一种适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统的制作方法

本实用新型涉及高背压供热技术领域，尤其涉及一种适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统。

背景技术：

随着热电联产技术的深入发展，国家节能减排要求的逐步提高，火电机组越来越多的承担起了调峰的角色，额定发电量难以保证。在这样的大环境下，为了增强火电机组的生存能力，越来越多的火电机组进行了高背压供热改造，供热能力越来越强，随之而来的供热收入也越来越可观。

然而，随着城市供热负荷的逐年跨越式增长，存量火电机组必将面临供热负荷快速增长的压力，并且迫于环保压力，新建火电机组的可能性非常小，所以需要考虑在不对现有机组容量进行扩容的基础上实现供热负荷的大幅提高的方法。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，能够在不对现有机组容量进行扩容的基础上实现供热负荷的大幅提高，并减小储热体体积。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，包括高背压一级供热装置以及多级跨季节相变储热装置，所述多级跨季节相变储热装置包括从上到下依次串联的多个相变储热单元，各所述相变储热单元的相变温度从上到下依次递减，其中位于最上方的所述相变储热单元与所述高背压一级供热装置的出水口相连，位于最下方的所述相变储热单元与所述高背压一级供热装置的进水口相连。

进一步地，还包括高背压二级供热装置，位于最下方的所述相变储热单元通过第一循环水管路与所述高背压一级供热装置的进水口相连，所述高背压一级供热装置的出水口通过第二循环水管路与所述高背压二级供热装置的进水口相连，所述高背压二级供热装置的出水口通过第三循环水管路与位于最上方的所述相变储热单元相连。

进一步地，在所述第二循环水管路与所述第三循环水管路之间连接有第一旁路，所述第一旁路上设有第一旁路控制阀。

进一步地，在所述第二循环水管路与所述第三循环水管路之间连接有第二旁路，所述第二旁路上设有第二旁路控制阀。

具体地，在所述第一旁路与所述第二旁路之间的第二循环水管路上设有热网循环水泵。

具体地，在所述第一旁路与所述高背压二级供热装置之间的第二循环水管路上设有进口控制阀，在所述高背压二级供热装置与所述第一旁路之间的第三循环水管路上设有出口控制阀。

进一步地，还包括热网供水管路和热网回水管路，所述热网供水管路连接在所述第一旁路与所述第二旁路之间的第三循环水管路上，所述热网回水管路连接在所述第一循环水管路上。

具体地，在所述第二旁路与所述热网供水管路之间的第三循环水管路上设有热网供水控制阀；在所述热网回水管路与所述高背压一级供热装置之间的第一循环水管路上设有补水装置，所述补水装置包括补水箱，所述补水箱通过补水管路与所述第一循环水管路相连，所述补水管路上设有补水泵。

进一步地，所述高背压二级供热装置包括尖峰加热器，所述尖峰加热器的蒸汽进口与高背压汽轮机中压缸抽汽管路相连，所述尖峰加热器的冷凝水出口与去凝结水系统管路相连。

进一步地，所述高背压一级供热装置包括供热冷凝器，所述供热冷凝器的蒸汽进口与第一高背压汽轮机低压缸排汽管路相连，所述供热冷凝器的冷凝水出口与第一去凝结水箱管路相连，在所述第一高背压汽轮机低压缸排汽管路与所述第一去凝结水箱管路之间连接有直接空冷机组空冷岛。

进一步地，所述高背压一级供热装置包括间接空冷机组冷凝器，所述间接空冷机组冷凝器的蒸汽进口与第二高背压汽轮机低压缸排汽管路相连，所述间接空冷机组冷凝器的冷凝水出口与第二去凝结水箱管路相连；在所述第一循环水管路与所述第二循环水管路之间连接有循环冷却水系统，所述循环冷却水系统包括循环冷却水管路以及依次连接在所述循环冷却水管路上的间接空冷循环水冷却塔和循环冷却水泵，在所述间接空冷循环水冷却塔与所述第二循环水管路之间的循环冷却水管路上设有第一控制阀，在所述循环冷却水泵与所述第一循环水管路之间的循环冷却水管路上设有第二控制阀，在所述循环冷却水管路与所述高背压二级供热装置之间的第二循环水管路上设有第三控制阀，在所述循环冷却水管路与多级跨季节相变储热装置之间的第一循环水管路上设有第四控制阀。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型提供的适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，采用多级跨季节相变储热装置对高背压供热机组的热量进行逐级存储，最大限度保证了高品位热量的储存，同时大幅度减小跨季节储热装置的体积，从而能够在非采暖季回收汽轮机组的冷源损失，提高机组的能量转化效率，能够在采暖季提高机组的供热能力，增加电厂供热收入，进而实现了高背压供热机组在非采暖季的高效运行，在不对现有机组容量扩容的前提下实现供热能力的大幅度提高，并且由于采用多级跨季节相变储热装置，所以储热体体积较小。

附图说明

图1是本实用新型实施例一适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统的结构示意图。

图中：1：第一循环水管路；2：第二循环水管路；3：第三循环水管路；4：多级跨季节相变储热装置；4A：第一级相变储热单元；4B：第二级相变储热单元；4C：第三级相变储热单元；4D：第四级相变储热单元；4E：第五级相变储热单元；5：第一旁路；6：第一旁路控制阀；7：第二旁路；8：第二旁路控制阀；9：热网循环水泵；10：进口控制阀；11：出口控制阀；12：热网供水管路；13：热网回水管路；14：热网供水控制阀；15：补水箱；16：补水管路；17：补水泵；18：尖峰加热器；19：高背压汽轮机中压缸抽汽管路；20：去凝结水系统管路；21：供热冷凝器；22：第一高背压汽轮机低压缸排汽管路；23：第一去凝结水箱管路；24：直接空冷机组空冷岛；25：间接空冷机组冷凝器；26：第二高背压汽轮机低压缸排汽管路；27：第二去凝结水箱管路；28：循环冷却水管路；29：间接空冷循环水冷却塔；30：循环冷却水泵；31：第一控制阀；32：第二控制阀；33：第三控制阀；34：第四控制阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例提供一种适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，包括高背压一级供热装置、高背压二级供热装置以及多级跨季节相变储热装置4，所述多级跨季节相变储热装置4通过第一循环水管路1与所述高背压一级供热装置相连，所述高背压一级供热装置通过第二循环水管路2与所述高背压二级供热装置相连，所述高背压二级供热装置通过第三循环水管路3与所述多级跨季节相变储热装置4相连。

其中，所述多级跨季节相变储热装置4包括从上到下依次串联的多个相变储热单元，各所述相变储热单元的储热介质均为相变材料，所述相变材料可以采用石蜡，则各所述相变储热单元所采用的石蜡熔点不同，各所述相变储热单元所采用石蜡的熔点从上到下依次递减，从而使得各所述相变储热单元所对应的相变温度从上到下依次递减。

在本实施例中，所述多级跨季节相变储热装置4包括相互串联的五个相变储热单元，所述的五个相变储热单元从上到下依次为第一级相变储热单元4A、第二级相变储热单元4B、第三级相变储热单元4C、第四级相变储热单元4D、第五级相变储热单元4E，所述的五个相变储热单元所对应的相变温度从上到下依次为110℃、90℃、69.5℃、50.6℃、40.2℃。当然，也可以根据实际需求任意设置所述多级跨季节相变储热装置4中串联的相变储热单元的数量，优选设置至少三个相变储热单元。通过采用所述多级跨季节相变储热装置4，能够对热量进行逐级存储，相同储热量时，储热体占地更小，储热效率更高。

其中，位于最上方的第一级相变储热单元4A与所述第三循环水管路3相连，位于最下方的第五级相变储热单元4E与所述第一循环水管路1相连。

进一步来说，在所述第二循环水管路2与所述第三循环水管路3之间连接有第一旁路5，所述第一旁路5上设有第一旁路控制阀6。在所述第二循环水管路2与所述第三循环水管路3之间连接有第二旁路7，所述第二旁路7上设有第二旁路控制阀8。

其中，在所述第一旁路5与所述第二旁路7之间的第二循环水管路2上设有热网循环水泵9。

其中，在所述第一旁路5与所述高背压二级供热装置之间的第二循环水管路2上设有进口控制阀10，在所述高背压二级供热装置与所述第一旁路5之间的第三循环水管路3上设有出口控制阀11。

更进一步来说，本系统还包括热网供水管路12和热网回水管路13，所述热网供水管路12连接在所述第一旁路5与所述第二旁路7之间的第三循环水管路3上，所述热网回水管路13连接在所述第一循环水管路1上。

其中，在所述第二旁路7与所述热网供水管路12之间的第三循环水管路3上设有热网供水控制阀14。

其中，在所述热网回水管路13与所述高背压一级供热装置之间的第一循环水管路1上设有补水装置，所述补水装置包括补水箱15，所述补水箱15通过补水管路16与所述第一循环水管路1相连，所述补水管路16上设有补水泵17。

在本实施例中，所述高背压二级供热装置包括尖峰加热器18，所述尖峰加热器18的蒸汽进口与高背压汽轮机中压缸抽汽管路19相连，所述尖峰加热器18的冷凝水出口与去凝结水系统管路20相连。

在本实施例中，所述高背压一级供热装置包括供热冷凝器21，所述供热冷凝器21的蒸汽进口与第一高背压汽轮机低压缸排汽管路22相连，所述供热冷凝器21的冷凝水出口与第一去凝结水箱管路23相连，在所述第一高背压汽轮机低压缸排汽管路22与所述第一去凝结水箱管路23之间连接有直接空冷机组空冷岛24。

本实用新型实施例所述的适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，其工作原理如下：

当高背压供热机组在非采暖季运行时：

其中，蒸汽侧的工作原理为：来自所述第一高背压汽轮机低压缸排汽管路22的热蒸汽，一部分进入所述直接空冷机组空冷岛24通过强制通风冷却冷凝为凝结水，另一部分进入所述供热冷凝器21对储热用循环水进行一级加热。来自所述高背压汽轮机中压缸抽汽管路19的热蒸汽进入所述尖峰加热器18对储热用循环水进行二级加热。当不需要对储热用循环水进行二级加热时，可关闭所述进口控制阀10和出口控制阀11，开启所述第一旁路控制阀6，将所述尖峰加热器18解列，从而使储热用循环水从所述第一旁路5流通。

其中，储热用循环水侧的工作原理为：首先储热用循环水通过所述第一循环水管路1进入所述供热冷凝器21进行一级加热，在所述热网循环水泵9的作用下通过所述第二循环水管路2进入所述尖峰加热器18进行二级加热。或者，当不需要对储热用循环水进行二级加热时，将所述尖峰加热器18解列，使储热用循环水从所述第一旁路5流通。最后经过所述尖峰加热器18进行二级加热后的储热用循环水或直接从所述第一旁路5经过的储热用循环水，进入到所述多级跨季节相变储热装置4，储热用循环水从上到下依次经过各相变储热单元，通过所述相变储热单元中内嵌的换热管依次将热量传递给各相变储热单元的储热介质，从而实现对热量的逐级吸收存储，经过所述多级跨季节相变储热装置4放热后的储热用循环水温度降低到接近40.2℃后，再通过所述第一循环水管路1进入到所述供热冷凝器21，进行下一个加热储热循环工作。

在上述工作过程中，当储热用循环水的压力降低时，可通过所述补水装置为系统补水。

当高背压供热机组在采暖季运行时：

其中，蒸汽侧的工作原理与上述非采暖季相同。

其中，热网回水侧的工作原理为：所述热网回水管路13中的热网回水，一部分经过所述第一循环水管路1进入所述供热冷凝器21，另一部分进入所述多级跨季节相变储热装置4，热网回水从下到上依次经过各相变储热单元。其中，进入所述供热冷凝器21的热网回水被高背压汽轮机低压缸排汽加热，在所述热网循环水泵9的作用下再通过所述第二循环水管路2进入所述尖峰加热器18，被汽轮机中压缸抽汽加热。而进入所述多级跨季节相变储热装置4中的热网回水，可以被各相变储热单元中的储热介质释放的热量逐级加热，经过所述多级跨季节相变储热装置4后的热网回水可以被加热到50℃、69℃或110℃等不同温度。当经过所述多级跨季节相变储热装置4后的热网回水的温度较低(例如50℃或69℃)时，打开所述第二旁路控制阀8，关闭所述热网供水控制阀14，使热网回水经过所述第二旁路7进入到所述尖峰加热器18加热，从而使热网回水的温度达到使用要求，最后输入到所述热网供水管路12中用于采暖供热。当经过所述多级跨季节相变储热装置4后的热网回水的温度较高(例如达到110℃)时，则关闭所述第二旁路控制阀8，打开所述热网供水控制阀14，与经过所述尖峰加热器18加热后的热网回水混合后一同输入到所述热网供水管路12中用于采暖供热。

本实用新型实施例所述的适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，能够在非采暖季回收汽轮机组的冷源损失，提高机组的能量转化效率，能够在采暖季提高机组的供热能力，增加电厂供热收入，同时采用多级跨季节相变储热装置对热量进行逐级存储，最大限度保证了高品位热量的储存，大幅度减小跨季节储热装置的体积，从而在不对现有机组容量扩容的前提下实现供热能力的大幅度提高，并且由于采用多级跨季节相变储热装置，所以储热体体积较小。

实施例二

如图2所示，本实用新型实施例还提供了一种适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，其结构域实施例一基本相同，仅是高背压一级供热装置的结构不同。

在本实施例中，所述高背压一级供热装置包括间接空冷机组冷凝器25，所述间接空冷机组冷凝器25的蒸汽进口与第二高背压汽轮机低压缸排汽管路26相连，所述间接空冷机组冷凝器25的冷凝水出口与第二去凝结水箱管路27相连。

其中，在所述第一循环水管路1与所述第二循环水管路2之间连接有循环冷却水系统，所述循环冷却水系统包括循环冷却水管路28以及依次连接在所述循环冷却水管路28上的间接空冷循环水冷却塔29和循环冷却水泵30。

其中，在所述间接空冷循环水冷却塔29与所述第二循环水管路2之间的循环冷却水管路28上设有第一控制阀31，在所述循环冷却水泵30与所述第一循环水管路1之间的循环冷却水管路28上设有第二控制阀32，在所述循环冷却水管路28与所述高背压二级供热装置之间的第二循环水管路2上设有第三控制阀33，在所述循环冷却水管路28与多级跨季节相变储热装置4之间的第一循环水管路1上设有第四控制阀34。

本实用新型实施例所述的适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，其工作原理如下：

当高背压供热机组在非采暖季运行时：

其中，蒸汽侧的工作原理为：来自所述第二高背压汽轮机低压缸排汽管路26的热蒸汽进入所述间接空冷机组冷凝器25，用于对储热用循环水进行一级加热。来自所述高背压汽轮机中压缸抽汽管路19的热蒸汽进入所述尖峰加热器18对储热用循环水进行二级加热。当不需要对储热用循环水进行二级加热时，可关闭所述进口控制阀10和出口控制阀11，开启所述第一旁路控制阀6，将所述尖峰加热器18解列，从而使储热用循环水从所述第一旁路5流通。

其中，储热用循环水侧的工作原理为：首先储热用循环水通过所述第一循环水管路1进入所述间接空冷机组冷凝器25进行一级加热，然后在所述热网循环水泵9的作用下通过所述第二循环水管路2进入所述尖峰加热器18进行二级加热。或者，当不需要对储热用循环水进行二级加热时，将所述尖峰加热器18解列，使储热用循环水从所述第一旁路5流通。最后经过所述尖峰加热器18进行二级加热后的储热用循环水或直接从所述第一旁路5经过的储热用循环水，进入到所述多级跨季节相变储热装置4，储热用循环水从上到下依次经过各相变储热单元，通过所述相变储热单元中内嵌的换热管依次将热量传递给各相变储热单元的储热介质，从而实现对热量的逐级吸收存储，经过所述多级跨季节相变储热装置4放热后的储热用循环水温度降低到接近40.2℃后，再通过所述第一循环水管路1进入到所述间接空冷机组冷凝器25，进行下一个加热储热循环工作。

在上述工作过程中，当储热用循环水的压力降低时，可通过所述补水装置为系统补水。

当所述多级跨季节相变储热装置4的热量存储满之后，关闭所述第三控制阀33和第四控制阀34，同时开启所述第一控制阀31和第二控制阀32，使机组冷源切回到所述循环冷却水系统进行工作。

当高背压供热机组在采暖季运行时：

其中，蒸汽侧的工作原理与上述非采暖季相同。

其中，热网回水侧的工作原理为：所述热网回水管路13中的热网回水，一部分经过所述第一循环水管路1进入所述间接空冷机组冷凝器25，另一部分进入所述多级跨季节相变储热装置4，热网回水从下到上依次经过各相变储热单元。其中，进入所述间接空冷机组冷凝器25的热网回水被高背压汽轮机低压缸排汽加热，在所述热网循环水泵9的作用下再通过所述第二循环水管路2进入所述尖峰加热器18，被汽轮机中压缸抽汽加热。而进入所述多级跨季节相变储热装置4中的热网回水，可以被各相变储热单元中的储热介质释放的热量逐级加热，经过所述多级跨季节相变储热装置4后的热网回水可以被加热到50℃或110℃等不同温度。当经过所述多级跨季节相变储热装置4后的热网回水的温度较低(例如50℃)时，打开所述第二旁路控制阀8，关闭所述热网供水控制阀14，使热网回水经过所述第二旁路7进入到所述尖峰加热器18加热，从而使热网回水的温度达到使用要求，最后输入到所述热网供水管路12中用于采暖供热。当经过所述多级跨季节相变储热装置4后的热网回水的温度较高(例如达到110℃)时，则关闭所述第二旁路控制阀8，打开所述热网供水控制阀14，与经过所述尖峰加热器18加热后的热网回水混合后一同输入到所述热网供水管路12中用于采暖供热。

本实用新型实施例所述的适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，能够在非采暖季回收汽轮机组的冷源损失，提高机组的能量转化效率，能够在采暖季提高机组的供热能力，增加电厂供热收入，同时采用多级跨季节相变储热装置对热量进行逐级存储，最大限度保证了高品位热量的储存，大幅度减小跨季节储热装置的体积，从而在不对现有机组容量扩容的前提下实现供热能力的大幅度提高，并且由于采用多级跨季节相变储热装置，所以储热体体积较小。

综上所述，本实用新型实施例所述的适用于高背压供热机组的跨季节多级相变储热系统，实现了跨季节多级相变储热，最大限度保证了高品位热量的储存，大幅度减小跨季节储热装置的体积，从而能够在不对现有机组容量扩容的前提下实现供热能力的大幅度提高。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。