母管蒸汽余热能分级加热热电联供系统装置的制作方法

本发明涉及汽轮机抽汽母管蒸汽余压余温利用热电联产技术领域，具体涉及母管蒸汽余热能分级加热热电联供系统装置。

背景技术：

在大型火电厂的实际运行过程中，因为纯凝火力发电工艺中蒸汽只有高位热能才能转换为电，低位热能作为冷源损失(占50％以上)排入大气、才能完成热力循环；热电联产的理念是让蒸汽中能够转换电的有用热能尽量多的转换为高级电能，让发电后含有用能较少的蒸汽(俗称废汽)供热，达到社会资源综合利用率最高；传统的热电联产方式是用汽轮机中压缸排汽直接加热热网循环水，达到100℃左右送给用户，一般大型的亚临界或超临界机组由纯凝改供热时，可选热源加热蒸汽参数：压力p＝0.8-1mpa；温度c＝340--360℃，蒸汽中含有很多可以转换为电能的有用能，以热能形式直接传给了热网水，造成很大有用能损失，显然没有达到资源综合利用率最高。所以最大限度的使蒸汽的有用能转换为高级动力能、降低热源蒸汽压力温度，而又保证供出的热水参数满足用户需求，是热电联产方式不断追求和改进的技术目标。

中国发明专利(cn108035779a)公开了一种水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统，包括汽轮机和对应凝汽器，利用乏汽引出系统，在凝汽器或汽轮机排汽管道上开孔将乏汽引出来，通过管道输送到增汽机乏汽回收利用供热系统；增汽机乏汽回收利用供热系统包括增汽机、增汽机凝汽器；吸收式或压缩式热泵供热系统包括吸收式或压缩式热泵机组，热泵机组动力蒸汽系统连接汽轮机中压缸排汽；增汽机乏汽回收利用供热系统和吸收式或压缩式热泵供热系统相互连接同时接入供热管网；高效回收利用火电厂水冷汽轮机乏汽余热，提高乏汽利用量，提高供热能力，最大程度地降低冷端损失，实现节能效益最大化。由此可见，该发明在水冷机组中实现将增汽机乏汽回收系统与吸收式或压缩式热泵系统相结合，发挥二者的优势，使得整个热力系统参数匹配最合理，运行方式最佳，提高乏汽利用量，提高供热能力，最大程度地降低冷端损失，实现节能效益最大化。

中国发明专利(cn103363564a)公开了一种提高低品位蒸汽热能利用效率的节能供热系统，其特征是，包括热源，热源的一路经第一蒸汽管道和蝶阀与低转速工业汽轮机相连，另一路经第二蒸汽管道与热网二级加热器相连；低转速工业汽轮机的输出轴通过联轴器与汽动热网循环水泵相连，低转速工业汽轮机的背压排汽出口经第三蒸汽管道与热网一级加热器相连，热网一级加热器的热网回水出水口经第一热网回水管道与热网二级加热器相连，第一热网回水管道上设有旁通管，旁通管和热网二级加热器均与热网供水管道相连，热网供水管道与换热子站相连，换热子站经第二热网回水管道与汽动热网循环水泵相连，热网一级加热器和热网二级加热器的凝结水管道均与凝结水回收装置相连，凝结水回收装置连通至热源。由此可见，本发明主要是利用低品位(0.35～0.5mpa.a)蒸汽的低位热能(常规为低位，本系统也可称为高位)做功来驱动低转速1500r/min)工业汽轮机，代替电动机拖动热网循环水泵。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种母管蒸汽余热能分级加热热电联供系统装置。它能够使蒸汽的有用能最大限度的转换为电能，而又保证供出的热水参数满足用户需求。同时实现供电和居民供热两个目标。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，本发明公开了一种母管蒸汽余热能分级加热热电联供系统装置，包括蒸汽母管、蒸汽支管、小汽轮发电机组，热网循环水管路、分级低温热源加热器和疏水阀；所述蒸汽母管上并联连接有多个蒸汽支管，每条蒸汽支管上设有小汽轮发电机组，所述小汽轮发电机组由小汽轮机和发电机组成，所述小汽轮机的末端排汽口处设有排汽阀，多个所述小汽轮发电机组并联组成了小汽轮机发电系统；所述热网循环水管路上串联连接有多个与蒸汽支管数量相对应的分级低温热源加热器，所述分级低温热源加热器可通过所述小汽轮机的排汽口排出的低温低压蒸汽进行加热，所述分级低温热源加热器之间设有用于控制疏水水位的疏水阀，多个所述分级低温热源加热器串联组成了分级低温热源加热系统，所述分级低温热源加热系统中排出的疏水去往主机凝汽器。

进一步的，所述蒸汽母管前端上设有总阀，所述总阀可控制主汽轮机中压缸排汽进入蒸汽母管。

进一步的，所述蒸汽母管上的位于相邻蒸汽支管之间的部分设有分段阀。

进一步的，所述的每个蒸汽支管上均设有可控制支管开闭的进汽阀。

进一步的，所述热网循环水管路前端通入热网循环水低温回水。

进一步的，所述小汽轮机发电系统包括依次设置在各蒸汽支管上的第一小汽轮发电机组……第n小汽轮发电机组，n取2～8；所述低温热源加热系统包括逐级串接的一级低温热源加热器……n级低温热源加热器，n取2～8。

进一步的，所述第一小汽轮发电机组……第n小汽轮发电机组通过各自所在的蒸汽支管依次沿蒸汽母管中的蒸汽流向逆向逐级并联。

进一步的，所述一级低温热源加热器……n级低温热源加热器依次沿热网循环水管路中的水流方向逐级串联。

进一步的，所述第一小汽轮发电机组中的第一小汽轮机排汽压力蒸汽给一级低温热源加热器加热……所述第n小汽轮发电机组中的第n小汽轮机排汽压力蒸汽给n级低温热源加热器加热，第一小汽轮机排汽压力值到第n小汽轮机排汽压力逐级升高、压力值范围为10kpa～105kpa。

进一步的，本发明中利用抽汽母管蒸汽余热能分级加热热电联供系统装置进行热电联供的方法为：

1)一根蒸汽母管并列输出同样参数的蒸汽、进入多个小汽轮发电机组膨胀做功，小汽轮发电机组发出的电能供给电网或自用电系统；

2)在各个小汽轮机的排汽口形成不同的低温低压排汽，使整个低温低压蒸汽(排汽)进一步实现压力温度多层次降低分级，以从低到高的排汽压力蒸汽作为加热热源、串联加热热网循环水；

3)热网循环水的流动先进入最低排汽压力的低温热源加热器进行一级加热，依次逐渐流向排汽压力递增的低温热源加热器、分级加热，达到用户需求供出热水为建筑物取暖，使整个低温热源加热系统换热温差大幅下降。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明将一个压力温度较高的母管汽源、利用蒸汽支管上的多个小汽轮机膨胀做功，在各小汽轮机排汽口形成多个不同的低温低压蒸汽(排汽)热源，使整个低温低压蒸汽进一步实现压力温度多层次降低分级，以从低到高的排汽压力蒸汽作为加热热源、串联加热热网循环水；

(2)本发明分级低温热源加热器采用串联连接模式，热网循环水的流动先进入最低排汽压力的低温热源加热器进行一级加热，依次逐渐流向排汽压力递增的低温热源加热器、分级加热，可对多个对应的支管小汽轮机排汽热源进行梯度利用，梯度加热过程中、每级低温热源加热器的出口循环水温与相应加热的低温汽源温度接近，这样使整个低温热源加热系统换热温差大幅下降，供热系统效率显著提高，节能效果显著；

(3)本发明将基本没有发电作用的多个乏汽(俗称废汽)用来供热，减少了发电厂废汽向大气中的排放，替代供热锅炉节约大量的煤炭资源，社会资源综合利用率大幅提高；

(4)本发明利用蒸汽支管上的多个小汽轮发电机组膨胀做功，将含有较高有用能的母管蒸汽最大限度的转换为高级电能，供给电力用户。

附图说明

图1是本发明采用五级加热时的整体结构示意图；

1-蒸汽母管；11-总阀；12-分段阀；2-蒸汽支管；21-进汽阀；3-小汽轮机发电系统；31-第一小汽轮发电机组；32-第二小汽轮发电机组；33-第三小汽轮发电机组；34-第四小汽轮发电机组；35-第五小汽轮发电机组；36-排汽阀；4-热网循环水管路；5-分级低温热源加热系统；51-一级低温热源加热器；52-二级低温热源加热器；53-三级低温热源加热器；54-四级低温热源加热器；55-五级低温热源加热器；6-疏水阀。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了母管蒸汽余热能分级加热热电联供系统装置，包括蒸汽母管1、蒸汽支管2、小汽轮机发电系统3、热网循环水管路4、分级低温热源加热系统5和疏水阀6，所述蒸汽母管1上连接有多个蒸汽支管2，所述蒸汽支管2上设有小汽轮发电机组，所述小汽轮发电机组的汽轮机末端排汽口处设有排汽阀36，所述热网循环水管路4上连接有串接式分级低温热源加热系统5，所述分级低温热源加热系统5可通过小汽轮发电机组的汽轮机末端排汽口的排气压力蒸汽进行加热，所述分级低温热源加热系统5内部设有控制疏水排出的的疏水阀6。并且所述蒸汽母管1前端上设有总阀11，所述总阀11可控制来自汽轮机中压缸排气进入蒸汽母管1。所述蒸汽母管1的相邻蒸汽支管2之间设有分段阀12。所述热网循环水管路4前端通有循环水低温回水。所述蒸汽支管2均设有可控制支路开闭的进汽阀21。

所述小汽轮机发电系统3包括依次设在各蒸汽支管2上的第一小汽轮发电机组31、第二小汽轮发电机组32、第三小汽轮发电机组33、第四小汽轮发电机组34和第五小汽轮发电机组35，所述分级低温热源加热系统5包括逐级串接的一级低温热源加热器51、二级低温热源加热器52、三级低温热源加热器53、四级低温热源加热器54和五级低温热源加热器55。所述第一小汽轮发电机组31、第二小汽轮发电机组32、第三小汽轮发电机组33、第四小汽轮发电机组34和第五小汽轮发电机组35通过各自所在的蒸汽支管2依次沿蒸汽母管1中的蒸汽流向逆向逐级并联。

所述第一小汽轮发电机组31排汽压力蒸汽给一级低温热源加热器51加热，所述第二小汽轮发电机组32排汽压力蒸汽给二级低温热源加热器52加热，所述第三小汽轮发电机组33排汽压力蒸汽给三级低温热源加热器53加热，所述第四小汽轮发电机组34排汽压力蒸汽给四级低温热源加热器54加热，所述第五小汽轮发电机组35排汽压力蒸汽给五级低温热源加热器55加热。所述一级低温热源加热器51、二级低温热源加热器52、三级低温热源加热器53、四级低温热源加热器54和五级低温热源加热器55依次沿热网循环水管路4中的水流方向逐级串联。所述一级低温热源加热器51中排出的疏水去往主机凝汽器。在实际的生产过程中可根据生产需要，将小汽轮机发电系统3中的机组数量可设置为2-8组，对应的分级低温热源加热系统5中的加热级数也相应的设为2-8组，以取得最大的技术经济效益。

实际运行时，取自主汽轮机中压缸排汽进入蒸汽母管1中，经各蒸汽支管2上的第一小汽轮发电机组31、第二小汽轮发电机组32、第三小汽轮发电机组33、第四小汽轮发电机组34和第五小汽轮发电机组35膨胀做功，将较高的母管蒸汽余压余热能转换为电能，供给生产工艺的自用电系统或电网。可根据分级低温热源加热系统5中各低温热源加热器对应的循环水温度而设置不同的第一小汽轮发电机组31排汽压力、第二小汽轮发电机组32排汽压力、第三小汽轮发电机组33排汽压力、第四小汽轮发电机组34排汽压力和第五小汽轮发电机组35排汽压力，从而形成了不同压力的低温热源蒸汽与分级低温热源加热系统5相连接。热网循环水加热过程为：热网循环水管路4中的循环水低温回水经一级低温热源加热器51、二级低温热源加热器52、三级低温热源加热器53、四级低温热源加热器54、五级低温热源加热器55分别串联加热，使供出的热水温度达到100℃左右供给取暖热用户。这样就将蒸汽中的有用能最大限度的转换为电能，将基本没有发电作用的乏汽用来供热，经母管蒸汽余热能分级加热热电联供装置供热后，将基本没有发电作用的乏汽用来供热，减少了发电厂废汽向大气中的排放，替代供热锅炉节约大量的煤炭资源，社会资源综合利用率大幅提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。