一种减压调节耦合梯级利用的高参数工业供汽系统的制作方法

1.本实用新型涉及热电联产技术领域，尤其涉及一种减压调节耦合梯级利用的高参数工业供汽系统。


背景技术：

2.目前国家和地方相关政策要求加快发展热电联产和集中供热，利用城市和工业园区周边现有热电联产机组、纯凝发电机组及低品位余热实施供热改造，淘汰供热供气范围内的燃煤锅炉，企业自建锅炉受到政策极大限制，大量用汽企业有自行生产供汽转向由大型热电联产机组供汽。但目前对于4mpa以上高参数工业供汽尚未有较为成熟的方案，常规主蒸汽供汽、补汽供汽等方案。但受到锅炉再热超温限制，都存在抽汽量较小的问题。对于60万等级机组一般不超过100t/h，30万等级机组则只有60万等级机组一半左右，如果面临深度调峰实际供汽能力还会进一步下降，难以满足高参数工业供汽市场需要，无法完全替代用汽企业自行生产高参数工业供汽。同时对于电力生产企业，在生产过程中内部存在大量用电设备，机组所发电量除大部分输送至电网，还必须分配一部分用于维持内部耗电设备正常运行。通常这部分内部耗电占比在3-5％，对于部分空冷机组比例还会上升。由于这部分内部用电电负荷居高不下，需要消耗大量宝贵的电能，导致电可供销售的厂上网电量减少，引起厂用电率上升，影响经营收益下降。
3.本实用新型提供一种工业供汽方案，在实现4mpa以上参数工业供汽同时，还能实现蒸汽能力梯级利用，降低厂用电率。相比常规主蒸汽抽汽、补汽阀供汽等方案，通过两级换热，分别利用主蒸汽和热再抽汽依次加热高温给水或湿蒸汽至所需高参数蒸汽。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为达到上述目的，本实用新型提出了一种减压调节耦合梯级利用的高参数工业供汽系统，包括：
6.热力供汽系统，包括高压加热器，所述高压加热器出口连通有锅炉，所述高压加热器入口连通有除氧器；
7.高参数供汽系统，包括主供气系统以及热电系统；
8.其中，所述主供气系统包括与所述高温加热器出口通过管道连通设置的减压阀，所述减压阀管道连通有第一级换热器，所述第一换热器出口处管道连通有第二级换热器，所述第二级换热器出口处通过管道与高压工业供气系统连通设置；
9.所述热电系统，包括背压汽轮机，所述背压汽轮机与所述第二级换热器之间管道连通用以从第二级换热器中通流热再抽汽至背压汽轮机，所述背压汽轮机连接有发电组件，所述发电组件与所述发电组件与厂用电系统电连接。
10.本实用新型通过在在热力供汽系统的高压加热器的出口处引出高温给水或湿蒸汽，通过减压阀减压后供给至第一级换热器，并通过第一级换热器和第二级换热器，对高温
给水或湿蒸汽进行多级换热处理，从而使得原本的热力供汽系统对4mpa以上的高参数工业供汽系统进行供汽作业的能力提高一倍以上，并对热再抽汽进行发电利用，实现了蒸汽的多级利用，并扩大了热电联产的能力，并且避免了工业供汽直接减温减压带来的节流损失，高了能源利用效率。
11.可选地，所述热力供汽系统还包括锅炉、低压缸、中压缸以及高压缸，所述锅炉与所述高压缸连通设置有主蒸汽管道，所述锅炉与所述中压缸连通设置有热再抽汽管道，所述第一级换热器与所述主蒸汽管道连通设置，所述第二级换热器与所述热再抽汽管道连通设置。
12.进一步地，所述主蒸汽管道和所述热再抽汽管道上分别设置有用于控制对应管道通断以及流量的第一阀门组和第二阀门组。
13.进一步地，所述中压缸与所述低压缸之间设置有蒸汽回收管道，所述背压汽轮机与所述蒸汽回收管道连通设置有分支回收管道，所述蒸汽回收管道位于所述低压缸入口处设置有第三阀门组。
14.进一步地，所述减压阀的入口管道处设置有第一控制阀，所述第二级换热器出口管道处设置有第二控制阀，所述第二级换热器与所述背压汽轮机连接管道上设置有第三控制阀，所述分支回收管道上设置有第四控制阀。
15.进一步地，所述第一级换热器设置有凝结水回路，所述凝结水回路与所述除氧器入口连通设置，以使所述第一级换热器中的主蒸汽冷凝水回流至除氧器，所述凝结水回路上设置有第五控制阀。
16.进一步地，所述第二级换热器与所述背压汽轮机之间连通管道为降温管道，以使所述第二级换热器内热再抽汽降温后进入背压汽轮机，且降温管道靠近所述低压缸一端设置有第四阀门组。
17.进一步地，所述发电组件包括与所述背压汽轮机传动连接的齿轮箱，所述齿轮箱输出轴连接有异步发电机组，用以带动异步发电机组进行发电作业，所述一步发电机组与所述厂用电系统电连接。
18.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1为根据本实用新型一种减压调节耦合梯级利用的高参数工业供汽系统的结构示意图。
21.附图标记说明：
22.1、锅炉；2、高压缸；3、中压缸；4、低压缸；5、高压加热器；6、除氧器；7、给水泵；8、低压加热器；9、凝结水泵；10、凝汽器；11、第三阀门组；12、第一控制阀；13、第一阀门组；14、第五控制阀；15、第二阀门组；16、第四控制阀；17、减压阀；18、第一级换热器；19、第二级换热器；20、背压汽轮机；21、齿轮箱和联轴器；22、异步发电机组；23、第三控制阀；24、第二控制阀；25、第四阀门组；26、厂用电系统。
具体实施方式
23.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
24.本实用新型公开了一种减压调节耦合梯级利用的高参数工业供汽系统，以下参照图1进行详细阐述
25.一种减压调节耦合梯级利用的高参数工业供汽系统，包括热力供汽系统和热力供汽多级利用系统：
26.热力供汽系统，包括高压加热器5，高压加热器5出口连通有锅炉1，还包括与高压加热器5入口连通设置的除氧器6，除氧器6出口连通有给水泵7，也即给水泵7设置在除氧器6与高压加热器5之间的连通管道上，除氧器6入口处连通有低压加热器8；
27.高参数供汽系统，包括主供气系统以及热电系统；
28.其中，主供气系统包括与高温加热器5出口通过管道连通设置的减压阀17，减压阀17管道连通有第一级换热器18，第一换热器出口处管道连通有第二级换热器19，第二级换热器19出口处通过管道与高压工业供气系统连通设置；
29.热电系统，包括背压汽轮机20，背压汽轮机20与第二级换热器19之间管道连通用以从第二级换热器19中通流热再抽汽至背压汽轮机20，背压汽轮机20连接有发电组件，发电组件与发电组件与厂用电系统26电连接。
30.本实用新型通过在热力供汽系统的高压加热器5的出口处引出高温给水或湿蒸汽，通过减压阀17减压后供给至第一级换热器18，并通过第一级换热器18和第二级换热器19，对高温给水或湿蒸汽进行多级换热处理，从而使得原本的热力供汽系统对4mpa以上的高参数工业供汽系统进行供汽作业的能力提高一倍以上，并对热再抽汽进行发电利用，实现了蒸汽的多级利用，并扩大了热电联产的能力，并且避免了工业供汽直接减温减压带来的节流损失，高了能源利用效率。
31.其中，热力供汽系统还包括低压缸4、中压缸3以及高压缸2，锅炉1与高压缸2连通设置有主蒸汽管道，锅炉1与中压缸3连通设置有热再抽汽管道，第一级换热器18与主蒸汽管道连通设置，第二级换热器19与热再抽汽管道连通设置。主蒸汽管道和热再抽汽管道上分别设置有用于控制对应管道通断以及流量的第一阀门组13和第二阀门组15。
32.且在热力供汽系统中，中压缸3与锅炉1之间通过管道连通设置，低压缸4的出口处通过管道连通设置有凝气器，通过凝气器将低压缸4中的低压蒸汽凝结成冷凝水，凝气器的出口处管道连通有低压加热器8，并且在凝气器与低压加热器8之间的管道上设置有凝结水泵9，通过凝结水泵9将凝气器凝结的冷凝水供给至低压加热器8进行加热处理，低压加热器8的出口与除氧器6管道连通设置，冷凝水经过低压加热器8的加热处理之后流向除氧器6进行加工处理，除氧器6的出口与高压加热器5连通设置，高压加热器5的出口与锅炉1通过管道连通设置，用于将经过除氧器6处理的饱和冷凝水经过加热后生成高温给水或湿蒸汽供给至锅炉1，也即经过高压加热器5处理的高温给水或湿蒸汽一部分被供给至锅炉1，另一部分被引流至减压阀17中。
33.其中，中压缸3与低压缸4之间设置有蒸汽回收管道；进一步考虑到，当高参数供汽
系统中产生热再抽汽进入被压汽轮机中做完功之后，同样需要对这些蒸汽进行回收，因此，在背压汽轮机20与蒸汽回收管道连通设置有分支回收管道，蒸汽回收管道位于低压缸4入口处设置有第三阀门组11，且在本实施例中，该阀门组设置为蝶阀。用以将背压汽轮机20中的蒸汽通入低压缸4中进行同步回收再利用。并且在热电系统中，第二级换热器19与背压汽轮机20之间连通管道为降温管道，通过使蒸汽在管道运输过程中自然降温，以使第二级换热器19内热再抽汽降温后进入背压汽轮机20，且降温管道靠近低压缸4一端设置有第四阀门组25。
34.进一步的，在热电系统中，发电组件包括与背压汽轮机20传动连接的齿轮箱，齿轮箱输出轴连接有异步发电机组22，用以带动异步发电机组22进行发电作业，一步发电机组与厂用电系统26电连接。
35.为了对各个管道的蒸汽、高温给水流量以及管路的通断进行有针对性的管控，在减压阀17的入口管道处设置有第一控制阀12，第二级换热器19出口管道处设置有第二控制阀24，第二级换热器19与背压汽轮机20连接管道上设置有第三控制阀23，分支回收管道上设置有第四控制阀16。
36.进一步的，考虑到，在主蒸汽管道中的蒸汽与进入第一级换热器18中的冷凝水进行热交换之后，主蒸汽温度降低会产生冷凝水，主蒸汽在第一级换热器18中产生的冷凝水需要进行回收再利用，因此在第一级换热器18设置有凝结水回路，凝结水回路与除氧器6入口连通设置，以使第一级换热器18中的主蒸汽冷凝水回流至除氧器6，凝结水回路上设置有第五控制阀14。
37.本实用新型的工作原理为：
38.锅炉1出口主蒸汽分为两路，一路经过主蒸汽管道进入第一级换热器18中，另一路经过主蒸汽管道进入高压缸2中做功，高压缸2排汽再次经过管道进入锅炉1中进行二次加热作为再热蒸汽；
39.锅炉1出口再热蒸汽分为两路，一路经过热再抽管道进入第二级换热器19热侧流体入口，第二路沿管道进入中压缸3中进行做功；
40.中压缸3排汽通过回收管道进入低压缸4做功，蒸汽在低压缸4中做功后依次经过凝汽器10形成凝结水，并在凝结水泵9作用下经过低压加热器8到达除氧器6中，经过除氧器6的作业之形成饱和冷凝水；
41.饱和冷凝水在除氧器6经过高压加热器5的加热后，在高压加热器5的出口分为两路，一路进入锅炉1中进行做工产生主蒸汽，另一路经过减压阀17作用将高温给水或湿蒸汽增压后供给至第一级换热器18；
42.第一级换热器18中主蒸汽与高温给水或湿蒸汽进行换热后产生高压饱和热蒸汽和主蒸汽冷凝水，主蒸汽冷凝水从第一级换热器18热侧流体出口流出经过凝结水回路再次进入除氧器6中，高压饱和热蒸汽通过第一级换热器18冷侧流体出口进入第二级换热器19中，在第二及换热器中，高压饱和热蒸汽与进入第二级换热器19的热再抽汽进行换热，高压饱和热蒸汽在第二级换热器19中完成换热后，在第二级换热器19冷侧流体出口的产生过热蒸汽并被供入高参数工业供汽系统，第二级换热器19热侧流体出口蒸汽通过降温管道进入背压汽轮机20中，驱动背压汽轮机20做功从而带动发电组件进行发电作业，发电作业产生的电力供入厂用电系统26；
43.蒸汽在背压汽轮机20中做完工之后沿分支回收管道进入低压缸4中做功，蒸汽在低压缸4中完成做功后会再次进入凝汽器10中形成冷凝水，在凝结水泵9作用下经过低压加热器8到达除氧器6中，形成热力循环。
44.本实用新型还提供一种基于上述减压调节耦合梯级利用的高参数工业供汽系统的使用方法。
45.一种减压调节耦合梯级利用的高参数工业供汽系统的使用方法，包括以下步骤：
46.s1、控制减压阀17进行工作，从高压加热器5中抽取高温给水或湿蒸汽，并对高温给水或湿蒸汽进行减压处理，供给至第一级换热器18；
47.s2、主蒸汽沿主蒸汽管道抽汽进入第一级换热器18与高温给水或湿蒸汽进行换热作业，在第一级换热器18中产生高压蒸汽以供给至第二级换热器19中；
48.s3、热再抽汽经过热再抽汽管道进入第二级换热器19中，并在第二级换热器19中与高压饱和热蒸汽进行热交换作业，以对高压饱和热蒸汽进行再次加热；
49.s4、经过s3加热的高压饱和热蒸汽生成过热蒸汽进入高压工业供气系统，且第二级换热器19内热再抽汽经过降温管道进入背压汽轮机20中驱动其做工，带动发电组件进行发电作业，用以对厂用电系统26进行电力补充供给。
50.其中，s2中，主蒸汽在第一级换热器18中与饱和冷凝水进行热交换之后形成冷凝水，经过冷凝水回路回流至除氧器6入口处，经过除氧器6处理成为饱和冷凝水之后，供给至高压加热器5中，经过高压加热器5加热后生成高温给水或湿蒸汽，一路供给至锅炉1，另一路供给至加压阀17，在减压阀17作用下再次供给至第一级换热器18中进行s1步骤。
51.其中，s4中，进入背压汽轮机20的来自第二级换热器19的热再抽汽驱使背压汽轮机20工作后沿分支回收管道回流至低压缸4内。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
53.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
54.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。