一种多品位联供工业供汽系统的制作方法

1.本实用新型属于热力发电领域，具体涉及一种多品位联供工业供汽系统。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.如今，提升大型热电联产机组综合能源服务的能力是实现“碳达峰”和“碳中和”目标的重要途径之一。小型热电联产机组以及生产企业自备机组逐步关停，大型热电联产机组集中供应电能与热能已成为常态。事实上，很多行业生产工艺过程需要消耗不同品位的蒸汽，如化工、食品、轻工、医药等工艺过程。生产环节用汽的实际需求与关停自备小型机组的现实情况为大型热电联产机组提供综合能源供应提供了广阔市场。热电联产机组通过改造，可在供电的同时抽出部分蒸汽供给工业生产用户，既增加了热电联产机组收益来源，又节省了工业热用户的投资费用，一定程度上促进了区域碳的减排，为新能源消纳提供了空间，实现“多赢”。
4.以往对于热电联产机组工业供汽的研究多集中于单台机组，从系统的不同位置抽汽，以满足用户的相应需要。然而，单台机组的工业抽汽空间有限，当工业热用户需求较大时，无法满足更大的供汽需求。此外，机组因检修等原因停机时无法进行工业供汽，也在一定程度上影响了企业用汽需求。上述原因有可能造成对供汽质量和能力的影响。
5.因此，克服单台机组上述问题，适用于包含多个热电联产机组热电厂的多品位联供工业供汽系统具有重要价值。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种多品位联供工业供汽系统，适用于包含多个热电联产机组的热电厂，可以利用各机组运行工况的不同，实现更大供汽量和可调空间的需求，通过各机组汽水系统相应位置实时运行温度、压力与流量参数采集，计算全厂最大工业供汽量与对应的经济性最高的供汽方案，实现多种品位的工业蒸汽联供。此外，多个供汽来源保障了工业供汽量与稳定性，多种匹配方案也为提高工业供汽系统及整体热力系统的经济性提供可能。
7.为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：一种多品位联供工业供汽系统，包括并联的多个机组，每个机组包括再热热段抽汽管路、减温水管路、再热冷段抽汽管路，再热热段抽汽管路和再热冷段抽汽管路均与减温器一端相连，减温器另一端连接的管路上均一路与高压供汽管路连接，一路与中压供汽管路连接。
8.在一种典型实施方式中，所述再热热段抽汽管路、再热冷段抽汽管路和减温器出口位置均设有温度、压力和流量测点，用于结合机组运行的功率、主蒸汽压力、温度及供热负荷等运行数据实时监控运行状态，采集的参数传输给计算模块，实时计算供暖季与非供
暖季每台机组能提供的能量品位与最大供汽流量，进而得出整个热电厂供汽品位与最大供汽量。此外，还可以检测蒸汽品质和流量是否符合要求，给出实时最优供汽方案所对应各机组的供汽方式与供汽量，以供参考。
9.在一种典型实施方式中，所述再热热段抽汽管路位于热电联产机组锅炉再热器出口和中压缸入口之间，用于提供再热热段工业抽汽。
10.在一种典型实施方式中，所述再热冷段抽汽管路位于热电联产机组锅炉再热器入口与第二级回热抽汽之间，提供再热冷段工业抽汽。
11.在一种典型实施方式中，所述减温水来自热电联产机组给水泵中间抽头。
12.在一种典型实施方式中，所述每个机组的工业抽汽系统包括锅炉，所述锅炉与高压缸一端连接，高压缸另一端与再热冷段抽汽管路、锅炉再热器、再热热段抽汽管路、中压缸、低压缸依次连接，且高压缸与中压缸、低压缸、发电机依次连接同轴设置；所述低压缸远离中压缸的一端与凝汽器、给水泵依次连接；进一步，所述凝汽器与凝汽器补水装置连接。
13.在一种典型实施方式中，所述中压缸与除氧器连接，除氧器与给水泵连接，所述中压缸还与锅炉给水泵汽轮机连接，以驱动提供减温水的给水泵。
14.在一种典型实施方式中，所述温度测点为热电偶，压力测点为绝对压力变送器，流量测点为超声波流量计。
15.在一种典型实施方式中，所述高压供汽管路和中压供汽管路均与控制阀连接，以输送给不同工业热用户。
16.本技术的一个或多个具体实施方式至少取得了以下技术效果：
17.(1)本实用新型可实现“温度对口，梯级利用”。由于多机组共同参与工业供汽，每台机组运行时调度下达的电负荷指令不同，其工业供汽的能力与参数也存在差异。可根据用户需求的蒸汽参数，结合测点测得各机组实时运行温度、压力与流量参数，选择合适的抽汽位置以及是否用减温水调整供汽参数，进而实现供汽参数最接近用户侧参数的机组进行工业供汽。
18.(2)本实用新型利用多机组联供工业蒸汽，蒸汽来源广，即使某台机组停机或检修等情况影响了单台机组的供汽，其余机组仍可进行工业供汽，有较强的供汽的稳定性。多机组联合供汽不仅可实现多种品位工业供汽联供，还可以避免单台机组最大工业抽汽量的安全限制。该系统可通过机组运行工况，以及机组热、电、汽可调空间的实时计算，核算全厂供汽能力及经济性匹配。
附图说明
19.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的限定。
20.图1为本实用新型实施例1多品位联供工业供汽系统的结构示意图；
21.其中，1、#1机组；2、#1机组再热热段抽汽管路；3、#1机组减温水管路；4、#1机组再热冷段抽汽管路；5、#1机组减温器；6、#2机组；7、#2机组再热热段抽汽管路；8、#2机组减温水管路；9、#2机组再热冷段抽汽管路；10、#2机组减温器；11、#3机组；12、#3机组再热热段抽汽管路；13、#3机组减温水管路；14、#3机组再热冷段抽汽管路；15、#3机组减温器；16、#4机组；17、#4机组再热热段抽汽管路；18、#4机组减温水管路；19、#4机组再热冷段抽汽管路；
20、#4机组减温器；21、高压供气管路；22、中压供汽管路。
22.图2为本实用新型实施例1多品位联供工业供汽系统中单个机组的抽汽系统结构示意图；
23.其中，23、锅炉；24、高压缸；25、中压缸；26、低压缸；27、发电机；28、凝汽器；29、除氧器；30、给水泵；31、锅炉给水泵汽轮机；32、凝汽器补水装置；33、再热热段抽汽管路；34、再热冷段抽汽管路。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.实施例1
27.如图1和2所示，本实用新型为一种多品位联供工业供汽系统，以4台机组为例进行阐述。而实际本实用新型保护的范围不仅局限于4台机组，对于有类似结构的机组都可并入本系统进行研究。每个机组包括再热热段抽汽管路2/7/12/17、减温水管路3/8/13/18、再热冷段抽汽管路4/9/14/19，再热热段抽汽管路2/7/12/17和再热冷段抽汽管路4/9/14/19均与减温器5/10/15/20一端相连，减温器5/10/15/20另一端连接的管路上均一路与高压供汽管路21连接，一路与中压供汽管路22连接。所述再热热段抽汽管路2/7/12/17、再热冷段抽汽管路4/9/14/19和减温器5/10/15/20出口位置均设有温度、压力和流量测点，用于结合机组运行的功率、主蒸汽压力、温度及供热负荷等运行数据实时监控运行参数，采集的数据传输给计算系统，实时计算供暖季与非供暖季每台机组能提供的能量品位与最大供汽流量，进而得出整个热电厂供汽品位与最大供汽量。此外还可以检测蒸汽的品质和流量是否符合要求，给出实时最优供汽方案所对应各机组的供汽方式与供汽量，以供参考。所述再热热段抽汽管路2/7/12/17位于热电联产机组锅炉再热器出口和高压缸24入口之间，用于提供再热热段工业抽汽。
28.所述再热冷段抽汽管路4/9/14/19位于热电联产机组锅炉再热器入口与第二级回热抽汽之间，提供再热冷段工业抽汽。所述减温水来自热电联产机组给水泵中间抽头。所述每个机组的工业抽汽系统包括锅炉23，所述锅炉23与高压缸24一端连接，高压缸24另一端与再热冷段抽汽管路34、锅炉再热器、再热热段抽汽管路33、中压缸25、低压缸26依次连接，且高压缸24与中压缸25、低压缸26、发电机27依次连接同轴设置；所述低压缸26远离中压缸25的一端与凝汽器28、给水泵30依次连接；所述凝汽器28与凝汽器补水装置32连接。所述中压缸25与除氧器29连接，除氧器29与给水泵30连接。所述中压缸25还与锅炉给水泵汽轮机31连接，以驱动提供减温水的给水泵。
29.实施例2
30.采用实施例1所述多品位联供工业供汽系统的工作原理为：利用不同机组运行时
再热热段与再热冷段参数不同的特性，提供了更多供汽品位的可能性。热电厂内所有参与工业供汽机组的再热热段与工业供汽系统连接，与来自各机组给水泵中间抽头的减温水在减温器中混合，根据供汽的要求调整参数，当热电联产机组以较高负荷运行时，再热热段工业抽汽参数将大于用户侧需求参数，则需将抽汽与取自机组给水泵中间抽头的减温水混合后调整参数。根据工业热用户需求参数不同，分别进入高压供汽管路与中压供汽管路，在控制阀的控制作用下输送给不同工业热用户。工业供汽机组的再热冷段蒸汽根据测点测得的温度压力参数，选择直接进入高压供汽管路或与减温水混合后调整参数进入中压供汽管路。该系统根据工业热用户要求参数，结合测点测得的各机组实时运行温度、压力与流量参数，自动计算出全厂最大工业供汽量与经济性最高的供汽方案，实现多品位蒸汽联供。此外，工业抽汽疏水不回收，各机组在凝汽器进行补水以维持热力循环过程工质平衡。
31.具体的，#1机组1再热热段抽汽管路2的热再抽汽与#1机组减温水管路3中的减温水在减温器5混合后调整参数，在阀门控制下进入高压供汽管路21或中压供汽管路22；
32.#1机组再热冷段抽汽管路4的冷再抽汽根据实际参数，可直接进入高压供汽管路21或经减温水调整参数后进入中压供汽管路22；
33.#2机组6的再热热段抽汽管路7的热再抽汽与#2机组减温水管路8中的减温水在减温器10混合后调整参数，在阀门控制下进入高压供汽管路21或中压供汽管路22；
34.#2机组再热冷段抽汽管路9的冷再抽汽根据实际参数，可直接进入高压供汽管路21或经减温水调整参数后进入中压供汽管路22；
35.#3机组11的再热热段抽汽管路12的热再抽汽与#3机组减温水管路13中的减温水在减温器15混合后调整参数，在阀门控制下进入高压供汽管路21或中压供汽管路22；
36.#3机组再热冷段抽汽管路14的冷再抽汽根据实际参数，可直接进入高压供汽管路21或经减温水调整参数后进入中压供汽管路22；
37.#4机组16的再热热段抽汽管路17的热再抽汽与#4机组减温水管路18中的减温水在减温器20混合后调整参数，在阀门控制下进入高压供汽管路21或中压供汽管路22；
38.#4机组再热冷段抽汽管路19的冷再抽汽根据实际参数，可直接进入高压供汽管路21或经减温水调整参数后进入中压供汽管路22。
39.而对于1#～#4每台机组，本实用新型做如下详细描述：
40.如图2所示，锅炉23产生的主蒸汽进入高压缸24膨胀做功后经过再热冷段抽汽管路34后进入锅炉再热器，再热后的蒸汽经过再热热段抽汽管路33，剩余蒸汽依次进入中压缸25与低压缸26膨胀做功。由于工业供汽疏水不回收，在凝汽器28处利用凝汽器补水装置32进行补水以补充热力循环工质损失。调整工业抽汽参数的减温水由给水泵30中间抽头提供。
41.其中，#1～#3机组为330mw亚临界、一次中间再热、抽汽凝汽式机组；#4机组为700mw亚临界、一次中间再热、抽汽凝汽式机组。根据机组安全运行条件，#1～#3机组再热热段最大抽汽流量为150t/h，再热冷段最大抽汽流量为50t/h；#4机组再热热段最大抽汽流量为360t/h，再热冷段最大抽汽流量为100t/h。
42.根据调度指令，#1、#2与#4机组运行，#3机组停机备用。此时高压工业热用户需求为200t/h压力2.5mpa、温度315℃的蒸汽。中压工业热用户需求为100t/h压力1.5mpa、温度280℃的蒸汽。
43.本实施例中，温度测量采用工业i级e型热电偶，压力测量采用精度为0.1级的rosemount 3051型绝对压力变送器，流量测量采用超声波流量计。机组运行功率与热负荷等采用实时dcs系统的数据。
44.温度与压力测点测得，#1、#2机组再热热段与再热冷段数据与#4机组相比更接近热用户需求。根据“温度对口，梯级利用”原则，在工业蒸汽总需求量不大时，高压与中压工业热用户所需蒸汽全部由#1与#2机组提供。当工业蒸汽需求量较大，仅靠#1与#2机组无法满足时，考虑联合#4机组供汽。
45.实施例3
46.当#1机组处于深度调峰状态，以30％tha工况运行。测点测得#1机组再热冷段压力1.51mpa，温度302.67℃。此时可从#1机组再热冷段抽汽以代替从其他在运机组抽出较高参数蒸汽的方案。两种温差较小蒸汽混合，降低了不可逆损失，提高了工业供汽的经济性。
47.以上仅用于本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、同义替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。