一种基于低压蒸汽引射的高效宽负荷采暖供热系统的制作方法

1.本实用新型属于大型火力发电机组高效热电联产技术领域，涉及一种基于低压蒸汽引射的高效宽负荷采暖供热系统。


背景技术：

2.目前，我国北方地区城乡建筑取暖总面积约206亿平方米，包含城镇建筑取暖面积141亿平方米，其中城镇集中供热已超过70亿平方米。近年来，根据国家节能环保相关要求，大量热水炉及小型火电机组纷纷关停，大型火电机组逐渐成为我国北方城镇集中供热的主力热源。
3.然而，我国大型热电联产机组绝大多数由纯凝机组改造而来，并非专门设计的供热机组，普遍存在中、低压缸分缸压力高的问题。以常规300mw～600mw等级主力机组而言，中压缸排汽压力一般在0.6mpa～1mpa之间，而国内供热管网设计供水温度一般在130℃，实际运行中绝大多数不超过110℃，也即进入首站换热器的蒸汽压力要求一般不超过0.2mpa。
4.由此可见，大型机组中排抽汽往往与实际供热用汽需求之间存在较大的能级差别，直接减温减压供热导致较大的损，经济性差。
5.为实现供热蒸汽能量梯级利用，目前比较多的办法是使用小型背压机梯级利用和吸收式热泵两种方式。对于小型背压机梯级利用技术而言，由于背压机变工况性能差，当主机因调峰要求而宽负荷运行时，中排压力随负荷有所波动时，背压机进汽质量流量与进汽参数均发生变化，其效率会急剧下降，因此导致宽负荷运行条件下背压机梯级利用项目的实际经济性远远达不到设计值。且背压机梯级利用系统增加了小汽轮机、油系统、小发电机、厂用电接入与保护系统，因此其投资较高，运行、维护工作量大幅增加。
6.对于吸收式热泵方案而言，为保证热泵能效比能维持在一个可接受的范围，需要人为提高机组运行背压，从而提高机组循环冷却水出水温度，用中排抽汽从循环冷却水中提取部分余热。该方式存在以下明显缺陷：一，冬季机组排汽压力一般在4kpa左右，人为提高机组排汽背压至8～10kpa，将明显降低主机运行经济性(对于湿冷机组而言，背压每提高1kpa，对应机组发电煤耗上升2g/kwh左右，因此人为提高背压4～6kpa，对应机组发电煤耗上升8～12g/kwh左右，此举将大幅抵消热泵回收余热的经济性；二，吸收式热泵变工况性能较差，当驱动汽源(主机中排抽汽)压力因深度调峰而降低时，其能效比将急剧下降，直接导致几乎无法有效提取低位余热，因此其宽负荷适应性较差，随着我国大型火电机组调峰要求日益升高，吸收式热泵的运行经济性日渐恶化。
7.由此可见，在常规大型火电机组热电联产项目中，如何实现主机宽负荷运行背景下的高效、可靠的供热蒸汽能量梯级利用，实现热电联产的深度节能挖潜，需要开发一种新的高效供热技术，以适应深度调峰背景下的宽负荷运行要求，维持较合理的供热抽汽参数。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于低压蒸汽引射
的高效宽负荷采暖供热系统，该系统能够适应深度调峰背景下的宽负荷运行要求，维持合理的供热抽汽参数。
9.为达到上述目的，本实用新型所述的基于低压蒸汽引射的高效宽负荷采暖供热系统包括中压缸、低压缸、拉法尔喷管、尖峰加热器、凝汽器、基本加热器、热网回水管道、热网泵、热网供水管道、循环冷却水管道、循环水泵及循环水供水管道；
10.中压缸的出口分为三路，其中第一路与低压缸的入口相连通，第二路与拉法尔喷管的第一个入口相连通，第三路与尖峰加热器的放热侧相连通，低压缸的出口与凝汽器的入口相连通，低压缸的七段抽汽口与拉法尔喷管的第二个入口相连通，拉法尔喷管的出口与基本加热器的放热侧相连通，热网回水管道依次经热网泵、基本加热器的吸热侧、尖峰加热器的吸热侧与热网供水管道相连通；
11.循环冷却水管道经循环水泵及凝汽器的吸热侧与循环水供水管道相连通。
12.中压缸与低压缸之间设置有第一阀门。
13.中压缸与尖峰加热器的放热侧之间设置有第二阀门；
14.还包括第三阀门，其中，第三阀门一端与基本加热器的吸热侧出口相连通，第三阀门的另一端与热网供水管道相连通。
15.循环冷却水管道上设置有第四阀门。
16.热网供水管道上设置有第六阀门，热网回水管道上设置有第五阀门。
17.循环水供水管道上设置有第七阀门。
18.本实用新型具有以下有益效果：
19.本实用新型所述的基于低压蒸汽引射的高效宽负荷采暖供热系统在具体操作时，引入拉法尔喷管，在正常情况下，中压缸的抽排汽分为两路，其中一路进入到低压缸中，另一路进入到拉法尔喷管的第一入口中，低压缸的七段抽汽送入拉法尔喷管的第二入口中，拉法尔喷管的排汽进入到基本加热器中，以加热热网回水，在寒冷天气条件下，则再引出一路中压缸抽排汽并送入尖峰加热器中，进一步对加热热网回水，以实现热网循环水的二次加热，以适应深度调峰背景下的宽负荷运行要求，维持合理的供热抽汽参数。需要说明的是，本实用新型在深度挖掘机组供热节能减排潜力，解决现有小型背压机余压梯级利用、吸收式热泵梯级加热技术在实际应用中存在的不足，满足宽负荷运行条件下梯级供热的高效采暖供热方式，确保供热期“参数对口”的基本节能原则。
附图说明
20.图1为本实用新型的结构示意图。
21.其中，1为中压缸、2为低压缸、3为拉法尔喷管、4为凝汽器、5为尖峰加热器、6为基本加热器、7为循环水泵、8为热网泵。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
23.参考图1，本实用新型所述的基于低压蒸汽引射的高效宽负荷采暖供热系统包括中压缸1、低压缸2、拉法尔喷管3、尖峰加热器5、凝汽器4、基本加热器6、热网回水管道、热网泵8、热网供水管道、循环冷却水管道、循环水泵7及循环水供水管道；中压缸1的出口分为三
路，其中第一路与低压缸2的入口相连通，第二路与拉法尔喷管3的第一个入口相连通，第三路与尖峰加热器5的放热侧相连通，低压缸2的出口与凝汽器4的入口相连通，低压缸2的七段抽汽口与拉法尔喷管3的第二个入口相连通，拉法尔喷管3的出口与基本加热器6的放热侧相连通，热网回水管道依次经热网泵8、基本加热器6的吸热侧、尖峰加热器5的吸热侧与热网供水管道相连通；循环冷却水管道经循环水泵7及凝汽器4的吸热侧与循环水供水管道相连通。
24.中压缸1与低压缸2之间设置有第一阀门；中压缸1与尖峰加热器5的放热侧之间设置有第二阀门。
25.本实用新型还包括第三阀门，其中，第三阀门一端与基本加热器6的吸热侧出口相连通，第三阀门的另一端与热网供水管道相连通；循环冷却水管道上设置有第四阀门；热网供水管道上设置有第六阀门，热网回水管道上设置有第五阀门；循环水供水管道上设置有第七阀门。
26.本实用新型的具体工作过程为：
27.基于喉部面积可变的拉法尔喷管3，将中压缸1的排抽汽分为三路，其中第一路送入拉法尔喷管3的第一入口内，第二路送入尖峰加热器5的放热侧中，第三路送入低压缸2中，低压缸2的七段抽汽送入拉法尔喷管3的第二入口中，正常情况下，只需引入第一路及第三路蒸汽，即中压缸1的排抽汽汽流在拉法尔喷管3中加速并形成真空，同时大量抽吸低压缸2的七段抽汽，混合后的汽流压力达到0.1mpa～0.15mpa，用于热网循环水回水加热，其中，能够将50℃左右的热网回水加热至96℃～108℃，以满足热网供水温度要求。在极寒天气条件下(其时长一般占整个供热季的10％左右)，可以引入第二路蒸汽，通过第二路蒸汽送入尖峰加热器5中，以进一步提高热网循环水温度，使热网循环水供水温度达到110℃～120℃。需要说明的是，采用低压缸2七段抽汽作为低位汽源，能够同时兼顾经济性及设备造价，避免采用低压缸2排汽或低压缸2八段抽汽，否则抽吸后的压力难以达到0.1mpa～0.15mpa，机组中低负荷运行时引射比过低，宽负荷运行时实用性不强。
28.实施例一
29.对于供热需求较大的电厂，为增加低压缸2的七段抽汽能力，可对机组汽轮机实施汽缸打孔抽汽，抽汽口位于低压缸2七段抽汽级段处。
30.下面以某300mw亚临界机组为例，进行计算，结果如下。
31.表1
[0032][0033]
结合上述计算结果，本实用新型可达到以下效果：
[0034]
1)可显著提升机组单机供热能力，以300mw等级机组为例，中低负荷工况下，可将单机供热能力提高一倍以上。
[0035]
2)可显著提升机组供热经济性。通过蒸汽引射的方法，大幅降低机组中排高参数抽汽量，用在汽轮机内基本完成做功的七段抽汽予以替代，避免中排抽汽大幅减温减压，满足参数对口的原则，实现供热节能挖潜。保守估算，通过蒸汽引射高效供热，每消耗100t/h驱动蒸汽(中排抽汽)相应可使机组发电煤耗下降约8
‑
15g/kwh左右。
[0036]
3)可适应主机深度调峰运行，在较宽的运行区间内维持较高的引射系数，从而保证宽负荷运行范围内均有明显的节能效果。
[0037]
4)系统简单，改造工期短、费用低。按单台机组供热抽汽不超过300t/h估算，改造费用在800万元左右(其中汽缸开孔、抽汽管道及阀门在500万左右，蒸汽引射系统在300万元左右)，而同等供热量的小型背压机梯级利用系统和吸收式热泵系统造价在2000万元以上。
[0038]
5)无高速旋转设备，运行维护简单，设备及系统可靠性高。