CN212362152U - 一种低负荷工况下的梯级能源利用供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低负荷工况下的梯级能源利用供热系统，包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、第一喷射器、第二喷射器、第一热网加热器以及第二热网加热器；锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸以及汽轮机低压缸依次通过管道连通；汽轮机中压缸的排汽口分别与第一喷射器的动力蒸汽入口、第二喷射器的动力蒸汽入口、第一热网加热器通过管道连通；汽轮机低压缸的排汽口与第一喷射器的低压蒸汽入口通过管道连通；第一喷射器的出口分别与第二喷射器的低压蒸汽入口、第二喷射器的出口通过管道连通；第一喷射器的出口、第二喷射器的出口还与第二热网加热器通过管道连通；第一热网加热器与第二热网加热器之间通过管道连通。

Description

一种低负荷工况下的梯级能源利用供热系统

技术领域

本实用新型涉及一种低负荷工况下的梯级能源利用供热系统，属于火力发电技术领域。

背景技术

随着国民经济的发展，社会对电力的需求正在不断的提高。早期由于我国缺电，发电机组的主要任务是满额发电和稳定发电。随着我国电力的发展，用电和发电关系已经趋于平衡，甚至，还会出现发电过剩的情况。

此外，一般热电联产电厂采暖季总的热效率可达60％-80％，全年热效率为50％-70％。对于非热电联产机组，中小型抽凝式或纯凝式机组其热效率仅为25％-40％。大型电厂实际热效率只有30％-40％，电厂内存在大量热量损失，其中50％-60％以上的损失为乏汽冷凝热损失。冷凝乏汽温度一般在20℃-40℃，属于低品位热能，难以回收。

冷凝乏汽对于火力发电汽轮机来说属于排汽废热，但对于能源品质要求较低的居民采暖来说，则是能源的严重浪费。同时，将乏汽由凝汽器冷却后，再释放到大气中，也容易造成空气环境的污染。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提供一种低负荷工况下的梯级能源利用供热系统，能够回收汽轮机排出的乏汽应用于集中供热，不仅可以很好的解决城市集中供热面临的热源紧张问题，还可以实现热电厂的节能减排，改善环境。

本实用新型的技术方案如下：

一种低负荷工况下的梯级能源利用供热系统，包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、第一喷射器、第二喷射器、第一热网加热器以及第二热网加热器；所述锅炉、所述汽轮机高压缸、所述汽轮机中压缸以及所述汽轮机低压缸依次通过管道连通；所述汽轮机中压缸的排汽口分别与所述第一喷射器的动力蒸汽入口、所述第二喷射器的动力蒸汽入口、所述第一热网加热器通过管道连通；所述汽轮机低压缸的排汽口与所述第一喷射器的低压蒸汽入口通过管道连通；所述第一喷射器的出口分别与所述第二喷射器的低压蒸汽入口、所述第二喷射器的出口通过管道连通；所述第一喷射器的出口、所述第二喷射器的出口还与所述第二热网加热器通过管道连通；所述第一热网加热器与所述第二热网加热器之间通过管道连通。

进一步的，所述汽轮机中压缸的排汽口与所述第一喷射器的动力蒸汽入口连通的管道上设置有第一蒸汽阀；所述汽轮机中压缸的排汽口与所述第二喷射器的动力蒸汽入口连通的管道上设置有第二蒸汽阀；所述汽轮机中压缸的排汽口与所述第一热网加热器连通的管道上设置有第三蒸汽阀。

进一步的，所述汽轮机低压缸的排汽口与所述第一喷射器的低压蒸汽入口连通的管道上设置有第一引射蒸汽阀；所述第一喷射器的出口与所述第二喷射器的低压蒸汽入口连通的管道上设置有第二引射蒸汽阀。

进一步的，所述第一喷射器的出口的排汽口与所述第二喷射器的出口的管道上设置有第一混合蒸汽阀；所述第二喷射器的出口与所述第二热网加热器连通的管道上设置有第二混合蒸汽阀。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型回收汽轮机排出的乏汽，并将其应用于集中供热，不仅能够很好的解决城市集中供热面临的热源紧张问题，还可以实现热电厂的节能减排，改善环境。

2、本实用新型通过蒸汽喷射器，利用汽轮机中压缸排汽引射乏汽，提高了热网供水温度和电厂的供热能力，实现能源的梯级利用；此外，排汽量也能够满足供热用汽量，解决了城市供热不足的问题。

3、本实用新型利用乏汽，提高了低品位热能的回收利用，降低了冷端损失，减少了煤耗，提高了电厂经济型。

4、喷射器结构较简单，无运动部件，能够很好的适应热负荷或电负荷，安全稳定；同时，利用两台喷射器串联，能够根据环境温度的变化，灵活的调整供热蒸汽量，适时调整供热模式，以满足热用户需热量，不浪费能源。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的供暖控制方法流程图。

图中附图标记表示为：

1、锅炉；2、汽轮机高压缸；3、汽轮机中压缸；4、汽轮机低压缸；5、第一喷射器；6、第二喷射器；7、第一热网加热器；8、第二热网加热器；9、第一蒸汽阀；10、第二蒸汽阀；11、第三蒸汽阀；12、第一引射蒸汽阀；13、第二引射蒸汽阀；14、第一混合蒸汽阀；15、第二混合蒸汽阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

其中，箭头方向表示流动方向；a表示给水系统；b表示热网供水系统；c表示热网回水系统；d表示回热系统。

参见图1-2，一种低负荷工况下的梯级能源利用供热系统，包括锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4、第一喷射器5、第二喷射器6、第一热网加热器7以及第二热网加热器8；所述锅炉1、所述汽轮机高压缸2、所述汽轮机中压缸3以及所述汽轮机低压缸4依次通过管道连通；所述汽轮机中压缸3的排汽口分别与所述第一喷射器5的动力蒸汽入口、所述第二喷射器6的动力蒸汽入口、所述第一热网加热器7通过管道连通；所述汽轮机低压缸4的排汽口与所述第一喷射器5的低压蒸汽入口通过管道连通；所述第一喷射器5的出口分别与所述第二喷射器6的低压蒸汽入口、所述第二喷射器6的出口通过管道连通；所述第一喷射器5的出口、所述第二喷射器6的出口还与所述第二热网加热器8通过管道连通；所述第一热网加热器7与所述第二热网加热器8之间通过管道连通。

根据上述描述，水由给水系统a进入锅炉1加热之后，变为蒸汽，依次流经汽轮机高压缸2和汽轮机中压缸3；然后，在汽轮机中压缸3的排汽口处，蒸汽一分为三，分别进入第一喷射器5的动力蒸汽入口、第二喷射器6的动力蒸汽入口、第一热网加热器7；然后，汽轮机低压缸4的排汽口排出的蒸汽进入第一喷射器5的低压蒸汽入口，而由第一喷射器5的出口排出的蒸汽又分别进入第二喷射器6的低压蒸汽入口、第二喷射器6的出口；同时，第一喷射器5的出口、第二喷射器6的出口的排汽均进入第二热网加热器8，且第一热网加热器7和第二热网加热器8之间相互连通；最后，第一热网加热器7内的蒸汽一部分进入热网供水系统b，另一部分回流至回热系统d，第二热网加热器8内的蒸汽一部分进入热网回水系统c，另一部分回流至回热系统d。

本实用新型采用了两台喷射器，其中，第一喷射器5利用汽轮机中压缸3排汽来引射乏汽，第二喷射器6利用汽轮机中压缸3排汽来引射第一喷射器5的出口的蒸汽。这样，在第一喷射器5运行时，供热蒸汽压力提高，热网回水温度上升；而当第一喷射器5和第二喷射器6同时运行时，第二喷射器6的出口排出的蒸汽压力相较于仅仅运行第一喷射器5时，又有了很大程度的提升，从而进一步提高了热网回水温度。因此，本实用新型一方面可提升电厂的供热能力，解决城市供热不足的问题；另一方面，利用喷射器引射乏汽，还可以降低冷端损失，提高了蒸汽利用率，提升电厂效益。

进一步的，所述汽轮机中压缸3的排汽口与所述第一喷射器5的动力蒸汽入口连通的管道上设置有第一蒸汽阀9；所述汽轮机中压缸3的排汽口与所述第二喷射器6的动力蒸汽入口连通的管道上设置有第二蒸汽阀10；所述汽轮机中压缸3的排汽口与所述第一热网加热器7连通的管道上设置有第三蒸汽阀11。

进一步的，所述汽轮机低压缸4的排汽口与所述第一喷射器5的低压蒸汽入口连通的管道上设置有第一引射蒸汽阀12；所述第一喷射器5的出口与所述第二喷射器6的低压蒸汽入口连通的管道上设置有第二引射蒸汽阀13。

进一步的，所述第一喷射器5的出口的排汽口与所述第二喷射器6的出口的管道上设置有第一混合蒸汽阀14；所述第二喷射器6的出口与所述第二热网加热器8连通的管道上设置有第二混合蒸汽阀15。

进一步的，一种低负荷工况下的梯级能源利用供热系统的控制方法，具体如下：

第一步：获取环境温度T0；

持续监测冬季的室外环境温度T0；

在冬季供热期限，一般要求热用户的室内温度能够达到18℃左右(依照不同地区，不同用户的需求而定)；而冬季的室外环境温度T0往往是在不断变化的。因此，需对环境温度T0进行监测，以方便后续制订不同的供热计划。

第二步：预先设置四个温度节点参数，其中，温度节点T1>T2>T3>T4；

根据所需供热地区的不同，设置四个温度节点，以便在环境温度T0变化时，及时调整供热温度，以达到热用户的供热需求；

冬季的室外环境温度T0在不断变化，因此，如果要想室内温度能够保持在一定的温度范围内，就需要根据室外环境温度T0的变化，来相应调整供热温度，否则的话，过低会达不到热用户的供热需求，过高又会浪费能源。有鉴于此，本实用新型针对四个温度节点参数T1、T2、T3和T4，对应设计了四种工况模式，在环境温度T0变化时，能够及时调整供热温度。

第三步，将环境温度T0与四个温度节点参数进行比较，确定供热模式；

D1：当环境温度T0≥温度节点T1时，供热模式切换为模式1；

所述模式1为关闭第一蒸汽阀9、第二蒸汽阀10、第三蒸汽阀11、第一引射蒸汽阀12、第二引射蒸汽阀13、第一混合蒸汽阀14以及第二混合蒸汽阀15，同时，关闭第一喷射器5和第二喷射器6；

模式1即为关闭所有蒸汽阀；同时，两个喷射器也不参与运行。采用模式1时，无需向热用户供热，同时可减少能源的浪费。

D2：当环境温度T0≥温度节点T2时，供热模式切换为模式2；

所述模式2为打开第一蒸汽阀9、第一引射蒸汽阀12、第一混合蒸汽阀14、第二混合蒸汽阀15以及第一喷射器5，关闭第二蒸汽阀10、第三蒸汽阀11、第二引射蒸汽阀13以及第二喷射器6；

模式2即为只用第一喷射器5投入运行，同时开启对应的蒸汽阀。当处于供热的初期或者末期，热用户需求量少，因此采用模式2。

D3：当环境温度T0≥温度节点T3时，供热模式切换为模式3；

所述模式3为打开第一蒸汽阀9、第二蒸汽阀10、第一引射蒸汽阀12、第二引射蒸汽阀13、第二混合蒸汽阀15、第一喷射器5以及第二喷射器6，关闭第三蒸汽阀11和第一混合蒸汽阀14；

模式3即为第一喷射器5、第二喷射器6均投入运行，同时开启对应的蒸汽阀。随着环境温度的降低，热用户的需求量不断增加，因此采用模式3。

D4：当环境温度T0≤温度节点T4时，供热模式切换为模式4；

所述模式4为打开第一蒸汽阀9、第二蒸汽阀10、第三蒸汽阀11、第一引射蒸汽阀12、第二引射蒸汽阀13、第二混合蒸汽阀15、第一喷射器5以及第二喷射器，关闭第一混合蒸汽阀14。

模式4即为打开除第一混合蒸汽阀14以外所有蒸汽阀，同时第一喷射器5、第二喷射器6均投入运行，汽轮机中压缸3的排汽口引出一路至第一热网加热器7直接参与供热。随着步入了尖寒期，热用户的供热需求量达到峰值，此时应采用模式4的方法，在打开蒸汽阀和喷射器的同时，再将汽轮机中压缸3的排汽口引出一路至第一热网加热器7直接参与供热，进一步提高给水温度。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种低负荷工况下的梯级能源利用供热系统，其特征在于：包括锅炉(1)、汽轮机高压缸(2)、汽轮机中压缸(3)、汽轮机低压缸(4)、第一喷射器(5)、第二喷射器(6)、第一热网加热器(7)以及第二热网加热器(8)；所述锅炉(1)、所述汽轮机高压缸(2)、所述汽轮机中压缸(3)以及所述汽轮机低压缸(4)依次通过管道连通；所述汽轮机中压缸(3)的排汽口分别与所述第一喷射器(5)的动力蒸汽入口、所述第二喷射器(6)的动力蒸汽入口、所述第一热网加热器(7)通过管道连通；所述汽轮机低压缸(4)的排汽口与所述第一喷射器(5)的低压蒸汽入口通过管道连通；所述第一喷射器(5)的出口分别与所述第二喷射器(6)的低压蒸汽入口、所述第二喷射器(6)的出口通过管道连通；所述第一喷射器(5)的出口、所述第二喷射器(6)的出口还与所述第二热网加热器(8)通过管道连通；所述第一热网加热器(7)与所述第二热网加热器(8)之间通过管道连通。

2.根据权利要求1所述低负荷工况下的梯级能源利用供热系统，其特征在于：所述汽轮机中压缸(3)的排汽口与所述第一喷射器(5)的动力蒸汽入口连通的管道上设置有第一蒸汽阀(9)；所述汽轮机中压缸(3)的排汽口与所述第二喷射器(6)的动力蒸汽入口连通的管道上设置有第二蒸汽阀(10)；所述汽轮机中压缸(3)的排汽口与所述第一热网加热器(7)连通的管道上设置有第三蒸汽阀(11)。

3.根据权利要求2所述低负荷工况下的梯级能源利用供热系统，其特征在于：所述汽轮机低压缸(4)的排汽口与所述第一喷射器(5)的低压蒸汽入口连通的管道上设置有第一引射蒸汽阀(12)；所述第一喷射器(5)的出口与所述第二喷射器(6)的低压蒸汽入口连通的管道上设置有第二引射蒸汽阀(13)。

4.根据权利要求3所述低负荷工况下的梯级能源利用供热系统，其特征在于：所述第一喷射器(5)的出口的排汽口与所述第二喷射器(6)的出口的管道上设置有第一混合蒸汽阀(14)；所述第二喷射器(6)的出口与所述第二热网加热器(8)连通的管道上设置有第二混合蒸汽阀(15)。

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