本发明涉及一种变负荷热电厂工业供热节能结构及其调节方法，尤其适用于机组负荷与外界负荷变化的工业供热的热电厂。
背景技术：
目前，对于我国早期已经实现工业抽汽集中供热的热电厂，由于供热技术简单粗放，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，许多已经进行工业供热的热电厂并没有实现盈利，甚至出现亏损的情况。造成这一现象的主要原因在于机组实际运行工况偏离机组设计工况，使得工业抽汽过程中由于节流损失严重，从而导致能量严重损失，因而使得热电厂无法实现盈利。现有的技术，如名称为一种变负荷热电厂工业供热节能系统、专利号为201620138236.6的中国实用新型专利，在一定程度上解决了工业抽汽节流损失严重的问题，但是该技术存在以下几个问题：1）机组低负荷运行时，进行高排抽汽时对机组安全性有一定影响；2）当高排热端抽汽时，利用减温减压装置进行降温降压的经济效益不明显；3）没有确定工业供热抽汽端口优化选择的方法，从而未实现在实际操作中达到最大的节能效果。
因此，如何能够在机组实际运行工况下，有效实现热电厂对外进行工业供热，特别是在机组运行工况多变及外界热负荷多变的情况下，在保证机组安全性的前提下，实现高效、节能的工业供热系统及方法，对热电厂扭亏为盈起到了至关重要的作用。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、性能可靠、有利于提高热电厂综合能源利用效率的变负荷热电厂工业供热节能结构及其调节方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种变负荷热电厂工业供热节能结构，包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、一号阀门、三号阀门、中排抽汽管道、工业供汽母管、锅炉再热蒸汽管和高排热端抽汽管道；锅炉和汽轮机高压缸连接；汽轮机高压缸和汽轮机中压缸通过锅炉再热蒸汽管连接；高排热端抽汽管道的进汽端与锅炉再热蒸汽管连接，在高排热端抽汽管道上安装有三号阀门；中排抽汽管道的进汽端与汽轮机中压缸的抽汽端连接，中排抽汽管道上安装有一号阀门；其特征在于：还包括小汽机、高排冷端抽汽管道、高排旁路、中排旁路、排汽旁路、压力匹配器、二号阀门、四号阀门、五号阀门、六号阀门、七号阀门、八号阀门、九号阀门、十号阀门和十一号阀门；高排热端抽汽管道的出汽端与小汽机的进汽端连接；高排冷端抽汽管道一端与汽轮机高压缸的排汽端连接，另一端与高排热端抽汽管道连接；在高排冷端抽汽管道上安装有二号阀门；高排旁路的进汽端与高排热端抽汽管道连接，出汽端与压力匹配器的高压进汽端连接；高排旁路上安装有四号阀门；压力匹配器的高压进汽端上安装有八号阀门，低压进汽端上安装有十一号阀门，出汽端上安装有九号阀门；小汽机的排汽端上安装有六号阀门，进汽端上安装有五号阀门；中排抽汽管道的出汽端与压力匹配器的低压进汽端连接；中排旁路一端与中排抽汽管道的出汽端连接，另一端与工业供汽母管连接；中排旁路上安装有七号阀门；排汽旁路一端与高排旁路的出汽端连接，另一端与工业供汽母管连接；排汽旁路上安装有十号阀门；压力匹配器的出汽端与工业供汽母管连接。
本发明还包括厂用动力设备，小汽机与厂用动力设备连接。
本发明所述的汽轮机中压缸的抽汽端口上装有旋转隔板。
本发明所述的小汽机的排汽端与高排旁路的出汽端连接。
本发明设机组电负荷率p具有一个特定值为n，特定值n满足：当p由100%逐渐降低至n时，中排抽汽管道的抽汽压力参数无法满足工业用户所需；
设工业用户需求热负荷q具有两个特定值为h和k，且0＜h＜k，特定值h和k满足：1）、当q＞h时，单独利用中排抽汽管道或者高排冷端抽汽管道的抽汽，无法满足工业用户需求；2）、当q＞k时，同时利用中排抽汽管道和高排冷端抽汽管道的抽汽，无法满足工业用户需求；
所述的调节方法如下：
（一）、当机组电负荷率p满足100%≥p＞n时：
（1）、若q≤h时，有以下情况：
a、关闭二号阀门和三号阀门，打开并调节一号阀门，使用中排抽汽管道进行抽汽，关闭十一号阀门，打开七号阀门，中排抽汽管道的抽汽经过中排旁路输送至工业供汽母管，来满足工业用户需求；
b、关闭一号阀门和三号阀门，打开并调节二号阀门，使用高排冷端抽汽管道进行抽汽，关闭四号阀门、八号阀门和九号阀门，打开五号阀门、六号阀门和十号阀门，高排冷端抽汽管的抽汽先进入小汽机做功后，再经过排汽旁路输送至工业供汽母管，来满足工业用户需求；
（2）、若h＜q≤k时，关闭三号阀门，打开一号阀门，打开并调节二号阀门，使用中排抽汽管道和高排冷端抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：
关闭十一号阀门，打开七号阀门，中排抽汽管道的抽汽经过中排旁路输送至工业供汽母管；关闭四号阀门、八号阀门和九号阀门，打开五号阀门、六号阀门和十号阀门，高排冷端抽汽管的抽汽先进入小汽机做功后，再经过排汽旁路输送至工业供汽母管；
（3）、若q＞k时，打开一号阀门，打开并调节二号阀门和三号阀门，使用中排抽汽管道、高排冷端抽汽管道和高排热端抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：关闭十一号阀门，打开七号阀门，中排抽汽管道的抽汽经过中排旁路输送至工业供汽母管；关闭四号阀门、八号阀门和九号阀门，打开五号阀门、六号阀门和十号阀门，高排冷端抽汽管道和高排热端抽汽管道的抽汽先混合后，再进入小汽机做功，然后经过排汽旁路输送至工业供汽母管；
（二）、当机组电负荷率p满足n≥p＞0时：
（1）、若q≤h时，有以下情况：
a、关闭一号阀门和三号阀门，打开并调节二号阀门，使用高排冷端抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：关闭四号阀门、八号阀门、九号阀门、七号阀门和十一号阀门，打开五号阀门、六号阀门和十号阀门，高排冷端抽汽管道的抽汽先进入小汽机做功，然后经过排汽旁路输送至工业供汽母管；
b、关闭一号阀门和二号阀门，打开并调节三号阀门，使用高排热端抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：关闭四号阀门、八号阀门、九号阀门、七号阀门和十一号阀门，打开五号阀门、六号阀门和十号阀门，高排热端抽汽管道的抽汽先进入小汽机做功，然后经过排汽旁路输送至工业供汽母管；
c、关闭三号阀门，打开并调节一号阀门和二号阀门，使用高排冷端抽汽管道和中排抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：关闭五号阀门、六号阀门、十号阀门和七号阀门，打开四号阀门、八号阀门、九号阀门和十一号阀门，高排冷端抽汽管道的抽汽经过高排旁路进入压力匹配器，中排抽汽管道的抽汽进入压力匹配器，两者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管；
d、关闭二号阀门，打开并调节一号阀门和三号阀门，使用高排热端抽汽管道和中排抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：关闭五号阀门、六号阀门、十号阀门和七号阀门，打开四号阀门、八号阀门、九号阀门和十一号阀门，高排热端抽汽管道的抽汽经过高排旁路进入压力匹配器，中排抽汽管道的抽汽进入压力匹配器，两者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管；
（2）、若h＜q≤k时，有以下情况：
a、关闭三号阀门，打开并调节一号阀门和二号阀门，使用高排冷端抽汽管道和中排抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：关闭五号阀门、六号阀门、十号阀门和七号阀门，打开四号阀门、八号阀门、九号阀门和十一号阀门，高排冷端抽汽管道的抽汽经过高排旁路进入压力匹配器，中排抽汽管道的抽汽进入压力匹配器，两者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管；
b、关闭二号阀门，打开并调节一号阀门和三号阀门，使用高排热端抽汽管道和中排抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：关闭五号阀门、六号阀门、十号阀门和七号阀门，打开四号阀门、八号阀门、九号阀门和十一号阀门，高排热端抽汽管道的抽汽经过高排旁路进入压力匹配器，中排抽汽管道的抽汽进入压力匹配器，两者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管；
c、关闭一号阀门，打开并调节二号阀门和三号阀门，使用高排热端抽汽管道和高排冷端抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：关闭四号阀门、八号阀门、九号阀门、十一号阀门和七号阀门，打开五号阀门、六号阀门和十号阀门，高排冷端抽汽管道和高排热端抽汽管道的抽汽先混合后，再进入小汽机做功，然后经过排汽旁路输送至工业供汽母管；
（3）、若q＞k时，打开并调节一号阀门、二号阀门和三号阀门，使用中排抽汽管道、高排冷端抽汽管道和高排热端抽汽管道进行抽汽来满足工业用户需求：关闭五号阀门、六号阀门、十号阀门和七号阀门，打开四号阀门、八号阀门、九号阀门和十一号阀门，高排冷端抽汽管道和高排热端抽汽管道的抽汽先混合后，再经过高排旁路进入压力匹配器，中排抽汽管道的抽汽进入压力匹配器，三者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管。
本发明优先选择中排抽汽管道进行抽汽，其次选择高排冷端抽汽管道进行抽汽，最后选择高排热端抽汽管道进行抽汽。
本发明优先选择利用小汽机，其次选择利用压力匹配器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）设计合理，结构简单，性能可靠，基于“温度对口，梯级利用”的用能原则，合理设计工业抽汽端口。（2）机组可以根据实际运行工况，即机组负荷和外界负荷的变化，合理选择工业抽汽端口，避免造成能量损失。（3）在机组低负荷运行进行高排抽汽时，优化选择进行小汽机驱动做功的方法，进一步提高节能效果。（4）在机组低负荷运行时，通过确定调节方法，提高机组运行的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例变负荷热电厂工业供热节能结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，一种变负荷热电厂工业供热节能结构包括锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、旋转隔板4、一号阀门5、中排抽汽管道6、二号阀门7、高排冷端抽汽管道8、锅炉再热蒸汽管9、高排热端抽汽管道10、三号阀门11、四号阀门12、高排旁路13、五号阀门14、小汽机15、六号阀门16、厂用动力设备17、工业供汽母管18、汽轮机低压缸19、凝汽器20、中排旁路22、七号阀门23、压力匹配器24、八号阀门25、九号阀门26、排汽旁路27、十号阀门28和十一号阀门29。
锅炉1和汽轮机高压缸2连接。
汽轮机高压缸2和汽轮机中压缸3通过锅炉再热蒸汽管9连接。
汽轮机中压缸3和汽轮机低压缸19连接。
汽轮机低压缸19、凝汽器20、凝结水泵21依次连接。
小汽机15与厂用动力设备17连接，为厂用动力设备17提供动力，用于驱动包含凝结水泵21在内的厂用动力设备17。
汽轮机中压缸3的抽汽端口上装有旋转隔板4。
高排热端抽汽管道10的进汽端与锅炉再热蒸汽管9连接，出汽端与小汽机15的进汽端连接。在高排热端抽汽管道10上安装有三号阀门11。
高排冷端抽汽管道8一端与汽轮机高压缸2的排汽端连接，另一端与高排热端抽汽管道10连接。在高排冷端抽汽管道8上安装有二号阀门7。
高排旁路13的进汽端与高排热端抽汽管道10连接，出汽端与压力匹配器24的高压进汽端连接。高排旁路13上安装有四号阀门12。
小汽机15的排汽端与高排旁路13的出汽端连接。
压力匹配器24的高压进汽端上安装有八号阀门25，低压进汽端上安装有十一号阀门29，出汽端上安装有九号阀门26。
小汽机15的排汽端上安装有六号阀门16，进汽端上安装有五号阀门14。
中排抽汽管道6的进汽端与汽轮机中压缸3的抽汽端连接，出汽端与压力匹配器24的低压进汽端连接。中排抽汽管道6上安装有一号阀门5。
中排旁路22一端与中排抽汽管道6的出汽端连接，另一端与工业供汽母管18连接。中排旁路22上安装有七号阀门23。
排汽旁路27一端与高排旁路13的出汽端连接，另一端与工业供汽母管18连接。排汽旁路27上安装有十号阀门28。
压力匹配器24的出汽端与工业供汽母管18连接，工业供汽母管18将蒸汽供给工业用户。
上述所有阀门均具有调节、截断与信号传输的功能，可以根据工业用户的需求，进行实时反馈与调节，从而实现电厂侧与用户侧之间的实时调节，降低过供损失。
一种变负荷热电厂工业供热节能结构的调节方法，设机组电负荷率p具有一个特定值为n，特定值n满足：当p由100%逐渐降低至n时，中排抽汽管道6的抽汽压力参数无法满足工业用户所需。设工业用户需求热负荷q具有两个特定值为h和k，且0＜h＜k，特定值h和k满足：1）当q＞h时，单独利用中排抽汽管道6或者高排冷端抽汽管道8的抽汽，无法满足工业用户需求；2）当q＞k时，同时利用中排抽汽管道6和高排冷端抽汽管道8的抽汽，无法满足工业用户需求。
其调节方法如下：
（一）、当机组电负荷率p满足100%≥p＞n时：
（1）、若q≤h时，有以下情况：
a、关闭二号阀门7、三号阀门11，打开并调节一号阀门5，使用中排抽汽管道6进行抽汽，关闭十一号阀门29，打开七号阀门23，中排抽汽管道6的抽汽经过中排旁路22输送至工业供汽母管18，来满足工业用户需求；
b、关闭一号阀门5和三号阀门11，打开并调节二号阀门7，使用高排冷端抽汽管道8进行抽汽，关闭四号阀门12、八号阀门25和九号阀门26，打开五号阀门14、六号阀门16和十号阀门28，高排冷端抽汽管8的抽汽先进入小汽机15做功后，再经过排汽旁路27输送至工业供汽母管18，来满足工业用户需求；
（2）、若h＜q≤k时，关闭三号阀门11，全开一号阀门5，打开并调节二号阀门7，使用中排抽汽管道6和高排冷端抽汽管道8进行抽汽，来满足工业用户需求：此时，关闭十一号阀门29，打开七号阀门23，中排抽汽管道6的抽汽经过中排旁路22输送至工业供汽母管18；此时，关闭四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26，打开五号阀门14、六号阀门16、十号阀门28，高排冷端抽汽管8的抽汽先进入小汽机15做功后，再经过排汽旁路27输送至工业供汽母管18。
（3）、若q＞k时，全开一号阀门5，打开并调节二号阀门7和三号阀门11，使用中排抽汽管道6、高排冷端抽汽管道8和高排热端抽汽管道10进行抽汽，来满足工业用户需求：此时，关闭十一号阀门29，打开七号阀门23，中排抽汽管道6的抽汽经过中排旁路22输送至工业供汽母管18；此时，关闭四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26，打开五号阀门14、六号阀门16、十号阀门28，高排冷端抽汽管道8和高排热端抽汽管道10的抽汽先混合后，再进入小汽机15做功，然后经过排汽旁路27输送至工业供汽母管18。
（二）、当机组电负荷率p满足n≥p＞0时：
（1）、若q≤h时，有以下情况：
a、关闭一号阀门5和三号阀门11，打开并调节二号阀门7，使用高排冷端抽汽管道8进行抽汽，来满足工业用户需求：此时，关闭四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26、七号阀门23、十一号阀门29，打开五号阀门14、六号阀门16、十号阀门28，高排冷端抽汽管道8的抽汽先进入小汽机15做功，然后经过排汽旁路27输送至工业供汽母管18。
b、关闭一号阀门5和二号阀门7，打开并调节三号阀门11，使用高排热端抽汽管道10进行抽汽来满足工业用户需求：关闭四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26、七号阀门23和十一号阀门29，打开五号阀门14、六号阀门16和十号阀门28，高排热端抽汽管道10的抽汽先进入小汽机15做功，然后经过排汽旁路28输送至工业供汽母管18。
c、关闭三号阀门11，打开并调节一号阀门5、二号阀门7，使用高排冷端抽汽管道8和中排抽汽管道6进行抽汽，来满足工业用户需求：此时，关闭五号阀门14、六号阀门16、十号阀门28、七号阀门23，打开四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26、十一号阀门29，高排冷端抽汽管道8的抽汽经过高排旁路13进入压力匹配器24，中排抽汽管道6的抽汽直接进入压力匹配器24，两者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管18。
d、关闭二号阀门7，打开并调节一号阀门5、三号阀门11，使用高排热端抽汽管道10和中排抽汽管道6进行抽汽，来满足工业用户需求：此时，关闭五号阀门14、六号阀门16、十号阀门28、七号阀门23，打开四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26、十一号阀门29，高排热端抽汽管道10的抽汽经过高排旁路13进入压力匹配器24，中排抽汽管道6的抽汽直接进入压力匹配器24，两者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管18。
（2）、若h＜q≤k时，有以下情况：
a、关闭三号阀门11，打开并调节一号阀门5、二号阀门7，使用高排冷端抽汽管道8和中排抽汽管道6进行抽汽，来满足工业用户需求：此时，关闭五号阀门14、六号阀门16、十号阀门28、七号阀门23，打开四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26、十一号阀门29，高排冷端抽汽管道8的抽汽经过高排旁路13进入压力匹配器24，中排抽汽管道6的抽汽直接进入压力匹配器24，两者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管18。
b、关闭二号阀门7，打开并调节一号阀门5、三号阀门11，使用高排热端抽汽管道10和中排抽汽管道6进行抽汽，来满足工业用户需求：此时，关闭五号阀门14、六号阀门16、十号阀门28、七号阀门23，打开四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26、十一号阀门29，高排热端抽汽管道10的抽汽经过高排旁路13进入压力匹配器24，中排抽汽管道6的抽汽直接进入压力匹配器24，两者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管18。
c、关闭一号阀门5，打开并调节二号阀门7和三号阀门11，使用高排热端抽汽管道10和高排冷端抽汽管道8进行抽汽，来满足工业用户需求：此时，关闭四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26、十一号阀门29、七号阀门23，打开五号阀门14、六号阀门16、十号阀门28，高排冷端抽汽管道8和高排热端抽汽管道10的抽汽先混合后，再进入小汽机15做功，然后经过排汽旁路27输送至工业供汽母管18。
（3）、若q＞k时，打开并调节一号阀门5、二号阀门7、三号阀门11，使用中排抽汽管道6、高排冷端抽汽管道8和高排热端抽汽管道10进行抽汽，来满足工业用户需求：此时，关闭五号阀门14、六号阀门16、十号阀门28、七号阀门23，打开四号阀门12、八号阀门25、九号阀门26、十一号阀门29，高排冷端抽汽管道8和高排热端抽汽管道10的抽汽先混合后，再经过高排旁路13进入压力匹配器24，中排抽汽管道6的抽汽直接进入压力匹配器24，三者抽汽混合匹配后，再输送至工业供汽母管18。
在本实施例中，调节方法的选取为：优先选择中排抽汽管道6进行抽汽，其次选择高排冷端抽汽管道8进行抽汽，最后选择高排热端抽汽管道10进行抽汽。
在本实施例中，调节方法的选取为：优先选择利用小汽机15，其次选择利用压力匹配器24。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明；而且，本发明各部分所取的名称也可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。