一种电站可平衡供热负荷的锅炉除氧给水系统及方法与流程

本发明涉及一种锅炉除氧给水系统及方法，尤其是涉及一种电站可平衡供热负荷的锅炉除氧给水系统及方法，主要用于昼夜热负荷差异较大的供热电站和化工企业自备电站中。

背景技术：
据中商产业研究院数据库（AskCIData）最新数据显示，2014年我国工业锅炉产量为55.81万吨蒸发量。根据权威部门的统计显示，我国燃煤工业锅炉占全国工业锅炉总量和总蒸发量的85%左右，每年消耗原煤约6.4亿吨，占全国煤炭消费总量的23.4%；烟尘排放量为375.2万吨，占全国烟尘排放量的41.6%；排放二氧化硫519万吨，占全国二氧化硫排放量的22%；排放氮氧化物250万吨左右，仅次于火电行业和机动车，位居全国第三。因此，通过提高工业锅炉的运行效率从而降低能源消耗、减少大气污染有着重要意义。锅炉负荷变化对锅炉运行效率有显著影响。锅炉在低负荷运行时，煤耗减少，炉内温度相对较低，燃烧效率下降，加大了不完全燃烧热损失，特别是当锅炉负荷不到50%时，炉内温度大幅下降，很难维持稳定的燃烧。锅炉在超负荷运行时，煤耗增加，给煤系统速度加快，加大了不完全燃烧热损失，同时炉内温度升高，排烟温度升高，加大了排烟损失。通常，锅炉要实现最佳运行效率，就要使得锅炉出力处在额定蒸发量左右，大约在额定蒸发量的85％～100％范围内。如果在80％以下的负荷或者短时间内超过100％负荷运行，将导致锅炉效率急剧下降。因此，维持锅炉在一个较高水平的负荷下稳定运行显得尤为重要，如李霞,李鹏,徐旭.锅炉负荷变化时运行效率的影响[J].中国科技博览,2014,9:337-337.中公开的该类内容。现有的供热电站原则性系统示意图如图1所示，包括锅炉1、汽轮机2、发电机3、除氧器4、锅炉给水泵5、#1高加6和#2高加7，锅炉1和汽轮机2连接，汽轮机2和发电机3连接，除氧器4和汽轮机2连接，除氧器4、锅炉给水泵5、#2高加7、#1高加6和锅炉1依次连接，#1高加6和#2高加7均与汽轮机2连接。目前大多供热电站的锅炉给水除氧系统为热力除氧，来自电站化水车间的除盐水补水以及各种加热器的疏水在除氧器4中利用加热蒸汽进行除氧。当水被加热到除氧器4压力下的饱和温度时，溶解于水中的气体会从水中逸出而被除去，最终除氧水由锅炉给水泵5送去锅炉1。目前，很多供热电站的主要热用户为纺织、电器制造、食品加工企业等，热负荷昼夜差异较大。热负荷的昼夜差异导致锅炉负荷昼夜大幅变化，往往夜间负荷较低，日间负荷较高。在某些极端情况下夜间锅炉负荷可能低于50%；日间锅炉超负荷运行，甚至需要开启备用锅炉。如前所述，锅炉长期偏离额定蒸发量运行将严重影响锅炉效率，进而影响整个电站的运行效率。

技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，能达到平衡锅炉负荷，提高锅炉效率的电站可平衡供热负荷的锅炉除氧给水系统及方法。本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该电站可平衡供热负荷的锅炉除氧给水系统包括除氧器、给水管道和加热蒸汽管道，所述加热蒸汽管道和除氧器连接，所述除氧器和给水管道连接，其结构特点在于：还包括热除氧水罐、热水泵、热水泵旁路、水罐连接管道和蒸汽平衡管道，所述水罐连接管道的两端分别连接在热除氧水罐和给水管道上，所述热水泵安装在水罐连接管道上，所述热水泵旁路的两端均连接在水罐连接管道上，该热水泵旁路和热水泵并联，所述热除氧水罐和除氧器之间通过蒸汽平衡管道连接。作为优选，本发明所述热除氧水罐设置有磁翻板液位计。作为优选，本发明所述热水泵旁路和/或水罐连接管道上安装有双向流量测量装置。作为优选，本发明所述热除氧水罐的顶部设置有蒸汽平衡接口、顶部预留接口和安全排气阀，所述蒸汽平衡管道连接在蒸汽平衡接口上，所述热除氧水罐的底部设置有给水接口、排污口和底部预留接口，所述水罐连接管道连接在给水接口上。作为优选，本发明所述热水泵旁路上安装有电动阀。作为优选，本发明所述蒸汽平衡管道和除氧器汽平衡系统连接。作为优选，本发明所述热除氧水罐为球罐结构。作为优选，本发明所述热除氧水罐的顶部和除氧器的顶部之间通过蒸汽平衡管道连接。作为优选，本发明所述蒸汽平衡管道上面另外接入一路汽源以保证热除氧水罐内压。一种电站可平衡供热负荷的锅炉除氧给水方法，其特点在于：所述锅炉除氧给水方法的步骤如下：当机组供热负荷下降时，增加化水站至除氧器的除盐水补水，同时加大除氧加热蒸汽的流量以增加除氧器的出力，开启与热水泵并联的电动阀，控制除氧器的水位，使得多制出的热氧水经热水泵旁路进入热除氧水罐，热除氧水罐利用磁翻板液位计观察水位，利用除氧器汽平衡系统来保证热除氧水罐的内部压力，此时，给水系统在满足锅炉供水的同时将多制的除氧水储存在热除氧水罐中，由于除氧器的出力加大，除氧加热蒸汽量增加，锅炉负荷升高，以实现平衡锅炉负荷的功能；当机组供热超负荷运行时，减少化水站至除氧器的除盐水补水，同时减小甚至关闭除氧加热蒸汽的流量，以控制除氧器的出力，通过热水泵将热除氧水罐中储备的热除氧水送入给水系统，控制除氧器和热除氧水罐的水位，利用除氧器汽平衡系统来保证热除氧水罐的内部压力，此时锅炉给水主要由热除氧水罐中储备的热除氧水提供，由于除氧器的出力大大减小，所需的除氧加热蒸汽量也会减小，锅炉负荷下降恢复正常，以实现平衡锅炉负荷的功能。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：设计合理，操作灵活，使用方便，有利于节能减排，包含热除氧水的蓄能设备，能够适当平衡负荷变化，尤其对于热负荷周期大幅度变化的供热电站，最具有适用性。在供热负荷较低时贮备热除氧水以备供热负荷较高时使用，达到了平衡锅炉负荷，提高锅炉效率的目的。附图说明图1是现有技术中供热电站原则性系统的结构示意图。图2是本发明实施例中供热电站原则性系统的结构示意图。图3是本发明实施例中电站可平衡供热负荷的锅炉除氧给水系统的结构示意图。图4是本发明实施例中热除氧水罐的结构示意图。图中：1-锅炉；2-汽轮机；3-发电机；4-除氧器；41-#1除氧器；42-#2除氧器；5-锅炉给水泵；51-#1锅炉给水泵；52-#2锅炉给水泵；6-#1高加；7-#2高加；8-热除氧水罐；81-蒸汽平衡接口；82-顶部预留接口；83-安全排气阀；84-给水接口；85-排污口；86-底部预留接口；87-磁翻板液位计；9-热水泵；10-热水泵旁路；11-水罐连接管道；12-给水管道；13-加热蒸汽管道；14-蒸汽平衡管道；15-电动阀；16-低压给水母管道；17-高压给水母管道；18-供热蒸汽母管道；19-蒸汽平衡母管道。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。实施例。参见图2至图4，本实施例中的电站可平衡供热负荷的锅炉除氧给水系统包括除氧器4、给水管道12、加热蒸汽管道13、热除氧水罐8、热水泵9、热水泵旁路10、水罐连接管道11和蒸汽平衡管道14，其中，热除氧水罐8为球罐结构。本实施例中的加热蒸汽管道13和除氧器4连接，除氧器4和给水管道12连接。加热蒸汽管道13与汽轮机2连接，给水管道12与锅炉给水泵5连接。本实施例中水罐连接管道11的两端分别连接在热除氧水罐8和给水管道12上，热水泵9安装在水罐连接管道11上，热水泵旁路10的两端均连接在水罐连接管道11上，该热水泵旁路10和热水泵9并联，热除氧水罐8和除氧器4之间通过蒸汽平衡管道14连接，通常情况下，热除氧水罐8的顶部和除氧器4的顶部之间通过蒸汽平衡管道14连接，蒸汽平衡管道14可以与蒸汽平衡母管道19连接。本实施例中的热除氧水罐8设置有磁翻板液位计87。在热水泵旁路10和/或水罐连接管道11上安装有双向流量测量装置。除氧器4的数量可以为1-10个，例如除氧器4可以包括相并联的#1除氧器41和#2除氧器42。热水泵旁路10上安装有电动阀15。蒸汽平衡管道14和除氧器汽平衡系统连接。供热蒸汽母管道18和蒸汽平衡管道14连接。蒸汽平衡管道14上面可以另外接入一路汽源，用以保证热除氧水罐8内压。本实施例中热除氧水罐8的顶部设置有蒸汽平衡接口81、顶部预留接口82和安全排气阀83，蒸汽平衡管道14连接在蒸汽平衡接口81上，热除氧水罐8的底部设置有给水接口84、排污口85和底部预留接口86，水罐连接管道11连接在给水接口84上。本实施例中电站可平衡供热负荷的锅炉除氧给水系统可由两个部分并联而成，一个部分为常规供热电站中的锅炉除氧给水系统，包括低压给水系统、高压给水系统以及除氧器4、锅炉给水泵5和相关阀门等设备；另一个部分为热除氧水蓄能装置（如图3虚线框内部所示），包括热水泵9、如图4所示的热除氧水罐8、双向流量测量装置以及相关阀门等设备。本实施例中的锅炉除氧给水系统用于平衡供热电站的供热负荷，供热电站中的锅炉1和汽轮机2连接，汽轮机2和发电机3连接，锅炉给水泵5、#2高加7、#1高加6和锅炉1依次连接，#1高加6和#2高加7均与汽轮机2连接。通常情况下，除氧器4和低压给水母管道16连接，低压给水母管道16通过锅炉给水泵5与高压给水母管道17连接。本实施例中电站可平衡供热负荷的锅炉除氧给水方法的步骤如下：当机组供热负荷下降时，增加化水站至除氧器4的除盐水补水，同时加大除氧加热蒸汽的流量以增加除氧器4的出力，开启与热水泵9并联的电动阀15，控制除氧器4的水位，使得多制出的热氧水经热水泵旁路10进入热除氧水罐8，热除氧水罐8利用磁翻板液位计87观察水位，利用除氧器汽平衡系统来保证热除氧水罐8的内部压力，此时，给水系统在满足锅炉1供水的同时将多制的除氧水储存在热除氧水罐8中，由于除氧器4的出力加大，除氧加热蒸汽量增加，锅炉1负荷升高，以实现平衡锅炉1负荷的功能；当机组供热超负荷运行时，减少化水站至除氧器4的除盐水补水，同时减小甚至关闭除氧加热蒸汽的流量，以控制除氧器4的出力，通过热水泵9将热除氧水罐8中储备的热除氧水送入低压给水系统，控制除氧器4和热除氧水罐8的水位，利用除氧器汽平衡系统来保证热除氧水罐8的内部压力，此时锅炉1给水主要由热除氧水罐8中储备的热除氧水提供，由于除氧器4的出力大大减小，所需的除氧加热蒸汽量也会减小，锅炉1负荷下降恢复正常，以实现平衡锅炉1负荷的功能。此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其压力管道规格、设备名称、型号等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的系统、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的原则性系统或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。