本发明属热电联产的技术范畴；特别是指面向中低压蒸汽的工业用户，采用汽动给水泵、热能深度梯级利用的高能效热电联产系统。
背景技术：
2015年12月，中国发电装机总量达15.3亿KW。火电、水电、核电、风力和太阳能等新能源，相应的装机量、以及总装机量中的占比分别为9.9亿KW、 65.56％，3.2亿KW、21.1％，2608万KW、1.7％，1.72亿KW、11.64％。我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋，决定了可预见的相当时间内必将维系以煤为主的发电方式。可持续发展的能源生产和消费呈现三大特征：清洁、低碳、再生；煤虽无缘“再生”，但实现煤的“清洁”、“低碳”消费尚有很長的路要走。推进能源生产和消费的可持续发展，应沿“开源”和“节流”两个维度展开。所谓“开源”，即在能源供给侧推进可再生或生物质清洁能源的使用；所谓“节流”，即在能源需求侧借助新技术、新工艺、新设备，提高能源效率、降低能源消费时对环境的负面影响。
热电联产是一种基于热能梯级利用的先进理念，兼顾电能和热能的高能效生产方式，经济和环境方面的优势凸现。相对热电分产方式，热电联产的高品位热能发电，低品位热能供热--燃料化学能转化成高品位热能，携带热能的工质进入汽轮机做功发电，做过功后的低品位热能供热；因此，長期困扰火电行业能源利用率低下的“冷源损失”终成“明日黄花”。热电联产的前世今生如下：
1883年，德国汉堡市政大楼导入电厂热能取暖，开创热电联产供热的先河。
1905年，英国推出全球首台热电联产发电机组，开启热电联产的工业化进程。
1907年，美国Westing House制造出调节抽汽压力的抽汽式热电联产机组。
1924年，前苏联列宁格勒建成第一个以热电厂供热的热电联产供热系统。
1990年，前苏联的热电联产发电量达总量的34％以上；广袤无垠的土地和冬季的极寒天气造就了热电联产在前苏联的辉煌。2008年，热电联产的发电比例在美国、欧盟、德国各占8％、10％和14％，丹麦的52％是世界上热电联产发电比例最高的国家。一言蔽之，热电联产接受度与各国的国情息息相关。
1958年，采用热电联产集中供热方式的北京第一热电厂投运，这是中国热电联产起步的里程碑。热电联产较热电分产节约1/3燃煤；符合国家倡导的节能减排政策，顺应建设环境友好型社会的大政方略。我国的热电联产起步迟，而发展速度犹如中国的高铁：2008年12月，建成2300台6MW及以上热电联产机组，装机容量≥7000万KW，占火电装机量的15％，发电量的9％，承担全国80.5％工业供热量和26％民用采暖供热量；2013年12月，6MW及以上热电联产装机容量251.82GW，居世界首位。截止2016年12月，国内规模最大的热电联产企业太原第一热电厂，其装机量＝1.386×103MW。
围绕热电联产的研究是全方位的、持续的，研究的深度广度、内涵外延均跃上新的高度：研究热电联产机组热能的深度梯级利用，考虑热电联产机组参与电网调峰的算法及工程实施，开发热电联产烟气余热的回收技术，探索热泵在热电联产中的应用，引入天然气设计联合循环热电联产机组，尝试风力、太阳能与热电联产的联合运行和调度，测试储热设备、储热技术在热电联产供热系统中的应用，优化分布式热电联产系统的设计和运行，提出城市热电联产项目选址的准则和步骤，等等。
创建块状区域产业集聚区、地方特色的大型工业园区，是人民聪明才智的结晶，是发展地方经济、增加业者收入的有力抓手。目前，产业集聚区或工业园区普遍配套热电联产集中供热系统。必须指出，此类配套的热电联产系统有其特殊性；遗撼的是相关研究迄今仍处空白，本专利试图填补这一“空白”。从配套的热电联产系统特殊性切入，优化热电联产系统的能量流和物流，提高热电联产系统的能效。
首先，配建的热电联产系统要满足产业集聚区或工业园区的供热需求，具备输出不同压力蒸汽的能力。其次环保达标，集中供热取代园区内众多企业自备锅炉供热，投资脱硫脱硝除尘设备的可行性成立。第三，提高能源利用率，不仅提高产出电能和热能的量，而且关注能的质--增加高品位能的比例。最后，尽可能对电网调峰做贡献(省调电网对“配建热电联产系统”大多仅要求报告：机组入列或解列)。本专利围绕第三点“提高能源利用率”展开；略述另三点：第一点、关系到汽轮机组的结构设计，第二点、涉及环保技术和法规，第四点、将结合热负荷撰文讨论。热电联产集中供热系统较有代表性的知识产权成果综述如下：
·发明专利“三低缸三排汽凝汽式汽轮机组热电联产控制方法及装置” (ZL200410020392.4)，提出三低缸三排汽凝汽式汽轮机组热电联产装置，保证中压缸排汽压力随主汽流量函数关系P中排＝f(G主汽)，减小对称分流式低压缸蒸汽进汽流量和/或增大主蒸汽输入管路蒸汽量，满足抽汽供热支管供热蒸汽量。
·发明专利“扩大热电联产供热规模的方法”(ZL200610099043.5)，提出吸收式热泵与蒸汽换热器结合扩大热电联产供热规模的方法，不改变现有热电厂装机容量和蒸汽量，提高供热能力。
·发明专利“背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统与方法”(ZL20111 0324079.X)，提出独立运行凝气式火电机组和热电联产机组联合调度，减少热电联产机组与纯凝气式火电机组的总能消耗。
·发明专利“应用蒸汽蓄热器的热电联产系统”(ZL201210278362.8)，提出一种应用蒸汽蓄热器的热电联产系统，提高蒸汽利用率，降低污染。
上述知识产权成果就汽轮机组的结构设计，热泵结合蒸汽换热器在热电联产中的应用，背压式热电联产与纯凝汽火电的联合调度，蒸汽蓄热器在热电联产中的应用展开讨论，研究成果有参考价值；针对产业集聚区或工业园区配套热电联产的探索缺位，存在局限；因此，有必要作进一步的创新设计。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种中低压联合供热的高能效热电联产系统。
中低压联合供热的高能效热电联产系统，其特征在于系统由过热蒸汽锅炉、抽背式汽轮机、发电机、汽动给水泵、除氧器、一号高压加热器、二号高压加热器、轴封加热器、补水加热器、中压供热母管、低压供热母管、中压蒸汽减温装置、低压蒸汽减温装置、中低压联合供热的高能效热电联产系统蒸汽管线、中低压联合供热的高能效热电联产系统给水管线组成，过热蒸汽锅炉的型号 NG-500/10.1-M，抽背式汽轮机的型号EHNG71/63/160，发电机的型号 50WX18Z-054LLT、功率50MW；过热蒸汽锅炉经抽背式汽轮机带动发电机发电，抽背式汽轮机与汽动给水泵相连，轴封加热器经补水加热器、除氧器、汽动给水泵、二号高压加热器、一号高压加热器与过热蒸汽锅炉相连，中压供热母管与中压蒸汽减温装置相连，低压供热母管与低压蒸汽减温装置相连；
抽背式汽轮机排气一分为二，一路低品位热能的蒸汽驱动汽动给水泵做功，提供过热蒸汽锅炉给水系统的动力；抽背式汽轮机设置三级抽汽，第一级抽汽经中压蒸汽减温装置调节蒸汽参数、使中压蒸汽减温装置输出的中压蒸汽热工参数达标、并通过中压供热母管为中压蒸汽工业用户供热，第二级抽汽、第三级抽汽加热过热蒸汽锅炉给水，抽背式汽轮机排气的另一路、经低压蒸汽减温装置调节蒸汽参数、使低压蒸汽减温装置输出的低压蒸汽热工参数达标、通过低压供热母管为低压蒸汽工业用户供热，中低压联合供热的高能效热电联产系统输出低品位热能的低压蒸汽，同时提供较高品位热能的中压蒸汽；中压供热母管压力2.6-3.0Mpa、温度280-300℃，低压供热母管压力0.68-0.84Mpa、温度 250-280℃；传统抽背式热电联产系统采用电动给水泵，消耗高品位电能提供过热蒸汽锅炉给水系统的动力；抽背式汽轮机排气是低品位热能的低压蒸汽，为低压蒸汽工业用户供热。
所述的中低压联合供热的高能效热电联产系统蒸汽管线包括锅炉至汽轮机管线、一级抽汽至中压蒸汽减温装置管线、中压蒸汽减温装置至中压供热母管管线、二级抽汽至一号高压加热器管线、三级抽汽至二号高压加热器管线、汽轮机至汽动给水泵管线、低压蒸汽减温装置至低压供热母管管线、汽动给水泵至补水加热器管线、轴封漏气至轴封加热器管线、汽轮机至低压蒸汽减温装置管线；
过热蒸汽锅炉的蒸汽通过锅炉至汽轮机管线，到达抽背式汽轮机；抽背式汽轮机的一级抽汽、通过一级抽汽至中压蒸汽减温装置管线，中压蒸汽减温装置、中压蒸汽减温装置至中压供热母管管线，到达中压供热母管；抽背式汽轮机的二级抽汽、通过二级抽汽至一号高压加热器管线，到达一号高压加热器；抽背式汽轮机的三级抽汽、通过三级抽汽至二号高压加热器管线，到达二号高压加热器；抽背式汽轮机排气一路、通过汽轮机至汽动给水泵管线，到达汽动给水泵；抽背式汽轮机排气另一路、通过汽轮机至低压蒸汽减温装置管线，低压蒸汽减温装置、低压蒸汽减温装置至低压供热母管管线，到达低压供热母管；汽动给水泵排气、通过汽动给水泵至补水加热器管线，到达补水加热器；轴封漏气、通过轴封漏气至轴封加热器管线，到达轴封加热器。
所述的中低压联合供热的高能效热电联产系统给水管线包括化学除盐水罐至轴封加热器管线、轴封加热器至补水加热器管线、补水加热器至除氧器管线、除氧器至汽动给水泵管线、汽动给水泵至二号高压加热器管线、二号高压加热器至一号高压加热器管线、一号高压加热器至过热蒸汽锅炉管线、一号高压加热器至二号高压加热器疏水管线、二号高压加热器至除氧器疏水管线、轴封加热器至补水加热器疏水管线、补水加热器至除氧器疏水管线；
化学除盐水作为过热蒸汽锅炉的给水、通过化学除盐水罐至轴封加热器管线，到达轴封加热器加热；轴封加热器出水、通过轴封加热器至补水加热器管线，到达补水加热器加热；补水加热器出水、通过补水加热器至除氧器管线，到达除氧器除氧；除氧器出水、通过除氧器至汽动给水泵管线，到达汽动给水泵加压；汽动给水泵出水、通过汽动给水泵至二号高压加热器管线，到达二号高压加热器加热；二号高压加热器出水、通过二号高压加热器至一号高压加热器管线，到达一号高压加热器加热；一号高压加热器出水、通过一号高压加热器至过热蒸汽锅炉管线，到达过热蒸汽锅炉加热；化学除盐水利用轴封漏气和低品位热能蒸汽进行4级加热，4级加热后的化学除盐水、在过热蒸汽锅炉中加热成为高温高压蒸汽；
轴封加热器生成的疏水、通过轴封加热器至补水加热器疏水管线，到达补水加热器；轴封加热器和补水加热器生成的疏水、通过补水加热器至除氧器疏水管线，到达除氧器；一号高压加热器生成的疏水、通过一号高压加热器至二号高压加热器疏水管线，到达二号高压加热器；一号高压加热器和二号高压加热器生成的疏水、通过二号高压加热器至除氧器疏水管线，到达除氧器；中低压联合供热的热电联产系统全面回收化学除盐水。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
中低压联合供热的高能效热电联产系统，同时提供中低压蒸汽和电力，可满足不同用户的需求和热能的梯级利用。借助低品位热能的蒸汽，驱动汽动给水泵，替代传统的电动给水泵，节省高品位电能。全面回收化学除盐水，水资源利用得到优化。化学除盐水通过轴封漏气和低品位热能蒸汽的4级逐级加热，进入过热蒸汽锅炉；逐级加热后的化学除盐水，在过热蒸汽锅炉中生成高品位的高温高压蒸汽；热能的深度梯级利用提高了机组整体效率。
附图说明
图1是中低压联合供热的高能效热电联产系统原理图；
图2是传统背压式机组供热的热电联产系统原理简图；
图3是中低压联合供热的高能效热电联产系统蒸汽管线图；
图4是中低压联合供热的高能效热电联产系统给水管线图；
图中采用三位数1/2/3X X编号，1/2/3表征设备/蒸汽/水，XX为序号
图中采用虚/实线表征连接设备的蒸汽/水管线
101-过热蒸汽锅炉，102-抽背式汽轮机，103-发电机，104-汽动给水泵，
105-除氧器，106-一号高压加热器，107-二号高压加热器，108-轴封加热器，
109-补水加热器，111-中压供热母管，112-低压供热母管，
121-中压蒸汽减温装置，122-低压蒸汽减温装置，134-电动给水泵；
200-锅炉至汽轮机管线，201-一级抽汽至中压蒸汽减温装置管线，
202-中压蒸汽减温装置至中压供热母管管线，
203-二级抽汽至一号高压加热器管线，
204-三级抽汽至二号高压加热器管线，
205-汽轮机至汽动给水泵管线，
206-低压蒸汽减温装置至低压供热母管管线，
207-汽动给水泵至补水加热器管线，
208-轴封漏气至轴封加热器管线，209-汽轮机至低压蒸汽减温装置管线；
300-化学除盐水罐至轴封加热器管线，301-轴封加热器至补水加热器管线，
302-补水加热器至除氧器管线，304-除氧器至汽动给水泵管线，
305-汽动给水泵至二号高压加热器管线，
306-二号高压加热器至一号高压加热器管线，
307-一号高压加热器至过热蒸汽锅炉管线，
308-一号高压加热器至二号高压加热器疏水管线，
309-二号高压加热器至除氧器疏水管线，
321-轴封加热器至补水加热器疏水管线，
303-补水加热器至除氧器疏水管线；
具体实施方式
如图1、图2所示，中低压联合供热的高能效热电联产系统由过热蒸汽锅炉 101、抽背式汽轮机102、发电机103、汽动给水泵104、除氧器105、一号高压加热器106、二号高压加热器107、轴封加热器108、补水加热器109、中压供热母管111、低压供热母管112、中压蒸汽减温装置121、低压蒸汽减温装置122、中低压联合供热的高能效热电联产系统蒸汽管线、中低压联合供热的高能效热电联产系统给水管线组成，过热蒸汽锅炉101的型号NG-500/10.1-M，抽背式汽轮机102的型号EHNG71/63/160，发电机103的型号50WX18Z-054LLT、功率 50MW；过热蒸汽锅炉101经抽背式汽轮机102带动发电机103发电，抽背式汽轮机102与汽动给水泵104相连，轴封加热器108经补水加热器109、除氧器 105、汽动给水泵104、二号高压加热器107、一号高压加热器106与过热蒸汽锅炉101相连，中压供热母管111与中压蒸汽减温装置121相连，低压供热母管112与低压蒸汽减温装置122相连；
抽背式汽轮机102排气一分为二，一路低品位热能的蒸汽驱动汽动给水泵 104做功，提供过热蒸汽锅炉101给水系统的动力；抽背式汽轮机102设置三级抽汽，第一级抽汽经中压蒸汽减温装置121调节蒸汽参数、使中压蒸汽减温装置121输出的中压蒸汽热工参数达标、并通过中压供热母管111为中压蒸汽工业用户供热，第二级抽汽、第三级抽汽加热过热蒸汽锅炉101给水，抽背式汽轮机102排气的另一路、经低压蒸汽减温装置122调节蒸汽参数、使低压蒸汽减温装置122输出的低压蒸汽热工参数达标、通过低压供热母管112为低压蒸汽工业用户供热，中低压联合供热的高能效热电联产系统输出低品位热能的低压蒸汽，同时提供较高品位热能的中压蒸汽；中压供热母管压力2.6-3.0Mpa、温度280-300℃，低压供热母管压力0.68-0.84Mpa、温度250-280℃；传统背压式热电联产系统采用电动给水泵134，消耗高品位电能提供过热蒸汽锅炉给水系统的动力，背压式汽轮机排气是低品位热能的低压蒸汽，为低压蒸汽工业用户供热。
说明：便于传统抽背式与中低压联合供热的热电联产方案的比对，简述传统抽背式热电联产系统的原理。鉴于热电联产系统热工参数的检测、控制技术成熟，过热蒸汽锅炉、抽背式汽轮机和发电机属公知知识范畴，故只提及；文中围绕热电联产系统的能量流、物流展开论述。考虑表述的简洁、又不失一般性，抽背式汽轮机排气作为辅助蒸汽对除氧器的加热过程作了简化处理。
如图3所示，中低压联合供热的高能效热电联产系统蒸汽管线包括锅炉至汽轮机管线200、一级抽汽至中压蒸汽减温装置管线201、中压蒸汽减温装置至中压供热母管管线202、二级抽汽至一号高压加热器管线203、三级抽汽至二号高压加热器管线204、汽轮机至汽动给水泵管线205、低压蒸汽减温装置至低压供热母管管线206、汽动给水泵至补水加热器管线207、轴封漏气至轴封加热器管线208、汽轮机至低压蒸汽减温装置管线209；
过热蒸汽锅炉101的蒸汽通过锅炉至汽轮机管线200，到达抽背式汽轮机 102；抽背式汽轮机102的一级抽汽、通过一级抽汽至中压蒸汽减温装置管线201，中压蒸汽减温装置121、中压蒸汽减温装置至中压供热母管管线202，到达中压供热母管111；抽背式汽轮机102的二级抽汽、通过二级抽汽至一号高压加热器管线203，到达一号高压加热器106；抽背式汽轮机102的三级抽汽、通过三级抽汽至二号高压加热器管线204，到达二号高压加热器107；抽背式汽轮机102 排气一路、通过汽轮机至汽动给水泵管线205，到达汽动给水泵104；抽背式汽轮机102排气另一路、通过汽轮机至低压蒸汽减温装置管线209，低压蒸汽减温装置122、低压蒸汽减温装置至低压供热母管管线206，到达低压供热母管112；汽动给水泵104排气、通过汽动给水泵至补水加热器管线207，到达补水加热器 109；轴封漏气、通过轴封漏气至轴封加热器管线208，到达轴封加热器108。
如图4所示，中低压联合供热的高能效热电联产系统给水管线包括化学除盐水罐至轴封加热器管线300、轴封加热器至补水加热器管线301、补水加热器至除氧器管线302、除氧器至汽动给水泵管线304、汽动给水泵至二号高压加热器管线305、二号高压加热器至一号高压加热器管线306、一号高压加热器至过热蒸汽锅炉管线307、一号高压加热器至二号高压加热器疏水管线308、二号高压加热器至除氧器疏水管线309、轴封加热器至补水加热器疏水管线321、补水加热器至除氧器疏水管线303；
化学除盐水作为过热蒸汽锅炉101的给水、通过化学除盐水罐至轴封加热器管线300，到达轴封加热器108加热；轴封加热器108出水、通过轴封加热器至补水加热器管线301，到达补水加热器109加热；补水加热器109出水、通过补水加热器至除氧器管线302，到达除氧器105除氧；除氧器105出水、通过除氧器至汽动给水泵管线304，到达汽动给水泵104加压；汽动给水泵104出水、通过汽动给水泵至二号高压加热器管线305，到达二号高压加热器107加热；二号高压加热器107出水、通过二号高压加热器至一号高压加热器管线306，到达一号高压加热器106加热；一号高压加热器106出水、通过一号高压加热器至过热蒸汽锅炉管线307，到达过热蒸汽锅炉101加热；化学除盐水利用轴封漏气和低品位热能蒸汽进行4级加热，4级加热后的化学除盐水、在过热蒸汽锅炉 101中加热成为高温高压蒸汽；
轴封加热器108生成的疏水、通过轴封加热器至补水加热器疏水管线321，到达补水加热器109；轴封加热器108和补水加热器109生成的疏水、通过补水加热器至除氧器疏水管线303，到达除氧器105；一号高压加热器106生成的疏水、通过一号高压加热器至二号高压加热器疏水管线308，到达二号高压加热器 107；一号高压加热器106和二号高压加热器107生成的疏水、通过二号高压加热器至除氧器疏水管线309，到达除氧器105；中低压联合供热的热电联产系统全面回收化学除盐水。