一种基于高背压机组的隔压站零温降供热系统及其工作方法与流程

1.本发明属于热电联产技术领域，具体涉及一种基于高背压机组的隔压站零温降供热系统及其工作方法。


背景技术：

2.采用高背压机组供热，凝汽器中蒸汽凝结释放的热量由热网循环水吸收，大大减少了冷源损失，机组经济性大幅提高。但高背压供热存在供水温度偏低的问题，其供水上限约为80℃，不满足北方地区严寒期的热网供水要求，因此通常配置蒸汽二次加热系统。热网循环水首先经过凝汽器进行第一次加热，吸收低压缸排汽余热，然后再经过供热首站蒸汽加热器完成第二次加热，生成高温热水。
3.进入凝汽器的循环水温度应严格控制，不能超过一定限值，水温偏高一方面会影响机组的安全运行，另一方面使得第一次热量交换占比下降，从而导致整体供热经济性下降。此外，热网侧设置的隔压站，加大了一次网循环泵功耗和热量损耗，同时由于增加了一级热量交换，间接提高了进入高背压凝汽器中热网循环水的水温。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有问题，本发明的目的在于提供一种基于高背压机组的隔压站零温降供热系统及其工作方法，运行方式灵活，能够有效降低进入高背压凝器的进水温度，保障机组安全运行，同时提高凝汽器交换热量的占比，使整体供热经济性最优，整体运行费用明显降低。
5.本发明通过以下技术方案来实现：
6.本发明公开的一种基于高背压机组的隔压站零温降供热系统，包括高背压凝汽器、首站零次网循环泵、首站蒸汽加热器、减压透平机组、热力站、隔压站一次网循环泵、回水升压泵和隔压站板式换热器；
7.隔压站板式换热器的高温侧出口与高背压凝汽器的水侧进口连接，高背压凝汽器的水侧出口与首站零次网循环泵的进口连接；首站零次网循环泵的出口与首站蒸汽加热器的水侧进口连接；首站蒸汽加热器的水侧出口分别与减压透平机组和隔压站板式换热器的高温侧进口连接；减压透平机组的出口与热力站的高温侧进口连接；隔压站板式换热器的低温侧出口与热力站的高温侧进口连接；热力站的高温侧出口分别与隔压站一次网循环泵的进口和回水升压泵的进口连接；隔压站一次网循环泵的出口与隔压站板式换热器的低温侧进口连接；回水升压泵的出口与高背压凝汽器的水侧进口连接。
8.优选地，首站零次网循环泵的进口连接有补水定压缓冲水箱。
9.优选地，隔压站板式换热器的高温侧出口与高背压凝汽器的水侧进口之间设有#3闸阀，首站蒸汽加热器的水侧出口与减压透平机组之间设有#1闸阀，首站蒸汽加热器的水侧出口与隔压站板式换热器的高温侧进口之间设有#2闸阀，减压透平机组的出口与热力站的高温侧进口之间设有#5闸阀，隔压站板式换热器的低温侧出口与热力站的高温侧进口之
间设有#6闸阀，热力站的高温侧出口与隔压站一次网循环泵的进口之间设有#7闸阀，热力站的高温侧出口与回水升压泵的进口之间设有#8闸阀，回水升压泵的出口与高背压凝汽器的水侧进口之间设有#4闸阀。
10.优选地，高背压凝汽器的水侧进口与水侧出口之间旁接有#1调节阀，首站蒸汽加热器的水侧进口与水侧出口之间旁接有#2调节阀，隔压站板式换热器的高温侧进口与高温侧出口之间旁接有#3调节阀，隔压站板式换热器的低温侧进口与低温侧出口之间旁接有#4调节阀。
11.优选地，热力站的高温侧出口与回水升压泵的进口之间设有除污器。
12.优选地，回水升压泵的进口与出口之间设有两条旁路，一条旁路上设有防水锤止回阀，另一条旁路上设有静压控制泵。
13.本发明公开的上述基于高背压机组的隔压站零温降供热系统的工作方法，包括
14.普通工况：
15.热负荷或一次网热网回水温度低于预设值时，减压透平机组和回水升压泵不投运，隔压站板式换热器将系统分隔成零次网和一次网；零次网侧，热网循环水先进入高背压凝汽器加热，再进入首站蒸汽加热器进一步加热升温，循环动力由首站零次循环泵提供；一次网侧，隔压站板式换热器低温侧出水经供水管道去往热力站，释放热量后从回水管道回到隔压站板式换热器低温侧进口，进行下一个热交换循环，循环动力由隔压站一次网循环泵提供；进入高背压凝汽器的热网循环水温度大于热力站回水温度；
16.隔压站零温降工况：
17.热负荷或一次网热网回水温度高于预设值时，隔压站板式换热器不投运；零次网和一次网直接连通，热力站回水经回水升压泵进入高背压凝汽器加热，再进入首站蒸汽加热器进一步加热升温，再经减压透平机组减压后进入热力站进行换热；进入高背压凝汽器的热网循环水温度等于热力站回水温度。
18.优选地，普通工况下，首站零次循环泵和隔压站一次网循环泵均采用进口定压运行方式；隔压站零温降工况下，首站零次循环泵与回水升压泵串联运行，且首站零次循环泵采用出口定压运行方式，回水升压泵采用流量反馈控制运行方式。
19.优选地，隔压站零温降工况下，减压透平机组将零次网供水压力降低至一次网供水压力，回水升压泵将一次网回水压力提高至零次网回水压力。
20.优选地，隔压站零温降工况下，减压透平机组减压产生的势能驱动回水升压泵，动力不足的部分再由电机供给。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
22.本发明公开的一种基于高背压机组的隔压站零温降供热系统，隔压站与升压泵(站)互为备用，可根据热网侧负荷及热力站一次网回水温度进行切换，运行方式灵活；当热网侧热负荷或一次网热网回水温度较高时，能够有效降低进入高背压凝器的进水温度，保障机组安全运行，同时提高凝汽器交换热量的占比，使整体供热经济性最优，整体运行费用明显降低。
23.进一步地，首站零次网循环泵的进口连接有补水定压缓冲水箱，能够对系统进行补水和定压，同时可吸收回水升压泵产生的水锤。
24.进一步地，各处旁接的调节阀调节参与该级热量交换的循环水流量。
25.进一步地，热力站的高温侧出口与回水升压泵的进口之间设有除污器，能够提高水质，提高系统内设备的使用寿命，减少维护，保证系统运行的安全性和稳定性。
26.进一步地，回水升压泵旁接防水锤止回阀，能够吸收首站零次网循环泵产生的水锤；回水升压泵旁接静压控制泵，当回水升压泵进口管网压力超过限值时能够将零次网渗漏至一次网的水量泵回零次网管路。
27.本发明公开的上述基于高背压机组的隔压站零温降供热系统的工作方法，运行方式灵活、自动化程度高，能够有效降低进入高背压凝汽器的进水温度，保障机组安全运行，同时提高凝汽器交换热量的占比，使整体供热经济性最优，整体运行费用明显降低。
28.进一步地，隔压站零温降工况下，没有隔压站板式换热器换热导致的热量损耗和隔压站一次网循环泵功耗，回水升压泵的动力主要由减压透平机组产生的势能提供，增加的电功耗有限，整体运行费用明显降低。
附图说明
29.图1为本发明的系统整体结构示意图；
30.图2为本发明的系统在普通工况下的系统等效结构图；
31.图3为本发明的系统在零温降工况下的系统等效结构图。
32.图中：1-高背压凝汽器；2-#1调节阀；3-补水定压缓冲水箱；4-首站零次网循环泵；5-首站蒸汽加热器；6-#2调节阀；7-#1闸阀；8-#2闸阀；9-#3调节阀；10-#3闸阀；11-#4闸阀；12-减压透平机组；13-#5闸阀；14-#6闸阀；15-#4调节阀；16-热力站；17-#7闸阀；18-隔压站一次网循环泵；19-#8闸阀；20-除污器；21-防水锤止回阀；22-回水升压泵；23-静压控制泵；24-隔压站板式换热器。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
34.如图1，本发明的一种基于高背压机组的隔压站零温降供热系统，包括高背压凝汽器1、补水定压缓冲水箱3、首站零次网循环泵4、首站蒸汽加热器5、减压透平机组12、热力站16和隔压站板式换热器24。
35.隔压站板式换热器24的高温侧出口经#3闸阀10与高背压凝汽器1的水侧进口连接，高背压凝汽器1的水侧出口与首站零次网循环泵4的进口连接，高背压凝汽器1的水侧进口与水侧出口之间旁接有#1调节阀2；补水定压缓冲水箱3与首站零次网循环泵4的进口连接，首站零次网循环泵4的出口与首站蒸汽加热器5的水侧进口连接；首站蒸汽加热器5的水侧出口分别通过#1闸阀7与减压透平机组12连接，通过#2闸阀8与隔压站板式换热器24的高温侧进口连接；首站蒸汽加热器5的水侧进口与水侧出口之间旁接有#2调节阀6；隔压站板式换热器24的高温侧进口与高温侧出口之间旁接有#3调节阀9；减压透平机组12的出口通过#5闸阀13与热力站16的高温侧进口连接；隔压站板式换热器24的低温侧出口通过#6闸阀14与热力站16的高温侧进口连接；热力站16的高温侧出口分别经#7闸阀17与隔压站一次网循环泵18的进口连接，通过#8闸阀19与除污器20的进口连接；隔压站一次网循环泵18的出口与隔压站板式换热器24的低温侧进口连接；隔压站板式换热器24的低温侧进口与低温侧
出口之间旁接有#4调节阀15；除污器20的出口分别与回水升压泵22和静压控制泵23的进口连接，回水升压泵22和静压控制泵23的出口通过#4闸阀11连接至高背压凝汽器1的水侧进口；回水升压泵22的进口与出口之间连接有防水锤止回阀21。
36.隔压站板式换热器24的高温侧进、出口之间设置旁通管并配备#3调节阀9，隔压站板式换热器24的低温侧进、出口之间设置旁通管并配备#4调节阀15，首站蒸汽加热器5水侧进、出口之间设置旁通管并配备#2调节阀6，高背压凝汽器1水侧进、出口之间设置旁通管并配备#1调节阀2，用以调节参与该级热量交换的循环水流量。
37.上述基于高背压机组的隔压站零温降供热系统的工作方法，包括：
38.普通工况：
39.热负荷或一次网热网回水温度较低时，隔压站板式换热器24投运，减压透平机组12、回水升压泵22和静压控制泵23不投运；具体为：关闭#1闸阀7、#4闸阀11、#5闸阀13和#8闸阀19，开启#2闸阀8、#3闸阀10、#6闸阀14和#7闸阀17，隔压站板式换热器24将系统分隔成零次网和一次网，该工况下系统的等效图如图2所示。
40.零次网侧，热网循环水隔压站板式换热器24高温侧出口经#3闸阀10进入高背压凝汽器1中加热，然后进入首站蒸汽加热器5进一步加热升温，经#2闸阀8进入隔压站板式换热器24，释放热量后进行下一个热交换循环；零次网侧的循环动力由首站零次循环泵4提供，首站零次循环泵4采用定压运行方式，定压点为首站零次循环泵4进口。
41.一次网侧，隔压站板式换热器24低温侧出水经#6闸阀14沿供水管道去往热力站16，释放热量后经#7闸阀17沿回水管道回到隔压站板式换热器24低温侧进口，进行下一个热交换循环；一次网侧的循环动力由隔压站一次网循环泵18提供，隔压站一次网循环泵18采用定压运行方式，定压点为隔压站一次网循环泵18进口。
42.隔压站板式换热器24高温侧进、出口设置旁通管并配备#3调节阀9，用以调节隔压站板式换热器24高温侧参与热量交换的循环水流量；隔压站板式换热器24低温侧进、出口设置旁通管并配备#4调节阀15，用以调节隔压站板式换热器24低温侧参与热量交换的循环水流量；首站蒸汽加热器5水侧进、出口设置旁通管并配备#2调节阀6，用以调节进入首站蒸汽加热器5参与热量交换的循环水流量；高背压凝汽器1水侧进、出口皆设置旁通管并配备#1调节阀2，用以调节进入高背压凝汽器1参与热量交换的循环水流量。
43.此工况下，隔压站板式换热器24将系统分隔成零次网和一次网，进入高背压凝汽1的热网循环水温度tb大于热力站16回水温度tc。
44.隔压站零温降工况：
45.热负荷或一次网热网回水温度较高时，隔压站板式换热器24停运，减压透平机组12、回水升压泵22和静压控制泵23投运，具体为：关闭#2闸阀8、#3闸阀10、#6闸阀14和#7闸阀17，开启#1闸阀7、#4闸阀11、#5闸阀13和#8闸阀19，该工况下系统的等效图如图3所示。
46.此工况下，原零次网和一次网联通，原热力站16回水首先进入除污器20进行除污提高水质，然后经回水升压泵22、#4闸阀11进入高背压凝汽器1加热，然后进入首站蒸汽加热器5进一步加热升温，再经减压透平机组12降压进入热力站16进行换热。
47.此工况下，需要平衡原零次网和一次网的压力，图3中a点为一次网供水压力测点，b点为一次网回水压力测点，c点为零次网回水压力测点，d点为零次网供水压力测点。减压透平机组12负责将图中d点原供水管压力pd降低至a点原供水管压力pa，回水升压泵22负责
将图中b点原回水管压力pb提高至c点原回水管压力pc；减压透平机组12减压所产生的势能δp
da
可充分利用，作为回水升压泵22的主要动力来源驱动回水升压泵22运行，动力不足的部分再由电机供给。
48.此工况下，回水升压泵22和首站零次网循环泵4串联运行，回水升压泵22采用流量反馈控制运行方式，首站零次网循环泵4采用出口定压运行方式。首站零次网循环泵4进口设置补水定压缓冲水箱3，进行补水和定压，同时可吸收回水升压泵22产生的水锤；回水升压泵22进出口设置旁路，旁路设置防水锤止回阀21，首站零次网循环泵4产生水锤经零温差旁路防水锤止回阀21后亦可由补水定压缓冲水箱3吸收。
49.此外，为防止原一次网静压超过设计压力导致安全事故，在回水升压泵22进、出口设置旁通管并配置静压控制泵23，当回水升压泵22进口管网压力超过限值时启动静压控制泵23，将零次网渗漏至一次网的水量泵回零次网管路。
50.此工况下，原零次网和一次网直接连通，原一次网回水经除污升压后直接进入高背压凝汽器1，热网循环水温度tc等于热力站回水温度tb，即一次网的回水温度等于零次网的回水温度。
51.一般地，热负荷较低(小于设计热负荷70％)或一次网热网回水温度较低(在高背压凝器中温升小于8℃)时，系统以普通工况运行；热负荷较高(大于设计热负荷70％)或一次网热网回水温度较高(在高背压凝器中温升大于8℃)时，系统以隔压站零温降工况运行。
52.以上所述仅为本发明实施例，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者替换，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或直接、间接运用在其他相关技术领域的情况，均应涵盖在本发明的保护范围之内。