CN220415479U - 一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统。该系统主要包括空冷燃煤发电机组和并联引射器耦合小汽机的供热系统，可代替传统热电联产机组直接抽汽供热。供热系统以中压缸出口蒸汽作为供热抽汽，包括两个引射器和一个背压小汽机并联。引射器利用供热抽汽引射机组乏汽，获得中间压力蒸汽，在热网加热器对热网水两级加热。另一部分供热抽汽进入背压小汽机做功后进入三级热网加热器，最后将热网水加热至热网供水温度，同时小汽机带动小发电机发电，承担主发电机的部分负荷。该系统既能够回收部分乏汽余热，减少供热抽汽量，也能够回收直接供热时的压力损失，实现能量的梯级利用，提高机组的能量利用率。
Description
技术领域
本实用新型属于热电联产技术领域，特别涉及一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统。
背景技术
在我国北方地区，城乡居民冬季的供热需求逐年增加。为了响应国家节能减排的号召，部分300MW、600MW的机组改造为热电联产机组。热电联产机组具有综合能源利用效率高的特点，不仅给电厂带来丰厚收益，还能较好地满足供热需求。因此热电联产技术已成为燃煤电厂的主要发展方向。
2020年中国明确提出了“碳达峰”、“碳中和”目标，中国能源结构中可再生能源占比将不断提高，对于火电行业来说既是挑战也是机遇。为了响应“双碳”目标，热电联产机组需要进行灵活性改造，如何在满足日益增长的热负荷下，进一步降低煤耗，实现化石能源的清洁利用，达到节能降耗的效果成为主要研究目标。
在众多供热技术中，传统的直接抽汽供热方式使用较为广泛，直接抽汽供热时，抽汽参数通常偏高，需要将供热抽汽减温减压后才能进入热网加热器进行换热，这一过程必将伴随较大的㶲损，使机组㶲效率降低。
蒸汽引射器是通过高压蒸汽驱动下，回收低压蒸汽，产生中压蒸汽的装置，可以用于供热系统中，作为引射配气的关键装置，实现多级蒸汽分配，实现能量的梯级利用。
发明内容
本实用新型从我国“双碳”目标出发，针对直接抽汽供热㶲损较大，能耗较高的问题，提出了一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，回收汽轮机排汽余热用于供暖，减小冷端损失，从而进一步提高机组供热的收益。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下：
一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，系统包括锅炉、汽轮机、发电机、空冷岛、各级回热加热器、除氧器、蒸汽引射器、背压小汽轮机、热网加热器、热用户及连接管路，其特征在于：中压缸的排汽口分别通过控制阀Ⅰ、控制阀Ⅱ与蒸汽引射器Ⅰ、蒸汽引射器Ⅱ的高压蒸汽进口连接，而低压缸的排汽口分别通过控制阀Ⅲ、控制阀Ⅳ与蒸汽引射器Ⅰ、蒸汽引射器Ⅱ的低压蒸汽进口连接，蒸汽引射器Ⅰ、蒸汽引射器Ⅱ的中压排汽出口分别与一级热网加热器、二级热网加热器的热源侧管道连接，中压缸的排汽口直接与背压小汽轮机蒸汽进汽口连接，背压小汽轮机与小发电机单轴连接，同时小汽轮机排汽口与三级热网加热器的热源侧管道连接，一级热网加热器、二级热网加热器、三级热网加热器均设有疏水管道，一级热网加热器、二级热网加热器的疏水管道与低压加热器的疏水出口连接，三级热网加热器疏水管道与低压加热器的热水进口连接。
上述一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，蒸汽引射器Ⅰ与蒸汽引射器Ⅱ与背压小汽轮机并联，来自热用户侧的热网回水在热网循环泵驱动下，依次与一级热网加热器、二级热网加热器、三级热网加热器的冷源侧管道串联，分别完成三次加热后返回达到热网供水温度，形成热网水循环。
所述蒸汽引射器Ⅰ、蒸汽引射器Ⅱ是利用中压缸排汽作为高温热源引射低压缸的排汽，可通过调节两股蒸汽管道上的控制阀Ⅰ、控制阀Ⅱ、控制阀Ⅲ和控制阀Ⅳ的开度来获得所需参数的中品位蒸汽。
所述一级热网加热器、二级热网加热器顶部经过节流阀Ⅰ、节流阀Ⅱ与抽真空装置连接；三级热网加热器顶部经过控制阀Ⅴ与抽真空装置连接，通过抽真空装置调节热网换热器内压力大小，同时将不凝性气体抽出至外部。
所述与抽真空装置连接的抽真空管上设置有抽真空管路总控制阀。
本实用新型具有以下优势和有益效果：采用引射技术，该系统并联两个蒸汽引射器与一个背压小汽轮机，蒸汽引射器利用来自中压缸的供热抽汽，从低压缸排汽口抽引低压乏汽，回收乏汽余热；背压小汽轮机与小发电机单轴连接，利用供热抽汽做功，承担部分电负荷，蒸汽引射器和小汽轮机最终生产满足三个热网加热器所需的中间压力蒸汽。该系统实现了供热抽汽充分梯级利用和乏汽余能合理回收。通过计算表明，在相等供热负荷下可以减少供热抽汽量，机组煤耗降低，冷源侧损失减少，机组㶲效率和经济性得到较大提升。
附图说明
如图1所示为一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统的示意图。
图中：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-主发电机、6-空冷凝汽器、7-凝结水泵、8-低压加热器、9-除氧器、10-给水泵、11-高压加热器、12-蒸汽引射器Ⅰ、13-蒸汽引射器Ⅱ、14-小汽轮机、15-小发电机、16-控制阀Ⅰ、17-控制阀Ⅱ、18-控制阀Ⅲ、19-控制阀Ⅳ、20-一级热网加热器、21-二级热网加热器、22-三级热网加热器、23-热网循环泵、24-热网水、25-抽真空装置、26-节流阀Ⅰ、27-节流阀Ⅱ、28-控制阀Ⅴ、29-抽真空管路总控制阀。
具体实施方式
本实用新型提出了一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，下面结合附图和实例予以说明。
一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，其构成如图1所示，系统包括锅炉、汽轮机、发电机、空冷岛、各级回热加热器、除氧器、蒸汽引射器、背压小汽轮机、热网加热器、热用户及连接管路，其特征在于：中压缸3的排汽口分别通过控制阀Ⅰ 16、控制阀Ⅱ 17与蒸汽引射器Ⅰ 12、蒸汽引射器Ⅱ 13的高压蒸汽进口连接，而低压缸 4的排汽口分别通过控制阀Ⅲ 18、控制阀Ⅳ 19与蒸汽引射器Ⅰ 12、蒸汽引射器Ⅱ 13的低压蒸汽进口连接，蒸汽引射器Ⅰ 12、蒸汽引射器Ⅱ 13的中压排汽出口分别与一级热网加热器 20、二级热网加热器 21的热源侧管道连接，中压缸 3的排汽口直接与背压小汽轮机 14蒸汽进汽口连接，背压小汽轮机 14与小发电机 15单轴连接，同时小汽轮机排汽口与三级热网加热器 22的热源侧管道连接，一级热网加热器 20、二级热网加热器 21、三级热网加热器 22设有疏水管道，一级热网加热器 20、二级热网加热器 21的疏水管道与低压加热器 8的疏水出口连接，三级热网加热器 22疏水管道与低压加热器 8的热水进口连接。
上述一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，蒸汽引射器Ⅰ 12与蒸汽引射器Ⅱ 13与背压小汽轮机 14并联，来自热用户侧的热网回水在热网循环泵 23驱动下，依次与一级热网加热器 20、二级热网加热器 21、三级热网加热器 22的冷源侧管道串联，分别完成三次加热后返回达到热网供水温度，形成热网水循环。
所述蒸汽引射器Ⅰ、蒸汽引射器Ⅱ是利用中压缸排汽作为高温热源引射低压缸的排汽，可通过调节两股蒸汽管道上的控制阀Ⅰ、控制阀Ⅱ、控制阀Ⅲ和控制阀Ⅳ的开度来获得所需参数的中品位蒸汽。
所述一级热网加热器 20、二级热网加热器 21顶部经过节流阀Ⅰ 26、节流阀Ⅱ 27与抽真空装置 25连接；三级热网加热器 22顶部经过控制阀Ⅴ 28与抽真空装置 25连接，通过抽真空装置 25调节热网换热器内压力大小，同时将不凝性气体抽出至外部。
所述与抽真空装置 25装置连接的抽真空管上设置有抽真空管路总控制阀 29。
一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，其在工作时供热抽汽（0.45MPa，250.1 ℃）进入蒸汽引射器Ⅰ 12将乏汽压力提高至28kPa，热网加热器端差为5℃时，通过一级热网加热器 20将热网回水从55℃加热至63℃；进入蒸汽引射器Ⅱ 13将乏汽压力提高至38kPa，通过二级热网加热器 21将热网回水从63℃加热至70℃；进入背压小汽机 14，做功后蒸汽压力降低至0.14MPa，通过三级热网加热器 22将热网回水加热至热网供水温度（104℃）。热网加热器加热后产生的疏水在疏水泵的作用下低压回热系统。同时背压小汽轮机带动小发电机承担部分发电负荷。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围可对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (5)
1.一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，系统包括锅炉、汽轮机、发电机、空冷岛、各级回热加热器、除氧器、蒸汽引射器、背压小汽轮机、热网加热器、热用户及连接管路，其特征在于：中压缸(3)的排汽口分别通过控制阀Ⅰ(16)、控制阀Ⅱ(17)与蒸汽引射器Ⅰ(12)、蒸汽引射器Ⅱ(13)的高压蒸汽进口连接，而低压缸(4)的排汽口分别通过控制阀Ⅲ(18)、控制阀Ⅳ(19)与蒸汽引射器Ⅰ(12)、蒸汽引射器Ⅱ(13)的低压蒸汽进口连接，蒸汽引射器Ⅰ(12)、蒸汽引射器Ⅱ(13)的中压排汽出口分别与一级热网加热器(20)、二级热网加热器(21)的热源侧管道连接，中压缸(3)的排汽口直接与背压小汽轮机(14)蒸汽进汽口连接，背压小汽轮机(14)与小发电机(15)单轴连接，同时小汽轮机排汽口与三级热网加热器(22)的热源侧管道连接，一级热网加热器(20)、二级热网加热器(21)、三级热网加热器(22)均设有疏水管道，一级热网加热器(20)、二级热网加热器(21)的疏水管道与低压加热器(8)的疏水出口连接，三级热网加热器(22)疏水管道与低压加热器(8)的热水进口连接。
2.根据权利要求1所述的一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，其特征是：蒸汽引射器Ⅰ(12)与蒸汽引射器Ⅱ(13)与背压小汽轮机(14)并联，来自热用户侧的热网回水在热网循环泵(23)驱动下，依次与一级热网加热器(20)、二级热网加热器(21)、三级热网加热器(22)的冷源侧管道串联，分别完成三次加热后返回达到热网供水温度，形成热网水循环。
3.根据权利要求1所述的一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，其特征是：所述的蒸汽引射器Ⅰ(12)、蒸汽引射器Ⅱ(13)是利用中压缸(3)排汽作为高温热源引射低压缸(4)的排汽，可通过调节两股蒸汽管道上的控制阀Ⅰ(16)、控制阀Ⅱ(17)、控制阀Ⅲ(18)和控制阀Ⅳ(19)的开度来控制获得所需参数的中品位蒸汽。
4.根据权利要求1所述的一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，其特征是：所述一级热网加热器(20)、二级热网加热器(21)顶部经过节流阀Ⅰ(26)、节流阀Ⅱ(27)与抽真空装置(25)连接；三级热网加热器(22)顶部经过控制阀Ⅴ(28)与抽真空装置(25)连接，通过抽真空装置(25)调节热网换热器内压力大小，同时将不凝性气体抽出至外部。
5.根据权利要求4所述的一种耦合蒸汽引射器和背压小汽轮机的热电联产系统，其特征是：所述与抽真空装置(25)装置连接的抽真空管上设置有抽真空管路总控制阀(29)。
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