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。
参照图1,本实施例的热电联产机组包括高压缸1、中压缸2、低压缸3、背压机4、发电机5、附加发电机6、尖峰加热器7、第一凝汽装置9a、第二凝汽装置9b、凝结水换热器11、热网水循环回水管50、主机水循环供水管51、热网水循环供水管52、主机水循环回水管53、凝结水精处理装置(图中未示出)、第一抽真空系统、第二抽真空系统和控制器。
高压缸1的排汽口与中压缸2的蒸汽入口连通,高压缸排汽经过高压缸1的排汽口、中压缸2的蒸汽入口进入中压缸2做功。
中压缸2的排汽口通过带有供热蝶阀20的管路与低压缸3的蒸汽入口可选择的连通,当供热蝶阀20打开时,中压缸排汽进入低压缸3做功。同时,中压缸2的排汽口通过带有抽汽止回阀21、抽汽快关阀22、抽汽电动阀23、抽汽流量孔板24、背压机进汽电动调节门25的管路与背压机4的蒸汽入口可选择的连通,其中,抽汽止回阀21、抽汽快关阀22、抽汽电动阀23、抽汽流量孔板24、背压机进汽电动调节门25沿由中压缸2的排汽口指向背压机4的蒸汽入口的方向依次布置,当抽汽止回阀21、抽汽快关阀22、抽汽电动阀23和背压机进汽电动调节门25均打开时,中压缸排汽进入背压机4做功。由此,通过供热蝶阀20和抽汽止回阀21、抽汽快关阀22、抽汽电动阀23、背压机进汽电动调节门25的开关/开度来控制中压缸排汽从中压缸2的排汽口出来后是全部进入低压缸3的蒸汽入口,还是部分进入低压缸3的蒸汽入口同时部分进入背压机4的蒸汽入口,以及在后者状态时中压缸排汽的分配比例。
背压机4与附加发电机6连接,进入背压机4的中压缸蒸汽在背压机4中做功,以带动附加发电机6发电。
背压机4的排汽口与尖峰加热器7的汽侧入口通过管路连通,背压机排汽通过该管路进入尖峰加热器7,作为尖峰加热器7中的热源。
第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b可以由同一凝汽装置中分成的两个空间形成,也可以是两个凝汽装置分别形成的。
第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b的汽侧入口均与低压缸3的排汽口连通,以接收低压缸排汽。第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b设置为运行时第一凝汽装置9a的背压能够大于第二凝汽装置9b的背压,以实现第二凝汽装置9b能够以常规背压运行而第一凝汽装置9a能够以高背压运行。
第一凝汽装置9a的水侧入口通过带有第一凝汽装置热网水循环回水电动阀门35的管路与热网水循环回水管50可选择的且流量可调的连通。同时第一凝汽装置9a的水侧出口通过带有第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36的管路可选择地连通至热网循环泵8的上游,第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36和第一凝汽装置热网水循环回水电动阀门35为同开同关,当二者同开时,热网水循环回水进入第一凝汽装置9a被低压缸排汽加热,被加热后的热网水循环回水排出第一凝汽装置9a。其中,本文所提及的“同开同关”,指的是同一供热模式中的状态,非阀门开关操作动作的顺序。
第一凝汽装置9a的水侧入口通过带有第一凝汽装置主机水循环供水电动阀门32的管路与主机水循环供水管51可选择的连通。第一凝汽装置9a的水侧出口通过带有第一凝汽装置主机水循环回水电动阀门34的管路与主机水循环回水管53可选择的连通,第一凝汽装置主机水循环回水电动阀门34和第一凝汽装置主机水循环供水电动阀门32为同开同关,当二者同开时,主机水循环供水进入第一凝汽装置9a冷却低压缸排汽,主机水循环供水从第一凝汽装置9a排出送至主机水循环回水管53。在本实施例中,第一凝汽装置主机水循环供水电动阀门32和第一凝汽装置主机水循环回水电动阀门34是在冬季供热的时候关闭,主机水循环供水不流入第一凝汽装置9a中。在夏季时,这两个阀门才打开,用主机水循环供水来替代热网水循环回水去冷凝第一凝汽装置9a中的低压缸排汽。
热网循环泵8设置在连通于第一凝汽装置9a的水侧出口和尖峰加热器7的水侧入口的管路上,尖峰加热器旁路连通于热网水循环供水管路52,并且尖峰加热器旁路上设有尖峰加热器旁路电动阀门28,当第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36和尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26打开且尖峰加热器旁路电动阀门28关闭时,第一凝汽装置9a的水侧出口与尖峰加热器7的水侧入口连通,当第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36和尖峰加热器旁路电动阀门28打开且尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26关闭时,第一凝汽装置9a的水侧出口与热网水循环供水管52连通。由此,通过第一凝汽装置主机水循环回水电动阀门34、第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36、尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26和尖峰加热器旁路电动阀门28的开关,第一凝汽装置9a的水侧出口与主机水循环回水管路53、尖峰加热器7的水侧入口和热网水循环供水管路52可选择的连通。
第二凝汽装置9b的水侧入口通过带有第二凝汽装置主机水循环供水电动阀门31的管路与主机水循环供水管51可选择的且流量可调的连通。第二凝汽装置9b的水侧出口通过带有第二凝汽装置主机水循环回水电动阀门33的管路与主机水循环回水管53可选择的连通。第二凝汽装置主机水循环回水电动阀门33和第二凝汽装置主机水循环供水电动阀门31同开同关,当二者同开时,主机水循环供水进入第二凝汽装置9b中去冷凝低压缸排汽,主机水循环供水从第二凝汽装置9b排出送至主机水循环回水管53。在本实施例中,第二凝汽装置主机水循环回水电动阀门33和第二凝汽装置主机水循环供水电动阀门31在冬季供热期和夏季非供热季均打开。
尖峰加热器7的汽侧出口通过带有尖峰加热器疏水至第一凝汽装置热井电动调节门29的管路与第一凝汽装置9a的热井18可选择且流量可调的连通,当尖峰加热器疏水至第一凝汽装置热井电动调节门29打开时,尖峰加热器7中背压机排汽形成的疏水进入到第一凝汽装置9a的热井18中与其中的冷凝水混合。
尖峰加热器7的汽侧出口通过带有尖峰加热器疏水至第二凝汽装置喉部电动调节门30的管路与第二凝汽装置9b的喉部可选择且流量可调的连通,当尖峰加热器疏水至第二凝汽装置喉部电动调节门30打开时,尖峰加热器7中背压机排汽形成的疏水进入到第二凝汽装置9b的喉部被主机水循环供水冷却。
第一凝汽装置9a的热井18与第二凝汽装置9b的热井17通过连通管连通,在该连通管上设置液位水泵12,以保持第一凝汽装置9a的热井18与第二凝汽装置9b的热井17中的液位一致。当然,本实施例中第一凝汽装置9a的热井18和第二凝汽装置9b的热井17之间还通过带有液位水泵旁路电动门19的液位水泵旁路可选择的连通,即在不需要液位水泵12时利用液位水泵旁路将液位水泵12短路。
同时,第一凝汽装置9a的热井18和第二凝汽装置9b的热井17通过凝结水泵10和带有凝结水换热器凝结水进水电动阀门37的管路与凝结水换热器11的热侧入口可选择的连通。即当凝结水换热器凝结水进水电动阀门37打开和凝结水泵10运行时,第一凝汽装置9a的热井18和第二凝汽装置9b的热井17中的凝结水混合后经过凝结水泵10送至凝结水换热器11。
凝结水精处理装置的入口通过带有凝结水换热器凝结水出水电动阀门38的管路与凝结水换热器11的热侧出口可选择的连通,凝结水换热器凝结水出水电动阀门38和凝结水换热器凝结水进水电动阀门37同开同关,当凝结水换热器凝结水出水电动阀门38打开时,凝结水换热器11中降温的凝结水被输送至凝结水精处理装置。
凝结水精处理装置能够把凝结水里的杂质去除掉,凝结水精处理装置里的填料对凝结水的温度有要求,一般不超过60℃,最高不超过80℃。
在凝结水换热器凝结水进水电动阀门37的上游和凝结水换热器凝结水出水电动阀门38的下游之间连通有带有凝结水换热器旁路电动阀门39的凝结水换热器旁路。凝结水换热器旁路电动阀门39与凝结水换热器凝结水出水电动阀门38和凝结水换热器凝结水进水电动阀门37的开关状态相反,在凝结水换热器凝结水出水电动阀门38和凝结水换热器凝结水进水电动阀门37关闭,凝结水换热器旁路电动阀门39打开时,第一凝汽装置9a的热井18和第二凝汽装置9b的热井17中的凝结水直接进入凝结水精处理装置。
尖峰加热器7的水侧入口与凝结水换热器11的冷侧出口通过带有凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40、热网循环泵8、尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26的管路可选择的连通。热网水循环回水管50通过带有凝结水换热器热网水循环水进口电动阀门41的管路与凝结水换热器11的冷侧入口可选择的且流量可调的连通。凝结水换热器热网水循环水进口电动阀门41和凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40同开同关,在二者打开时,热网水循环回水进入凝结水换热器11被加热,被加热后的热网水循环回水通过热网循环泵8送至尖峰加热器7或热网水循环供水管52。
尖峰加热器7的水侧出口通过带有尖峰加热器热网水循环水出口电动阀门27的管路与热网水循环供水管52可选择的连通。有尖峰加热器热网水循环水出口电动阀门27和尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26同开同关,在二者同开时,热网水循环回水进入尖峰加热器7被再次加热。
在尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26的上游和尖峰加热器热网水循环水出口电动阀门27的下游连通上述带有尖峰加热器旁路电动阀门28的尖峰加热器旁路。尖峰加热器旁路电动阀门28与尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26和尖峰加热器热网水循环水出口电动阀门27的开关状态相反,在尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26和尖峰加热器热网水循环水出口电动阀门27关闭,尖峰加热器旁路电动阀门28打开时,尖峰加热器7被短路,经过第一凝汽装置9a加热的热网水循环回水直接作为热网水循环供水。
凝结水换热器11的冷侧入口通过带有凝结水换热器主机水循环水进口电动阀门48的管路与主机水循环供水管51可选择的且流量可调的连通,凝结水换热器11的冷侧出口通过带有凝结水换热器主机水循环水出口电动阀门49的管路与主机水循环回水管53可选择的连通。凝结水换热器主机水循环水进口电动阀门48和凝结水换热器主机水循环水出口电动阀门49同开同关,二者同开时,主机水循环供水进入凝结水换热器11与其中的凝结水换热,被加热后的主机水循环供水排出凝结水换热器11。并且凝结水换热器主机水循环水进口电动阀门48和凝结水换热器主机水循环水出口电动阀门49与凝结水换热器热网水循环水进口电动阀门41和凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40开关状态相反或同关,由此,主机水循环供水和热网水循环回水中的一个在凝结水换热器11中冷却两个凝汽装置排出的凝结水,以使得凝结水的温度满足后续精处理要求。
第一抽真空系统包括第一主管和两个并联的第一支管,第一主管的入口与第一凝汽装置9a连通,第一支管的入口与第一主管的出口连通,第一主管上设置第一抽真空总阀46,在一个第一支路上设有第一水环真空泵13和第一水环真空泵进口隔离门42(第一水环真空泵进口隔离门42位于第一抽真空总阀46和第一水环真空泵13之间),在另一个第一管路上设有第一罗茨真空泵15和第一罗茨真空泵进口隔离门44(第一罗茨真空泵进口隔离门44位于第一抽真空总阀46和第一罗茨真空泵15之间)。
第二抽真空系统包括第二主管和两个并联的第二支管,第二主管的入口与第二凝汽装置9b连通,第二支管的入口与第二主管的出口连通,第二主管上设置第二抽真空总阀47,在一个第二支路上设有第二水环真空泵14和第二水环真空泵进口隔离门43(第二水环真空泵进口隔离门43位于第二抽真空总阀47和第二水环真空泵14之间),在另一个第二管路上设有第二罗茨真空泵16和第二罗茨真空泵进口隔离门45(第二罗茨真空泵进口隔离门45位于第二抽真空总阀47和第二罗茨真空泵16之间)。
控制器与上述各个阀、阀门、隔离门以及电控设备等连接,控制它们的动作,例如开关、开度(包括但不限于)。上述所提及的“同开同关”指的是开关状态相同,并非限定所涉及的阀门只有开和关两种状态,在打开状态时,也可以是开度可调的。
参照图1至图5,如下描述利用上述热电联产机组的热电联产机组供热方法,在供热期:
低压缸转子采用高背压低压转子。控制器控制供热蝶阀20打开,低压缸排汽被分为两部分,第一部分低压缸排汽进入第一凝汽装置9a,第二部分低压缸排汽进入第二凝汽装置9b。
控制器控制第一抽真空总阀46、第一水环真空泵13、第一水环真空泵进口隔离门42、第一罗茨真空泵15和第一罗茨真空泵进口隔离门44打开,对第一凝汽装置9a抽真空。
控制器控制第二抽真空总阀47、第二水环真空泵14、第二水环真空泵进口隔离门43、第二罗茨真空泵16和第二罗茨真空泵进口隔离门45打开,对第二凝汽装置9b抽真空。
由此,上述第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b的抽真空工作独立。
控制器控制第一凝汽装置热网水循环回水电动阀门35和第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36打开,热网水循环回水从热网水循环回水管50进入到第一凝汽装置9a被第一部分低压缸排汽加热,加热后的热网水循环回水从第一凝汽装置9a的水侧出口排出,第一部分低压缸排汽冷凝后形成凝结水进入第一凝汽装置9a的热井18中。
控制器控制第二凝汽装置主机水循环供水电动阀门31和第二凝汽装置主机水循环回水电动阀门33打开,主机水循环供水从主机水循环供水管51进入到第二凝汽装置9b去冷凝第二部分低压缸排汽,升温后的主机水循环供水从第二凝汽装置9b的水侧出口排出,第二部分低压缸排汽冷凝后形成的凝结水进入第二凝汽装置9b的热井17中。
其中,控制器控制液位水泵旁路电动门19关闭,控制液位水泵12开启,第一凝汽装置9a的背压大于第二凝汽装置9b的背压(优选二者差值为5-20kPa),第一凝汽装置9a的热井18与第二凝汽装置9b的热井17连通,液位高的热井中的凝结水进入液位低的热井中,使得两个热井中的液位保持一致,即至少一个热井中是混合有另一热井中的凝结水的。
而根据供热需求大小和热网水循环回水的温度高低,可进一步将供热期分为下面四种供热模式。
参照图2,当供热需求位于第一设定范围且热网水循环回水的温度大于等于热网水循环回水温度设定值时,采用如下供热模式一:
控制器根据第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b的背压差,控制第一抽真空总阀46打开,控制第一水环真空泵13、第一水环真空泵进口隔离门42、第一罗茨真空泵15和第一罗茨真空泵进口隔离门44全部或部分打开,对第一凝汽装置9a抽真空,同时控制第二抽真空总阀47打开,控制第二水环真空泵14、第二水环真空泵进口隔离门43、第二罗茨真空泵16和第二罗茨真空泵进口隔离门45全部或部分打开,对第二凝汽装置9b抽真空。
控制器控制凝结水换热器热网水循环水进口电动阀门41和凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40关闭,如此全部热网水循环回水都进入第一凝汽装置9a被加热。控制器控制第一凝汽装置热网水循环回水电动阀门35、第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36和尖峰加热器旁路电动阀门28打开,如此经第一凝汽装置9a加热后的热网水循环回水直接进入热网水循环供水管52,作为热网水循环供水用于供热。
控制器控制凝结水换热器主机水循环水进口电动阀门48和凝结水换热器主机水循环水出口电动阀门49打开,如此主机水循环供水管51输出的主机水循环供水分为两部分,第一部分主机水循环供水从第二凝汽装置9b的水侧入口进入第二凝汽装置9b中去冷凝低压缸排汽,第二部分主机水循环供水从凝结水换热器11的水侧入口进入凝结水换热器11中去冷却混合后的凝结水。
控制器控制凝结水泵10开启,控制凝结水换热器凝结水进水电动阀门37、凝结水换热器凝结水出水电动阀门38、凝结水换热器主机水循环水进口电动阀门48和凝结水换热器主机水循环水出口电动阀门49打开,控制凝结水换热器旁路电动阀门39关闭,第一凝汽装置9a的热井18中的凝结水和第二凝汽装置9b的热井17中的凝结水混合后经过凝结水泵10送至凝结水换热器11中,并在其中与主机水循环供水进行换热。降温后的凝结水进入精处理装置。控制器控制第二凝汽装置主机水循环供水电动阀门31和第二凝汽装置主机水循环回水电动阀门33打开,主机水循环供水进入第二凝汽装置9b中去冷凝低压缸排汽后和通过凝结水换热器11的主机水循环供水共同送至主机水循环回水管53。
其中,控制器控制凝结水换热器主机水循环水出口电动阀门49和第二凝汽装置主机水循环回水电动阀门33的开度,从而控制满足凝结水换热器11的热侧出口排出的凝结水的温度满足凝结水精处理温度要求和第二凝汽装置低压缸排汽全部被冷凝。
参照图1和图2,上述未提及的阀门为关闭状态。
参照图3,当供热需求位于第一设定范围且热网水循环回水的温度小于热网水循环回水温度设定值时,执行如下供热模式二:
控制器根据第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b的背压差,控制第一抽真空总阀46打开,控制第一水环真空泵13、第一水环真空泵进口隔离门42、第一罗茨真空泵15和第一罗茨真空泵进口隔离门44全部或部分打开,对第一凝汽装置9a抽真空,同时控制第二抽真空总阀47打开,控制第二水环真空泵14、第二水环真空泵进口隔离门43、第二罗茨真空泵16和第二罗茨真空泵进口隔离门45全部或部分打开,对第二凝汽装置9b抽真空。
控制器控制第一凝汽装置热网水循环回水电动阀门35、第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36、凝结水换热器热网水循环水进口电动阀门41和凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40打开,热网水循环回水管50输出的热网水循环回水被分为两部分,第一部分热网水循环回水进入第一凝汽装置9a被其中的低压缸排汽加热,第二部分热网水循环回水进入凝结水换热器11。其中,控制器控制第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36和凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40的开度,将第一部分热网水循环回水和第二部分热网水循环回水的分配比例调节至使得凝结水换热器11的热侧出口排出的凝结水的温度满足凝结水精处理温度要求。因热网水循环回水温度较低,热网水循环回水的一部分能够吸收低压缸排汽的余热,热网水循环回水的另一部分则能够满足凝结水冷却器换热要求,所以将热网水循环回水可以分成两部分。
控制器控制第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36、尖峰加热器旁路电动阀门28、热网循环泵8打开,如此经第一凝汽装置9a加热后的热网水循环回水直接经过热网循环泵8送至热网水循环供水管52,作为热网水循环供水用于供热。
控制器控制第二凝汽装置主机水循环回水电动阀门33和第二凝汽装置主机水循环供水电动阀门31打开,主机水循环供水在第二凝汽装置9b中冷凝低压缸排汽后升温,升温后进入主机水循环回水管53。
控制器控制凝结水泵10开启、控制凝结水换热器凝结水进水电动阀门37、凝结水换热器凝结水出水电动阀门38、凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40和凝结水换热器热网水循环水进口电动阀门41打开,控制凝结水换热器旁路电动阀门39关闭,第一凝汽装置9a的热井18中的凝结水和第二凝汽装置9b的热井17中的凝结水混合后经过凝结水泵10送至凝结水换热器11中,并在其中被第二部分热网水循环回水冷却。降温后的凝结水进入凝结水精处理装置。第二部分热网水循环回水和第一部分热网水循环回水混合后直接经过热网循环水泵8进入热网水循环供水管52,作为热网水循环供水用于供热。
参照图1和图3,上述未提及的阀门为关闭状态。
参照图4,当供热需求位于第二设定范围(第一设定范围小于第二设定范围)且热网水循环回水的温度大于等于热网水循环回水温度设定值时,执行如下供热模式三:
控制器根据第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b的背压差,控制第一抽真空总阀46打开,控制第一水环真空泵13、第一水环真空泵进口隔离门42、第一罗茨真空泵15和第一罗茨真空泵进口隔离门44全部或部分打开,对第一凝汽装置9a抽真空,同时控制第二抽真空总阀47打开,控制第二水环真空泵14、第二水环真空泵进口隔离门43、第二罗茨真空泵16和第二罗茨真空泵进口隔离门45全部或部分打开,对第二凝汽装置9b抽真空。
控制器控制凝结水换热器热网水循环水进口电动阀门41和凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40关闭,如此全部热网水循环回水都进入第一凝汽装置9a被加热。控制器控制第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36、第一凝汽装置热网水循环回水电动阀门35、尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26和尖峰加热器热网水循环水出口电动阀门27打开,同时控制尖峰加热器旁路电动阀门28关闭,此时第一凝汽装置9a的水侧出口输出的加热后的热网水循环回水进入尖峰加热器7。
控制器控制抽汽止回阀21、抽汽快关阀22、抽汽电动阀23、背压机进汽电动调节门25打开,由此中压缸排汽被分为两部分,第一部分中压缸排汽进入低压缸,第二部分中压缸排汽进入背压机4,背压机4做功带动附加发电机6发电,同时形成背压机排汽进入尖峰加热器7加热热网水循环回水,由此,背压机排汽对热网水循环回水进行了再次加热,再次加热后的热网水循环回水形成热网水循环供水被送至热网水循环供水管52,用于供热。
由于热网水循环回水温度较高,所以热网水循环回水全部进入第一凝汽装置9a去冷凝背压较高的排汽,从而热网水循环回水被第一凝汽装置9a中背压较高的排汽加热。
控制器控制尖峰加热器疏水至第一凝汽装置热井电动调节门29和尖峰加热器疏水至第二凝汽装置喉部电动调节门30中的任一个或两个打开,背压机排汽在尖峰加热器7中冷凝形成的疏水进入第一凝汽装置9a的热井18中与其中的凝结水混合和/或进入第二凝汽装置9b的喉部与主机水循环供水换热。
其中,控制器控制尖峰加热器疏水至第一凝汽装置热井电动调节门29和尖峰加热器疏水至第二凝汽装置喉部电动调节门30均打开时,疏水被分为两部分,第一部分疏水进入第一凝汽装置9a的热井18中与其中的凝结水混合,第二部分疏水进入第二凝汽装置9b的喉部与主机水循环供水换热被冷却后与其中的凝结水混合。此时,控制器控制尖峰加热器疏水至第一凝汽装置热井电动调节门29和尖峰加热器疏水至第二凝汽装置喉部电动调节门30的开度,以将第一部分疏水和第二部分疏水的分配比例调节至使得第一凝汽装置9a排出的凝结水和第二凝汽装置9b排出的凝结水混合后的温度满足凝结水精处理温度要求。
控制器控制第二凝汽装置主机水循环回水电动阀门33、第二凝汽装置主机水循环供水电动阀门31打开,主机水循环供水在第二凝汽装置9b中冷凝低压缸排汽,然后进入主机水循环回水管53。
控制器控制凝结水泵10开启、控制凝结水换热器旁路电动阀门39打开,控制凝结水换热器凝结水进水电动阀门37和凝结水换热器凝结水出水电动阀门38关闭,第一凝汽装置9a的热井18和第二凝汽装置9b的热井17中的凝结水混合后经过凝结水泵10直接送至凝结水精处理装置。
参照图1和图4,未提及的阀门处于关闭状态。
参照图5,当供热需求位于第二设定范围且热网水循环回水的温度小于热网水循环回水温度设定值时,执行如下供热模式四:
控制器根据第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b的背压差,控制第一抽真空总阀46打开,控制第一水环真空泵13、第一水环真空泵进口隔离门42、第一罗茨真空泵15和第一罗茨真空泵进口隔离门44全部或部分打开,对第一凝汽装置9a抽真空,同时控制第二抽真空总阀47打开,控制第二水环真空泵14、第二水环真空泵进口隔离门43、第二罗茨真空泵16和第二罗茨真空泵进口隔离门45全部或部分打开,对第二凝汽装置9b抽真空。
控制器控制第一凝汽装置热网水循环回水电动阀门35、第一凝汽装置热网水循环出水电动阀门36、凝结水换热器热网水循环水进口电动阀门41和凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40打开,热网水循环回水管50输出的热网水循环回水被分为两部分,第一部分热网水循环回水进入第一凝汽装置9a被其中的低压缸排汽加热,第二部分热网水循环回水进入凝结水换热器11。
控制器控制尖峰加热器热网水循环水进口电动阀门26和尖峰加热器热网水循环水出口电动阀门27打开,同时控制尖峰加热器旁路电动阀门28关闭,此时第一凝汽装置9a的水侧出口输出的加热后的热网水循环回水进入尖峰加热器7。
控制器控制抽汽止回阀21、抽汽快关阀22、抽汽电动阀23、背压机进汽电动调节门25打开,由此中压缸排汽被分为两部分,第一部分中压缸排汽进入低压缸,第二部分中压缸排汽进入背压机4,背压机4做功带动附加发电机6发电,同时形成背压机排汽进入尖峰加热器7加热热网水循环回水,由此,背压机排汽对热网水循环回水进行了再次加热,再次加热后的热网水循环回水形成热网水循环供水被送至热网水循环供水管52,用于供热。
控制器控制尖峰加热器疏水至第一凝汽装置热井电动调节门29和尖峰加热器疏水至第二凝汽装置喉部电动调节门30中的任一个或两个打开,背压机排汽在尖峰加热器中冷凝形成的疏水进入第一凝汽装置9a的热井18中与其中的凝结水混合和/或进入第二凝汽装置9b的喉部与主机水循环供水换热。
其中,控制器控制尖峰加热器疏水至第一凝汽装置热井电动调节门29和尖峰加热器疏水至第二凝汽装置喉部电动调节门30均打开时,疏水被分为两部分,第一部分疏水进入第一凝汽装置9a的热井18中与其中的凝结水混合,第二部分疏水进入第二凝汽装置9b的喉部与主机水循环供水换热。此时,控制器控制尖峰加热器疏水至第一凝汽装置热井电动调节门29和尖峰加热器疏水至第二凝汽装置喉部电动调节门30的开度,以将第一部分疏水和第二部分疏水的分配比例调节至使得凝结水换热器11排出的凝结水的温度满足凝结水精处理温度要求。
控制器控制第二凝汽装置主机水循环回水电动阀门33、第二凝汽装置主机水循环供水电动阀门31打开,主机水循环供水在第二凝汽装置9b中冷凝低压缸排汽,然后进入主机水循环回水管53。
控制器控制凝结水泵10开启,控制凝结水换热器凝结水进水电动阀门37、凝结水换热器凝结水出水电动阀门38、凝结水换热器热网水循环水出口电动阀门40和凝结水换热器热网水循环水进口电动阀门41打开,控制凝结水换热器旁路电动阀门39关闭,第一凝汽装置9a的热井18中的凝结水和第二凝汽装置9b的热井17中的凝结水混合后经过凝结水泵10送至凝结水换热器11中,被第二部分热网水循环回水冷却。降温后的凝结水进入凝结水精处理装置。第二部分热网水循环回水升温后进入尖峰加热器7被再次加热,再次加热后的热网水循环回水被送至热网水循环供水管53,用于供热。本实施例中,通过凝结水换热器11一次加热的第二部分热网水循环回水和通过第一凝汽装置9a一次加热的第一部分热网水循环回水是混合后通过热网循环水泵8送至尖峰加热器7的。
由此,由于热网水循环回水温度较低,所以热网水循环回水先被分成两部分,第一部分热网水循环回水进入第一凝汽装置9a被其中的低压缸排汽加热,第二部分热网水循环回水进入凝结水换热器11去冷却凝结水,然后混合后再一起被背压机排汽二次加热,使得热网水循环回水的温度达到供热需求。
除此之外,在非供热期,可使得第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b以相同背压运行,打开液位水泵旁路电动门19、第一凝汽装置主机水循环供水电动阀门32和第一凝汽装置主机水循环回水电动阀门34,使得第一凝汽装置9a也以主机水循环回水作为低压缸排汽冷凝水。低压缸采用原机组低压转子,中压缸排汽进入低压缸做功,排汽参数恢复到正常水平,即汽轮机恢复原纯凝方式运行。
综上,本实施例提供的热电联产机组及热电联产机组供热方法具有如下有益效果:
第一、能够拓宽高背压供热技术的应用范围,提高了高背压供热技术的适应性。具体而言在接带供热面积有限以及热网水循环回水量不大的情况下,通过实施高背压运行的第一凝汽装置9a(用温度提高了的排汽去加热热网水循环回水,相当于废热利用,增加了循环热效率,增强了能量利用效率)和正常背压运行的第二凝汽装置9b(采用原主机水循环供水作为低压缸排汽冷却水),可以根据外网的供热需求,利用低压缸排汽供热,克服了传统意义的高背压供热技术对供热面积和热网水循环回水量的苛刻要求。综上,供热非严寒期(供热模式一和供热模式二)和严寒期(供热模式三和供热模式四)不同的供热运行模式,满足了热电厂在接带有限供热面积及相对较少的热网水循环回水量条件下的高背压供热改造需求,能够将低压缸部分排汽利用,减少了冷源损失,提高了机组经济性。
第二、由于第一凝汽装置9a的背压比第二凝汽装置9b的背压高,运行时会导致第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b的进汽量不同,从而导致两侧的凝结水量不同,则两侧热井的液位不同,因此可以通过液位水泵12来调节第一凝汽装置9a的热井18与第二凝汽装置9b的热井17的液位,液位水泵12可以采用变频调节,当两侧热井中的液位存在高度差时,增加频率直至液位平衡,反之亦然,保证机组和供热的运行安全。同时设置了旁路以便在非供热期内系统恢复原正常运行方式。
第三、低压缸的背压设计受到低压缸本体结构以及机组运行安全等因素的制约,不能无限制的提高,对应的排汽温度也不能无限制的提高,在供热严寒期,低压缸排汽供热不能满足热用户的需求时,可以通过增设背压机,利用增设背压机的排汽作为尖峰加热热源,背压机排汽参数根据供热需求温度进行设计,使其与供热负荷需求的参数匹配,从而避免了高品位能的损失,提高了机组的效率。综上,基于第一凝汽装置9a高背压初步加热和背压机排汽尖峰加热的设计,可以改进能源的合理分级利用,降低尖峰加热的中压缸排汽抽汽参数,使背压机排汽参数与供热参数相匹配,既满足了热用户的要求,又减少了中压缸排汽抽汽直接去尖峰加热因参数不匹配造成的损失。同时,驱动附加发电机6做功,减少了厂用电率。此外,可根据发电负荷和供热负荷的不同调度要求,调节进入背压机的中压缸排汽流量,根据热网水循环回水温度采取不同的供热运行模式,满足外网对供热负荷的需求,从而提高机组的经济性。
第四、尖峰加热器排出的疏水可考虑分为一路或两路,疏水进入第二凝汽装置9b的喉部主要是为了与第二凝汽装置9b中的换热管里的主机水循环供水换热,从而被继续冷却,而第一凝汽装置9a中水侧流入的是热网水循环回水,热网水循环回水温度比主机水循环供水温度高,冷却疏水的能力不如主机水循环供水。因此,以第一凝汽装置9a的热井18排出的凝结水和第二凝汽装置9b的热井17排出的凝结水混合后的温度能够达到精处理装置对温度的要求为目的,调整尖峰加热器排出的疏水的去向,如果疏水全部进入第一凝汽装置9a的热井18能够达到上述目的,则疏水全部进入第一凝汽装置9a的热井18,此时,第一凝汽装置9a的热井18排出的凝结水包含本身在第一凝汽装置9a中冷凝低压缸排汽形成的凝结水以及进入第一凝汽装置9a的热井18的尖峰加热器疏水;如果疏水全部进入第一凝汽装置9a的热井不能达到上述目的,则需要将一部分或全部疏水送入第二凝汽装置9b的喉部进行冷却。如果一部分或全部疏水进入第二凝汽装置9b的喉部能够达到上述目的,系统中可以不设置凝结水换热器。
第五、凝结水换热器11的冷侧水可分别来自两路:①当热网水循环回水温度比较低,一部分热网水循环回水进入凝结水换热器11对凝结水进行冷却,另一部分进入第一凝汽装置9a的热网水循环回水能够全部吸收第一凝汽装置9a中低压缸排汽的余热,减少热量损失,提高机组的热经济性。②当热网水循环回水温度比较高,如果用一部分热网水循环回水进入凝结水换热器11去冷却凝结水,剩余进入第一凝汽装置9a的热网水循环回水不能全部吸收第一凝汽装置9a中低压缸排汽的余热,此工况下则可以用主机水循环供水对凝结水换热器11中的凝结水进行冷却,从而保证热网水循环回水流量全部进入第一凝汽装置9a,从而能够完成吸收第一凝汽装置9a中低压缸排汽的余热。
第六、第一抽真空系统和第二抽真空系统的独立设计以及水环真空本和罗茨真空泵的并联设计,增强了第一凝汽装置9a和第二凝汽装置9b的抽真空能力,改善了第一凝汽装置9a高背压运行时排汽换热效果,并且对于背压控制有好处。
以下举例本实施例的热电联产机组和热电联产机组供热方法可进行的实际应用举例:
案例:某电厂350MW等级热电联产机组,在采用上述实施例的改造前,采用中压缸排汽抽汽直接对外供热,设计供热负荷为308MW,供热指标41W/m2折算,供热面积为750万m2。
改造前,额定主蒸汽流量下:在供热非严寒期,机组发电负荷为300.64MW,机组总供热负荷为180.2MW,其中抽汽供热负荷为180.2MW,排汽供热负荷为0MW,机组的发电热耗率为6745.39kJ/kWh,机组的发电煤耗率253.09g/kWh,1GJ供热量煤耗21.72kg/GJ。
改造前,额定主蒸汽流量下:在供热严寒期,机组发电负荷为267.89MW,机组总供热负荷为308.1MW,其中抽汽供热负荷为308.1MW,排汽供热负荷为0MW,机组的发电热耗率为5851.4kJ/kWh,机组的发电煤耗率219.55g/kWh,1GJ供热量煤耗21.13kg/GJ。
1)经过上述实施例的改造后,配10MW背压机发电机组,当热网水循环回水温度为55℃,额定主蒸汽流量下:
在供热非严寒期,无需尖峰加热即可满足热用户的需要,则通过第一凝汽装置高背压排汽对外供热即可,由于热网水循环回水温度较高,因此热网水循环回水考虑为一路:按照供热模式一运行,在此工况下,机组发电负荷为321.86MW,机组总供热负荷为178.13MW,其中抽汽供热负荷为0MW,排汽供热负荷为178.13MW,机组的发电煤耗率237.27g/kWh,1GJ供热量煤耗12.52kg/GJ。
在供热严寒期,通过第一凝汽装置高背压排汽直接供热不能满足热用户的要求,需要尖峰再次加热才能满足热用户的需要,由于热网水循环回水温度较高,因此热网水循环回水考虑为一路:按照供热模式三运行,在此工况下,机组发电负荷为289.82MW,机组总供热负荷为309.69MW,其中抽汽供热负荷为131.57MW,排汽供热负荷为178.13MW,机组的发电煤耗率192.39g/kWh,1GJ供热量煤耗11.64kg/GJ。
2)经过上述实施例的改造后,配10MW背压机发电机组,当热网回水温度为45℃,额定主蒸汽流量下:
在供热非严寒期,无需尖峰加热即可满足热用户的需要,则通过第一凝汽装置高背压排汽对外供热即可,由于热网水循环回水温度较低,因此热网水循环回水可以考虑为两路:按照供热模式二运行,在此工况下,机组发电负荷为322.22MW,机组总供热负荷为178.37MW,其中抽汽供热负荷为0MW,排汽供热负荷为178.37MW,机组的发电煤耗率236.89g/kWh,1GJ供热量煤耗12.35kg/GJ。
在供热严寒期,通过第一凝汽装置高背压排汽直接供热不能满足热用户的要求,需要尖峰再次加热才能满足热用户的需要,由于热网水循环回水温度较低,因此热网水循环回水可以考虑为两路:按照供热模式四运行,在此工况下,机组发电负荷为294.83MW,机组总供热负荷为309.14MW,其中抽汽供热负荷为131.01MW,排汽供热负荷为178.13MW,机组的发电煤耗率191.03g/kWh,1GJ供热量煤耗10.99kg/GJ。
综合上述案例可知,经过上述实施例的改造后,当回水温度为55℃时,在供热非严寒期,通过第一凝汽装置高背压排汽直接供热即可满足热用户的要求,在供热质量不变的条件下,机组发电负荷增加了21.22MW,机组的发电煤耗率降低了15.96g/kWh,1GJ供热量煤耗降低了9.2kg/GJ。
综合上述案例可知,经过上述实施例的改造后,当回水温度为55℃时,在供热严寒期,通过第一凝汽装置高背压排汽直接供热不能满足热用户的要求,需要尖峰加热才能满足热用户的需要,在供热质量不变的条件下,总发电负荷增加了21.93MW,机组的发电煤耗率降低了27.16g/kWh,1GJ供热量煤耗降低了9.49kg/GJ。
综合上述案例可知,经过上述实施例的改造后,当回水温度为45℃时,在供热质量不变的条件下,机组的发电煤耗率和1GJ供热量煤耗都低于回水温度为55℃时工况下的发电煤耗率和1GJ供热量煤耗,这是由于在热网水循环回水较低时,热网水循环回水分为两路,凝汽装置热井中的凝结水热量也被热网水循环回水吸收了。因此无论供热非严寒期还是严寒期,经过上述实施例的改造后,发电煤耗率以及1GJ供热量煤耗都大幅下降,提高了机组供热经济性,该项技术前景宽阔。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。