一种用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置和方法，主要适用于供热抽汽管存在过热度的热电厂中，属于热电联产领域。
【背景技术】
[0002]近年来，国家“十二五”规划明确提出了2015年全国单位国内生产总值能耗要比2010年降低16%，单位国内生产总值CO2排放降低17%等节能减排指标。火力发电厂是主要的用能大户，这就要求各发电企业采取先进的技术措施，以提高电厂的能源利用效率。
[0003]目前，我国集中供热从20世纪90年代开始，且得到了快速的发展。对于早期已经实现集中供热的工业供热电厂或居民采暖供热电厂，由于供热技术粗放、简单，造成能量损失严重，使得热电厂的综合能源利用效率无法进一步提高，造成这一现象的主要原因是许多热电厂的供热抽汽管都存在一定的过热度，当抽汽直接用于对外供热时，将存在很大的能量转换损失。如工业供热抽汽管，为降低蒸汽的温度，直接对蒸汽进行喷水减温，这其中存在很大的熵损失;而居民采暖抽汽，直接将过热的蒸汽送入热网加热器加热热网回水，由于两种能流温差过大，导致热网加热器的能量转换效率过低。因此，如何进一步充分回收该部分的过热度，提高能量转换率，从而提高热电厂的综合能源利用效率，将变得至关重要。
[0004]现在也有一些能够提高电厂综合能源利用效率的装置，如公开日为2010年11月24日，公开号为CN201652566U的中国专利中，公开了一种非对称式串联供热装置，该非对称式串联供热装置中，两台供热机组的供热抽汽管控制阀各连接一台热网加热器，两台热网加热器为非对称式串联，采用非对称式串联供热装置降低供热机组的供热抽汽管压力，实现对循环水的逐级加热，能量的梯级利用，与常规的并联布置方式相比，在供热量相同的情况下，能够提高循环水出口温度，增加热电厂的经济效益，但是该非对称式串联供热装置由于受到结构的限制，使用不够灵活。
[0005]综上所述，目前还没有一种结构设计合理，性能可靠，有利于提高热电厂综合能源利用效率的用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置和方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，按照“温度对口，梯级利用”的用能原则，而提供一种结构设计合理，性能可靠，有利于提高热电厂综合能源利用效率的用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置和方法。
[0007]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:该用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置的结构特点在于:包括回热加热器、回热抽汽管、阀门A、阀门B、锅炉给水回水管、锅炉给水供水管、阀门C、阀门D、阀门E、供热抽汽管、减温抽汽管、汽水换热器、阀门F、阀门G、阀门H、锅炉给水供水支管一、旁路、锅炉给水回水支管、锅炉给水供水支管二和供热结构，所述回热抽汽管和回热加热器连接，所述锅炉给水回水管和锅炉给水供水管均与回热加热器连接，所述锅炉给水回水支管的一端连接在锅炉给水回水管上，该锅炉给水回水支管的另一端连接在汽水换热器上，所述锅炉给水供水支管二的一端连接在汽水换热器上，该锅炉给水供水支管二的另一端连接在锅炉给水供水管上，所述锅炉给水供水支管一的一端连接在锅炉给水回水管上，该锅炉给水供水支管一的另一端连接在锅炉给水供水支管二上，所述阀门B安装在锅炉给水回水管上，所述锅炉给水回水支管的一端、阀门B、锅炉给水供水支管一的一端和回热加热器沿锅炉给水回水管依次排列，所述阀门A安装在锅炉给水供水管上，该阀门A位于锅炉给水供水支管二的另一端和回热加热器之间，所述阀门D安装在锅炉给水回水支管上，所述阀门C安装在锅炉给水供水支管二上，该阀门C位于锅炉给水供水支管一的另一端和锅炉给水供水支管二的另一端之间，所述阀门E安装在锅炉给水供水支管一上，所述供热抽汽管和减温抽汽管均与汽水换热器连接，所述旁路的一端连接在供热抽汽管上，该旁路的另一端连接在减温抽汽管上，所述阀门H安装在旁路上，所述阀门F安装在供热抽汽管上，该阀门F位于旁路的一端和汽水换热器之间，所述阀门G安装在减温抽汽管上，该阀门G位于旁路的另一端和汽水换热器之间；所述供热结构包括蒸汽疏水管、热网加热器、热网回水管和热网供水管，所述减温抽汽管、蒸汽疏水管、热网回水管和热网供水管均与热网加热器连接;或者，所述供热结构包括减温减压装置和工业供汽管，所述减温抽汽管和工业供汽管均与减温减压装置连接。
[0008]作为优选，本发明所述回热加热器为电厂回热系统中的I号高压加热器、2号高压加热器、3号高压加热器、除氧器、5号高压加热器、6号高压加热器、7号高压加热器和8号高压加热器中的一个或两个以上。
[0009]作为优选，本发明所述减温减压装置也可以替换成余热余压利用装置。
[0010]—种使用能量梯级利用装置的能量梯级利用方法，其特点在于:所述能量梯级利用方法的步骤如下:当供热结构包括蒸汽疏水管、热网加热器、热网回水管和热网供水管时，先根据锅炉给水回水管和供热抽汽管的温度相匹配的原则，确定回热加热器的级数，然后锅炉给水通过锅炉给水回水管和锅炉给水回水支管分别进入回热加热器与汽水换热器，经过换热后汇集成一路，调节阀门C和阀门E，用于选择汽水换热器与回热加热器之间的串联连接方式或并联连接方式，调节阀门B和阀门D的开度，用于调节锅炉给水回水管和锅炉给水回水支管分别进入回热加热器和汽水换热器的锅炉给水流量;供热抽汽通过供热抽汽管进入汽水换热器后，与汽水换热器内的锅炉给水进行换热，并通过减温抽汽管进入热网加热器，与热网加热器内的热网回水进行换热，形成的蒸汽疏水通过蒸汽疏水管返回热电厂的疏水系统，热网回水被加热后形成热网供水，并通过热网供水管提供给居民采暖，调节阀门F和阀门H的开度，用于调节供热抽汽管进入汽水换热器的供热抽汽流量，多余的供热抽汽由旁路汇集至减温抽汽管；
或者，当供热结构包括减温减压装置和工业供汽管时，先根据锅炉给水回水管和供热抽汽管的温度相匹配的原则，确定回热加热器的级数，然后锅炉给水通过锅炉给水回水管和锅炉给水回水支管分别进入回热加热器与汽水换热器，经过换热后，锅炉给水通过锅炉给水供水管和锅炉给水供水支管二汇集成一路，调节阀门C和阀门E，用于选择汽水换热器与回热加热器之间的串联连接方式或并联连接方式，调节阀门B和阀门D的开度，用于调节锅炉给水回水管和锅炉给水回水支管分别进入回热加热器和汽水换热器的锅炉给水流量；供热抽汽通过供热抽汽管进入汽水换热器后，与汽水换热器内的锅炉给水进行换热，并通过减温抽汽管进入减温减压装置进行进一步降温降压，然后形成工业供汽并通过工业供汽管直接对外供热，调节阀门F和阀门H的开度，用于调节供热抽汽管进入汽水换热器的供热抽汽流量，多余的供热抽汽由旁路汇集至减温抽汽管。
[0011]作为优选，本发明将用于对外供热的抽汽高于饱和温度的部分热量或全部热量进行回收，用于加热锅炉给水，完全替代或部分替代某级或几级回热加热器。
[0012]作为优选，本发明在根据锅炉给水回水管和供热抽汽管的温度相匹配原则时，根据温度梯级利用原理，供热抽汽温度要与锅炉给水温度相匹配，确定回热加热器的级数，回热抽汽为相对应的汽轮机回热抽汽。
[0013]作为优选，本发明当供热抽汽为居民采暖抽汽时，从汽水换热器出来的减温抽汽温度需略高于该蒸汽饱和温度；当供热抽汽为工业抽汽时，从汽水换热器出来的减温抽汽温度需与工业用户所需蒸汽温度相匹配，此时供汽温度略高于工业用户所需温度。
[0014]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:(I)设计合理，结构简单，性能可靠，基于能量的梯级利用原理，合理设计供热抽汽的过热度回收方法；(2)供热抽汽温度被降至略高于饱和蒸汽温度或略高于工业用户所需温度，从