一种蓄热调控分布式热电联产系统的制作方法

本发明属于分布式储热调控领域，特别涉及一种压差发电，蒸汽存储调控系统。

背景技术：

当前的锅炉供气系统构成简单，能源利用效率较低，因为蒸汽负荷处于波动状态，在负荷较低时甚至要停炉，这使得锅炉燃烧很不稳定，锅炉工人需根据蒸汽压力表按需添加燃料进行调节，这无疑加大了工人的劳动负荷，而且会减小锅炉使用寿命。

发明专利内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种蓄热调控分布式热电联产系统，以解决当前蒸汽负荷波动大，峰值负荷远超锅炉蒸发量，能源利用效率较低的问题。

为实现以上目的，本发明提出了以下的技术方案：

一种蓄热调控分布式热电联产系统，包括蒸汽锅炉、压差发电机、蒸汽蓄热器，所述压差发电机连接蒸汽锅炉的蒸汽出口，所述压差发电机的蒸汽出口通过带有控制阀的管路连接所述蒸汽蓄热器的进口和热用户；所述蒸汽蓄热器的蒸汽出口通过带控制阀的管路连接于热用户，所述压差发电机利用所述蒸汽锅炉的热蒸汽的高压进行发电，供电用户使用。

所述压差发电机的蒸汽出口与所述蒸汽蓄热器的入口之间的管道上设置有止回阀，所述蒸汽蓄热器的蒸汽出口与热用户之间的管道上设置有减压阀。

所述压差发电机蒸汽出口与所述蒸汽蓄热器入口之间带有控制阀的管道并联一旁路管路。

所述蒸汽蓄热器的蒸汽出口与热用户之间的管道并联有一旁路管路。

在所述蒸汽蓄热器靠近所述蒸汽锅炉的一侧设有疏水阀，确保蒸汽蓄热器中的水液面保持衡定。

在所述蒸汽蓄热器远离所述蒸汽锅炉的一侧设有液面指示器，所述液面指示器与所述蒸汽锅炉连通，同时监测蒸汽锅炉和蒸汽蓄热器中的水量。

进一步地，所述蒸汽蓄热器容量大小通过以下计算方法确定：

其中，m为所述蒸汽锅炉的最大连续蒸发量，mmax为所述蒸汽锅炉的蒸气峰值负荷，t为峰值负荷所持续的时间，为所述蒸汽蓄热器充气压力p1下的冷凝水热量，为所述蒸汽蓄热器出口压力p2下的冷凝水热量，hfg为所述蒸汽蓄热器出口压力p2下的产生1kg饱和水所需的热量，f为闪蒸蒸汽比例。

再进一步地，所述蒸汽蓄热器采用卧式蒸汽蓄热器，其尺寸满足以下条件：

其中，l为蒸汽蓄热器长度，d为蒸汽蓄热器直径，同时还需满足：不发生蒸汽带水的最大蒸发率s(kg/m2h)为操作压力p(barg)的220倍，

本发明相较于现有技术，具备以下有益效果：

本发明储热系统用于分布式热电联产热能的存储释放，根据热用户的实际负荷情况而设计，将低负荷时的蒸汽进行储存，在需要时通过闪蒸原理进行减压释放，存储量应满足任意峰值情况。蓄热器有良好的保温特性，热损失小，并且不影响蒸汽品质。本发明储热系统有效提高了锅炉的利用效率和能源综合利用效率；同时，通过系统的调节，可以使蒸汽负荷曲线更加平缓，减少部分燃料消耗，提高了系统的经济性。

附图说明

图1是本发明蓄热调控分布式热电联产系统的原理图。

图2是实施例中蓄热调控分布式热电联产系统的拓扑结构图。

图3是实施例中无蒸汽蓄热器的锅炉供热系统锅炉燃烧率曲线图。

图4是实施例中有蒸汽蓄热器的锅炉供热系统锅炉燃烧率曲线图。

附图标记：

100-蒸汽锅炉、200-压差发电机、300-蒸汽蓄热器、10-旁路管路、20-止回阀、30-减压阀、40-疏水阀、50-液面指示器、60-控制阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

如图1所示，一种蓄热调控分布式热电联产系统包括锅炉系统、蒸汽储存系统两部分。由蒸汽锅炉100、压差发电机200、蒸汽蓄热器300及各类控制阀连接而成。用户蒸汽负荷由锅炉和蓄热器储存的蒸汽提供，其中，蓄热器只在蒸汽负荷超过锅炉负荷时提供蒸汽。

压差发电机200连接蒸汽锅炉100的蒸汽出口，压差发电机200的蒸汽出口通过带有控制阀60的管路连接蒸汽蓄热器300的进口和热用户；蒸汽蓄热器300的蒸汽出口通过带控制阀60的管路连接于热用户，压差发电机200利用蒸汽锅炉的热蒸汽的高压进行发电，供电用户使用。

进一步地，为了在系统运行过程中便于控制，在压差发电机200的蒸汽出口与蒸汽蓄热器300的入口之间的管道上设置有止回阀20，蒸汽蓄热器的蒸汽出口与热用户之间的管道上设置有减压阀30。

在蒸汽蓄热器300靠近蒸汽锅炉100的一侧设有疏水阀40，确保蒸汽蓄热器中的水液面保持衡定。

在蒸汽蓄热器300远离蒸汽锅炉100的一侧设有液面指示器50，液面指示器50与蒸汽锅炉100连通，同时监测蒸汽锅炉和蒸汽蓄热器中的水量。

本发明蓄热调控分布式热电联产系统的原理为：将蒸汽通入蒸汽蓄热器300中，加热蒸汽蓄热器300中的水，随着蒸汽的不断充入，蒸汽蓄热器中的温度和压力都不断上升，直至将水温加热到充气压力下的饱和温度，充气完成；释放蒸汽时，根据闪蒸原理，通过减压阀降低蒸汽蓄热器内的压力，蒸汽随即蒸发，控制蒸汽蓄热器最大蒸汽释放率小于最大蒸发率，保证释放的蒸汽为干蒸汽。

进一步地，为了避免后期的运维费用，并且提高工作效率，在压差发电机200的蒸汽出口与蒸汽蓄热器300的蒸汽入口之间的管道并联一旁路管路10，在蒸汽蓄热器300的蒸汽出口与热用户之间的管道上也并联有一旁路管路10。旁路管路10的设计是为了在阀门出现故障时利于维修并且不影响供气。

当用户蒸汽负荷相对平缓，各时段用气量变化不大，则可以不使用蒸汽蓄热器300，蒸汽直接通过管道从压差发电机的蒸汽出口端通过管道被输送至热用户端。

由于蒸汽蓄热器300只能提供短时的蒸汽供给，因此只在高峰负荷时段发挥作用，若各时段蒸汽用量变化较大，存在波峰波谷，则可以使用蒸汽蓄热器平稳负荷。

当负荷平缓时，选择能使锅炉效率在60％以上大小的锅炉即可，即稳定热负荷热负荷应大于锅炉连续蒸发量的60％，最大负荷小于锅炉最大连续蒸发量。

当用气存在波动时，开启止回阀20，将多余的蒸汽从该流路进入蒸汽蓄热器300中，根据热用户生产时间段内的热负荷，分析得出蒸汽峰值负荷的量以及其持续的时间，最大峰值负荷与最大锅炉连续蒸发量的差值即为蒸汽蓄热器300的蓄热能力(吨/小时)。

蒸汽蓄热器300的大小选择可以根据以下方法进行：

根据以下公式计算蒸汽蓄热器的容积：

其中，m为蒸汽锅炉的最大连续蒸发量，mmax为蒸汽锅炉的蒸气峰值负荷，t为峰值负荷所持续的时间，为蒸汽蓄热器充气压力p1下的冷凝水热量，为蒸汽蓄热器出口压力p2下的冷凝水热量，hfg为蒸汽蓄热器出口压力p2下的产生1kg饱和水所需的热量，f为闪蒸蒸汽比例。

此外，卧式蒸汽蓄热器的尺寸需满足以下条件：

其中，l为蒸汽蓄热器长度，d为蒸汽蓄热器直径，同时还需满足：不发生蒸汽带水的最大蒸发率s(kg/m2h)为操作压力p(barg)的220倍，s<220p。

在该蓄热调控分布式热电联产系统运行过程中，在无蒸汽蓄热器的供热系统中，蒸汽锅炉燃烧率曲线如图2所示；有蒸汽蓄热器的供热系统中，其蒸汽锅炉燃烧率如图3所示，可知有蒸汽蓄热器的供热系统其蒸汽锅炉燃烧率更加平缓，蒸汽锅炉燃烧更稳定，对于负荷曲线，起到了削峰填谷的效果。

压差发电机200在系统的整个运行过程中利用蒸汽锅炉出来的高压热蒸汽的高压进行发电，供电用户端使用。在利用高压蒸汽发电的同时，不影响蒸汽品质，实现了对蒸汽进行进一步的利用，起到了很好的节能效果，降低了运行成本。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。