CN210564686U

CN210564686U - 一种耦合凝抽背供热的抽汽发电供热系统

Info

Publication number: CN210564686U
Application number: CN201920932543.5U
Authority: CN
Inventors: 郑立军; 李立新; 何晓红; 高新勇; 马斯鸣; 唐树芳
Original assignee: Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Huadian Energy Engineering Co ltd
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2029-06-20

Abstract

本实用新型公开了一种耦合凝抽背供热的抽汽发电供热系统，它包括：汽轮机中低压缸、凝汽器、径向透平、冷却装置、汽水换热器、第一疏水换热器、首站热网加热器、第二疏水换热器、发电机和与之相连接的各式汽水管道及阀门。在汽轮机低压缸的入口管处连接有冷却蒸汽管道，上面布置有冷却装置和调节阀。汽轮机中压缸抽出的蒸汽一部分进入首站热网加热器进行供热，另一部进入径向透平做功。蒸汽经汽水换热器和首站热网加热器换热后产生的疏水分别进入两个疏水换热器内对部分热网回水进行梯级加热。通过在采暖季和非采暖季改变系统的运行方式，实现了系统高效运行。本实用新型实现了热网梯级加热，降低了换热过程的不可逆损失。

Description

一种耦合凝抽背供热的抽汽发电供热系统

技术领域

本实用新型属于热电联产节能技术领域，具体涉及一种耦合凝抽背供热的抽汽发电供热系统。

背景技术

当前，我国能源结构不断转型升级，新能源比例逐渐增加，传统火电比例逐年下降，为了满足电网对新能源的吸纳能力，这要求对火电机组灵活性和热电解耦能力日益增加。近两年，随着国家能源局对火电灵活性工作的推进，越来越多的火电机组进行了不同形式的灵活性技术改造，以其实现热电解耦能力，如光轴供热技术、凝抽背供热技术、电锅炉蓄热技术等。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，2016年全国城市集中供热面积已达到73.9亿平方米；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，热网回水温度普遍控制在20-30℃左右。

目前，专利“汽轮机抽凝背系统及其调节方法专利号201710193938.3”实现了不更换转子的情况下低压缸不投入长期运行，该技术可高效益的实现机组低负荷发电供热，实现热电解耦。但是对于热电机组来说，设计采暖抽汽压力基本都大于0.2MPa，而采暖初末期的热网水所需温度只有80℃左右，两者换热时存在很大的可用能损失。如何充分回收利用凝抽背供热系统的中压缸采暖抽汽的余热余压，实现能量的梯级回收利用，迫在眉睫。

实用新型内容

基于上述情况，本实用新型克服现有技术中存在的上述不足，提出了一种设计合理，性能可靠，实现耦合凝抽背供热的抽汽发电供热系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种耦合凝抽背供热的抽汽发电供热系统，其特征在于，它包括：汽轮机中压缸，汽轮机低压缸，凝汽器，径向透平，冷却装置，汽水换热器，第一疏水换热器，首站热网加热器，第二疏水换热器，发电机；所述汽轮机中压缸通过中低压缸联通管道与汽轮机低压缸连接，且在中低压缸联通管道上安装有一号调节阀；所述汽轮机低压缸通过低压缸排汽管道与凝汽器连接，所述凝汽器与给水管道连接；所述汽轮机低压缸的入口处还连接有冷却蒸汽管道，且在冷却蒸汽管道上布置有冷却装置和九号调节阀；所述汽轮机中压缸的蒸汽出口与抽汽母管连接，所述抽汽母管分成两路，一路通过抽汽支管与首站热网加热器连接，另一部与径向透平连接，且在抽汽母管上安装有二号调节阀，在抽汽支管上安装有四号调节阀，在径向透平的进气口安装有三号调节阀；所述径向透平通过径向透平排汽管道与汽水换热器连接，所述汽水换热器的疏水出口通过第一疏水管道入口管与第一疏水换热器的疏水进口连接，所述第一疏水换热器的疏水出口与第一疏水管道出口管连接；所述首站热网加热器的疏水出口通过第二疏水管道入口管与第二疏水换热器的疏水进口连接，所述第二疏水换热器的疏水出口与第二疏水管道出口管连接；热网回水母管分成两路，并分别通过热网回水第一支管入口管、热网回水第二支管入口管与第二疏水换热器、第一疏水换热器连接，且在热网回水第一支管入口管上安装有五号调节阀，在热网回水第二支管入口管上安装有六号调节阀；所述第二疏水换热器的高温水出口通过热网回水第一支管出口管、热网供水第一支管入口管与首站热网加热器的高温水进口连接，且在热网供水第一支管入口管上安装有八号调节阀，所述首站热网加热器的高温水出口通过热网供水第一支管出口管与热网供水母管连通；所述第一疏水换热器的高温水出口通过热网回水第二支管出口管、热网供水第二支管入口管与汽水换热器的高温水进口连接，且在热网供水第二支管入口管上安装有七号调节阀，所述汽水换热器的高温水出口通过热网供水第二支管出口管与热网供水母管连通；所述发电机与汽轮机低压缸、径向透平连接。

进一步的，当汽轮机中压缸的排汽全部用于供热，汽轮机处于背压状态时，通过冷却蒸汽对汽轮机低压缸进行冷却，带走因鼓风损失而产生的热量，保证汽轮机低压缸的安全运行。

进一步的，在凝抽背供热时关闭一号调节阀，供热蒸汽全部进入抽汽母管，通过调节三号调节阀和四号调节阀，分别控制进入径向透平和首站热网加热器的抽汽量。

进一步的，进入径向透平的蒸汽经过膨胀做功后，产生的乏汽通过径向透平排汽管道进入汽水换热器充分放热，形成的热网疏水经过第一疏水换热器二次换热后，温度得到进一步降低，二次换热降温后的热网疏水通过第一疏水管道出口管输送至汽轮机的低压回热系统。

进一步的，进入首站热网加热器的蒸汽进行充分放热，形成的热网疏水经过第二疏水换热器二次换热后，温度得到进一步降低，二次换热降温后的热网疏水通过第二疏水管道出口管输送至汽轮机的低压回热系统。

进一步的，一次网热网回水在热网回水母管内流动，并分别通过热网回水第一支管入口管和热网回水第二支管入口管进入第二疏水换热器和第一疏水换热器内；一次网热网回水在第二疏水换热器被加热升温后进入热网回水第一支管出口管中，再通过热网供水第一支管入口管进入到首站热网加热器中再次加热，从热网供水第一支管出口管出来，最终进入热网供水母管；一次网热网回水在第一疏水换热器被加热升温后进入热网回水第二支管出口管中，再通过热网供水第二支管入口管进入到汽水换热器中再次加热，从热网供水第二支管出口管出来，最终进入热网供水母管。

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，在抽汽热电供热系统中耦合凝抽背供热，降低了工程初投资，实现了火电厂能量的综合梯级利用；（2）本实用新型基于能量梯级利用原理，合理设计耦合系统，充分利用疏水余热，实现对一次网回水的梯级升温加热，有效减少了换热过程的不可逆损失，加大了热网供回水温差，提升了供热管网的输送能力，具有较高的实际运用价值。（3）本实用新型针对不同采暖期热用户对供热量需求的不同，合理调整系统运行方式，利用径向透平对采暖抽汽的余压进行回收利用，再依次采用汽水换热器和疏水换热器对做功后的余热进行回收，实现了能量梯级的高效回收利用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图中：汽轮机中压缸1；汽轮机低压缸2；凝汽器3；径向透平4；冷却装置5；汽水换热器6；第一疏水换热器7；首站热网加热器8；第二疏水换热器9；发电机10；一号调节阀11；二号调节阀12；三号调节阀13；四号调节阀14；五号调节阀15；六号调节阀16；七号调节阀17；八号调节阀18；九号调节阀19；中低压缸联通管道20；冷却蒸汽管道21；低压缸排汽管道22；给水管道23；抽汽母管24；抽汽支管25；径向透平排汽管道26；第一疏水管道入口管27；第一疏水管道出口管28；第二疏水管道入口管29；第二疏水管道出口管30；热网回水母管31；热网回水第一支管入口管32；热网回水第一支管出口管33；热网回水第二支管入口管34；热网回水第二支管出口管35；热网供水第二支管入口管36；热网供水第二支管出口管37；热网供水第一支管入口管38；热网供水第一支管出口管39；热网供水母管40。

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。

参见图1，本实施例中的耦合凝抽背供热的抽汽发电供热系统，它包括：汽轮机中压缸1，汽轮机低压缸2，凝汽器3，径向透平4，冷却装置5，汽水换热器6，第一疏水换热器7，首站热网加热器8，第二疏水换热器9，发电机10。

汽轮机中压缸1通过中低压缸联通管道20与汽轮机低压缸2连接，且在中低压缸联通管道20上安装有一号调节阀11；汽轮机低压缸2通过低压缸排汽管道22与凝汽器3连接，凝汽器3与给水管道23连接；汽轮机低压缸2的入口处还连接有冷却蒸汽管道21，且在冷却蒸汽管道21上布置有冷却装置5和九号调节阀19；汽轮机中压缸1的蒸汽出口与抽汽母管24连接，抽汽母管24分成两路，一路通过抽汽支管25与首站热网加热器8连接，另一部与径向透平4连接，且在抽汽母管24上安装有二号调节阀12，在抽汽支管25上安装有四号调节阀14，在径向透平4的进气口安装有三号调节阀13；径向透平4通过径向透平排汽管道26与汽水换热器6连接，汽水换热器6的疏水出口通过第一疏水管道入口管27与第一疏水换热器7的疏水进口连接，第一疏水换热器7的疏水出口与第一疏水管道出口管28连接；首站热网加热器8的疏水出口通过第二疏水管道入口管29与第二疏水换热器9的疏水进口连接，第二疏水换热器9的疏水出口与第二疏水管道出口管30连接；热网回水母管31分成两路，并分别通过热网回水第一支管入口管32、热网回水第二支管入口管34与第二疏水换热器9、第一疏水换热器7连接，且在热网回水第一支管入口管32上安装有五号调节阀15，在热网回水第二支管入口管34上安装有六号调节阀16；第二疏水换热器9的高温水出口通过热网回水第一支管出口管33、热网供水第一支管入口管38与首站热网加热器8的高温水进口连接，且在热网供水第一支管入口管38上安装有八号调节阀18，首站热网加热器8的高温水出口通过热网供水第一支管出口管39与热网供水母管40连通；第一疏水换热器7的高温水出口通过热网回水第二支管出口管35、热网供水第二支管入口管36与汽水换热器6的高温水进口连接，且在热网供水第二支管入口管36上安装有七号调节阀17，汽水换热器6的高温水出口通过热网供水第二支管出口管37与热网供水母管40连通；发电机10与汽轮机低压缸2、径向透平4连接。

在本实施例中，当汽轮机中压缸1的排汽全部用于供热，汽轮机处于背压状态时，通过冷却蒸汽对汽轮机低压缸2进行冷却，带走因鼓风损失而产生的热量，保证汽轮机低压缸2的安全运行。

在本实施例中，在凝抽背供热时关闭一号调节阀11，供热蒸汽全部进入抽汽母管24，通过调节三号调节阀13和四号调节阀14，分别控制进入径向透平4和首站热网加热器8的抽汽量。

在本实施例中，进入径向透平4的蒸汽经过膨胀做功后，产生的乏汽通过径向透平排汽管道26进入汽水换热器6充分放热，形成的热网疏水经过第一疏水换热器7二次换热后，温度得到进一步降低，二次换热降温后的热网疏水通过第一疏水管道出口管28输送至汽轮机的低压回热系统。

在本实施例中，进入首站热网加热器8的蒸汽进行充分放热，形成的热网疏水经过第二疏水换热器9二次换热后，温度得到进一步降低，二次换热降温后的热网疏水通过第二疏水管道出口管30输送至汽轮机的低压回热系统。

在本实施例中，一次网热网回水在热网回水母管31内流动，并分别通过热网回水第一支管入口管32和热网回水第二支管入口管34进入第二疏水换热器9和第一疏水换热器7内；一次网热网回水在第二疏水换热器9被加热升温后进入热网回水第一支管出口管33中，再通过热网供水第一支管入口管38进入到首站热网加热器8中再次加热，从热网供水第一支管出口管39出来，最终进入热网供水母管40；一次网热网回水在第一疏水换热器7被加热升温后进入热网回水第二支管出口管35中，再通过热网供水第二支管入口管36进入到汽水换热器6中再次加热，从热网供水第二支管出口管37出来，最终进入热网供水母管40。

本实施例的具体运行方法如下：

在非采暖季时，只开启一号调节阀11，其它调节阀处于关闭状态，汽轮机处于纯凝工况运行，来自汽轮机中压缸1的蒸汽通过一号调节阀11进入汽轮机低压缸2膨胀做功，乏汽通过低压缸排汽管道22进入凝汽器3，经过冷凝后通过给水管道23再进入汽轮机的多级回热系统，最终进入锅炉；

在采暖季初末期，供热量需求较小的时候，关闭四号调节阀14、五号调节阀15、八号调节阀18、九号调节阀19，打开一号调节阀11、二号调节阀12、三号调节阀13、六号调节阀16、七号调节阀17，大部分来自汽轮机中压缸1的抽汽通过中低压缸联通管道20进入汽轮机低压缸2，少部分采暖抽汽通过抽汽母管24进入径向透平4做功，乏汽通过径向透平排汽管道26进入汽水换热器6充分放热，形成的热网疏水经过第一疏水换热器7二次换热后，温度得到进一步降低，二次换热降温后的热网疏水通过第一疏水管道出口管28输送至汽轮机的低压回热系统；来自热网回水母管31的热网回水全部通过热网回水第二支管入口管34进入第一疏水换热器7，在其中被疏水加热升温后进入热网回水第二支管出口管35中，再通过热网供水第二支管入口管36进入到汽水换热器6中再次加热，从热网供水第二支管出口管37出来，最终进入热网供水母管40；

在采暖季初末期，供热量需求较大的时候，只关闭九号调节阀19，其它调节阀都处于打开状态，汽轮机处于抽凝工况下运行；来自汽轮机中压缸1的抽汽一部分通过中低压缸联通管道20进入汽轮机低压缸2，另一部分进入抽汽母管24，通过调节三号调节阀13和四号调节阀14的开度，分别控制进入径向透平4和首站热网加热器8的抽汽量；来自热网回水母管31的热网回水一部分通过热网回水第一支管入口管32进入第二疏水换热器9，另一部分通过热网回水第二支管入口管34进入第一疏水换热器7；在两个疏水换热器内加热升温后的热网回水分别进入热网回水第一支管出口管33和热网回水第二支管出口管35，再分别进入首站热网加热器8和汽水换热器6中再次加热，最终汇总进入热网供水母管40；

在采暖季高寒期时，只关闭一号调节阀11，其它调节阀都处于打开状态，汽轮机处于背压工况下运行；来自汽轮机中压缸1或其它来源的少量蒸汽依次经过九号调节阀19和冷却装置5，通过冷却蒸汽管道21，最终进入汽轮机低压缸2对其进行冷却；此时凝汽器3基本处于停运状态，来自汽轮机中压缸1的抽汽全部进入抽汽母管24，通过调节三号调节阀13和四号调节阀14的开度，分别控制进入径向透平4和首站热网加热器8的抽汽量；来自热网回水母管31的热网回水一部分通过热网回水第一支管入口管32进入第二疏水换热器9，另一部分通过热网回水第二支管入口管34进入第一疏水换热器7；在两个疏水换热器内加热升温后的热网回水分别进入热网回水第一支管出口管33和热网回水第二支管出口管35，再分别进入首站热网加热器8和汽水换热器6中再次加热，最终汇总进入热网供水母管40。

在本实施例的具体运行方法中，在对流经各设备的一次网供回水和采暖蒸汽流量进行调节时，主要是通过DCS系统远程传输阀门的开度信号，来对各个阀门的开度进行调节，以实现对流量的调节。

虽然本实用新型以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更改，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种耦合凝抽背供热的抽汽发电供热系统，其特征在于，它包括：汽轮机中压缸（1），汽轮机低压缸（2），凝汽器（3），径向透平（4），冷却装置（5），汽水换热器（6），第一疏水换热器（7），首站热网加热器（8），第二疏水换热器（9），发电机（10）；所述汽轮机中压缸（1）通过中低压缸联通管道（20）与汽轮机低压缸（2）连接，且在中低压缸联通管道（20）上安装有一号调节阀（11）；所述汽轮机低压缸（2）通过低压缸排汽管道（22）与凝汽器（3）连接，所述凝汽器（3）与给水管道（23）连接；所述汽轮机低压缸（2）的入口处还连接有冷却蒸汽管道（21），且在冷却蒸汽管道（21）上布置有冷却装置（5）和九号调节阀（19）；所述汽轮机中压缸（1）的蒸汽出口与抽汽母管（24）连接，所述抽汽母管（24）分成两路，一路通过抽汽支管（25）与首站热网加热器（8）连接，另一部与径向透平（4）连接，且在抽汽母管（24）上安装有二号调节阀（12），在抽汽支管（25）上安装有四号调节阀（14），在径向透平（4）的进气口安装有三号调节阀（13）；所述径向透平（4）通过径向透平排汽管道（26）与汽水换热器（6）连接，所述汽水换热器（6）的疏水出口通过第一疏水管道入口管（27）与第一疏水换热器（7）的疏水进口连接，所述第一疏水换热器（7）的疏水出口与第一疏水管道出口管（28）连接；所述首站热网加热器（8）的疏水出口通过第二疏水管道入口管（29）与第二疏水换热器（9）的疏水进口连接，所述第二疏水换热器（9）的疏水出口与第二疏水管道出口管（30）连接；热网回水母管（31）分成两路，并分别通过热网回水第一支管入口管（32）、热网回水第二支管入口管（34）与第二疏水换热器（9）、第一疏水换热器（7）连接，且在热网回水第一支管入口管（32）上安装有五号调节阀（15），在热网回水第二支管入口管（34）上安装有六号调节阀（16）；所述第二疏水换热器（9）的高温水出口通过热网回水第一支管出口管（33）、热网供水第一支管入口管（38）与首站热网加热器（8）的高温水进口连接，且在热网供水第一支管入口管（38）上安装有八号调节阀（18），所述首站热网加热器（8）的高温水出口通过热网供水第一支管出口管（39）与热网供水母管（40）连通；所述第一疏水换热器（7）的高温水出口通过热网回水第二支管出口管（35）、热网供水第二支管入口管（36）与汽水换热器（6）的高温水进口连接，且在热网供水第二支管入口管（36）上安装有七号调节阀（17），所述汽水换热器（6）的高温水出口通过热网供水第二支管出口管（37）与热网供水母管（40）连通；所述发电机（10）与汽轮机低压缸（2）、径向透平（4）连接。