CN216384324U - 一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，包括热源、抽汽换热单元、长输供热管网和热用户单元，其中：热源的排汽出口连接抽汽换热单元的进气口，所述抽汽换热单元的回水入口连接长输供热管网的回水出口，所述长输供热管网的回水入口连接热用户单元的回水出口；抽汽换热单元的供水出口通过长输供热管网连接热用户单元的供水入口；本发明在不需要在调整电负荷或热负荷的过程中保证了另一侧负荷的蒸汽压力和温度保持不变，对于锅炉、蒸汽流量、抽汽阀门及汽机联通阀的控制要求较低；本发明除了通过锅炉燃烧及蒸汽参数的控制实现电负荷或热负荷的调节，同时通过供热侧抽汽调节的方式进行机组电负荷或热负荷的调节，缩短了负荷调节时间。

Description

一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置

技术领域

本实用新型属于供热领域，具体涉及一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置。

背景技术

目前我国北方大量城市集中供热热源供热能力有限，不能满足城市供热需求，供热缺口较大，城区企事业单位生产、采暖使用自备锅炉，供热方式为分散锅炉房供热，燃料以煤炭为主，造成能源浪费和大气污染。按照国家拆并整合分散燃煤小锅炉房的精神，相关电厂必须采用切实可行的技术手段，提高机组供热能力，完成该供热区燃煤小锅炉房的拆并整合任务。

长输供热具有降低城市环境污染,兼顾能源综合利用的节能效果。部分大型火电机组由于厂址距离市区较远，需要通过长输供热方式实现集中供热。长输供热同样面临传统热电联产机组中的热负荷、电负荷联调情况。在传统热电联产机组中，当收到热负荷或电负荷的调节指令时，一般保证另一侧负荷的蒸汽压力及温度保持不变，通过锅炉和主蒸汽流量的方式调整电负荷或热负荷的变化。现有运行中的长输供热项目及建设中的长输供热项目同样通过上述方式实现热电联产。

而上述调节方案具有以下缺点：

1、上述调节方案中，需要在调整电负荷或热负荷的过程中，保证另一侧负荷的蒸汽压力和温度尽量保持不变，对于锅炉、蒸汽流量、抽汽阀门及汽机联通阀的控制要求较高。

2、上述调节方案主要通过锅炉燃烧及蒸汽参数的控制实现电负荷或热负荷的调节，调节速度相对较慢。

3、上述调节方案导致火电机组仍然主要依靠锅炉的调整实现调峰调频，火电机组自身灵活性提升不大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，解决了现有技术中存在的上述不足。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，包括热源、抽汽换热单元、长输供热管网和热用户单元，其中：热源的排汽出口连接抽汽换热单元的进气口，所述抽汽换热单元的回水入口连接长输供热管网的回水出口，所述长输供热管网的回水入口连接热用户单元的回水出口；抽汽换热单元的供水出口通过长输供热管网连接热用户单元的供水入口。

优选地，所述热源包括第一热电机组和第二热电机组，其中，第一热电机组和第二热电机组的排汽口均连接至抽汽换热单元的蒸汽入口。

优选地，第一热电机组包括第一凝汽器、第一锅炉和汽轮机，其中，第一凝汽器的出水口经过第一给水泵连接第一锅炉的进水口，所述第一锅炉的过热蒸汽出口连接汽轮机的蒸汽入口，所述汽轮机的排汽口分为两路，一路连接抽汽换热单元；另一路连接第一凝汽器的进气口。

优选地，所述汽轮机的排汽口与抽汽换热单元之间设置有第一抽汽调节阀；

所述汽轮机的排汽口与第一凝汽器的进气口之间设置有联通管调节阀。

优选地，第二热电机组包括第二凝汽器、第二锅炉、高压汽轮机和低压汽轮机，其中，第二凝汽器的出水口经过第二给水泵连接第二锅炉的进水口，所述第二锅炉的过热蒸汽出口连接高压汽轮机的蒸汽入口，所述高压汽轮机的排汽出口分为两路，一路连接低压汽轮机的蒸汽入口，所述低压汽轮机上的排汽出口连接第二凝汽器的进气口；另一路抽汽换热单元的蒸汽入口。

优选地，所述高压汽轮机的排汽口和低压汽轮机的蒸汽入口之间设置有高低压联通管调节阀；

所述高压汽轮机的排汽口和抽汽换热单元之间设置有第二抽汽调节阀。

优选地，所述抽汽换热单元包括第一基本加热器、第二基本加热器和尖峰加热器，其中，第一基本加热器和第二基本加热器的回水入口均连接至长输供热管网的回水出口；第一基本加热器和第二基本加热器的蒸汽入口均连接至热源的第一热电机组的排汽出口；第一基本加热器和第二基本加热器的回水出口均连接至尖峰加热器的回水入口，所述尖峰加热器的回水出口连接长输供热管网的供水入口。

优选地，所述长输供热管网包括隔压站，其中，所述隔压站的回水入口与热用户单元的回水出口连接；所述隔压站的回水出口经过回水泵与抽汽换热单元的回水入口连接；所述隔压站的供水入口经过供水泵与抽汽换热单元的供水出口连接；所述隔压站的供水出口与热用户单元的供水入口连接。

优选地，所述隔压站的供水入口和回水出口之间设置有旁路。

优选地，所述旁路上设置有旁通调节阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，能够在用于长输供热的热电联产机组收到升降电负荷或热负荷的命令时，一方面基于常规的锅炉燃烧、给水量的调整实现负荷的变化，另一方面利用长距离供热管网的长时滞特性和蓄热特性，通过在升降负荷的同时调整抽汽管路或者连通管路的阀门开度，辅助增加负荷的调节速度。

附图说明

图1是本实用新型涉及的系统结构图；

其中，1、第一凝汽器2、第一给水泵3、第一锅炉4、汽轮机5、联通管调节阀6、第二凝汽器7、第二给水泵8、第二锅炉9、高压汽轮机10、低压汽轮机11、高低压联通管调节阀12、第一抽汽调节阀13、第二抽汽调节阀14、第一调节阀15、第二调节阀16、第一基本加热器17、第二基本加热器18、尖峰加热器19、供水泵20、隔压站21、旁通调节阀22、回水泵23、热力站。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型提供的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，能够在用于长输供热的热电联产机组收到升降电负荷或热负荷的命令时，一方面基于常规的锅炉燃烧、给水量的调整实现负荷的变化，另一方面利用长距离供热管网的长时滞特性和蓄热特性，通过在升降负荷的同时调整抽汽管路或者连通管路的阀门开度，辅助增加负荷的调节速度。

本实用新型提供的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，主要包括热源、抽汽换热单元、长输供热管网和热用户单元，其中：热源的排汽出口连接抽汽换热单元的进气口，所述抽汽换热单元的回水入口连接长输供热管网的回水出口，所述长输供热管网的回水入口连接热用户单元的回水出口；抽汽换热单元的供水出口通过长输供热管网连接热用户单元的供水入口。

具体地：热源包括两种典型的热电联产机组，第一种为第一低压缸零出力机组，记为第一热电机组，该第一热电机组包括第一凝汽器1、第一给水泵2、第一锅炉3、汽轮机4、第一联通管调节阀5，其中，第一凝汽器1的出水口经过第一给水泵2连接第一锅炉3的进水口，所述第一锅炉3的过热蒸汽出口连接汽轮机4的蒸汽入口，所述汽轮机4的排汽口经过第一抽汽调节阀12分为三路，一路经过第一调节阀14连接第一基本加热器16，另一路经过第二调节阀15连接第二基本加热器17；最后一路经过第一联通管调节阀5连接第一凝汽器1的进气口。

第二种为第二打孔抽汽机组，记为第二热电机组，该第二热电机组包括第二凝汽器6、第二给水泵7、第二锅炉8、高压汽轮机9、低压汽轮机10和高低压联通管调节阀11，其中，第二凝汽器6的出水口经过第二给水泵7连接第二锅炉8的进水口，所述第二锅炉8的过热蒸汽出口连接高压汽轮机9的蒸汽入口，所述高压汽轮机9的排汽出口分为两路，一路经过高低压联通管调节阀11连接低压汽轮机10的蒸汽入口，所述低压汽轮机10上的排汽出口连接第二凝汽器6的进气口；另一路经过第二抽汽调节阀13连接尖峰加热器18的蒸汽入口。

所述第一基本加热器16和第二基本加热器17上的循环水出口均连接至尖峰加热器18的进水口，所述尖峰加热器18的出水口经过供水泵19连接隔压站20。

所述隔压站20的回水出口经过回水泵分别与第一基本加热器16和第二基本加热器17的进水口连接。

所述隔压站20上的供水出口连接有多个热力站23；多个热力站23的回水出口与隔压站20上的回水进口连接。

所述供水泵19的出水口和隔压站20的回水出口之间设置有旁路，所述旁路上设置有旁通调节阀21。

本实用新型的工作过程：

第一热电机组中的汽轮机4的排汽作为第一热电机组的供热热源，通过第一抽汽调节阀12进入第一基本加热器16和第二基本加热器17，其中，第一基本加热器16和第二基本加热器17前分别有第一调节阀14和第二调节阀15，用于调节进入两个基本加热器的蒸汽量。

第二热电机组中高压汽轮机9排汽作为第二热电机组供热热源，通过第二抽汽调节阀13进入尖峰加热器18中。

长输热网的循环水首先经回水泵22进入第一基本加热器16和第二基本加热器17中，温度初步升高后进入尖峰加热器18中，温度进一步升高，达到长输管网供水温度的要求，然后由供水泵19进入市区内的隔压站20中，隔压站附近设置旁通管，其上有旁通调节阀21用于调节经过隔压站20的长输循环水水量。

市区一级网的循环水在隔压站内吸收长输管网循环水的热量后，进入市区热力站23用于市区供暖。

对于首站处，当抽汽参数一定时，第一热电机组抽汽量、第二热电机组抽汽量及长输热网循环水流量决定了循环水最终在尖峰加热器18的出口温度；长输热网循环水流量决定了长输热网循环水从尖峰加热器18出口到达隔压站20的时间，循环水流量越大，需要的时间越短，反之需要的时间越长，一般而言，热网首站处循环水的温度变化经过10小时左右才能反应到隔压站20；长输热网循环水流量和循环水流量在尖峰加热器18的出口温度决定了热网的蓄热量；市区一级网循环水在隔压站20处吸收的热量主要与长输网循环水的温度和流量相关。因此，第一热电机组抽汽量、第二热电机组的抽汽量、长输热网循环水流量决定了某时刻市区一级网循环水在隔压站20吸收的热量。当机组的电负荷变化时，不仅可以通过锅炉的调整实现负荷变化，同时可以通过调整第一热电机组抽汽量、第二热电机组的抽汽量、长输热网循环水流量，实现在保证市区一级网吸收热量一定的前提下进一步调整电负荷。

下面介绍一种典型的负荷调节过程：

当机组在稳定供热及供电时，在市区侧热负荷不变化的情况下，电网要求电厂提高电负荷，此时，一方面增强第一锅炉3、第二锅炉8的燃烧，提高第一给水泵2和第二给水泵7的给水量，另一方面降低第一调节阀14和第二抽汽调节阀13的开度，增大高低压联通阀11的开度，从而快速提高汽轮机4和高压汽轮机9、低压汽轮机10的做功能力，实现电负荷的快速升高；

当长输热网循环水流量不变时，上述操作同时会引起尖峰加热器18循环水出口温度的降低，考虑到长输热网的滞后性，降低温度后的长输热网循环水约10小时左右后到达隔压站20，此时，再进一步通过提高循环水流量，增强隔压站20内的换热能力，弥补因温度降低带来的换热量降低，直至循环水出口温度达到正常设计温度时，再将循环水流量降低至正常设计水平。

因此，通过上述调节方案，实现了利用长距离管网长时滞特性和蓄热能力，使机组快速响应电负荷的调节要求。

本实用新型的有益效果是：

1、在调整电负荷或热负荷的过程中，通过进一步地调整供热抽汽阀和汽轮机联通阀实现机组负荷的快速调节。

2、利用阶段性的改变长输管网循环水流量的方式，实现不同时间尺度上的电负荷变化和热负荷变化的耦合，从而实现热电联产机组电负荷和热负荷的灵活调整。

3、利用长距离管网的长时滞特性和蓄热能力，使机组侧热源的调节首先反应到长输管网的系统特性中，从而避免对热负荷侧产生直接影响。

本方案不需要在调整电负荷或热负荷的过程中保证另一侧负荷的蒸汽压力和温度保持不变，对于锅炉、蒸汽流量、抽汽阀门及汽机联通阀的控制要求较低。

本方案除了通过锅炉燃烧及蒸汽参数的控制实现电负荷或热负荷的调节，同时通过供热侧抽汽调节的方式进行机组电负荷或热负荷的调节，缩短了负荷调节时间。

本方案进一步提升了火电机组自身的灵活性。

Claims (10)

1.一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，包括热源、抽汽换热单元、长输供热管网和热用户单元，其中：热源的排汽出口连接抽汽换热单元的进气口，所述抽汽换热单元的回水入口连接长输供热管网的回水出口，所述长输供热管网的回水入口连接热用户单元的回水出口；抽汽换热单元的供水出口通过长输供热管网连接热用户单元的供水入口。

2.根据权利要求1所述的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，所述热源包括第一热电机组和第二热电机组，其中，第一热电机组和第二热电机组的排汽口均连接至抽汽换热单元的蒸汽入口。

3.根据权利要求2所述的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，第一热电机组包括第一凝汽器(1)、第一锅炉(3)和汽轮机(4)，其中，第一凝汽器(1)的出水口经过第一给水泵(2)连接第一锅炉(3)的进水口，所述第一锅炉(3)的过热蒸汽出口连接汽轮机(4)的蒸汽入口，所述汽轮机(4)的排汽口分为两路，一路连接抽汽换热单元；另一路连接第一凝汽器(1)的进气口。

4.根据权利要求3所述的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，所述汽轮机(4)的排汽口与抽汽换热单元之间设置有第一抽汽调节阀(12)；

所述汽轮机(4)的排汽口与第一凝汽器(1)的进气口之间设置有联通管调节阀(5)。

5.根据权利要求2所述的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，第二热电机组包括第二凝汽器(6)、第二锅炉(8)、高压汽轮机(9)和低压汽轮机(10)，其中，第二凝汽器(6)的出水口经过第二给水泵(7)连接第二锅炉(8)的进水口，所述第二锅炉(8)的过热蒸汽出口连接高压汽轮机(9)的蒸汽入口，所述高压汽轮机(9)的排汽出口分为两路，一路连接低压汽轮机(10)的蒸汽入口，所述低压汽轮机(10)上的排汽出口连接第二凝汽器(6)的进气口；另一路抽汽换热单元的蒸汽入口。

6.根据权利要求5所述的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，所述高压汽轮机(9)的排汽口和低压汽轮机的蒸汽入口之间设置有高低压联通管调节阀(11)；

所述高压汽轮机(9)的排汽口和抽汽换热单元之间设置有第二抽汽调节阀(13)。

7.根据权利要求1所述的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，所述抽汽换热单元包括第一基本加热器(16)、第二基本加热器(17)和尖峰加热器(18)，其中，第一基本加热器(16)和第二基本加热器(17)的回水入口均连接至长输供热管网的回水出口；第一基本加热器(16)和第二基本加热器(17)的蒸汽入口均连接至热源的第一热电机组的排汽出口；第一基本加热器(16)和第二基本加热器(17)的回水出口均连接至尖峰加热器(18)的回水入口，所述尖峰加热器(18)的回水出口连接长输供热管网的供水入口。

8.根据权利要求1所述的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，所述长输供热管网包括隔压站(20)，其中，所述隔压站(20)的回水入口与热用户单元的回水出口连接；所述隔压站(20)的回水出口经过回水泵(22)与抽汽换热单元的回水入口连接；所述隔压站(20)的供水入口经过供水泵(19)与抽汽换热单元的供水出口连接；所述隔压站(20)的供水出口与热用户单元的供水入口连接。

9.根据权利要求8所述的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，所述隔压站(20)的供水入口和回水出口之间设置有旁路。

10.根据权利要求9所述的一种利用长距离供热管网进行负荷快速调节的装置，其特征在于，所述旁路上设置有旁通调节阀(21)。

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