一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储热系统及方法

摘要

本发明公开了一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储热系统及方法，包括锅炉、汽轮机、储热系统、低压加热器和高压加热器；锅炉的新蒸汽进入汽轮机做功；汽轮机的排汽进入工业供汽母管；工业供汽母管中的排汽一部分进入储热系统将热能储存；低压加热器的汽源为汽轮机的排汽，出口连接给水泵和高压加热器；高压加热器的汽源为汽轮机的某级抽汽，出口连接锅炉。本发明在夜晚用汽用户需求量降低时，将满足用户需求之外的富裕蒸汽以热水形式存储，在白天工业用汽量增加时将热水直接补入机组回热系统，能够避免频繁启停，可有效解决背压供汽机组因工业用汽用户峰谷差波动导致的尖峰供汽能力不足、低谷期安全流量低引起的安全隐患和经济损失问题。

说明书

技术领域

本发明属于汽轮机技术领域，涉及一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储热系统及方法。

背景技术

随着大气污染防治工作的持续深入推进，燃煤清洁集中供热逐渐成为工业用汽、居民采暖的主要热源。工业供汽领域，容量在30MW～100MW之间的小型纯背压供汽机组因供汽能力高、经济性好、方式灵活等特点得到了广泛应用，普遍按照三炉两机模式配置。不同于居民采暖的调质不调量特征，工业供热系统属于以需调供方式，用汽企业分散分布、生产规律导致昼多夜少甚至夜晚停工等实际情况导致工业用热量并不是稳定不变的。

热源侧供汽能力的设计需满足用汽企业生产平均高峰需求，且外供蒸汽冷凝后的水多数不予回收，为维持背压供汽机组汽水质量平衡，需等量补充除盐水。因电厂制取的除盐水温度多为10～30℃，补入机组回热系统将消耗大量的回热抽汽(汽源和背压供汽相同)。白天用汽企业用汽量大幅增加时，因低温补水一级对应的回热系统消耗汽轮机抽汽，一定程度限制了机组最大供汽能力；当夜晚用汽量大幅降低，若低于纯背压供汽机组汽轮机安全运行最小蒸汽流量时，背压机需停止运行。背压供汽机组频繁、长周期的昼启夜停易引起设备质量隐患、运行成本增加、人员工作量增大等问题。

用汽量峰谷差引起背压供汽机组频繁启停、尖峰供汽能力不足等问题，目前未有公开报道的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储热系统及方法。该系统可有效解决背压供汽机组因工业用汽用户峰谷差波动导致的尖峰供汽能力不足、低谷期安全流量低引起的安全隐患和经济损失问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储热系统，包括：

锅炉，所述锅炉的出口新蒸汽进入汽轮机做功；

汽轮机，汽轮机的排汽进入工业供汽母管；

储热系统，所述工业供汽母管中的蒸汽一部分进入储热系统将热能储存；

低压加热器，所述低压加热器用于加热除盐水，其汽源为汽轮机的排汽，出口连接给水泵和高压加热器；

高压加热器，所述高压加热器的汽源为汽轮机的抽汽，出口连接锅炉。

本发明进一步的改进在于：

所述储热系统包括混合式加热器和储水装置，工业供汽母管中的蒸汽一部分进入混合式加热器的蒸汽入口侧，用于加热低温除盐水；混合式加热器的水侧出口连接储水装置的入口，储水装置的出口连接热水加压泵，热水加压泵出口的高温除盐水与低温除盐水系统的低温除盐水混合后进入低压加热器的冷侧。

所述混合式加热器的蒸汽侧入口通过第一阀门组与工业供汽母管相连，低温除盐水系统的除盐水一路通过第二阀门组连接低压加热器的冷侧入口，另一路通过第四阀门组连接混合式加热器的水侧入口；热水加压泵通过第三阀门组连接低压加热器的水侧入口。

一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储热方法，包括以下步骤：

外界用户用汽量降低时，在满足外界用户需求后，将富裕的工业蒸汽以高温热水形式存储：锅炉出口新蒸汽进入汽轮机做功，排汽一部分进入工业供汽母管；工业供汽母管中的一部分蒸汽经过第一阀门组进入混合式加热器；低温除盐水经第四阀门组进入混合式加热器，升温后进入储水装置，关闭第三阀门组和热水加压泵；

外界用户需求量增大时，储水装置转换为放水模式，关闭第一阀门组、第四阀门组以及混合式加热器，开启第三阀门组和热水加压泵投运，高温热水进入低压加热器；低压加热器出水依次流经给水泵和高压加热器升温升压后进入锅炉，完成汽水循环。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明系统在背压供汽机组厂内设置一套热水储热系统，在夜晚用汽用户需求量降低时维持背压供汽机组最低负荷运行，将满足用户需求之外的富裕蒸汽以热水形式存储，在白天工业用汽量增加时将热水直接补入机组回热系统，降低回热系统抽汽，释放工业供汽机组供汽潜能，能够避免频繁启停，并且在一定程度上能够提高尖峰供汽能力，起到了错峰填谷的作用，可有效解决背压供汽机组因工业用汽用户峰谷差波动导致的尖峰供汽能力不足、低谷期安全流量低引起的安全隐患和经济损失问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明储热系统的示意图。

其中：1-锅炉；2-汽轮机；3-低压加热器；4-给水泵；5-高压加热器；6-第一阀门组；7-混合式加热器；8-储水装置；9-热水加压泵；10-第二阀门组；11-第三阀门组；12-第四阀门组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明有效避免背压供汽机组频繁启停的储热系统，包括锅炉1和汽轮机2，锅炉1的出口新蒸汽进入汽轮机2做功，汽轮机2的排汽一部分进入工业供汽母管，另一部分进入混合式加热器7的蒸汽入口侧，用于加热低温除盐水；混合式加热器7的水侧出口连接储水装置8的入口，储水装置8的出口连接热水加压泵9，热水加压泵9出口的高温除盐水与低温除盐水系统的低温除盐水混合后进入低压加热器3的水侧入口，低压加热器3的水侧出口通过给水泵4连接高压加热器5的水侧入口，高压加热器5的水侧出口与锅炉1相连。

混合式加热器7的蒸汽侧入口通过第一阀门组6与工业供汽母管相连，低温除盐水系统的除盐水一路通过第二阀门组10连接低压加热器3的水侧入口，另一路通过第四阀门组12连接混合式加热器7的水侧入口；热水加压泵9通过第三阀门组11连接低压加热器3的水侧入口。

本发明的储汽装置宜根据背压供汽机组工业供汽能力随电负荷变化特性、对外供汽负荷和持续时间的昼夜分布特性、背压供汽机组安全运行的最小排汽量等因素整体统筹优化设计，过大易引起利用率低，过小则无法有效满足调峰要求。

本发明有效避免背压供汽机组频繁启停的储热方法，包括以下步骤：

夜晚外界用户用汽量降低时，背压供汽机组维持最小负荷保证机组安全运行，在满足外界用户需求后，将富裕的工业蒸汽以高温热水形式存储：锅炉1出口新蒸汽进入汽轮机2做功，排汽一部分进入工业供汽母管，一部分蒸汽经过第一阀门组6进入混合式加热器7，该加热器结构类似于电站热力除氧器，为混合式结构，低温除盐水经第四阀门组12进入混合式加热器7，升温后进入储水装置8，此工作过程为储水模式，第三阀门组11关闭，热水加压泵9停运。此时补入回热系统的低温除盐水量等于外供工业蒸汽和储水系统加热蒸汽。

白天外界用户需求量增大，背压供汽机组增加负荷提升供汽能力的同时，此时储水装置转换为放水模式，第一阀门组6和第四阀门组12关闭，混合式加热器7停运，第三阀门组11开启，热水加压泵9投运，高温热水进入低压加热器3排挤该级回热抽汽，增加机组最大供汽能力。低压加热器3出水依次流经给水泵4和高压加热器升温升压后进入锅炉1，完成汽水循环。低压加热器3汽源取自汽轮机2排汽，高压加热器5汽源取自汽轮机2某级抽汽。此时补入回热系统的低温除盐水量等于外供蒸汽量减去高温热水量。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。