CN219412690U - 一种多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，包括设在多级蒸汽网管上的汽轮机；汽轮机与多级蒸汽管网分别相接以平衡和回收蒸汽余能；汽轮机的输出轴依次连接离合器/变速离合器、电动机和用能设备以利用回收的蒸汽余能；采用一台汽轮机回收工艺管网的蒸汽余能，同时采用同轴技术驱动用能设备。本实用新型设计合理、装置简化、运行稳定、控制精度高、能量利用效率高、节能效果显著，同时余能回收部分相当于给工艺管网增加了安全旁路，余能利用部分相当于给蒸汽管网增加了蓄能调节器，既有效平衡了管网蒸汽、实现节能降耗，还提高了工艺蒸汽管网的安全性。

Description

一种多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统

技术领域

本实用新型属于蒸汽平衡和余能回收技术领域，涉及一种多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统。

背景技术

蒸汽管网系统工艺运行中，由于种种原因导致工艺实际运行工况与设计工况存在一定的偏差，从而设计工况的蒸汽平衡状态被破坏，蒸汽管网之间的减压阀组上有蒸汽长期通过，出现蒸汽能量浪费的情况。目前多数企业存在这样的现象，从而造成了较大的能源浪费。

通常情况下，根据浪费蒸汽的参数和工艺工况，采用汽轮机等蒸汽能量回收透平回收蒸汽余能，通常是每个减压阀配备一个回收透平，回收的能量常用于驱动电动机发电。随着工艺需求的变化，蒸汽管网的不平衡状态加剧，蒸汽管网中有蒸汽通过的减压阀越来越多，从而蒸汽管网中的回收透平也不断增加，设备的不断增加导致管理、维护成本增加，给余热回收项目带来了新的问题，同时蒸汽余能回收发电的方案难以推广应用，从而蒸汽余能的回收利用需要寻求一个更好的解决方案。

为有效改善工艺系统的能耗及用能现状，考虑对工艺富余蒸汽的能量进行合理、高效回收并进行最大化的利用，需要寻求一种更加合理、有效的能量回收利用方法，在满足工艺需求的前提下，有效回收、利用工艺富余蒸汽能量，实现节能。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，以解决现有技术中蒸汽管网系统蒸汽余能回收利用面临的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，该系统包括设在多级蒸汽网管上的汽轮机；

所述汽轮机与多级蒸汽管网分别相接以平衡和回收蒸汽余能；

所述汽轮机的输出轴依次连接离合器/变速离合器、电动机和用能设备以利用回收的蒸汽余能。

本实用新型还包括如下技术特征：

可选地，所述汽轮机分别通过进汽管、抽汽管和排汽管与第n级蒸汽管网、第n+1级蒸汽管网和第n+2级蒸汽管网对应连通。

可选地，所述进汽管的入口端与第n级蒸汽管网上的三通阀连通；抽汽管的出口端与第n+1级蒸汽管网上的三通阀连通；排汽管的出口端与第n+2级蒸汽管网上的三通阀连通。

可选地，所述进汽管、抽汽管和排汽管上均设有控制阀；抽汽管和排汽管上均设有减温装置。

可选地，所述抽汽管上的减温装置位于抽汽管上的控制阀与抽汽管的出口端之间；

所述排汽管上的减温装置位于排汽管上的控制阀与排汽管的出口端之间。

可选地，所述汽轮机的输出轴与离合器的输入端连接，离合器的输出端与电动机的输入端连接，电动机的输出端与用能设备的输入端连接。

可选地，所述汽轮机的输出轴与变速离合器的小齿轮轴输入端连接，变速离合器的的离合器输出端与电动机的输入端连接，电动机的输出端与用能设备的输入端连接。

可选地，所述汽轮机为抽汽背压式汽轮机。

可选地，所述电动机采用能反发电的电动发电机。

可选地，所述用能设备包括但不限于风机和水泵。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型将多级管网中浪费在各减压阀组上的蒸汽余能采用一台抽汽背压汽轮机进行回收，相当于给原工艺系统增加一套安全保护装置，余能回收汽轮机与原各减压阀组并联接入管网系统，互为备用，既回收了蒸汽余能，又起到了蒸汽平衡和管网安全保护作用。在满足工艺管网蒸汽需求、有效回收各减压阀组蒸汽余能的同时，大大简化蒸汽余能回收装置。

本实用新型余能回收利用方式可弹性的回收蒸汽余能并加以充分利用，相当于给工艺蒸汽管网系统增加了一个蓄能调节器，在蒸汽余能充分回收利用的同时，增加工艺蒸汽管网的安全性，对蒸汽管网起到了很好的平衡和保护作用。

本实用新型余能利用部分采用可反发电的电动发电机设备，该设备在蒸汽量较少或者无蒸汽时用于驱动工艺用能设备，在蒸汽量较大时除满足工艺用能设备所需功率外，多余能量可通过该设备对外输出电功率，确保工艺富余蒸汽的能量能充分利用。

本实用新型蒸汽余能以同轴驱动的方式直接进行利用，与常规的余能回收发电方案相比，回收能量省去了能量利用过程的中间转换损失，提高了能量的利用效率。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图中各个标号的含义为：

1.汽轮机，2.变速离合器，3.电动机，4.用能设备，5.三通阀，6.控制阀，7.减温装置，8.减温减压装置。

具体实施方式

本实用新型提供一种多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，是一种对原工艺系统无任何影响的旁路安全式的蒸汽平衡方案、也是一种能提高工艺管网安全性的可弹性回收利用蒸汽余能的系统解决方案，采用该方法可在完全满足工艺安全运行前提下，结合工艺情况通过采用抽汽背压汽轮机、减温装置、变速离合器等设备有效回收蒸汽管网的富余蒸汽余能并结合工艺用能需求加以合理有效的利用。根据工艺特点及蒸汽参数采用汽轮机回收蒸汽余能，汽轮机回收富余蒸汽余能并以同轴驱动的模式用于驱动工艺用能设备，有效实现蒸汽余能高效、合理的回收利用，同时也实现了管网蒸汽的平衡，提高了蒸汽管网和工艺系统的安全性。

本实用新型的工作原理是在满足原工艺系统需求的前提下，综合考虑蒸汽能耗特点及工艺实际，在确保工艺系统安全运行的条件下，通过安全、高效、合理的多级管网蒸汽平衡方法和蒸汽余能回收利用系统，结合工艺需求，将多级管网之间浪费在多个减压阀组上的蒸汽能量采用一台抽汽背压式汽轮机进行综合回收，余能回收汽轮机与各减压阀组以并联方式接入蒸汽管网，蒸汽通过汽轮机做功对外输出功率，汽轮机抽汽和背压蒸汽分别进入下级管网，抽汽和排汽管道上安装减温装置对蒸汽进行处理，确保进入管网的蒸汽满足蒸汽管网需求，实现工艺管网的蒸汽平衡和安全回收，回收的蒸汽余能用于驱动工艺现场用能设备。

考虑到所回收蒸汽量的不稳定性，为了保证工艺用能设备安全平稳运行，余能回收汽轮机以同轴机组的模式用于驱动现场工艺用能设备，尽可能的为工艺用能设备提供能量，减少电能消耗。在原工艺用能装置的基础上增加余能回收汽轮机，余能回收汽轮机与原机组中的电动机以同轴机组的模式为工艺用能设备提供动力，最大化的回收工艺管网的蒸汽余能，减少原驱动设备的用能，节约电能。

综合考虑蒸汽管网各减压阀组的蒸汽参数、工艺工况及工艺用能设备的布置、各工况所需功率、转速等参数要求，确定能量回收汽轮机进汽参数、抽汽参数、排汽参数、抽汽数量、机组选型计算和布置，结合工艺用能设备的布置需求并确保能量回收汽轮机的正常运行需求。同时考虑工艺工况波动时，减压阀组蒸汽会随着工艺工况的变化而变化，余能回收汽轮机的设计首先要考虑抽汽、排汽应满足各管网的蒸汽需求，与减压阀的并联设计提升管网系统的安全性，还有余热回收汽轮机设计需考虑工艺各工况，确保完全回收富余蒸汽的能量。同时蒸汽参数的波动会导致汽轮机提供给工艺用能设备的功率也在变化，当蒸汽量较小、汽轮机输出功率不能满足工艺用能设备所需功率时，汽轮机与原电动机同轴驱动工艺用能设备；当蒸汽富余量较大、汽轮机输出功率大于工艺用能设备所需功率时，除满足工艺用能设备所需功率外，还可通过电动机对外输出电功率。这样确保工艺蒸汽管网的富余蒸汽或者减压阀组的蒸汽可完全回收并充分利用，同时确保余热利用装置完全不影响工艺用能设备的安全稳定运行，做到余能的最大化回收利用，实现节能。

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，如图1所示，现有工艺实际运行中，管网的设计平衡状态被破坏，蒸汽管网间的减温减压装置即减压阀组上有蒸汽通过，通过减温减压装置处理后蒸汽进入下一级管网，此过程中蒸汽的能量浪费在减压阀组上，转换为热和噪音。本发明改造后在多级管网之间增加一台抽汽背压式汽轮机回收蒸汽能量，汽轮机的抽汽和排汽根据工艺需求进入下一级管网，汽轮机进汽、抽汽和排汽管道上分别带有控制阀，以备机组检修或者紧急情况切出系统而不影响工艺管网安全运行，同时考虑抽汽和排汽参数与管网需求蒸汽参数的差异，抽汽和排汽管道上分别带有减温装置，对进入蒸汽管网的蒸汽进行处理，确保满足工艺管网需求。具体的：

该系统包括设在多级蒸汽网管上的汽轮机1；

汽轮机1与多级蒸汽管网分别相接以平衡和回收蒸汽余能；

汽轮机1的输出轴依次连接离合器/变速离合器2、电动机3和用能设备4以利用回收的蒸汽余能。

汽轮机与电动机采用同轴机组模式来驱动现场风机、水泵等工艺用能设备；若条件允许可采用余热发电模式时，电动机切换为发电模式，则机组还包括电动发电机的配套设备。具体的，汽轮机对外输出功率，通过离合器或变速离合器投入到工艺用能设备机组，与电动机同轴驱动工艺用能设备；当蒸汽量较小时，汽轮机与电动机同轴驱动工艺用能设备；当蒸汽量较大时，汽轮机满足工艺用能设备运行所需功率外，还可驱动电动机进行发电，对外输出电功率。采用同轴驱动模式，设置变速离合器确保余能回收汽轮机在投入和脱开工艺用能设备时完全自动化，无需人工干预，在实现蒸汽余能有效回收利用的同时，确保蒸汽变化导致汽轮机运行工况的变化完全不会影响到工艺用能设备的安全运行，从而确保工艺系统的安全性。

汽轮机1分别通过进汽管、抽汽管和排汽管与第n级蒸汽管网、第n+1级蒸汽管网和第n+2级蒸汽管网对应连通。

进汽管的入口端与第n级蒸汽管网上的三通阀5连通；抽汽管的出口端与第n+1级蒸汽管网上的三通阀5连通；排汽管的出口端与第n+2级蒸汽管网上的三通阀5连通。

进汽管、抽汽管和排汽管上均设有控制阀6；抽汽管和排汽管上均设有减温装置7。确保进入下级管网的蒸汽参数满足工艺需求及并确保工艺系统的安全性；可根据减压阀组即减温减压装置8蒸汽及数量情况，在背压抽汽式汽轮机上设计合适的抽汽管道即可。

抽汽管上的减温装置7位于抽汽管上的控制阀6与抽汽管的出口端之间。

排汽管上的减温装置7位于排汽管上的控制阀6与排汽管的出口端之间。

汽轮机1的输出轴与离合器的输入端连接，离合器的输出端与电动机3的输入端连接，电动机3的输出端与用能设备4的输入端连接。

汽轮机1的输出轴与变速离合器2的小齿轮轴输入端连接，变速离合器2的离合器输出端与电动机3的输入端连接，电动机3的输出端与用能设备4的输入端连接。

汽轮机1为抽汽背压式汽轮机。

电动机3采用能反发电的电动发电机。

用能设备4包括但不限于风机和水泵。

减温装置7为常规减温装置，如喷淋减温装置等。

在确保工艺安全的前提下，根据管网减压阀组过汽参数及数量，确定汽轮机的抽汽数量及抽、排汽参数，同时采取必要的措施确保回收余能后的蒸汽可完全满足工艺要求。汽轮机回收的蒸汽余能直接用于驱动工艺用能设备，余能较大时也可以同时驱动电动机对外输出电功率，在完全满足工艺需求的前提下，最大化的回收了蒸汽余能并实现了能量的合理、高效利用。

本实用新型的技术方案是这样实现的：采用一台抽汽背压汽轮机回收多级蒸汽管网浪费在多个减压阀组上的蒸汽余能，汽轮机与各减压阀组以并联方式接入蒸汽管网。汽轮机的进汽、抽汽、排汽参数分别考虑各对应减压阀组的进、排汽参数进行设计，蒸汽进入汽轮机做功后，其背压蒸汽和抽汽分别进入下级对应管网，满足该级管网蒸汽需求。相较减压阀组，在满足工艺管网需求、实现蒸汽参数变化的同时回收了蒸汽能量，该技术方案采用一台抽汽背压汽轮机回收多个减压阀组蒸汽余能，代替减压阀组功能，在调节蒸汽管网平衡、满足各级管网蒸汽需求同时，有效回收蒸汽余能。当蒸汽不足停机或汽轮机故障时，通过连锁控制，各减压阀组立即投入运行，确保工艺管网的安全性。

汽轮机通过离合器并入原工艺用能机组，为工艺用能设备提供功率，工艺用能设备为电动机驱动的机组，蒸汽量较大时，汽轮机在满足工艺用能设备所需功率后仍有富余功率，富余功率可通过电动机对外输出电功率，确保回收的蒸汽能量得到充分合理的利用。若条件允许时，则回收余热可考虑用于驱动发电机进行发电，余热发电方案此处不再赘述。

通过对工艺蒸汽管网及各减压阀组上的蒸汽参数及关系进行分析，将工艺蒸汽管网浪费在多个减压阀组上的蒸汽通过一个抽汽背压汽轮机进行充分的回收，确保各级抽汽及背压蒸汽满足各级对应管网需求，抽汽数量及参数根据工艺实际情况确定，抽汽背压汽轮机与各减压阀组以并联方式接入，通过连锁控制进行切换，并对蒸汽余能实现弹性回收、充分利用，确保工艺系统的安全运行。

结合工艺实际，回收蒸汽能量是通过以下方式实现高效、最大化回收利用的：余能回收汽轮机中有蒸汽通过且汽轮机达到工作转速时，汽轮机通过离合器自动啮合投入工艺用能设备为用能设备提供功率；当蒸汽量不足、汽轮机转速低于工作转速时，汽轮机通过离合器自动脱开工艺用能设备。汽轮机投入和脱开过程完全自动化，无需任何人工干预。蒸汽量不多时，汽轮机与电动机同轴驱动工艺用能设备，减小电动机功率；蒸汽量太小不足以维持汽轮机正常工作转速或者汽轮机故障停机时，汽轮机通过离合器自动脱开工艺用能设备，由电动机驱动工艺用能设备，整个过程无需人工干预，不会对工艺用能设备的正常运行造成任何影响。

为确保管网系统蒸汽平衡及余能回收利用时工艺系统能安全、稳定、节能运行，改造前结合工艺系统参数需求、各减压阀组蒸汽参数，对汽轮机的性能进行详细的分析计算，确保工艺各工况下减压阀组蒸汽完全回收，实现节能最大化。利用电动机的反发电功能实现蒸汽较大量时能量的充分回收利用。同时汽轮机通过离合器实现自动、安全的投入或者脱开工艺用能设备，确保蒸汽余能的回收利用过程中不对原工艺系统的安全性和可靠性造成任何的影响。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，该系统包括设在多级蒸汽网管上的汽轮机（1）；

所述汽轮机（1）与多级蒸汽管网分别相接以平衡和回收蒸汽余能；

所述汽轮机（1）的输出轴依次连接离合器/变速离合器（2）、电动机（3）和用能设备（4）以利用回收的蒸汽余能。

2.如权利要求1所述的多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，所述汽轮机（1）分别通过进汽管、抽汽管和排汽管与第n级蒸汽管网、第n+1级蒸汽管网和第n+2级蒸汽管网对应连通。

3.如权利要求2所述的多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，所述进汽管的入口端与第n级蒸汽管网上的三通阀（5）连通；抽汽管的出口端与第n+1级蒸汽管网上的三通阀（5）连通；排汽管的出口端与第n+2级蒸汽管网上的三通阀（5）连通。

4.如权利要求2所述的多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，所述进汽管、抽汽管和排汽管上均设有控制阀（6）；抽汽管和排汽管上均设有减温装置（7）。

5.如权利要求4所述的多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，所述抽汽管上的减温装置（7）位于抽汽管上的控制阀（6）与抽汽管的出口端之间；

所述排汽管上的减温装置（7）位于排汽管上的控制阀（6）与排汽管的出口端之间。

6.如权利要求1所述的多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，所述汽轮机（1）的输出轴与离合器的输入端连接，离合器的输出端与电动机（3）的输入端连接，电动机（3）的输出端与用能设备（4）的输入端连接。

7.如权利要求1所述的多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，所述汽轮机（1）的输出轴与变速离合器（2）的小齿轮轴输入端连接，变速离合器（2）的离合器输出端与电动机（3）的输入端连接，电动机（3）的输出端与用能设备（4）的输入端连接。

8.如权利要求1所述的多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，所述汽轮机（1）为抽汽背压式汽轮机。

9.如权利要求1所述的多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，所述电动机（3）采用能反发电的电动发电机。

10.如权利要求1所述的多级管网蒸汽平衡及蒸汽余能回收利用系统，其特征在于，所述用能设备（4）包括但不限于风机和水泵。