CN215256338U - 一种发电供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发电供热系统，其包括汽轮机、蒸汽供给管路和膨胀机发电机组。膨胀机发电机组并联于第一调节阀两侧的蒸汽供给管路上。此结构的发电供热系统正常工作时，关闭第一调节阀，从汽轮机输出的高温高压蒸汽流向膨胀机发电机组，经膨胀机发电，将蒸汽中蕴含的部分高品质热能转化为机械功，蒸汽做功后压力和温度降低，做功后的满足用户对温度和压力要求的蒸汽(即膨胀机的排气)再流向蒸汽供给管路给用户供汽。本系统通过将供热参数匹配过程中释放的高品位能量进行发电，减少直接对蒸汽进行减温减压过程中节流和大温差造成的能量损失，有效提高发电供热系统的能源利用率，实现供热蒸汽能量的梯级利用。

Description

一种发电供热系统

技术领域

本实用新型涉及热力发电供热技术领域，具体涉及一种发电供热系统。

背景技术

如图1所示，现有技术中的热力发电系统的汽轮机后设有蒸汽供给管路，为能匹配热用户对使用热蒸汽压力、温度的需求，蒸汽供给管路设置减温减压器，通过减温减压器对热蒸汽进行减温减压后输送至用户进行供热。热蒸汽在减温减压过程无任何有用能量产出，造成了系统能量的浪费和能源利用率下降，导致“高品位”的能量转变为“低品位”的能量。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的热力发电系统直接通过减温减压器处理热蒸汽进行供热导致系统能源利用率降低的缺陷。

为此，本实用新型提供一种发电供热系统，包括

汽轮机；

蒸汽供给管路，与所述汽轮机的排气口连通；所述蒸汽供给管路上设有第一调节阀；

膨胀机发电机组，并联于所述第一调节阀两侧的所述蒸汽供给管路上。

可选地，上述的发电供热系统，所述膨胀机发电机组为向心涡轮发电机组。

可选地，上述的发电供热系统，所述涡轮发电机组包括

差压发电旁路，与所述蒸汽供给管路并联；

向心涡轮机，设于所述差压发电旁路上，并且所述向心涡轮机的排气口与所述蒸汽供给管路连通；

发电机，与所述向心涡轮机连接。

可选地，上述的发电供热系统，所述涡轮发电机组还包括

减速机，其两端分别与所述向心涡轮机和所述发电机连接。

可选地，上述的发电供热系统，所述涡轮发电机组还包括

流量调节组件，设于所述向心涡轮前端或后端的所述差压发电旁路上。

可选地，上述的发电供热系统，所述流量调节组件包括

第一截止阀，设于靠近所述差压发电旁路入口处；

第二截止阀，设于靠近所述差压发电旁路出口处。

可选地，上述的发电供热系统，所述流量调节组件还包括

至少一个快切阀，设于所述第一截止阀与所述向心涡轮机之间的所述差压发电旁路上。

可选地，上述的发电供热系统，所述快切阀具有两个。

可选地，上述的发电供热系统，所述流量调节组件还包括

第二调节阀，设于所述快切阀与所述向心涡轮之间的所述差压发电旁路上。

可选地，上述的发电供热系统，所述流量调节组件还包括

第三调节阀，并联于所述第二调节阀两侧的所述差压发电旁路上，所述第三调节阀的流量小于所述第二调节阀。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的发电供热系统，正常工作时，关闭第一调节阀，从汽轮机输出的高温高压蒸汽流向膨胀机发电机组，经膨胀机发电，将蒸汽中蕴含的部分高品质热能转化为机械功，蒸汽做功后压力和温度降低，做功后的满足用户对温度和压力要求的蒸汽(即膨胀机的排气)再流向蒸汽供给管路给用户供汽。本系统通过将供热参数匹配过程中释放的高品位能量进行发电，减少直接对蒸汽进行减温减压过程中节流和大温差造成的能量损失，有效提高发电供热系统的能源利用率，实现供热蒸汽能量的梯级利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型背景技术中描述的热力发电系统的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的发电供热系统的示意图；

图3为向心涡轮发电机组的示意图。

附图标记说明：

1-高压缸；2-蒸汽供给管路；21-第一调节阀；3-差压发电旁路；41-向心涡轮机；42-发电机；43-减速机；44-润滑冷却系统；51-第一截止阀；52-第二截止阀；53-快切阀；54-第二调节阀；55-第三调节阀；6-并网柜；71-控制柜；72-控制机。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实施例提供一种发电供热系统，如图2和图3所示，其包括汽轮机、蒸汽供给管路2和膨胀机发电机42组。

其中，蒸汽供给管路2与汽轮机的高压缸1的排气口连通；蒸汽供给管路2上设有第一调节阀21；膨胀机发电机42组并联于第一调节阀21两侧的蒸汽供给管路2上。

此结构的发电供热系统正常工作时，关闭第一调节阀21，从汽轮机输出的高温高压蒸汽流向膨胀机发电机42组，经膨胀机发电，将蒸汽中蕴含的部分高品质热能转化为机械功，蒸汽做功后压力和温度降低，做功后的满足用户对温度和压力要求的蒸汽(即膨胀机的排气)再流向蒸汽供给管路2给用户供汽。本系统通过将供热参数匹配过程中释放的高品位能量进行发电，减少直接对蒸汽进行减温减压过程中节流和大温差造成的能量损失，有效提高发电供热系统的能源利用率，实现供热蒸汽能量的梯级利用。

最佳地，参见图2和图3，膨胀机发电机42组为向心涡轮发电机42组。向心涡轮发电机42组包括差压发电旁路3、向心涡轮机41、发电机42、减速机43和流量调节组件。

其中，差压发电旁路3与蒸汽供给管路2并联；向心涡轮机41设于差压发电旁路3上，并且向心涡轮机41的排气口与蒸汽供给管路2连通，发电机42与向心涡轮机41连接。例如，发电机42与向心涡轮机41通过减速机43连接，以匹配发电机42与向心涡轮机41两者的转速。

向心涡轮机41内损失小而且轮周功增加，且工质的膨胀大部分是通过焓降直接转变为机械功，因此能获得较高的轮周效率。并且向心涡轮机41对于它的动叶的气动性能要求较低，叶片的几何形状角制造得不太精确、叶片的表面光滑度较差，向心涡轮机41的效率也不会受到太大的影响。这使在制造其叶片时可以采用比较简单的、高效率的工艺。此外，向心涡轮机41结构简单、重量轻，运行寿命长，操作维护方便，工质少污染。同时，向心涡轮机41较易利用可调的导向叶片来实现流量调节，可在较宽的工况范围运行。

所以，向心涡轮机41相比其它小型膨胀机余速损失和叶轮中的流动损失较小、轮周效率较高、动叶的气动性能要求较低并且结构简单，可实现高效利用压差发电，并降低实施成本及运维成本。

最佳地，向心涡轮机41的叶轮材质为钛合金，能满足高转速下的强度要求。

流量调节组件设于向心涡轮前端或后端的差压发电旁路3上。参见图3，流量调节组件包括第一截止阀51、第二截止阀52、至少一个快切阀53、第二调节阀54和第三调节阀55。

其中，第一截止阀51，设于靠近差压发电旁路3入口处；第二截止阀52设于靠近差压发电旁路3出口处。两个截止阀的设置，可在向心涡轮发电机42组出现故障或维护时将其与蒸汽供给管路2完全隔绝，此时直接通过蒸汽供给管路2给用户供热，保证供热正常。

快切阀53设于第一截止阀51与向心涡轮机41之间的差压发电旁路3上。最佳地，快切阀53有两个，发电机42组设置双重快切阀53，在机组故障和发电机42解列时，可保证机组安全。

第二调节阀54设于快切阀53与向心涡轮之间的差压发电旁路3上。第三调节阀55并联于第二调节阀54两侧的差压发电旁路3上，第三调节阀55的流量小于第二调节阀54。第二调节阀54作为主调节阀，第三调节阀55作为副调节阀，在发电机42组启动时便于调速。

发电机42与并网柜6连接。向心涡轮发电机42组还设有润滑冷却系统44、控制柜71和和控制机72。

向心涡轮发电机42组并联在蒸汽供给管路2的第一调节阀21上，发热供电系统正常工作时，第一调节阀21关闭，蒸汽从发电机42组流过。当蒸汽压力低于额定设计值时，发电机42组流量小于额定设计值，蒸汽供给管路2的调节阀打开，使一部分蒸汽直接从蒸汽供给管路2流过。

例如，抽汽参数为4.9Mpa，400℃，所需的供热参数为2.1Mpa,300℃，供热流量为100t。存在约2.8MPa的压损和177.02kJ/kg的做功能力损失。如果采用减温减压的方式获得所需参数的供热蒸汽，减温前后火用效率仅为90.91％。

本系统向心涡轮机41内效率为68％，机械效率取98％，发电机42组效率取96％。蒸汽在供用户前，先通过向心涡轮机41发电，蒸汽做功后压力下降至2.1MPa，温度下降至300℃，在保证供热参数不变的条件下，现有方案抽汽流量为95t/h，减温水为5t/h，相比之下，本系统的抽汽流量提高了5t/h。抽汽流量的提高会使机组冷端损失减小。虽然主发电机42的发电量会有所降低，但由于新增向心透平发电量4MW，故整个机组的热效率还是提高。从热力学第二定律分析，由于现有方案进行节流降压，存在较大的节流损失，而本实用新型正是利用这部分压差进行发电，故抽汽过程的火用损失大大减小，其火用效率也从原本的90.91％提高到了96.86％。

本系统选择的向心涡轮机41额定进汽压力4.9MPa，进汽温度400℃；排汽压力2.1MPa，功率计算结果如下表所示。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种发电供热系统，其特征在于，包括

汽轮机；

蒸汽供给管路(2)，与所述汽轮机的排气口连通；所述蒸汽供给管路(2)上设有第一调节阀(21)；

膨胀机发电机(42)组，并联于所述第一调节阀(21)两侧的所述蒸汽供给管路(2)上。

2.根据权利要求1所述的发电供热系统，其特征在于，所述膨胀机发电机(42)组为向心涡轮发电机(42)组。

3.根据权利要求2所述的发电供热系统，其特征在于，所述向心涡轮发电机(42)组包括

差压发电旁路(3)，与所述蒸汽供给管路(2)并联；

向心涡轮机(41)，设于所述差压发电旁路(3)上，并且所述向心涡轮机(41)的排气口与所述蒸汽供给管路(2)连通；

发电机(42)，与所述向心涡轮机(41)连接。

4.根据权利要求3所述的发电供热系统，其特征在于，所述向心涡轮发电机(42)组还包括

减速机(43)，其两端分别与所述向心涡轮机(41)和所述发电机(42)连接。

5.根据权利要求3或4所述的发电供热系统，其特征在于，所述向心涡轮发电机(42)组还包括

流量调节组件，设于所述向心涡轮前端或后端的所述差压发电旁路(3)上。

6.根据权利要求5所述的发电供热系统，其特征在于，所述流量调节组件包括

第一截止阀(51)，设于靠近所述差压发电旁路(3)入口处；

第二截止阀(52)，设于靠近所述差压发电旁路(3)出口处。

7.根据权利要求6所述的发电供热系统，其特征在于，所述流量调节组件还包括

至少一个快切阀(53)，设于所述第一截止阀(51)与所述向心涡轮机(41)之间的所述差压发电旁路(3)上。

8.根据权利要求7所述的发电供热系统，其特征在于，所述快切阀(53)具有两个。

9.根据权利要求7或8所述的发电供热系统，其特征在于，所述流量调节组件还包括

第二调节阀(54)，设于所述快切阀(53)与所述向心涡轮之间的所述差压发电旁路(3)上。

10.根据权利要求9所述的发电供热系统，其特征在于，所述流量调节组件还包括

第三调节阀(55)，并联于所述第二调节阀(54)两侧的所述差压发电旁路(3)上，所述第三调节阀(55)的流量小于所述第二调节阀(54)。

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