一种直接空冷机组乏汽余热回收供热系统以及方法与流程

本发明涉及供热领域，具体涉及到一种直接空冷机组乏汽余热回收供热系统以及方法。

背景技术：

对于纯凝式火力发电机组，汽轮机排汽冷源损失占到能源输入热量的50％以上，这对于火力发电汽轮机来说属于排汽废热，但对于能源品质要求较低的居民采暖来说则属于是对能源的严重浪费。高背压供热技术(又称低位能供热技术)为一项可有效回收机组乏汽余热供暖的节能供热技术，即，采暖期以热网循环水回水作为排汽冷却水直接回收机组乏汽余热用于供暖，此技术实现了对机组乏汽余热的有效回收利用，大幅提升机组供热能力，降低了供热耗能成本。

对于直接空冷机组，为实现机组乏汽余热的回收，需在空冷岛上方的排汽支管上增设隔离阀门，并在汽轮机低压缸至空冷岛的排汽主管道上增设旁路支管，将机组排汽引至新增的热网凝汽器。供暖期可根据居民供热负荷需求的不同，分别调整进入到空冷岛和热网凝汽器的乏汽量，可以实现机组热电解耦、灵活运行的需求。但是由于空冷岛排汽支管上的隔离阀门通常都是dn2000以上的大口径真空隔离阀门，在冬季环境气温较低时，阀门频繁动作容易发生关闭不严、空冷岛支列漏汽冻结的危险。为避免空冷岛上冻，可考虑保留部分支列在整个供暖期始终进汽，但会形成较大的能源损失；最理想的运行方式是，整个供暖期空冷岛上方的排汽支管隔离阀门全部关闭，将机组排汽全部引至热网凝汽器中用于供暖，但却存在以热定电、运行不灵活的缺点，无法适应电网调峰需求。因此，常规空冷机组高背压供热运行时，存在灵活运行和空冷岛防冻无法双全的问题。

另外，对于装机两台空冷机组的火力发电厂，受周边供热市场规模限制，一般只对一台空冷机组进行高背压供热技术改造，另一台机组仍采用常规抽凝式运行方式，一旦高背压供热机组出现故障停机，全厂仅靠一台抽凝机组的供热能力将无法满足供热保障性要求，影响居民供热安全。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种直接空冷机组乏汽余热回收供热系统，用于解决常规空冷机组高背压供热运行时所存在的灵活运行和空冷岛防冻无法双全的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种直接空冷机组乏汽余热回收供热系统，其包括：

热网凝汽器；

高背压供热机组，所述高背压供热机组包括高背压供热机组空冷岛和高背压供热机组排汽装置，所述高背压供热机组空冷岛与所述高背压供热机组排汽装置通过第一乏汽管和第一乏汽凝结水管连接，所述第一乏汽管与所述热网凝汽器通过第三乏汽管连接；

相邻机组，所述相邻机组包括相邻机组空冷岛和相邻机组排汽装置，所述相邻机组空冷岛与所述相邻机组排汽装置通过第二乏汽管和第二乏汽凝结水管连接；

所述第一乏汽管与所述第二乏汽管通过第四乏汽管连接，所述第一乏汽凝结水管与所述第二乏汽凝结水管通过第三乏汽凝结水管连接，所述第四乏汽管设置有第一阀门，所述第三乏汽凝结水管设置有第二阀门；

所述第一乏汽管上设置有第三阀门，所述第三阀门位于所述第一乏汽管与所述第四乏汽管的连接处的下游，高背压供热机组空冷岛的上游，所述第三乏汽管上设置有第四阀门。

优选的，所述第一乏汽管设置有第五阀门，所述第五阀门位于所述第一乏汽管与所述第三乏汽管的连接处的上游。

优选的，所述第二乏汽管与所述热网凝汽器通过第五乏汽管连接，所述第五乏汽管之间设置有第六阀门。

优选的，所述第二乏汽管设置有第七阀门，所述第七阀门位于所述第二乏汽管与所述第四乏汽管的连接处的下游。

优选的，所述第四乏汽管设置第一流量监控装置；所述第三乏汽凝结水管设置有第二流量监控装置。

一种直接空冷机组乏汽余热回收供热方法，其基于直接空冷机组高背压供热系统进行实施，其特征在于，所述直接空冷机组乏汽余热回收供热方法包括：在供暖期内，控制所述第三阀门一直处于关闭状态，并控制所述高背压供热机组排汽装置排出的乏汽进入所述热网凝汽器。

优选地，所述控制所述高背压供热机组排汽装置排出的乏汽进入所述热网凝汽器的步骤包括：所述控制所述高背压供热机组排汽装置排出的乏汽进入所述热网凝汽器的步骤包括：当发电负荷高、乏汽余热不能全部由热网凝汽器冷却时，控制所述第一阀门和所述第二阀门处于开启状态，所述高背压供热机组排汽装置排出的乏汽分成两部分，一部分进入所述热网凝汽器，另一部分乏汽经过所述第四乏汽管进入所述相邻机组空冷岛进行冷却，对应的部分乏汽凝结水通过所述第三乏汽凝结水管返回至所述高背压供热机组排汽装置；当发电负荷低、乏汽余热可以由热网凝汽器冷却时，控制述第一阀门和所述第二阀门处于关闭状态，所述高背压供热机组排汽装置排出的乏汽全部进入所述热网凝汽器。

优选地，所述直接空冷机组乏汽余热回收供热方法还包括：其特征在于，所述直接空冷机组乏汽余热回收供热方法还包括：控制第一阀门和第二阀门的开度，使所述第四乏汽管内的乏汽流量与所述乏汽冷凝水的冷凝水流量相等。

一种直接空冷机组乏汽余热回收供热方法，其基于直接空冷机组高背压供热系统进行实施，其特征在于，所述直接空冷机组乏汽余热回收供热方法包括：在供暖期内，当高背压供热机组故障停机时，控制所述第一阀门和所述第二阀门处于开启状态，控制所述第三阀门关闭，所述第五阀门关闭：所述第七阀门开启，所述相邻机组排汽装置排出的部分乏汽通过所述第四乏汽管进入所述热网凝汽器；所述第七阀门关闭，所述相邻机组排汽装置排出的全部乏汽通过所述第四乏汽管进入所述热网凝汽器。

一种直接空冷机组乏汽余热回收供热方法，其基于直接空冷机组高背压供热系统进行实施，其特征在于，所述直接空冷机组乏汽余热回收供热方法包括：在供暖期内，当高背压供热机组故障停机时，控制所述第一阀门和所述第二阀门处于关闭状态，控制所述第三阀门关闭，所述第四阀门关闭，所述第六阀门开启：所述第七阀门开启，所述相邻机组排汽装置排出的部分乏汽通过所述第五乏汽管进入所述热网凝汽器；所述第七阀门关闭，所述相邻机组排汽装置排出的全部乏汽通过所述第四乏汽管进入所述热网凝汽器。

(三)有益效果

本发明的有益效果是通过将高背压供热机组与相邻机组的乏汽管与乏汽凝结水管道进行相连，相邻机组的乏汽管与热网凝汽器相连，在采暖期，高背压供热机组乏汽可通过控制引至热网凝汽器及临机空冷岛的汽量、实现热电解耦运行，高背压供热机组可始终完全隔离空冷岛、确保机组安全防冻；另，当高背压供热机组停机时，临机乏汽余热可引至热网凝汽器补充供热，提高全厂的供热保障性。

附图说明

图1为本发明一种直接空冷机组乏汽余热回收供热系统的结构示意图。

【附图标记说明】

1：第一阀门；2：第二阀门；3：第三阀门；4：第四阀门；5：第五阀门；6：第六阀门；7：第七阀门；8：第一流量监控装置；9：第二流量监控装置；

10：高背压供热机组排汽装置；11：相邻机组排汽装置；12：高背压供热机组空冷岛；13：相邻机组空冷岛；14：热网凝汽器；

20：第一乏汽管；21：第一乏汽凝结水管；22：第三乏汽管；23：第二乏汽管；24：第二乏汽凝结水管；25：第四乏汽管；26：第五乏汽管；27：第三乏汽凝结水管。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供一种直接空冷机组乏汽余热回收供热系统，其包括热网凝汽器14、高背压供热机组，相邻机组。其中，热网凝汽器14用于给热用户供热；高背压供热机组包括高背压供热机组排汽装置10和高背压供热机组空冷岛12，高背压供热机组排汽装置与高背压供热机组空冷岛12通过第一乏汽管20和第一乏汽凝结水管21连接，第一乏汽管20与热网凝汽器14通过第三乏汽管22连接，在供暖期，高背压机组排汽装置10排出的乏汽全部进入热网凝汽器14中冷却，冷却后的乏汽凝结水返回高背压供热机组排汽装置10。在非供暖期，高背压供热机组排汽装置10排出的乏汽全部进入高背压供热机组空冷岛12进行冷却，冷却成乏汽凝结水从乏汽凝结水管返回高背压供热机组的排汽装置进行回收。

相邻机组包括相邻机组排汽装置11和相邻机组空冷岛13，相邻机组排汽装置与相邻机组空冷岛13通过第二乏汽管23和第二乏汽凝结水管24连接，相邻机组排汽装置11排出的乏汽全部进入相邻机组空冷岛13进行冷却，冷却成乏汽凝结水从乏汽凝结水管返回相邻机组的排汽装置进行回收。第一乏汽管20与第二乏汽管23通过第四乏汽管25连接，第一乏汽凝结水管21与第二乏汽凝结水管24通过第三乏汽凝结水管27连接，第四乏汽管25设置有第一阀门1，第三乏汽凝结水管27设置有第二阀门2；第一乏汽管20上设置有第三阀门3，第三阀门3位于第一乏汽管20与第四乏汽管25的连接处的下游，位于高背压供热机组空冷岛的上游，第三乏汽管22上设置有第四阀门4。

常规高背压供热系统，在供暖期，可根据居民供热负荷需求和机组发电负荷的变化来通过控制启闭第三阀门3调整进入高背压供热机组空冷岛13和热网凝汽器14的乏汽量的方式，可实现高背压供热机组热电解耦灵活运行，但是由于第三阀门3是dn2000以上的大口径真空隔离阀门，在冬季环境气温较低时，频繁动作容易发生阀门关闭不严，空冷岛支列漏汽冻结的危险，若为了空冷岛防冻，采暖期始终关闭第三阀门3，高背压供热机组将只能采用以热定电的运行方式，即通过供热负荷的大小来确定发电量的，供热灵活性下降。另外，一旦高背压供热机组故障停机，机组乏汽热量无法回收，电厂供热保障性降低。

为解决高背压供热机组灵活性和高背压供热机组空冷岛12防冻的问题：增加高背压供热机组和相邻机组的第四乏汽管25，并在第四乏汽管25上设置第一隔离门；同时对应的，增加高背压供热机组的空冷岛和相邻机组的空冷岛第三乏汽凝结水管27，并在第三乏汽凝结水管27上增设第二阀门2，在整个供暖期，高背压供热机组空冷岛12进汽第三阀门3始终关闭，高背压供热机组排汽装置10排出的乏汽全部进入热网凝汽器14，保证了空冷岛的安全运行。如果当高背压供热机组的发电负荷高、乏汽热量无法全部由热网凝汽器回收用于供暖时，则开启第四乏汽管25上的第一阀门1和第三乏汽凝结水管27上的第二阀门2，高背压供热机组排汽装置10排出的乏汽分成两部分，一部分进入热网凝汽器14，另一部分乏汽经过第四乏汽管25进入相邻机组空冷岛13进行冷却。如果当高背压供热机组发电负荷低时、乏汽热量可以全部回收时，关闭第一阀门1和第二阀门2，高背压供热机组的乏汽全部进入热网冷凝器用于供暖。这样，在供暖期完全隔离空冷岛、保证空冷岛防冻的同时，提高了空冷高背压供热机组的供热灵活性。

在更优选的实施方式中，参见图1，第一乏汽管20设置有第五阀门5，第五阀门5位于第一乏汽管20与第三乏汽管22的连接处的上游。一旦采暖期高背压供热机组故障停机，为了保证供热，将第五阀门5关闭，第一阀门1和第二阀门2开启，第三阀门3仍维持关闭，相邻机组排汽装置11排出的部分乏汽通过第四乏汽管25进入热网凝汽器14，从而能够有效的提高供热的保障能力。

在另一种实施方式中，参见图1，第二乏汽管23与热网凝汽器通过第五乏汽管26连接，第五乏汽管26之间设置有第六阀门6。一旦采暖期高背压供热机组故障停机，为了保证供热，将第四阀门4关闭，第六阀门6开启，第三阀门3仍维持关闭，相邻机组排汽装置11排出的部分乏汽通过第五乏汽管26进入热网凝汽器14，能够有效的提高供热的保障能力。

进一步地，第二乏汽管23设置有第七阀门7，第七阀门7位于第二乏汽管23与第四乏汽管25的连接处的下游，一旦采暖期高背压供热机组故障停机，可将第七阀门7关闭，将相邻机组排汽装置11排出的全部乏汽通过第四乏汽管25或者通过第五乏汽管26进入热网凝汽器14，全力保障供热能力。

进一步地，第四乏汽管25设置第一流量监控装置8；第三乏汽凝结水管27设置有第二流量监控装置9，在将高背压供热机组的乏汽转入相邻机组空冷岛13的运行过程中，监视第四乏汽管25和空冷岛乏汽凝结水联通管上的流量，即监视第一流量监控装置8与第二流量监控装置9，然后根据第一流量监控装置8与第二流量监控装置9上显示的流量信息，来调整第一阀门1和第二阀门2的开度，可以保证引至乏汽联通管上的乏汽量和乏汽凝结水联通管道上返回的凝结水量等量，从而能够保证直接空冷机组的发电不会受乏汽量的影响。

本发明还提供一种直接空冷机组乏汽余热回收供热方法，参见图1，整个供暖期，控制高背压供热机组空冷岛12进汽第三阀门3始终关闭，并控制高背压供热机组排汽装置10排出的乏汽进入热网凝汽器14，保证了空冷岛的安全运行。

进一步地，控制所述高背压供热机组排汽装置排出的乏汽进入所述热网凝汽器的步骤包括：如果当高背压供热机组的发电负荷高、乏汽热量无法全部回收用于供暖期，则开启第四乏汽管25上的第一阀门1和第三乏汽凝结水管27上的第二阀门2，高背压供热机组排汽装置10排出的乏汽分成两部分，一部分进入热网凝汽器14，另一部分乏汽经过第四乏汽管25进入相邻机组空冷岛13进行冷却。如果当背压供热机组发电负荷低时，乏汽热量可以全部回收时，关闭第一阀门1和第二阀门2，高背压供热机组的乏汽全部进入热网凝汽器用于供暖。这样，在供暖期完全隔离空冷岛、保证空冷岛防冻的同时，提高了空冷高背压供热机组的供热灵活性，

其中，直接空冷机组乏汽余热回收供热方法还包括：在将高背压供热机组的乏汽转入相邻机组空冷岛13的运行过程中，监视第四乏汽管25和空冷岛乏汽凝结水联通管上的流量，即监视第一流量监控装置8与第二流量监控装置9，保证引至乏汽联通管上的乏汽量和乏汽凝结水联通管道上返回的凝结水量等量，可以保证直接空冷机组的发电不会受乏汽量的影响。

本发明还提供一种直接空冷机组乏汽余热回收供热方法，参见图1，在不增设第五乏汽管26道和第六阀门6的情况下，为了提高供热保障性，第一乏汽管20设置有第五阀门5，第五阀门5位于第一乏汽管20与第三乏汽管22的连接处的上游。一旦采暖期高背压供热机组故障停机，第三阀门3仍保持关闭、第四阀门4仍保持开启，将第五阀门5关闭，第一阀门1、第二阀门2开启，第七阀门7开启，相邻机组排汽装置11排出的部分乏汽通过第四乏汽管25进入热网凝汽器14，能够有效的提高供热的保障能力。进一步的，还可以将第七阀门7关闭，相邻机组排汽装置11排出的全部乏汽通过第四乏汽管25进入热网凝汽器14，全力保障供热。

本发明还提供另一种直接空冷机组乏汽余热回收供热方法，参见图1，在未增设第五阀门的情况下，第二乏汽管23与热网凝汽器通过第五乏汽管26连接，第五乏汽管26之间设置有第六阀门6。一旦采暖期高背压供热机组故障停机，控制所述第一阀门和所述第二阀门处于关闭状态，第三阀门3仍保持关闭，第四阀门4关闭，第六阀门6开启，第七阀门7开启，相邻机组排汽装置11排出的部分乏汽通过第五乏汽管26进入热网凝汽器14，能够有效的提高供热的保障能力。进一步的，还可以将第七阀门7关闭，相邻机组排汽装置11排出的全部乏汽通过第四乏汽管25进入热网凝汽器14，全力保障供热。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施方式进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。