一种用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置。目前还没有能提高热电厂综合能源利用效率的该类装置。本实用新型包括回热加热器、汽水换热器、回热抽汽管、锅炉给水回水管、锅炉给水供水管、供热抽汽管和减温抽汽管，锅炉给水回水管分两支路，其中一支路进入汽水换热器，与来自供热抽汽的蒸汽进行换热，供热抽汽可以是工业抽汽或居民采暖抽汽，回热加热器可以是电厂回热系统中的某一级加热器；根据锅炉给水回水和供热抽汽的温度相匹配原则，确定回热加热器的级数，充分回收利用供热抽汽的过热度，真正使用能量的梯级利用，进一步降低热电厂的能耗，提高热电厂的综合能源利用效率。
【专利说明】
一种用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置，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。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型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。
[0007]本实用新型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，本实用新型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，本实用新型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；
[0011]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。
[0012]作为优选，本实用新型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。
[0013]作为优选，本实用新型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。
[0014]作为优选，本实用新型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。
[0015]本实用新型与现有技术相比，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，从而避免供热抽汽在下一级设备中的能量损失；(3)供热抽汽的过热度被用于加热锅炉给水，替代或部分替代回热加热器，减少了机组的回热抽汽，增加了机组发电能力。本实用新型用于热电厂的抽汽供热系统，可以极大的降低能量转换损失，增加机组发电能力，提高热电厂的综合能源利用率。
[0016]本实用新型的锅炉给水回水分别进入回热加热器与汽水换热器，经过换热后，两支路锅炉给水又汇集成一路，回热加热器的前、后管路上分别装有阀门，汽水换热器的锅炉给水一侧的前、后管路上分别装有阀门，供热抽汽进入汽水换热器，与锅炉给水进行换热后对外供汽，且在进入汽水换热器的前、后管路上装有阀门，汽水换热器的供热抽汽一侧设有旁路，供热抽汽可以是工业抽汽或居民采暖抽汽，回热加热器可以是电厂回热系统中的某一级或几级加热器，回热抽汽为加热器相对应的汽轮机回热抽汽。
[0017]本实用新型的供热抽汽可以是工业抽汽或居民采暖抽汽，当供热抽汽为居民采暖抽汽时，减温抽汽与热网加热器连接，蒸汽进入热网加热器，通过加热热网回水对外供热；当供热抽汽为工业供汽时，减温抽汽可以与减温减压装置或小汽轮机连接，将蒸汽进一步降温降压后，对外直接供汽。汽水换热器与回热加热器之间可以采用串联或并联方式。回热加热器的前、后管路上分别装有阀门，与汽水换热器相连接的抽汽管路和锅炉给水管路的前、后也都分别装有阀门，用于调节控制或隔离。供热抽汽与汽水换热器相连接的管路设有旁路，旁路上装有阀门，用于调节控制进入汽水换热器的供热抽汽量。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型实施例中用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置的结构示意图。
[0019]图2是本实用新型实施例中用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置在进行能量梯级利用时的结构示意图。
[0020]图3是本实用新型实施例中用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置在进行能量梯级利用时的另一结构不意图。
[0021]图中:丨―回热加热器、2—回热抽汽管、3—阀门A、4—阀门B、5—锅炉给水回水管、6—锅炉给水供水管、7—阀门C、8—阀门D、9一阀门E、10—供热抽汽管、11 一减温抽汽管、12—汽水换热器、13—阀门F、14一阀门G、15—阀门H、16一蒸汽疏水管、17一热网加热器、18—热网回水管、19 一热网供水管、20—减温减压装置、21—工业供汽管、22—锅炉给水供水支管一、23—旁路、24—锅炉给水回水支管、25—锅炉给水供水支管二。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0023]实施例。
[0024]参见图1至图3，本实施例中用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置包括回热加热器1、回热抽汽管2、阀门A3、阀门B4、锅炉给水回水管5、锅炉给水供水管6、阀门C7、阀门D8、阀门E9、供热抽汽管10、减温抽汽管11、汽水换热器12、阀门F13、阀门G14、阀门H15、锅炉给水供水支管一 22、旁路23、锅炉给水回水支管24、锅炉给水供水支管二 25和供热结构。
[0025]本实施例中的回热抽汽管2和回热加热器I连接，锅炉给水回水管5和锅炉给水供水管6均与回热加热器I连接，锅炉给水回水支管24的一端连接在锅炉给水回水管5上，该锅炉给水回水支管24的另一端连接在汽水换热器12上，锅炉给水供水支管二 25的一端连接在汽水换热器12上，该锅炉给水供水支管二 25的另一端连接在锅炉给水供水管6上，锅炉给水供水支管一 22的一端连接在锅炉给水回水管5上，该锅炉给水供水支管一 22的另一端连接在锅炉给水供水支管二 25上。
[0026]本实施例中的阀门B4安装在锅炉给水回水管5上，锅炉给水回水支管24的一端、阀门B4、锅炉给水供水支管一22的一端和回热加热器I沿锅炉给水回水管5依次排列，阀门A3安装在锅炉给水供水管6上，该阀门A3位于锅炉给水供水支管二 25的另一端和回热加热器I之间，阀门D8安装在锅炉给水回水支管24上，阀门C7安装在锅炉给水供水支管二25上，该阀门C7位于锅炉给水供水支管一22的另一端和锅炉给水供水支管二25的另一端之间，阀门E9安装在锅炉给水供水支管一 22上。
[0027]本实施例中的供热抽汽管10和减温抽汽管11均与汽水换热器12连接，旁路23的一端连接在供热抽汽管10上，该旁路23的另一端连接在减温抽汽管11上，阀门H15安装在旁路23上，阀门F13安装在供热抽汽管10上，该阀门F13位于旁路23的一端和汽水换热器12之间，阀门G14安装在减温抽汽管11上，该阀门G14位于旁路23的另一端和汽水换热器12之间。
[0028]本实施例中的供热结构包括蒸汽疏水管16、热网加热器17、热网回水管18和热网供水管19，减温抽汽管11、蒸汽疏水管16、热网回水管18和热网供水管19均与热网加热器17连接;或者，供热结构包括减温减压装置20和工业供汽管21，减温抽汽管11和工业供汽管21均与减温减压装置20连接。
[0029]本实施例中的回热加热器I可以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、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。减温减压装置20也可以替换成余热余压利用装置。
[0030]本实施例中使用能量梯级利用装置的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16、热网加热器17、热网回水管18和热网供水管19时，先根据锅炉给水回水管5和供热抽汽管10的温度相匹配的原则，确定回热加热器I的级数，然后锅炉给水通过锅炉给水回水管5和锅炉给水回水支管2 4分别进入回热加热器I与汽水换热器12，经过换热后，锅炉给水通过锅炉给水供水管6和锅炉给水供水支管二25汇集成一路，调节阀门C 7和阀门E 9，用于选择汽水换热器12与回热加热器I之间的串联连接方式或并联连接方式，调节阀门B 4和阀门D 8的开度，用于调节锅炉给水回水管5和锅炉给水回水支管24分别进入回热加热器I和汽水换热器12的锅炉给水流量;供热抽汽通过供热抽汽管10进入汽水换热器12后，与汽水换热器12内的锅炉给水进行换热，并通过减温抽汽管11进入热网加热器17，与热网加热器17内的热网回水进行换热，形成的蒸汽疏水通过蒸汽疏水管16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19提供给居民采暖，调节阀门F 13和阀门H 15的开度，用于调节供热抽汽管10进入汽水换热器12的供热抽汽流量，多余的供热抽汽由旁路23汇集至减温抽汽管11。
[0031]或者，当供热结构包括减温减压装置20和工业供汽管21时，先根据锅炉给水回水管5和供热抽汽管10的温度相匹配的原则，确定回热加热器I的级数，然后锅炉给水通过锅炉给水回水管5和锅炉给水回水支管2 4分别进入回热加热器I与汽水换热器12，经过换热后，锅炉给水通过锅炉给水供水管6和锅炉给水供水支管二25汇集成一路，调节阀门C 7和阀门E 9，用于选择汽水换热器12与回热加热器I之间的串联连接方式或并联连接方式，调节阀门B 4和阀门D 8的开度，用于调节锅炉给水回水管5和锅炉给水回水支管24分别进入回热加热器I和汽水换热器12的锅炉给水流量;供热抽汽通过供热抽汽管10进入汽水换热器12后，与汽水换热器12内的锅炉给水进行换热，并通过减温抽汽管11进入减温减压装置20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21直接对外供热，调节阀门F13和阀门H 15的开度，用于调节供热抽汽管10进入汽水换热器12的供热抽汽流量，多余的供热抽汽由旁路23汇集至减温抽汽管11。
[0032]本实施例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。在根据锅炉给水回水管5和供热抽汽管10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I的级数，回热抽汽为相对应的汽轮机回热抽汽。当供热抽汽为居民采暖抽汽时，从汽水换热器12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12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。
[0033]本实施例中的供热抽汽可以是工业抽汽或居民采暖抽汽，回热加热器I可以是电厂回热系统中的某一级加热器;根据锅炉给水回水和供热抽汽的温度相匹配原则，确定回热加热器I的级数，充分回收利用供热抽汽的过热度，真正使用能量的梯级利用，进一步降低热电厂的能耗，提高热电厂的综合能源利用效率。
[0034]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型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，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置，其特征在于: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。2.根据权利要求1所述的用于抽汽供热系统的能量梯级利用装置，其特征在于: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。
【文档编号】F24D19/10GK205535722SQ201620138235
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月24日
【发明人】孙士恩, 高新勇, 郑立军, 俞聪, 陈菁, 庞建锋, 冯亦武, 赵明德
【申请人】华电电力科学研究院