CN211648266U - 一种基于大数据的能源梯级利用智能优化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，包括锅炉、供热机组、纯凝机组、外部大数据监控平台，供热机组包括引锅炉蒸汽至相应的一级汽轮机，并排气供纯凝机组进行纯凝发电，外部大数据监控平台与供热机组的供热负荷以及其向纯凝机组的排气量连控，通过调控供热机组向纯凝机组的排气供应量，以保证供热机组的供热负荷保持运行平稳；本申请设有纯凝机组，配合外部大数据监控平台用于动态反馈平衡，有效保证了供热机组运行的稳定，且适用于负荷波动的纯凝机组具有梯级的凝结单元，对负荷波动的响应快，供热平衡调控灵敏性好，适用性强。

Description

一种基于大数据的能源梯级利用智能优化系统

技术领域

本实用新型涉及火力发电技术领域，具体涉及一种基于大数据的能源梯级利用智能优化系统。

背景技术

我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋，在可预见的时间内必将维系以煤为主的发电方式。能源生产消费的可持续发展，有赖于供给侧可再生低碳能源的开发；亦企盼需求侧的高效低污染技术。现有技术条件下，锅炉、汽轮机、发电机的能效分别为≥94.8％、90％、99％；综合能效≥84.4％。传统火电因“冷源损失”，实际综合能效≤45％。

热电联产基于热能梯级利用的先进理念，是一种兼顾电能和热能的高能效生产方式：高品位热能发电，低品位热能供热；因此，火电的“冷源损失”终成明日黄花；热电综合能效≈85％，供热成本≈25元/GJ(燃煤≥60元/GJ，天然气≥96元/GJ)。在实际应用过程中，由于外界低压供热负荷存在客观性波动（由热用户实际生产状况确定），导致汽轮机负荷随之波动，机组变工况运行，热效率降低，极大的影响热源供应稳定性，对此，本申请提出了一种基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，通过大数据分析，自动调整汽轮机进汽量，在保证供热稳定的前提下，使各供热汽轮机始终处于高效运行状态，实现综合效益最大化。

发明内容

发明目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，设有纯凝机组，配合外部大数据监控平台用于动态反馈平衡，有效保证了供热机组运行的稳定，且适用于负荷波动的纯凝机组具有梯级的凝结单元，对负荷波动的响应快，供热平衡调控灵敏性好，适用性强。

一种基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，包括锅炉、供热机组、纯凝机组、外部大数据监控平台，供热机组包括引锅炉蒸汽至相应的一级汽轮机，并排气供纯凝机组进行纯凝发电，外部大数据监控平台与供热机组的供热负荷以及其向纯凝机组的排气量连控，通过调控供热机组向纯凝机组的排气供应量，以保证供热机组的供热负荷保持运行平稳；

所述纯凝机组包括接收供热机组供排蒸汽的二级汽轮机，接收二级汽轮机排放乏汽的凝汽器，接收凝汽器凝结水的除氧器，最后将经过除氧器的水流泵送至锅炉汽包，依次循环；

所述凝汽器包括壳体以及设于壳体内的梯级凝结单元，壳体一侧连通有乏汽进气口，壳体底部开设有凝结水出口，梯级凝结单元包括水冷型列管式换热管、气冷型圆饼式换热盘。

作为本实用新型进一步的改进：供热机组相应的一级汽轮机排气用于供低压供热或中压供热或高压供热，供热机组为抽汽供热机组或背压供热机组。

作为本实用新型进一步的改进：水冷型列管式换热管包括一体式的上框架管、下框架管以及连通设于上框架管、下框架管间的若干竖直管，上框架管连通设有延伸至壳体外的冷源进管，下框架管连通设有延伸至壳体外的冷源出管。

作为本实用新型进一步的改进：气冷型圆饼式换热盘包括一体式的冷气进管以及若干套设于冷气进管外壁的换热盘，冷气进管外壁对应设有与换热盘内腔连通的通口，换热盘外壁设有出气机构。

作为本实用新型进一步的改进：换热盘至少设有3个，通口处设有电磁阀用于调控气流路径的通断。

作为本实用新型进一步的改进：换热盘交错设于竖直管间且换热盘面积向乏汽进气口方向逐渐减小。

作为本实用新型进一步的改进：出气机构为开设于换热盘表面的若干出气孔，或，阵列开设于换热盘外环壁的出气口且出气口为同旋向弧形设置。

有益效果：

1、本实用新型设有纯凝机组，配合外部大数据监控平台用于动态反馈平衡。具体使用时，通过大数据平台的往期有效数据，合理计算供热机组不同状态下（包括不同地区、不同时节、不同时间段等）的供热负荷需求，然后针对性的调控向纯凝机组的通气量，以保证供热机组的稳定运行，有效降低了供热负荷的波动性，避免了能源的浪费，热电协调配控，综合实用性强。

2、设有的适用于负荷波动的纯凝机组具有梯级的凝结单元，可根据需要合理启用，水冷型列管式换热管、气冷型圆饼式换热盘可单独使用也可配合工作，凝汽器功能效率可操控范围大，对负荷波动的响应快，供热平衡调控灵敏性好，适用性强。

3、气冷型圆饼式换热盘有多个递进的换热盘组成，可有效将热乏汽进行导流分散，避免局部温度过高而导致换热效果差，且冷气流排放范围也有差异，能加强冷、热气流的换热效果；使用时，从冷气进管通入冷源气流，然后根据需要开启相应的电磁阀，冷源气流从对应的换热盘排出与乏汽相触换热（如换热需求不大，可少开启几个电磁阀，冷源气流通入量也相应减少，甚至单纯依靠水冷型列管式换热管工作即可，具体情况具体操控，在此不一一例举）。换热盘的出气机构可为气流直接向四周直线发射的出气孔，可也为提供一定圆弧角度的气流出气口，可形成一定的范围的涡流效果，加强混合换热效率。

附图说明

图1为本实用新型系统示意图；

图2为本实用新型凝汽器示意图；

图3为本实用新型体积凝结单元俯视图（不含上框架管）；

图4为本实用新型气冷型圆饼式换热盘侧视图；

图5为本实用新型气冷型圆饼式换热盘另一种侧视图；

图6为本实用新型气冷型圆饼式换热盘另一种示意图；

图中：1壳体、11乏汽进气口、12凝结水出口、2水冷型列管式换热管、21上框架管、22下框架管、23竖直管、24冷源进管、25冷源出管、3气冷型圆饼式换热盘、31冷气进管、32换热盘、33通口、34电磁阀、35出气孔、36出气口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，如图1至6所示，包括锅炉、供热机组、纯凝机组、外部大数据监控平台；

供热机组包括引锅炉蒸汽至相应的一级汽轮机，并排气供纯凝机组进行纯凝发电，即锅炉蒸汽由管道引出后分为两个部分，一部分引至供热机组，另一部分排放至纯凝机组；供热机组相应的一级汽轮机排气用于供低压供热或中压供热或高压供热，供热机组为抽汽供热机组或背压供热机组，上述均为常规热电厂工作系统，在此不做限定；

外部大数据监控平台与供热机组的供热负荷以及其向纯凝机组的排气量连控，通过调控供热机组向纯凝机组的排气供应量，以保证供热机组的供热负荷保持运行平稳；外部大数据监控平台包括往期用户供热负荷的数据分析记录（如1-5年内监控存储的数据），包括不同地区、不同时节、不同时间段对供热的需求量状态，基于此，对应调控供热机组的供热负荷以保证供需平衡，使得机组稳定运行，具体可通过调控向纯凝机组排放的排气量实现（锅炉蒸汽量=供热机组蒸汽量+纯凝机组蒸汽量）。

纯凝机组包括接收供热机组供排蒸汽的二级汽轮机，接收二级汽轮机排放乏汽的凝汽器，接收凝汽器凝结水的除氧器，最后将经过除氧器的水流泵送至锅炉汽包，依次循环；

凝汽器包括壳体1以及设于壳体1内的梯级凝结单元，壳体1一侧连通有乏汽进气口11，壳体1底部开设有凝结水出口12，梯级凝结单元包括水冷型列管式换热管2、气冷型圆饼式换热盘3；

水冷型列管式换热管2包括一体式的上框架管21、下框架管22以及连通设于上框架管21、下框架管22间的若干竖直管23，上框架管21连通设有延伸至壳体1外的冷源进管24（冷却水由此进入），下框架管22连通设有延伸至壳体1外的冷源出管25（换热后的冷却水由此排出）；气冷型圆饼式换热盘3包括一体式的冷气进管31（冷气流由此进入）以及若干套设于冷气进管31外壁的换热盘32，冷气进管31外壁对应设有与换热盘32内腔连通的通口33，换热盘32外壁设有出气机构（冷气流由此排出并与乏汽进行热交换从而凝结），且换热盘32交错插设于水冷型列管式换热管2间。

优选的，作为本实用新型进一步的改进：换热盘32至少设有3个，通口33处设有电磁阀34用于调控气流路径的通断，使用时，开启相应的电磁阀，即该对应连通的换热盘工作。

进一步的，换热盘32交错设于竖直管23间且换热盘32面积向乏汽进气口11方向逐渐减小，有利于热乏汽的导流分散，同时也有利于冷气流的分散排放，冷、热换热效果更好。

优选的，出气机构为开设于换热盘32表面的若干出气孔35，冷源气流直接从出气孔向外排放，若气冷型圆饼式换热盘无需工作时，通过出气孔进入其内腔的热乏汽在其内壁冷凝后会从下方的出气孔流出，最后从下方的凝结水出口排出；

或，出气机构为阵列开设于换热盘32外环壁的出气口36且出气口36为同旋向弧形设置，不同换热盘上的出气口旋向可相反，且于换热盘外环壁上交错设置（如图5）。此时可在换热盘32底部外壁开设有导流口，图中未示出，当气冷型圆饼式换热盘无需工作时，可用于进入其内腔的热乏汽冷凝后导流，该导流口处也可设置电阀门。

本实用新型设有纯凝机组，配合外部大数据监控平台用于动态反馈平衡。具体使用时，通过大数据平台的往期有效数据，合理计算供热机组不同状态下（包括不同地区、不同时节、不同时间段等）的供热负荷需求，然后针对性的调控向纯凝机组的通气量，以保证供热机组的稳定运行，有效降低了供热负荷的波动性，避免了能源的浪费，热电协调配控，综合实用性强。

设有的适用于负荷波动的纯凝机组具有梯级的凝结单元，可根据需要合理启用，水冷型列管式换热管、气冷型圆饼式换热盘可单独使用也可配合工作，凝汽器功能效率可操控范围大，对负荷波动的响应快，供热平衡调控灵敏性好，适用性强。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，其特征在于：包括锅炉、供热机组、纯凝机组、外部大数据监控平台，供热机组包括引锅炉蒸汽至相应的一级汽轮机，并排气供纯凝机组进行纯凝发电，外部大数据监控平台与供热机组的供热负荷以及其向纯凝机组的排气量连控，通过调控供热机组向纯凝机组的排气供应量，以保证供热机组的供热负荷保持运行平稳；

所述纯凝机组包括接收供热机组供排蒸汽的二级汽轮机，接收二级汽轮机排放乏汽的凝汽器，接收凝汽器凝结水的除氧器，最后将经过除氧器的水流泵送至锅炉汽包，依次循环；

所述凝汽器包括壳体以及设于壳体内的梯级凝结单元，壳体一侧连通有乏汽进气口，壳体底部开设有凝结水出口，梯级凝结单元包括水冷型列管式换热管、气冷型圆饼式换热盘。

2.根据权利要求1所述的基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，其特征在于：所述供热机组相应的一级汽轮机排气用于供低压供热或中压供热或高压供热，供热机组为抽汽供热机组或背压供热机组。

3.根据权利要求1所述的基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，其特征在于：所述水冷型列管式换热管包括一体式的上框架管、下框架管以及连通设于上框架管、下框架管间的若干竖直管，上框架管连通设有延伸至壳体外的冷源进管，下框架管连通设有延伸至壳体外的冷源出管。

4.根据权利要求3所述的基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，其特征在于：所述气冷型圆饼式换热盘包括一体式的冷气进管以及若干套设于冷气进管外壁的换热盘，冷气进管外壁对应设有与换热盘内腔连通的通口，换热盘外壁设有出气机构。

5.根据权利要求4所述的基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，其特征在于：所述换热盘至少设有3个，通口处设有电磁阀用于调控气流路径的通断。

6.根据权利要求4所述的基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，其特征在于：所述换热盘交错设于竖直管间且换热盘面积向乏汽进气口方向逐渐减小。

7.根据权利要求4所述的基于大数据的能源梯级利用智能优化系统，其特征在于：所述出气机构为开设于换热盘表面的若干出气孔，或，阵列开设于换热盘外环壁的出气口且出气口为同旋向弧形设置。

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