一种利用供热过程压差发电的装置及方法与流程

本发明属于节能领域，具体涉及一种利用供热过程用户需求压力与供热管网之间压差发电的装置及方法。

背景技术：

工业供热系统主要由一个热源、供热输配管道、蒸汽用户等组成。工业供热管道往往带有多家工业蒸汽用户，且各家蒸汽用户的用热参数各不相同，即便是相同的也存在远近的差异。为了满足最难满足的蒸汽用户的需求，供热参数往往大于其他用户的实际所需。最难满足的蒸汽用户一般是用户需求压力加上热源到用户之间的输送压损。因此，在供热过程中用户侧经常存在减压减温现象。通常的做法是关小阀门的开度，选择口径较小的阀门等，甚至配备减温或减压装置。这种降压减温方法存在大量的节流损失，即做功能力损失。

1988年，吴仲华教授从能量转化的基本定律出发，阐述热能的梯级利用与品位概念和基于能的梯级利用的总能系统。提出了著名的“温度对口、梯级利用”原则，包括:基于热源品位概念的“温度对口、梯级利用”原则，在高温段，通过热机把能量中品位较高的转化成机械能；在把热机发电和余热利用或供热联合时，大幅度提高能源利用率的“功热并供的梯级利用”原则；把高温下使用的热机与中低温下工作的热机有机联合时，“联合循环的梯级利用”原则等。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种设计合理，性能可靠，利用供热过程用户需求压力与供热管网之间压差发电的装置及方法。

这种利用供热过程压差发电的装置，包括背压式汽轮机、异步发电机、发电侧电源开关a、发电侧电源开关b、电网侧电源开关a和电网侧电源开关b；供热母线a连接用户支线b，用户支线b之后分成两路管线：供热蒸汽进背压式汽轮机管c和补偿调节管d；供热蒸汽进背压式汽轮机管c连接背压式汽轮机输入端，背压式汽轮机输出端依次连接异步发电机和发电侧电源开关a，发电侧电源开关a通过发电侧电源开关b连接用户用电母线g；同时背压式汽轮机的排汽通过背压式汽轮机排汽管e进入蒸汽输出管线f；补偿调节管d连接蒸汽输出管线f；电网侧电源分成两路管线，其中一路管线上依次设有电网侧电源开关a和发电侧电源开关b并连接于用户用电母线g，另一路管线上设有电网侧电源开关b并连接于用户用电母线g。

作为优选：供热母线a、用户支线b、供热蒸汽进背压式汽轮机管c、补偿调节管d、背压式汽轮机排汽管e和蒸汽输出管线f均装有阀门。

这种利用供热过程压差发电的装置的发电方法，包括以下步骤：

1)供热蒸汽通过供热母线a进入用户支线b之后分为两路，一路通过供热蒸汽进背压式汽轮机管c进入背压式汽轮机，背压式汽轮机在高压高温蒸汽的作用下，拖动异步发电机发电，背压式汽轮机做功后的排汽通过背压式汽轮机排汽管e进入蒸汽输出管线f供给用户；同时异步发电机产生的电能输入用户用电母线g并用于用户侧的工作用电，另有一路来源于电网的备用电源与用户用电母线g相连，两路电源分别为用户供电，或同时为用户供电；

2)正常情况下，发电侧电源开关a和发电侧电源开关b闭合，电网侧电源开关a和电网侧电源开关b断开，由发电侧电源即汽轮机系统为用户供电；当发电侧电源不足以满足用户需求时，则闭合电网侧电源开关a，由发电侧电源和电网同时为用户供电；当汽轮机系统出现故障时，则切断发电侧电源开关a、发电侧电源开关b和电网侧电源开关a，闭合电网侧电源开关b，单独采用电网供电保障系统的正常运行；

3)用户支线b分出的另一路供热蒸汽通过补偿调节管d与背压式汽轮机排汽汇合后进入蒸汽输出管线f供给用户；补偿调节管d正常情况下流量较小，当汽轮机系统发生故障无法正常供热时，则调大补偿调节管d上的调节阀开度，由此路直接为用户供热。

本发明的有益效果是：本发明设计合理、结构简单、性能可靠，利用了“能量梯级利用”原则，减少了减温减压器的节流损失，并利用供热过程用户需求压力与供热管网之间压差(即减少的节流损失)发电应用于热用户的工作用电，提高了系统的综合利用效率。且供电系统连接电网作为备用电源，供热系统有一路补偿调节管线作为备用，极大地提高了整个系统的可靠性与稳定性。

附图说明

图1是本发明利用供热过程压差发电的装置结构示意图。

附图标记说明：1-背压式汽轮机，2-异步发电机，3-发电侧电源开关a，4-发电侧电源开关b，5-电网侧电源开关a，6-电网侧电源开关b。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

如图1所示，所述的利用供热过程压差发电的装置，包括背压式汽轮机1、异步发电机2、发电侧电源开关a3、发电侧电源开关b4、电网侧电源开关a5、电网侧电源开关b6。图1中，a为供热母线，b为用户支线，c为供热蒸汽进背压式汽轮机管，d为补偿调节管，e为背压式汽轮机排汽管，f为蒸汽输出管线，g为用户用电母线。供热母线a连接用户支线b，用户支线b之后分成两路管线：供热蒸汽进背压式汽轮机管c和补偿调节管d。供热蒸汽进背压式汽轮机管c连接背压式汽轮机1输入端，背压式汽轮机1输出端依次连接异步发电机2和发电侧电源开关a3，发电侧电源开关a3通过发电侧电源开关b4连接用户用电母线g。同时背压式汽轮机1的排汽通过背压式汽轮机排汽管e进入蒸汽输出管线f。补偿调节管d连接蒸汽输出管线f。电网侧电源分成两路管线，其中一路管线上依次设有电网侧电源开关a5和发电侧电源开关b4并连接于用户用电母线g，另一路管线上设有电网侧电源开关b6并连接于用户用电母线g。

供热蒸汽通过供热母线a进入用户支线b之后分为两路，一路进入背压式汽轮机1，拖动异步发电机2发电，做功后的排汽供给用户，另一路主要起到补偿调节的作用，通常情况下流量较小，当汽轮机系统发生故障无法正常供热时，由此路直接为用户供热。异步发电机2产生的电能与用户用电母线g相连并用于用户侧的工作用电，另有来源于电网的备用电源与用户用电母线g相连，两路电源可分别为用户供电，或同时为用户供电。正常情况下，由发电侧电源(即汽轮机系统)为用户供电；当发电侧电源不足以满足用户需求时，由发电侧电源和电网同时为用户供电；当汽轮机系统发生故障时，切断发电系统，单独采用电网供电保障系统的正常运行。以上所述的所有管道，均有阀组进行控制。具体步骤如下：

1)供热蒸汽通过供热母线a进入用户支线b之后分为两路，一路通过供热蒸汽进背压式汽轮机管c进入背压式汽轮机1，背压式汽轮机1在高压高温蒸汽的作用下，拖动异步发电机2发电，背压式汽轮机1做功后的排汽通过背压式汽轮机排汽管e进入蒸汽输出管线f供给用户。同时异步发电机2产生的电能输入用户用电母线g并用于用户侧的工作用电，另有一路来源于电网的备用电源与用户用电母线g相连，两路电源可分别为用户供电，或同时为用户供电。

2)正常情况下，发电侧电源开关a3和发电侧电源开关b4闭合，电网侧电源开关a5和电网侧电源开关b6断开，由发电侧电源(即汽轮机系统)为用户供电；当发电侧电源不足以满足用户需求时，闭合电网侧电源开关a5，由发电侧电源和电网同时为用户供电；当汽轮机系统出现故障时，切断发电侧电源开关a3、发电侧电源开关b4和电网侧电源开关a5，闭合电网侧电源开关b6，单独采用电网供电保障系统的正常运行。

3)用户支线b分出的另一路供热蒸汽通过补偿调节管d与背压式汽轮机排汽汇合后进入蒸汽输出管线f供给用户，这一路供热蒸汽主要起到补偿调节的作用，通常情况下流量较小，当汽轮机系统发生故障无法正常供热时，调大补偿调节管上调节阀的开度，由此路直接为用户供热。

因此，本装置利用了供热过程用户需求压力与供热管网之间的压差发电并用于用户侧的工作用电，将减温减压器更换为汽轮机系统，减少了减温减压的节流损失，提高了系统的综合利用效率，且供电系统连接电网作为备用电源，供热系统有一路补偿调节管线作为备用，设计合理、简单易行，极大地提高了整个系统的可靠性与稳定性。