一种基于大型空冷机组的热压机组供热系统及其调节方法与流程

本发明涉及热压机供热系统及其调节方法，尤其是涉及基于大型空冷机组的热压机组供热系统及其调节方法

背景技术：
供热系统是城市建设的重要基础设施，我国目前的供热方式主要以集中供热为主，而普遍采用的形式有热电联产供热和区域锅炉房供热，随着节能减排要求的提出和环境保护理念的日益加强，热电联产已成为目前主要的发展趋势。申请号为201110369426.0的中国专利公开了一种纯凝机组实施热电联产的供热系统改造方法，其特征在于利用中排抽汽或者高排抽汽加热热网循环水以满足供热需求，但此系统利用的是高品位蒸汽，在节能方面有一定的劣势；申请号为201210575838.4的中国专利公开了一种空冷机组低位能分级混合供热系统，其主要流程是热网循环水首先在低温热源加热器中被乏汽加热，回收低品位能，然后再送至高温热源加热器吸收中压缸排汽的高位热量，将热网循环水升温到满足热负荷的要求，此方案虽然充分利用了乏汽热量，但是其限制因素也偏多，一是需要大规模的供热负荷，当供热规模小时其并不能起到节能的效果；二是需要主机保证一定的负荷率。综上，现有技术存在的缺陷在于：1、中排抽汽、高排抽汽利用的是高品位蒸汽，在节能方面有一定的劣势。2、高背压供热需要大规模的供热负荷，而且对机组的负荷率需要一定的要求，限制因素比较多。

技术实现要素：
本发明提供了一种基于大型空冷机组的热压机组供热系统及其调节方法，克服了现有技术的上述缺陷。根据本发明所述的一种基于大型空冷机组的热压机组供热系统的调节方法，所述热压机组包含多级真空热压机组(1)，第一级凝气换热器A(6)，第二级凝气换热器B(7，8)，热网加热器(9)以及连接相关装置的汽、水管路及阀门，其中阀门主要有：乏汽管路第一调节阀(10)，乏汽管路第二调节阀(11)，第一级热压机组乏汽进汽调节阀(12)，第二级热压机组乏汽进汽调节阀(13)，第一级凝气换热器进汽调节阀(14)，第二级凝气换热器B1侧乏汽进汽调节阀(15)，第二级凝气换热器B2侧乏汽进汽调节阀(16)，第二级凝气换热器B2侧抽汽进汽调节阀(17)，第二级凝气换热器B1侧抽汽进汽调节阀(18)，中排抽汽第一调节阀(19)，中排抽汽第二调节阀(20)，热网加热器进气调节阀(21)，第一级凝气换热器进水调节阀(22)，第一级凝气换热器出水调节阀(23)，第二级凝气换热器出水调节阀(24)，热网加热器出水调节阀(25)，第二级凝气换热器疏水调节阀(26)，第二级凝气换热器疏水旁路调节阀(27)，第一级凝气换热器疏水调节阀(28)，第二级凝气换热器进水调节阀(29)，第二级凝气换热器水侧旁路调节阀(30)，热网加热器疏水调节阀(31)。三级热网加热器采用串联关系，在不同热负荷要求下通过不同的投入运行方式以保证供热需求；其中，第一级凝气换热器可采用双流程或者多流程换热器；第二级凝气换热器采用单流程，且汽侧腔室分为两级B1、B2，两个腔室分别对应不同的热压机组；所述调节方法分为以下三个阶段：(1)在供热的初末期，由于热负荷率偏低，真空热压机组不投入使用，仅仅依靠大机乏汽加热热网循环水进行供热。如附图1中，打开乏汽管路第二调节阀(11)、第一级凝气换热器进汽调节阀(14)、第二级凝气换热器B1侧乏汽进汽调节阀(15)、第二级凝气换热器B2侧乏汽进汽调节阀(16)，乏汽同时进入第一级凝汽换热器A以及第二级凝气换热器B，热网循环水侧开启第一级凝气换热器进水调节阀(22)、第二级凝气换热器出水调节阀(24)、热网加热器出水调节阀(25)、第二级凝气换热器进水调节阀(29)、第二级凝气换热器水侧旁路调节阀(30)，关闭第一级凝气换热器出水调节阀(23)，使热网循环水在A凝汽换热器入口侧分为两路，一路进入A凝汽换热器、一路进入B凝气换热器，换热后的两路循环水在B凝气换热器出口汇合后送往热用户，在此期间，大机背压可做适当调整，以满足供热需求；(2)当进入次寒期后，由于大机背压的限制，仅仅依靠乏汽不能满足供热需求，需要投入真空热压机组，真空热压机组采用可调式的两级串联，其投入方式如下：当乏汽供热不能满足要求时，首先投入第一级热压机组，打开相对应的阀门，包括第一级热压机组乏汽进汽调节阀(12)、第二级凝气换热器B1侧抽汽进汽调节阀(18)、中排抽汽第一调节阀(19)、中排抽汽第二调节阀(20)，关闭第二级凝气换热器B1侧乏汽进汽调节阀(15)、第二级凝气换热器B2侧乏汽进汽调节阀(16)，热压机组动力蒸汽取自中压缸排汽，引射乏汽后的混合蒸汽进入B1凝气换热器进行加热热网循环水，循环水侧打开第一级凝气换热器出水调节阀(23)，关闭第二级凝气换热器进水调节阀(29)、第二级凝气换热器水侧旁路调节阀(30)，保证循环水先经过A凝气换热器经乏汽换热后再进入B1凝气换热器换热；当热负荷继续增加时，需要投入第二级热压机组，打开对应的第二级热压机组乏汽进汽调节阀(13)、第二级凝气换热器B2侧抽汽进汽调节阀(17)，此级热压机动力蒸汽取自中压缸排汽，引射乏汽后的混合蒸汽进入B2凝气换热器加热热网循环水。(3)当进入严寒期，投入的乏汽及满负荷的真空热压机组仍不能达到供热需求时，需要投入热网加热器进一步加热热网循环水以达到供热需求，打开汽侧管路热网加热器进气调节阀(21)，中压缸排汽进入热网加热器加热热网循环水。根据本发明所述的基于大型空冷机组的热压机组供热系统的调节方法，其中在运行疏水系统时，当在初末期仅仅依靠乏汽供热时，疏水侧开启第二级凝气换热器疏水旁路调节阀(27)，第一级凝气换热器疏水调节阀(28)，关闭第二级凝气换热器疏水调节阀(26)，A、B凝汽换热器的疏水均排入热井；当在严寒期或者次寒期，热压机组或热网换热器投入使用后，打开第二级凝气换热器疏水调节阀(26)，热网加热器疏水调节阀(31)，关闭第二级凝气换热器疏水旁路调节阀(27)，第二级凝汽换热器以及热网换热器的疏水进入A凝汽换热器进一步回收余热后再排放到热井。根据本发明所述的基于大型空冷机组的热压机组供热系统的调节方法，其中所述两级热压机组分别由固定式和可调式热压机组合而成，使其具有更加灵活的调节性能，调节曲线分为从0至0’的多个线段，其中各曲线段代表意义如下：0点：供热开始点；0-b段：初期乏汽供热(热负荷逐渐升高)；c点：第一级热压机组投入运行点；b-c段：由于供水温度提高到TA，循环水流量突降；c-d段：第一级热压机组投入运行及调节曲线(负荷逐渐增加)；e点：第二级热压机组开始投入运行点；d-e段：由于供水温度提高到TB，循环水流量突降；e-f段：第二级热压机组投入运行及调节曲线(负荷逐渐增加)；f点：热网加热器投入运行点；f-g段：热网加热器逐渐增加负荷；g-f’段：热网加热器逐渐降低负荷；f’点：热网加热器退出运行点；f’-e’段：第二级热压机组运行及调节曲线(负荷逐渐降低)；e’点：第二级热压机组退出运行点；e’-d’段：由于供水温度由TB降低到TA，循环水流量有一个突增；d’-c’段：第一级热压机组运行及调节曲线(负荷逐渐降低)；c’点：第一级热压机组退出运行点；c’-b’段：由于供水温度降低，循环水流量有一个突增；b’-0’段：乏汽供热调节段(负荷逐渐降低)；0’点：机组退出供热运行点；综上所述，流量调节曲线方程为：式中：Qn—设计热负荷，W；tn—供热室内计算温度，℃；tw—某天室外实际温度，℃；tw—供热室外计算温度，℃；T'a—不同乏汽背压对应的供水温度，℃；th—热网回水温度，℃；c—水的比热容，J/(kg.℃)，TA—第一级热压机组投运后的供水温度，式中：TB—第二级热压机组投运后的供水温度，℃。本发明还提供了一种实施上述的热压机组供热系统的调节方法的热压机组供热系统，所述热压机组系统包括：两级真空热压机组(1)，第一级凝气换热器A(6)，第二级凝气换热器B(7，8)，热网加热器(9)以及连接相关装置的汽、水管路及阀门，其中阀门主要有：乏汽管路第一调节阀(10)，乏汽管路第二调节阀(11)，第一级热压机组乏汽进汽调节阀(12)，第二级热压机组乏汽进汽调节阀(13)，第一级凝气换热器进汽调节阀(14)，第二级凝气换热器B1侧乏汽进汽调节阀(15)，第二级凝气换热器B2侧乏汽进汽调节阀(16)，第二级凝气换热器B2侧抽汽进汽调节阀(17)，第二级凝气换热器B1侧抽汽进汽调节阀(18)，中排抽汽第一调节阀(19)，中排抽汽第二调节阀(20)，热网加热器进气调节阀(21)，第一级凝气换热器进水调节阀(22)，第一级凝气换热器出水调节阀(23)，第二级凝气换热器出水调节阀(24)，热网加热器出水调节阀(25)，第二级凝气换热器疏水调节阀(26)，第二级凝气换热器疏水旁路调节阀(27)，第一级凝气换热器疏水调节阀(28)，第二级凝气换热器进水调节阀(29)，第二级凝气换热器水侧旁路调节阀(30)，热网加热器疏水调节阀(31)。三级热网加热器采用串联关系，在不同热负荷要求下通过不同的投入运行方式以保证供热需求；其中，第一级凝气换热器可采用双流程或者多流程换热器；第二级凝气换热器采用单流程，且汽侧腔室分为两级B1、B2，两个腔室分别对应不同的热压机组。本发明还提供了一种实施上述的热压机组供热系统的调节方法的热压机组供热系统，其中真空热压机组采用可调式的两级以上的多级串联的形式。根据本发明的基于大型空冷机组的热压机组供热系统及其调节方法，其相对于现有技术而言，能够充分使用乏汽供热，提高低品位能地利用率，起到节能减排的效果，同时具备灵活调节的功能，不受供热规模以及主机负荷的限制。其优点在于：1、相比较中排抽汽供热具有更加节能的效果。2、相比较高背压供热，其调节灵活，不受供热面积和大机负荷的限制。附图说明下面将结合附图对本发明作进一步地描述，其中：图1：基于大型空冷机组的热压机组供热系统的原理图；图2：基于大型空冷机组的热压机组供热系统的供热不同时期与热网循环水量、热压机出水温度的曲线关系图。图中：1-多级热压机组；2-高压缸；3-中压缸；4-低压缸；5-空冷岛；6-A凝汽换热器；7-B凝汽换热器的B1端；8-B凝汽换热器的B2端；9-热网换热器；10-乏汽管路第一调节阀；11-乏汽管路第二调节阀；12-第一级热压机组乏汽进汽调节阀；13-第二级热压机组乏汽进汽调节阀；14-第一级凝气换热器进汽调节阀；15-第二级凝气换热器B1侧乏汽进汽调节阀；16-第二级凝气换热器B2侧乏汽进汽调节阀；17-第二级凝气换热器B2侧抽汽进汽调节阀；18-第二级凝气换热器B1侧抽汽进汽调节阀；19-中排抽汽第一调节阀；20-中排抽汽第二调节阀；21-热网加热器进气调节阀；22-第一级凝气换热器进水调节阀；23-第一级凝气换热器出水调节阀；24-第二级凝气换热器出水调节阀；25-热网加热器出水调节阀；26-第二级凝气换热器疏水调节阀；27-第二级凝气换热器疏水旁路调节阀；28-第一级凝气换热器疏水调节阀；29-第二级凝气换热器进水调节阀；30-第二级凝气换热器水侧旁路调节阀；31-热网加热器疏水调节阀。具体实施方式本发明提供一种新型的供热设计方案及系统，此系统包含可调式热压机组、热网换热器、凝汽换热器及其连接相关装置的阀门和配件，方案核心内容为高背压+可调式热压机组+尖峰加热的多级串联供热系统，根据不同工况下的供热需求可以投入不同的加热设备，以保证整个供热季内热网系统的可调节性和高效性。此套工艺流程调节灵活，不受供热规模和大机负荷量的限制，而且通过对乏汽的利用起到了节能减排的效果。参考图1和2，此方案发明了一种新型的供热设计方案，方案主要内容包含多级真空热压机组(1)，第一级凝气换热器A(6)，第二级凝气换热器B(7，8)，热网加热器(9)以及连接相关装置的汽、水管路及阀门，其中阀门主要有：乏汽管路第一调节阀(10)，乏汽管路第二调节阀(11)，第一级热压机组乏汽进汽调节阀(12)，第二级热压机组乏汽进汽调节阀(13)，第一级凝气换热器进汽调节阀(14)，第二级凝气换热器B1侧乏汽进汽调节阀(15)，第二级凝气换热器B2侧乏汽进汽调节阀(16)，第二级凝气换热器B2侧抽汽进汽调节阀(17)，第二级凝气换热器B1侧抽汽进汽调节阀(18)，中排抽汽第一调节阀(19)，中排抽汽第二调节阀(20)，热网加热器进气调节阀(21)，第一级凝气换热器进水调节阀(22)，第一级凝气换热器出水调节阀(23)，第二级凝气换热器出水调节阀(24)，热网加热器出水调节阀(25)，第二级凝气换热器疏水调节阀(26)，第二级凝气换热器疏水旁路调节阀(27)，第一级凝气换热器疏水调节阀(28)，第二级凝气换热器进水调节阀(29)，第二级凝气换热器水侧旁路调节阀(30)，热网加热器疏水调节阀(31)。三级热网加热器采用串联关系，在不同热负荷要求下通过不同的投入运行方式以保证供热需求。第一级凝气换热器可采用双流程或者多流程换热器，以保证充分的换热效果；第二级凝气换热器采用单流程，且汽侧腔室分为两级B1、B2，两个腔室分别对应不同的热压机组，以起到串联加热的目的，同时具有灵活调节的能力。此套系统工艺流程分为以下三个阶段：(1)在供热的初末期，由于热负荷率偏低，真空热压机组不投入使用，仅仅依靠大机乏汽加热热网循环水进行供热。如附图1中，打开乏汽管路第二调节阀(11)、第一级凝气换热器进汽调节阀(14)、第二级凝气换热器B1侧乏汽进汽调节阀(15)、第二级凝气换热器B2侧乏汽进汽调节阀(16)，乏汽同时进入第一级凝汽换热器A以及第二级凝气换热器B，热网循环水侧开启第一级凝气换热器进水调节阀(22)、第二级凝气换热器出水调节阀(24)、热网加热器出水调节阀(25)、第二级凝气换热器进水调节阀(29)、第二级凝气换热器水侧旁路调节阀(30)，关闭第一级凝气换热器出水调节阀(23)，使热网循环水在A凝汽换热器入口侧分为两路，一路进入A凝汽换热器、一路进入B凝气换热器，换热后的两路循环水在B凝气换热器出口汇合后送往热用户，在此期间，大机背压可做适当调整，以满足供热需求；(2)当进入次寒期后，由于大机背压的限制，仅仅依靠乏汽不能满足供热需求，需要投入真空热压机组，真空热压机组采用可调式的多级串联，以附图1中的两级串联热压机组为例，其投入方式如下：当乏汽供热不能满足要求时，首先投入第一级热压机组，打开相对应的阀门，包括第一级热压机组乏汽进汽调节阀(12)、第二级凝气换热器B1侧抽汽进汽调节阀(18)、中排抽汽第一调节阀(19)、中排抽汽第二调节阀(20)，关闭第二级凝气换热器B1侧乏汽进汽调节阀(15)、第二级凝气换热器B2侧乏汽进汽调节阀(16)，热压机组动力蒸汽取自中压缸排汽，引射乏汽后的混合蒸汽进入B1凝气换热器进行加热热网循环水，循环水侧打开第一级凝气换热器出水调节阀(23)，关闭第二级凝气换热器进水调节阀(29)、第二级凝气换热器水侧旁路调节阀(30)，保证循环水先经过A凝气换热器经乏汽换热后再进入B1凝气换热器换热；当热负荷继续增加时，需要投入第二级热压机组，打开对应的第二级热压机组乏汽进汽调节阀(13)、第二级凝气换热器B2侧抽汽进汽调节阀(17)，此级热压机动力蒸汽取自中压缸排汽，引射乏汽后的混合蒸汽进入B2凝气换热器加热热网循环水。(3)当进入严寒期，投入的乏汽及满负荷的真空热压机组仍不能达到供热需求时，需要投入热网加热器进一步加热热网循环水以达到供热需求，打开汽侧管路热网加热器进气调节阀(21)，中压缸排汽进入热网加热器加热热网循环水。疏水系统运行方式，当在初末期仅仅依靠乏汽供热时，疏水侧开启第二级凝气换热器疏水旁路调节阀(27)，第一级凝气换热器疏水调节阀(28)，关闭第二级凝气换热器疏水调节阀(26)，A、B凝汽换热器的疏水均排入热井；当在严寒期或者次寒期，热压机组或热网换热器投入使用后，打开第二级凝气换热器疏水调节阀(26)，热网加热器疏水调节阀(31)，关闭第二级凝气换热器疏水旁路调节阀(27)，第二级凝汽换热器以及热网换热器的疏水进入A凝汽换热器进一步回收余热后再排放到热井。两级热压机组分别由固定式和可调式热压机组合而成，使其具有更加灵活的调节性能，调节曲线如附图二所示，各曲线段代表意义如下：0点：供热开始点；0-b段：初期乏汽供热(热负荷逐渐升高)；c点：第一级热压机组投入运行点；b-c段：由于供水温度提高到TA，循环水流量突降；c-d段：第一级热压机组投入运行及调节曲线(负荷逐渐增加)；e点：第二级热压机组开始投入运行点；d-e段：由于供水温度提高到TB，循环水流量突降；e-f段：第二级热压机组投入运行及调节曲线(负荷逐渐增加)；f点：热网加热器投入运行点；f-g段：热网加热器逐渐增加负荷；g-f’段：热网加热器逐渐降低负荷；f’点：热网加热器退出运行点；f’-e’段：第二级热压机组运行及调节曲线(负荷逐渐降低)；e’点：第二级热压机组退出运行点；e’-d’段：由于供水温度由TB降低到TA，循环水流量有一个突增；d’-c’段：第一级热压机组运行及调节曲线(负荷逐渐降低)；c’点：第一级热压机组退出运行点；c’-b’段：由于供水温度降低，循环水流量有一个突增；b’-0’段：乏汽供热调节段(负荷逐渐降低)；0’点：机组退出供热运行点；综上所述，流量调节曲线方程为：式中：Qn—设计热负荷，W；tn—供热室内计算温度，℃；tw—某天室外实际温度，℃；t'w—供热室外计算温度，℃；T'a—不同乏汽背压对应的供水温度，℃；th—热网回水温度，℃；c—水的比热容，J/(kg.℃)，TA—第一级热压机组投运后的供水温度，式中：TB—第二级热压机组投运后的供水温度，℃。本发明还提供了一种实施上述热压机组供热系统的调节方法的热压机组供热系统，所述热压机组系统包括：两级真空热压机组(1)，第一级凝气换热器A(6)，第二级凝气换热器B(7，8)，热网加热器(9)以及连接相关装置的汽、水管路及阀门，其中阀门主要有：乏汽管路第一调节阀(10)，乏汽管路第二调节阀(11)，第一级热压机组乏汽进汽调节阀(12)，第二级热压机组乏汽进汽调节阀(13)，第一级凝气换热器进汽调节阀(14)，第二级凝气换热器B1侧乏汽进汽调节阀(15)，第二级凝气换热器B2侧乏汽进汽调节阀(16)，第二级凝气换热器B2侧抽汽进汽调节阀(17)，第二级凝气换热器B1侧抽汽进汽调节阀(18)，中排抽汽第一调节阀(19)，中排抽汽第二调节阀(20)，热网加热器进气调节阀(21)，第一级凝气换热器进水调节阀(22)，第一级凝气换热器出水调节阀(23)，第二级凝气换热器出水调节阀(24)，热网加热器出水调节阀(25)，第二级凝气换热器疏水调节阀(26)，第二级凝气换热器疏水旁路调节阀(27)，第一级凝气换热器疏水调节阀(28)，第二级凝气换热器进水调节阀(29)，第二级凝气换热器水侧旁路调节阀(30)，热网加热器疏水调节阀(31)。三级热网加热器采用串联关系，在不同热负荷要求下通过不同的投入运行方式以保证供热需求；其中，第一级凝气换热器可采用双流程或者多流程换热器；第二级凝气换热器采用单流程，且汽侧腔室分为两级B1、B2，两个腔室分别对应不同的热压机组。本发明还提供了一种实施上述热压机组供热系统的调节方法的热压机组供热系统，其中真空热压机组采用可调式的两级以上的多级串联的形式。本发明提高了供热系统流程以及调节方案，实现了双流程和单流程凝气换热器组合在不同工况下的切换使用。根据本发明的基于大型空冷机组的热压机组供热系统及其调节方法，其相对于现有技术而言，能够充分使用乏汽供热，提高低品位能地利用率，起到节能减排的效果，同时具备灵活调节的功能，不受供热规模以及主机负荷的限制。其优点在于：1、相比较中排抽汽供热具有更加节能的效果。2、相比较高背压供热，其调节灵活，不受供热面积和大机负荷的限制。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的保护范围由权利要求书所限定。