CN219473764U - 一种高背压供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高背压供热系统，涉及热电节能技术领域。包括：高背压蒸汽轮机发电机组、中低压蒸汽发电机组、一次换热器组、二次换热器组、换热管网，其中：所述中低压蒸汽发电机组的蒸汽输入端通过中低压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组相连通；所述换热管网具有第一管道和第二管道，所述第一管道用于与第二管道之间换热。本实用新型将原先的蒸汽轮机发电机组进行高背压供热改造后，充分挖掘了发电机组供热潜力，明显提高了区域供热能力，满足供热市场发展的需求。改造后的高背压蒸汽轮机发电机组能够在高背压下运行，其能够提高蒸汽轮机发电机组的排汽温度，并利用排出的乏汽加热二次换热器组中的热水。

Description

一种高背压供热系统

技术领域

本实用新型涉及热电节能技术领域，具体为一种高背压供热系统。

背景技术

近年来，随着供热需求的增加，需要逐步的提高供热系统的最大供热能力。而目前的火电发电机组处于低收益，高成本的经营模式中，面临着极为严峻的经营形势。在这种情况下，对火力发电中的大型凝汽机组进行供热改造，向周边地区提供集中采暖供热热源、向企业提供工业用汽等，是电厂增加收入的重要手段。现有的供热改造方式具有多种，其包括：直接在抽汽管道上打孔抽汽供热、“NCB供热技术”、“吸收式热泵”、“光轴供热”和“高背压双转子供热”等供热改造。而单纯的在蒸汽轮机抽汽管道上打孔抽汽，通过抽取的中低压蒸汽直接对供暖回水进行加热，此种蒸汽热量利用率较低。而“NCB供热技术”、“吸收式热泵”、“光轴供热”和“高背压双转子供热”等供热改造，虽然能够提高蒸汽能量利用效率，但是其改造成本高，并且操作复杂，导致运行成本高，并且部分改造方案需要对主机进行改造，具有一定的风险性。为此，提出一种高背压供热系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高背压供热系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高背压供热系统，包括：高背压蒸汽轮机发电机组、中低压蒸汽发电机组、一次换热器组、二次换热器组、换热管网，其中：所述中低压蒸汽发电机组的蒸汽输入端通过中低压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组相连通；所述换热管网具有第一管道和第二管道，所述第一管道用于与第二管道之间换热，所述第二管道用于与用户端管道连通；所述一次换热器组具有第一进水口、第一出水口、第一蒸汽入口和第一出蒸汽口，所述二次换热器组具有第二进水口、第二出水口、第二蒸汽入口和第二出蒸汽口；所述第一进水口与所述第一管道的出水口连通，所述第一出水口与所述第二进水口连通，所述第一蒸汽入口与所述高背压蒸汽轮机发电机组的排乏汽端相连通，所述第二蒸汽入口与所述中低压蒸汽发电机组的排乏汽端相连通，所述第二出水口与所述第一管道的入水口连通。

本技术方案中优选的，所述中低压蒸汽发电机组包括凝背式汽轮机发电机组，所述凝背式汽轮机发电机组通过中压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组相连通。

本技术方案中优选的，所述中低压蒸汽发电机组还包括小汽轮机发电机组，所述小汽轮机发电机组通过低压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组相连通。

本技术方案中优选的，所述一次换热器组包括：第一换热器组。

本技术方案中优选的，所述二次换热器组包括：第二换热器组和第三换热器组，所述第二换热器组用于与凝背式汽轮机发电机组的排出乏汽进行换热，所述第三换热器组用于与小汽轮机发电机组排出的乏汽进行换热。

本技术方案中优选的，所述二次换热器组还包括：第四换热器组，所述第四换热器组与低压蒸汽管道相连通，用于与低压蒸汽管道中的低压蒸汽进行换热。

本技术方案中优选的，所述第一换热器组、第二换热器组、第三换热器组和第四换热器组中的每一个换热器组中至少包括一个换热器。

本技术方案中优选的，所述一次换热器组和二次换热器组之间还设置有热水驱动装置，所述热水驱动装置用于驱动热水由一次换热器组向二次换热器组流动。

本技术方案中优选的，所述热水驱动装置为热网循环水泵。

本技术方案中优选的，所述一次换热器组和二次换热器组之间相连通的管道上还设置有流量阀和温度传感器，所述流量阀用于控制过渡热水的流量，所述温度传感器用于检测供暖热水的温度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

将原先的蒸汽轮机发电机组进行高背压供热改造后，充分挖掘了发电机组供热潜力，明显提高了区域供热能力，满足供热市场发展的需求。改造后的高背压蒸汽轮机发电机组能够在高背压下运行，其能够提高蒸汽轮机发电机组的排汽温度，并利用排出的乏汽加热二次换热器组中的热水。该方案在相同燃料消耗下可大幅提升供热能力，进而提高能量利用效率。

相比市场上的“NCB供热技术”、“吸收式热泵”、“光轴供热”和“高背压双转子供热”等供热技术，本实用新型具有投资少、系统简单、适用性广的特点。其降低了改造的风险性和运行成本，提高了发电机组供热能力和经济性。

通过本实用新型，发电标煤耗、厂用电率、供电标煤耗显著降低，机组供热能力得到最大程度的发挥，节能降耗成果显著。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、高背压蒸汽轮机发电机组；2、第一换热器组；3、凝背式汽轮机发电机组；4、第二换热器组；5、小汽轮机发电机组；6、第三换热器组；7、第四换热器组；8、换热管网；9、热网循环水泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，并不是指示或暗示所指的装置或元件所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，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

在理解本实用新型之前，需要清楚的是，本实用新型中所提到的发电机组指的是包含若干个蒸汽轮机和发电机构成的组合，其可以是一个，也可以是多个。而换热器组指的是其包含若干个换热器的组合，其可以是一个，也可以是多个。具体的，在设计时，可以根据高背压蒸汽轮机发电机组1的实际供汽量进行选择确定发电机组指和换热器组中蒸汽轮机、发电机和换热器的具体数量和规格。

而高背压蒸汽轮机发电机组1是指经过高背压改造的蒸汽轮机发电机组，蒸汽轮机高背压供热技术为：将蒸汽轮机低压缸排汽压力提高，从而使排汽温度提高，进而提高了供暖热水的产量，满足用户采暖要求。高背压供热技术将原来从空冷岛排入自然界的热量回收利用，将冷源损失降为零，提高机组的循环热效率，采用该方法供热是在不增加机组规模的前提下，回收冷源损失，增加了供热量，增大了供热面积，达到了节约供热用蒸汽、提高汽轮机组经济效益的目的。由于此技术属于极为成熟的现有技术，在此，不做赘述。

同时需要清楚的是，换热器顾名思义是指将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，因此该设备在工作时需要持续的输入和输出热流体和冷流体，以使得热流体和冷流体之间能够进行热量交换，在本实用新型中的热流体为蒸汽，而冷流体为水，同时为了便于理解，在本说明书中我们将换热器组输入热流体的端口称之为蒸汽入口，将换热器组输出热流体的端口称之为出蒸汽口，将换热器组输入冷流体的端口称之为进水口，将换热器组输出冷流体的端口称之为出水口。

如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：一种高背压供热系统，高背压蒸汽轮机发电机组1、中低压蒸汽发电机组、一次换热器组、二次换热器组、换热管网8，其中，换热管网8具有第一管道和第二管道，第一管道用于与第二管道之间换热，第二管道用于与用户端管道连通，高背压蒸汽轮机发电机组1主要用于进行火力发电，而中低压蒸汽发电机组用于进行蒸汽发电，其输入端通过中低压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组1相连通，中低压蒸汽发电机组能够通过中低压蒸汽管道抽取高背压蒸汽轮机发电机组1中的中低压蒸汽进行发电，同时完成发电的中低压蒸汽能够变成乏汽从中低压蒸汽发电机组排出进入二次换热器组中进行换热，其不但能够提升在供暖期热水的供应量，同时还能提高整个系统的能量利用率。从高背压蒸汽轮机发电机组1中抽取中低压蒸汽其基本不影响高背压蒸汽轮机发电机组1同时还能产生大量的蒸汽，进而提高整个系统中的乏汽产生量，二次换热器组用于对来自一次换热器组的过渡热水进行加热，且二次换热器组用于对过渡热水进行加热的热源来自于高背压蒸汽轮机发电机组1和中低压蒸汽发电机组，在本系统中可以采用来自换热管网8中的压力对二次换热器组内部的热水进行驱动，但是为了便于对一次换热器组和二次换热器组内部的热水驱动压力进行控制，在一次换热器组和二次换热器组之间中还设置有热水驱动装置，热水驱动装置用于驱动一次换热器组内的热水由二次换热器组向换热管网8流动，作为优选的，热水驱动装置为热网循环水泵9。

具体的，一次换热器组具有第一进水口、第一出水口、第一蒸汽入口和第一出蒸汽口，二次换热器组具有第二进水口、第二出水口、第二蒸汽入口和第二出蒸汽口；第一进水口与第一管道的出水口连通，第一出水口与第二进水口连通，第一蒸汽入口与高背压蒸汽轮机发电机组1的排乏汽端相连通，第二蒸汽入口与中低压蒸汽发电机组的排乏汽端相连通，第二出水口与第一管道的入水口连通。

具体的，中低压蒸汽发电机组包括：凝背式汽轮机发电机组3和小汽轮机发电机组5。其中凝背式汽轮机发电机组3通过中压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组1内部的中压缸相连通。小汽轮机发电机组5通过低压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组1内部的低压缸相连通。

具体的，一次换热器组包括：第一换热器组2，而二次换热器组包括：第二换热器组4、第三换热器组6和第四换热器组7。第一换热器组2用于与高背压蒸汽轮机发电机组1的排出乏汽进行换热。第二换热器组4用于与凝背式汽轮机发电机组3的排出乏汽进行换热。第三换热器组6用于与小汽轮机发电机组5排出的乏汽进行换热。第四换热器组7与低压蒸汽管道相连通，用于与低压蒸汽管道中的低压蒸汽进行换热。

如图1所示，具体连接时，第一换热器组2的蒸汽入口与高背压蒸汽轮机发电机组1的排乏汽端相连通，第一换热器组2的进水口与换热管网8的输出端相连通，第一换热器组2的出水口分别与第二换热器组4、第三换热器组6和第四换热器组7的输出端入口相连通，并且第二换热器组4、第三换热器组6和第四换热器组7的出水口分别与换热管网8的输入端相连通。其中，第二换热器组4的蒸汽入口与凝背式汽轮机发电机组3的排乏汽端相连通，第三换热器组6的蒸汽入口与小汽轮机发电机组5的排乏汽端相连通。为了驱动热水在二次换热器组中流动，热网循环水泵9设置于第一换热器组2与第二换热器组4、第三换热器组6和第四换热器组7相连通的管道上。

同时需要清楚的是，在第一换热器组2与第二换热器组4、第三换热器组6和第四换热器组7分别相连通的管道上还可以设计上流量阀和温度传感器等控过渡热水的流量和供暖热水的温度的零部件。进而可通过流量阀和温度传感器精准的控制供暖热水的输出温度。

基于上述的高背压供热系统，本实用新型提出一种高背压供热系统的供热方法，其使用了上述的高背压供热系统，本高背压供热系统能够通过一次换热器组和二次换热器组向换热管网8输送供暖热水。而被使用者使用后的供暖热水降温后形成供暖回水再次被输入一次换热器组和二次换热器组进行加热，从而形成供热循环，其形成的供热步骤如下：

S1：首先将换热管网8内部的供暖回水输送至第一换热器组2中与高背压蒸汽轮机发电机组1排出的乏汽进行换热，得到过渡热水，其中：供暖回水的温度控制为：40℃至60℃，具体的，供暖回水的温度可以为40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃和60℃中的任意一个温度，也可以是上述相邻温度之间的任意温度。而过渡热水的温度控制为：60℃至80℃，其可以为60℃、62℃、64℃、66℃、68℃、70℃、72℃、74℃、76℃、78℃和80℃中的任意一个温度，也可以是上述相邻温度之间的任意温度。

S2：通过热网循环水泵9分别将过渡热水按照质量比输送至第二换热器组4、第三换热器组6和第四换热器组7中进行换热，得到供暖热水，供暖热水的温度控制为85℃至95℃。具体的，供暖热水的温度控制为85℃至95℃，其中，供暖热水的温度可以为85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃和95℃中的任意一个温度，也可以是上述相邻温度之间的任意温度，流向第二换热器组4、第三换热器组6和第四换热器组7中的过渡热水质量比为0-5：0-4:0-3。

S3：将供暖热水输送至换热管网8中与用户管网中的回水进行换热。

综上可知，在本实用新型中供暖回水经过两次热交换才能够形成供暖热水，其中供暖回水的第一次热交换在第一换热器组2中进行，经过第一次热交换供暖回水变成温度较高的过渡热水，而过渡热水分流后分别在第二换热器组4或第三换热器组6或第四换热器组7中进行第二次热交换后成为供暖热水，此种分段式加热便于对输出的供暖热水温度进行控制调节，能够利用该系统得到所需温度的供暖热水。

具体的，在本实用新型方法中，以一个发电量为60万kWh的高背压蒸汽轮机发电机组1为例。在整个系统中供暖回水的温度控制为50℃，过渡热水温度控制为70℃，而供暖热水的温度控制为90℃。此时开启高背压蒸汽轮机发电机组1，高背压蒸汽轮机发电机组1所发的电量为45万kWh。高背压蒸汽轮机发电机组1的排乏汽端能够产生大量压力为：33Kpa，温度为：71℃的乏汽，而通过此乏汽能够每小时将26567吨的热水由供暖回水加热为过渡热水。而凝背式汽轮机发电机组3能够通过中压蒸汽管道从高背压蒸汽轮机发电机组1的中压缸中抽取中压蒸汽进行发电。其中，中压蒸汽为过热蒸汽，具体的，抽取的中压蒸汽的压力为：0.9Mpa至1.2Mpa，抽取的中压蒸汽压力可以为0.9Mpa、1.0Mpa、1.1Mpa和1.2Mpa中的任意一个压力，也可以是上述相邻压力之间的任意压力，而中压蒸汽的温度为：380℃，其流量为350t/h至450t/h，在本实施例中，抽取的中压蒸汽的压力为：1.0Mpa，温度为：380℃，其流量为400t/h，此时凝背式汽轮机发电机组3所能够产生的发电量为3.8万kWh，其排乏汽端能够输出压力为0.25Mpa，温度为230℃的乏汽，该乏汽可以用于通向第二换热器组4用于对过渡热水进行加热，其每小时能够将11703吨的过渡热水加热为供暖热水。同时小汽轮机发电机组5能够通过低压蒸汽管道从高背压蒸汽轮机发电机组1的低压缸中抽取低压蒸汽进行发电。具体的，低压蒸汽为过热蒸汽，抽取的低压蒸汽的压力为：0.6Mpa至0.8Mpa，抽取的低压蒸汽压力可以为0.6Mpa、0.7Mpa和0.8Mpa中的任意一个压力，也可以是上述相邻压力之间的任意压力。低压蒸汽的温度为：300℃，其流量为250t/h至350t/h。在本实施例中，抽取的低压蒸汽的压力为：0.8Mpa，温度为：330℃，其流量为300t/h，此时小汽轮机发电机组5所能够产生的发电量为2.5万kWh，其排乏汽端能够输出压力为0.2Mpa，温度为200℃的乏汽，该乏汽可以用于通向第三换热器组6用于对过渡热水进行加热，其每小时能够将8578吨的过渡热水加热为供暖热水。同时，低压蒸汽管道也能够向第四换热器组7输送低压蒸汽，以进行热交换，具体的，其蒸汽流量为150t/h至250t/h，在本实施例中蒸汽流量为200t/h，其每小时能够将6286吨的过渡热水加热为供暖热水。

以未改造前的，发电量为60万kWh的高背压蒸汽轮机发电机组1为对比例，以同样的输入能量(共计：8.08*10^12j，约276吨煤)进行发电，其发电量为60万kWh，其每小时能够将17455吨的供暖回水加热为供暖热水。统计实施例和对比例的每小时的发电量和供水量，同时计算能量利用率。能量利用效率＝(发电能量+加热水的能量)/输入能量*100％，其具体结果如表1所示：

表1

项目	实施例	对比例
			发电量	51.3万kWh	60万kWh
加热水量	26567吨	17455吨
			发电能量	1.8468*10^12j	2.1580*10^12j
加热水的能量	4.4633*10^12j	2.9324*10^12j
			能量利用效率	78.1％	63％

通过表1可知，经过改造后的高背压蒸汽轮机发电机组，其能量利用效率大大提升。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高背压供热系统，其特征在于，包括：高背压蒸汽轮机发电机组(1)、中低压蒸汽发电机组、一次换热器组、二次换热器组、换热管网(8)，其中：

所述中低压蒸汽发电机组的蒸汽输入端通过中低压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组(1)相连通；

所述换热管网(8)具有第一管道和第二管道，所述第一管道用于与第二管道之间换热，所述第二管道用于与用户端管道连通；

所述一次换热器组具有第一进水口、第一出水口、第一蒸汽入口和第一出蒸汽口，所述二次换热器组具有第二进水口、第二出水口、第二蒸汽入口和第二出蒸汽口；所述第一进水口与所述第一管道的出水口连通，所述第一出水口与所述第二进水口连通，所述第一蒸汽入口与所述高背压蒸汽轮机发电机组(1)的排乏汽端相连通，所述第二蒸汽入口与所述中低压蒸汽发电机组的排乏汽端相连通，所述第二出水口与所述第一管道的入水口连通。

2.根据权利要求1所述的高背压供热系统，其特征在于，所述中低压蒸汽发电机组包括凝背式汽轮机发电机组(3)，所述凝背式汽轮机发电机组(3)通过中压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组(1)相连通。

3.根据权利要求2所述的高背压供热系统，其特征在于，所述中低压蒸汽发电机组还包括小汽轮机发电机组(5)，所述小汽轮机发电机组(5)通过低压蒸汽管道与高背压蒸汽轮机发电机组(1)相连通。

4.根据权利要求3所述的高背压供热系统，其特征在于，所述一次换热器组包括：第一换热器组(2)。

5.根据权利要求4所述的高背压供热系统，其特征在于，所述二次换热器组包括：第二换热器组(4)和第三换热器组(6)，所述第二换热器组(4)用于与凝背式汽轮机发电机组(3)的排出乏汽进行换热，所述第三换热器组(6)用于与小汽轮机发电机组(5)排出的乏汽进行换热。

6.根据权利要求5所述的高背压供热系统，其特征在于，所述二次换热器组还包括：第四换热器组(7)，所述第四换热器组(7)与低压蒸汽管道相连通，用于与低压蒸汽管道中的低压蒸汽进行换热。

7.根据权利要求6所述的高背压供热系统，其特征在于，所述第一换热器组(2)、第二换热器组(4)、第三换热器组(6)和第四换热器组(7)中的每一个换热器组中至少包括一个换热器。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的高背压供热系统，其特征在于，所述一次换热器组和二次换热器组之间还设置有热水驱动装置，所述热水驱动装置用于驱动热水由一次换热器组向二次换热器组流动。

9.根据权利要求8所述的高背压供热系统，其特征在于，所述热水驱动装置为热网循环水泵(9)。

10.根据权利要求8所述的高背压供热系统，其特征在于，所述一次换热器组和二次换热器组之间相连通的管道上还设置有流量阀和温度传感器，所述流量阀用于控制过渡热水的流量，所述温度传感器用于检测供暖热水的温度。