连接，且在热网供水一级管（28）上安装有十一号阀门（27），所述热网回水一级管（35）、采暖回水管（34）、热网回水二极管（30）连接于一点；

所述二次换热站（6）包括热水型吸收式热泵（61）和水水换热器（62），所述热水型吸收式热泵（61）的高温热源进口与采暖供水管（33）的出口连接，所述热水型吸收式热泵（61）的高温热源出口通过一次网供水一级管（88）与水水换热器（62）的高温水进口连接，且在热水型吸收式热泵（61）的高温热源进口和高温热源出口分别安装有十二号阀门（65）和十三号阀门（66），所述水水换热器（62）的高温水出口通过一次网供水二极管（87）与热水型吸收式热泵（61）的低温热源进口连接，所述热水型吸收式热泵（61）的低温热源出口与采暖回水管（34）的进水端连接，且在热水型吸收式热泵（61）的低温热源进口和低温热源出口分别安装有十四号阀门（70）和十五号阀门（67），所述水水换热器（62）的低温水进口与二次网回水第一支管（85）连接，且在二次网回水第一支管（85）上安装有二十二号阀门（86），所述二次网回水第一支管（85）的出口与二次网回水管（84）连接，所述水水换热器（62）的低温水出口管道（79）与二次网供水管（82）连接，且在低温水出口管道（79）上安装有十六号阀门（80），所述热水型吸收式热泵（61）的中温水出口通过二次网供水第二支管（81）与二次网供水管（82）连接，所述热水型吸收式热泵（61）的中温水进口通过二次网回水第二支管（78）与二次网回水管（84）连接，且在二次网回水第二支管（78）上安装有十七号阀门（83）。

2.根据权利要求1所述的用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统，其特征在于：所述热网加热器（4）的热网水侧设置有热网加热旁路（26），且在热网加热旁路（26）上安装有十八号阀门（19）；所述疏水换热器（5）的疏水侧设置有疏水换热旁路（15），且在疏水换热旁路（15）上安装有十九号阀门（14）。

3.根据权利要求1所述的用于间接空冷机组的高背压耦合大温差供热系统，其特征在于：所述热水型吸收式热泵（61）的高温热源侧设置有热泵高温旁路（63），且在热泵高温旁路（63）上安装有二十号阀门（64）；所述热水型吸收式热泵（61）的低温热源侧设置有热泵低温旁路（69），且在热泵低温旁路（69）上安装有二十一号阀门（68）。

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