一种新型低品位余热集中供热热网水温调节方法

1.本发明属于火力发电热电联产集中供热领域，特别涉及一种新型低品位余热集中供热热网水温调节方法。


背景技术：

[0002][0003]
随着我国燃煤发电结构调整不断深化，300mw和600mw级的大容量热电联产机组已经成为供热的主力机型。但300mw及以上等级的大容量热电联产机组，通常设计为抽汽供热方式，抽汽压力在0.3～1.1mpa范围，对应温度为230℃～ 360℃。而冬季热网实际供水温度通常不超过110℃，远低于供热抽汽参数，造成高品位能量的极大浪费。同时，汽轮机低压缸做功后的乏汽，凝结所释放的汽化潜热释放到到环境中造成冷源损失。高背压余热供热方式是利用乏汽放出的汽化潜热加热热网水，采用中排抽汽进行尖峰加热，供热初末寒期热负荷需求低时不需要尖峰加热。相对于传统的抽汽供热方式，高背压余热供热方式回收乏汽余热，变废热为供热，有效地扩大了机组的供热能力；同时减少了高品位抽汽量，发电热效率提高。
[0004]
利用乏汽余热供热的高背压热电联产机组存在的问题：
[0005]
1、为保证汽轮机安全运行，目前高背压供热湿冷机组背压范围34～54kpa，当热网回水温度较高时，受制于汽轮机排汽温度和热网循环水量的限制，热网水升温的温差减小导致吸热能力降低，使得乏汽余热利用率下降或导致机组发电出力降低；
[0006]
2、通过热力管网改造，如加装热泵或增加换热器面积等，可进一步降低热网回水温度，但受限于某些热力站空间有限，不具备加装热泵或换热器改造条件，且投资和设备维护量较大。
[0007]
上述问题导致高背压余热供热机组乏汽利用率降低，其应用受到一定限制，不适用于热网回水温度高的地区；且高背压供热机组冬季热网回水不进冷却塔，冷却塔设备闲置。基于此，本发明提出一种新型低品位余热集中供热热网水温调节系统及方法，通过对高背压供热机组改造，设置热网水温调节装置，尖峰冷却塔承担冬季热网水调节作用，热网回水预冷调节后温度下降，增加了低温热源加热器内热网水和汽轮机乏汽之间的热交换能力，并增设热网投切阀来提高供热/ 非供热期切换的灵活性，以增加高背压余热供热技术的适用性。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的在于，提供一种新型低品位余热集中供热热网水温调节系统，用以调节热网回水温度，提高热网水在低温热源加热器的吸热能力和乏汽利用率。其特征在于，增设了热网水温调节装置和热网投切阀。本发明专利采用如下技术方案：
[0009]
一种新型低品位余热集中供热热网水温调节系统，具有新型低品位余热集中供热热网水温调节系统的高背压余热供热湿冷热电联产机组，所述高背压余热供热湿冷热电联
产机组包括中压缸3、低压缸6、低温热源加热器8、高温热源加热器14、热网循环水泵13、热网投切阀9和热网水温调节装置17。
[0010]
汽轮机中压缸3与汽轮机低压缸6同轴设置，汽轮机中压缸3排汽口与汽轮机低压缸6进汽口连接，汽轮机中压缸3抽汽口与高温热源加热器14进汽口连接，高温热源加热器14进水口与热网循环水泵13出口连接，高温热源加热器14热网水出口与热网供水管16连接，汽轮机低压缸6的排汽口与低温热源加热器8的进汽口连接，热网回水管15出口与热网水温调节装置17进水口连接，热网水温调节装置17 出水口与低温热源加热器8进水口连接，低温热源加热器8热网水出口与热网投切阀9的k1入口连接，热网投切阀9的k2出口与热网循环泵13的入口连接。
[0011]
所述热网水温调节装置17包括循环水泵12、热网投切阀10、尖峰冷却塔11和热网回水管15。热网回水管15的出口与热网投切阀10的k5入口连接，热网投切阀 10的k4入口与热网投切阀9的k3出口连接，热网投切阀10的k6出口与尖峰冷却塔 11的进水口连接，尖峰冷却塔11的出水口与循环水泵12的进口连接，循环水泵12 的出口与低温热源加热器8的进水口连接。
[0012]
所述新型热网水温调节系统的热网循环水流程为：热网回水由热网回水管15 出口流入热网水温调节装置17的入口，在其中进行预冷，降温后的热网回水流入低温热源加热器8，由低压缸乏汽进行一级加热，升温后的热网水从低温热源加热器8流出，进入热网投切阀9的k1入口并从k2出口流出，经过热网循环水泵13 流入高温热源加热器14中，由温度更高的中排抽汽进行尖峰加热，符合“温度对口，能量梯级利用”的原则。
[0013]
所述热网水温调节装置17在供热期冷却热网回水的流程为：供热期热网回水由热网回水管15出口流入热网投切阀10的k5入口，再由k6出口流出，进入尖峰冷却塔11的进水口，热网回水在尖峰冷却塔内降低温度后，从尖峰冷却塔11的出水口流入循环水泵12的入口，再由循环水泵12的出口流入低温热源加热器8的进水口。
[0014]
所述尖峰冷却塔11冷却热网回水的原理为：热网回水从尖峰冷却塔11的进水口流入，在双曲线形尖峰冷却塔11内向上流动形成水帘落下，空气向上流动，空气和水对流换热，带走热网回水的热量，热网回水从尖峰冷却塔11出水口流出，进入低温热源加热器8，热网水在低温热源换热器8中升温的温差增大，热网回水与乏汽之间的热交换能力提升，热网回水可以更完全地吸收乏汽的汽化潜热，从而有效地提高乏汽利用率。
[0015]
所述尖峰冷却塔11，供热工况时，其进水来自热网回水管15；纯凝工况时，其进水来自在低温热源加热器8，一塔两用。
[0016]
所述高背压余热供热湿冷热电联产机组为300mw及以上容量等级。
[0017]
所述新型低品位余热集中供热热网水温调节系统的运行方式为：
[0018]
a.冬季供热工况运行时，关闭热网投切阀9的k3出口和热网投切阀10的k4入口，打开热网投切阀9的k1入口和k2出口，低温热源加热器8的出口与高温热源加热器14的入口连通；打开热网投切阀10的k5入口和k6出口，热网回水管15入口与尖峰冷却塔11进水口连通；
[0019]
b.夏季纯凝工况运行时，关闭热网投切阀9的k2出口和热网投切阀10的k5入口，热网管路切出；打开热网投切阀9的k1入口和k3出口，打开热网投切阀10的 k4入口和k6出口，循环水管路投运。
[0020]
本发明的有益效果为：本发明属于火力发电热电联产集中供热领域，传统的抽汽
供热方式供热参数高热损失大，高背压余热供热技术已经得到行业的广泛认可。受制于汽轮机排汽温度和热网循环水量的限制，对于某些回水温度较高地区，高背压余热供热技术的应用受到限制。本发明通过对尖峰冷却塔进行“一塔两用”的改造，增设热网水温调节装置和热网投切阀，热网回水预冷后进入低温热源加热器，增加了低温热源加热器的传热温差，大幅提高热网水在低温热源加热器中的吸热能力，改造成本低工作量小，解决了热网回水温度较高时乏汽余热无法利用的难题；提高了机组的发电热效率和降低热网改造成本，实现了热电联产机组的节能降耗，同时给出了热网投切的调节方法，提高了供热/非供热期切换的灵活性和高背压余热供热改造的适用性。
附图说明
[0021]
图1为新型低品位余热集中供热热网水温调节系统示意图。
[0022]
附图标记：
[0023]
1：锅炉；2：高压缸；3：中压缸；4：中低压缸联通调节阀；5：中排抽汽阀； 6：低压缸；7：发电机；8低温热源加热器；9：低温热源加热器出口热网投切阀； 10：尖峰冷却塔入口热网投切阀；11：尖峰冷却塔；12：循环水泵；13：热网循环水泵；14：高温热源加热器；15：热网回水管；16：热网供水管；17：热网水温调节装置。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0025]
图1是一种新型低品位余热集中供热热网水温调节系统示意图。本系统增设了热网水温调节装置和热网投切阀。
[0026]
一种新型低品位余热集中供热热网水温调节系统包括中压缸3、低压缸6、低温热源加热器8、高温热源加热器14、热网循环水泵13、热网投切阀9和热网水温调节装置17。汽轮机中压缸3与汽轮机低压缸6同轴设置，汽轮机中压缸3排汽口与汽轮机低压缸6进汽口连接，汽轮机中压缸3抽汽口与高温热源加热器14进汽口连接，高温热源加热器14进水口与热网循环水泵13出口连接，高温热源加热器14 热网水出口与热网供水管16连接，汽轮机低压缸6的排汽口与低温热源加热器8的进汽口连接，热网回水管15出口与热网水温调节装置17进水口连接，热网水温调节装置17出水口与低温热源加热器8进水口连接，低温热源加热器8热网水出口与热网投切阀9的k1入口连接，热网投切阀9的k2出口与热网循环泵13的入口连接。
[0027]
热网水温调节装置17由循环水泵12、热网投切阀10、尖峰冷却塔11和热网回水管15组成。热网回水管15的出口与热网投切阀10的k5入口连接，热网投切阀10 的k4入口与热网投切阀9的k3出口连接，热网投切阀10的k6出口与尖峰冷却塔11 的进水口连接，尖峰冷却塔11的出水口与循环水泵12的进口连接，循环水泵12的出口与低温热源加热器8的进水口连接。
[0028]
热网回水在整个系统的循环流程为：由热网回水管15出口流入热网水温调节装置17的入口，在其中进行预冷，降温后的热网回水流入低温热源加热器8，由低压缸乏汽进行一级加热，升温后的热网水从低温热源加热器8流出，进入热网投切阀9的k1入口并从k2出口流出，经过热网循环水泵13流入高温热源加热器14 中，由温度较高的中排抽汽进行尖峰
加热对外供出，实现温度对口，能量的梯级利用。
[0029]
供热期热网回水流经热网水温调节装置17时，由热网回水管15出口流入热网投切阀10的k5入口，再由k6出口流出，进入尖峰冷却塔11的进水口，热网回水在尖峰冷却塔内降低温度后，从尖峰冷却塔11的出水口流入循环水泵12的入口，再由循环水泵12的出口流入低温热源加热器8的进水口。
[0030]
热网回水进入尖峰冷却塔11预冷时，较高温度的热网回水进入尖峰冷却塔11 的进水口，在尖峰冷却塔内和空气直接进行热交换，放出热量温度降低后进入尖峰冷却塔11的出水口，然后进入低温热源加热器8的进口，增大热网水在低温热源换热器8中升温的温差，提升换热器内水与乏汽之间的热交换能力，使之能够更完全地吸收乏汽的汽化潜热，从而有效地提高乏汽利用率。
[0031]
低温热源加热器8在供热工况时，其出水进入高温热源加热器14；纯凝工况时，其出水进入尖峰冷却塔11。
[0032]
尖峰冷却塔11在供热工况时，其进水来自热网回水管(15)，预冷调节热网回水温度；纯凝工况时，其进水来自在低温热源加热器(8)，冷却循环水，一塔两用，供热期预冷热网回水；非供热期冷却循环水。
[0033]
一种新型低品位余热集中供热热网水温调节系统的运行方式为：
[0034]
a.冬季供热工况运行时，关闭热网投切阀9的k3出口和热网投切阀10的k4入口，打开热网投切阀9的k1入口和k2出口，低温热源加热器8的出口与高温热源加热器14的入口连通；打开热网投切阀10的k5入口和k6出口，热网回水管15入口与尖峰冷却塔11进水口连通；
[0035]
b.夏季纯凝工况运行时，关闭热网投切阀9的k2出口和热网投切阀10的k5入口，热网管路切出；打开热网投切阀9的k1入口和k3出口，打开热网投切阀10的 k4入口和k6出口，循环水管路投运。
[0036]
本发明适用于300mw及以上容量的高背压湿冷供热机组供热节能改造；
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在热网回水温度较高情况下，高背压余热供热机组乏汽余热利用率低，甚至无法利用。本发明通过对尖峰冷却塔进行“一塔两用”的改造，增设热网水温调节装置17和热网投切阀9、10，降低低温热源加热器入口水温度，提高热网水在低温热源加热器内的吸热能力，解决了热网回水温度较高时乏汽余热无法利用的难题，降低热网改造成本，实现湿冷热电联产机组的节能降耗；同时给出了热网投切的调节方法，提高了供热/非供热期切换的灵活性和高背压余热供热改造的适用性。
[0038]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。