热效率优化汽水换热首站及其运行方法技术

本发明专利技术公开了一种热效率优化汽水换热首站及其运行方法。第一热交换器热源有三部分，其中第三部分为汽水换热首站第二、第三热交换器的凝结水出口设一个疏水扩容器；利用疏水扩容器收集高压蒸汽冷凝换热后的高压冷凝水、回收二次蒸发产生的蒸汽，进入第一热交换器进行二次换热，充分利用能源。本发明专利技术通过高温水供水管道首端的温度测量仪控制高温水回水管道的电动调节阀。通过这样的设计，根据汽水换热首站用户需求换热量的变化及时调整高温供水的温度，本发明专利技术仅在第一热交换器备用加热蒸汽的旁路管道设压力调节阀，三个热交换器其余的加热蒸汽管道不设调压阀，保证热交换器进口蒸汽压降小，换热温差大，进而保证仅需较小的热交换器换热面积。

【技术实现步骤摘要】
热效率优化汽水换热首站及其运行方法
本专利技术涉及供暖系统，特别指一种热效率优化汽水换热首站及其运行方法。
技术介绍
汽水换热首站为居民供暖系统的核心组成部分。汽水换热首站通常与火力发电厂匹配设置，将火电厂汽轮机发电做功的蒸汽进行再次利用。火电厂发电循环出的蒸汽相比供暖需求压强，温度较高，直接运用于汽水换热首站的热交换器，效率有限，且不利于设备的长期稳定的运行，同时由于居民供暖需求的热负荷存在一定的波动，现在的汽水换热首站面对复杂的供热需求存在着热效率低下的问题。为方便描述，以某项目的冬季热负荷总量为40MW为例。(1)常规的汽-水换热首站，热网循环水泵一般采用2×100％电动循环水泵，一台运行，一台备用，电机采用变频调节；热交换器一般采用2×75％热负荷，换热量30MW。当用户侧热负荷低于30MW时，仅一台热交换器运行即可；当用户侧的热负荷在30MW至满负荷40MW时，应由两台热交换器各自承担50％的热负荷。在用户热负荷变小时，可通过调节热交换器入口处蒸汽调节阀调节进入换热器的蒸汽量，使高温供水温度维持在所需水平。此系统存在两个基本问题：①、循环水泵采用电动形式，运行费用比较大，且电机变频器初投资较大；②、当用户热负荷远低于30MW时，从热负荷调节方面，不够灵活便利。(2)第二种系统，热网循环水泵采用2×100％循环水泵，其中一台为汽轮机驱动，平时正常运行，1台为电机驱动，作为备用；热交换器仍然采用2×75％热负荷，换热量30MW。正常工况下，热源过热蒸汽驱动汽动循环水泵后的低品质蒸汽接入其中一台换热器(第一换热器)进行换热，该换热器承担一小部分热负荷，约25％，另外一台换热器(第二换热器)则直接接热源过热蒸汽，承担一大部分热负荷，约75％。此系统存在一个基本问题：该系统设置汽动循环水泵的目的在于降低运行费用，正常工况长期运行，当用户热负荷需要超过30％最大热负荷时，需要同时运行两台换热器，运行时间相对较长，且第二换热器持续满负荷运行，设备寿命将受到影响，且该系统的运行调节不够合理。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于克服现有的汽水换热首站热效率低下而提供一种热效率优化汽水换热首站。本专利技术的第二目的在于提供应用上述热效率优化汽水换热首站的运行方法。本专利技术的第一目的在是按如下技术方案实现的：热效率优化汽水换热首站，包括第一热交换器；所述第一热交换器的蒸汽输入端通过第二电动蝶阀与自厂区蒸汽主管道相连接；所述第一热交换器的蒸汽输入端还通过第十五电动蝶阀与汽动循环水泵的蒸汽输出端相连接；所述第一热交换器的蒸汽输入端还与疏水扩容器的蒸汽输出端相连接；所述第一热交换器的蒸汽凝结水输出端通过疏水器与凝结水回流管道相连接；所述第一热交换器的高温水输入端通过第七电动蝶阀与高温水回水输入管道相连接；所述第一热交换器的高温水输出端与高温水供水管道相连接；所述自厂区蒸汽主管道还分别通过第三电动蝶阀、第四电动蝶阀与第二热交换器、第三热交换器的蒸汽输入端相连接；所述高温水供水管道还分别与所述第二热交换器、所述第三热交换器的高温水输出端相连接；所述疏水扩容器的凝结水输入端还分别与所述第二热交换器、所述第三热交换器的蒸汽凝结水输出端相连接；所述疏水扩容器的凝结水输出端与所述凝结水回流管道相连接；所述高温水回水输入管道还分别通过第八电动蝶阀、第九电动蝶阀与所述第二热交换器、所述第三热交换器的高温水输入端相连接；所述凝结水回流管道分别通过第一凝结水泵及第二凝结水泵与至锅炉化水车间管道相连接；所述第一凝结水泵输入端设置有第九蝶阀，所述第一凝结水泵输出端设置有第十蝶阀；所述第二凝结水泵输入端设置有第十一蝶阀，所述第二凝结水泵输出端设置有第十二蝶阀；所述汽动循环水泵的蒸汽输入端通过第一电动蝶阀与所述自厂区蒸汽主管道相连接；所述汽动循环水泵的高温水输入端通过第十二电动蝶阀与高温水回水管道相连接；所述汽动循环水泵的高温水输出端通过第六蝶阀与所述高温水回水输入管道相连接；所述高温水回水管道还通过第十三电动蝶阀与电动循环水泵的高温水输入端相连接，所述电动循环水泵的高温水输出端通过第十四电动蝶阀与所述高温水回水输入管道相连接；所述高温水回水管道首端依次并联设置有第十电动蝶阀，过滤器、第十一电动蝶阀。所述第一热交换器的蒸汽输入端通过第五电动蝶阀以及电动调压阀与所述自厂区蒸汽主管道相连接。所述电动调压阀压强设置为与所述疏水扩容器的蒸汽输出端一致所述。所述高温水回水输入管道通过电动调节阀与所述高温水供水管道相连接。所述高温水供水管道的首端以及所述高温水回水管道的首端均设置有温度测量仪；所述电动调节阀由所述高温水供水管道首端的温度测量仪控制；所述汽动循环水泵及所述电动循环水泵由所述高温水回水管道首端的温度测量仪控制。本专利技术的第二目的在是按如下技术方案实现的：热效率优化汽水换热首站的运行方法包括如下工况：正常运行工况：当第一热交换器的换热量热负荷可以满足需求时，开启第一电动蝶阀、第十五电动蝶阀；关闭第二电动蝶阀与第五电动蝶阀，自厂区蒸汽主管道输出的热源过热蒸汽【P1，T1】驱动汽动循环水泵运行，汽动循环水泵的汽轮机排出的蒸汽【P2，T2】通过第十五电动蝶阀再进入第一热交换器进行换热；第一热交换器产生的凝结水经疏水器压力降为P3，引流至凝结水回流管道；当第一热交换器的换热量热负荷不能满足需求时，开启第三电动蝶阀与第四电动蝶阀，自厂区蒸汽主管道输出的热源过热蒸汽【P1，T1】直接进入第二热交换器、第三热交换器进行换热，产生的凝结水进入疏水扩容器，疏水扩容器闪蒸出一部分压强为P2的蒸汽进入第一热交换器进行换热；疏水扩容器产生的凝结水压力降为P3，再引至凝结水回流管道；非正常运行工况：非正常运行工况一：当第二热交换器或第三热交换器需要检修，而汽动循环水泵正常运行时，开启第一电动蝶阀、第六电动蝶阀、第十二电动蝶阀，关闭第二电动蝶阀、第十三电动蝶阀、第十四电动蝶阀与电动调压阀，第一热交换器、第三热交换器或第二热交换器正常运行，自厂区蒸汽主管道输出的热源过热蒸汽【P1，T1】驱动汽动循环水泵运行，汽动循环水泵排出蒸汽【P2，T2】再进入第一热交换器进行换热，产生的凝结水经疏水器压强降为P3，引至凝结水回流管道；当第一热交换器换热量热负荷不能满足需求时，可开启第四电动蝶阀或者第三电动蝶阀，自厂区蒸汽主管道输出的热源过热蒸汽【P1，T1】直接进入第三热交换器或第二热交换器进行换热，产生的凝结水进入疏水扩容器，疏水扩容器闪蒸出一部分压强为P2蒸汽，进入第一热交换器进行换热，疏水扩容器产生的凝结水压力降为P3，再引至凝结水回流管道；非正常运行工况二：当第二热交换器或第三热交换器需要检修，且汽动循环水泵不正常运行时，需要运行电动循环水泵，关闭第一电动蝶阀、第六电动蝶阀、第十二电动蝶阀，开启第二电动蝶阀、第十三电动蝶阀、第十四电动蝶阀，第一热交换器直接接入不经调压的自厂区蒸汽主管道输出的热源过热蒸汽【P1，T1】，使第一热交换器能够正常运行，产生的凝结水经疏水器压力降为P4，引至凝结水回流管道；当第一热交换器换热量热负荷不能满足需求时，可开启第四电动蝶阀或者第三电动蝶阀，自厂区蒸汽主管道输出的热源过热蒸汽【P1，T1】直接进入第三热交换器或第二热交换器进行换热，产生的凝结水进入疏本文档来自技高网...

【技术保护点】
热效率优化汽水换热首站，其特征在于：包括第一热交换器(1)；所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端通过第二电动蝶阀(a2)与自厂区蒸汽主管道(A)相连接；所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端还通过第十五电动蝶阀(a15)与汽动循环水泵(5)的蒸汽输出端相连接；所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端还与疏水扩容器(4)的蒸汽输出端相连接；所述第一热交换器(1)的蒸汽凝结水输出端通过疏水器(39)与凝结水回流管道(H)相连接；所述第一热交换器(1)的高温水输入端通过第七电动蝶阀(a7)与高温水回水输入管道(J)相连接；所述第一热交换器(1)的高温水输出端与高温水供水管道(B)相连接；所述自厂区蒸汽主管道(A)还分别通过第三电动蝶阀(a3)、第四电动蝶阀(a4)与第二热交换器(2)、第三热交换器(3)的蒸汽输入端相连接；所述高温水供水管道(B)还分别与所述第二热交换器(2)、所述第三热交换器(3)的高温水输出端相连接；所述疏水扩容器(4)的凝结水输入端还分别与所述第二热交换器(2)、所述第三热交换器(3)的蒸汽凝结水输出端相连接；所述疏水扩容器(4)的凝结水输出端与所述凝结水回流管道(H)相连接；所述高温水回水输入管道(J)还分别通过第八电动蝶阀(a8)、第九电动蝶阀(a9)与所述第二热交换器(2)、所述第三热交换器(3)的高温水输入端相连接；所述凝结水回流管道(H)分别通过第一凝结水泵(13)及第二凝结水泵(14)与至锅炉化水车间管道(D)相连接；所述第一凝结水泵(13)输入端设置有第九蝶阀(b9)，所述第一凝结水泵(13)输出端设置有第十蝶阀(b10)；所述第二凝结水泵(14)输入端设置有第十一蝶阀(b11)，所述第二凝结水泵(14)输出端设置有第十二蝶阀(b12)；所述汽动循环水泵(5)的蒸汽输入端通过第一电动蝶阀(a1)与所述自厂区蒸汽主管道(A)相连接；所述汽动循环水泵(5)的高温水输入端通过第十二电动蝶阀(a12)与高温水回水管道(C)相连接；所述汽动循环水泵(5)的高温水输出端通过第六蝶阀(a6)与所述高温水回水输入管道(J)相连接；所述高温水回水管道(C)还通过第十三电动蝶阀(a13)与电动循环水泵(6)的高温水输入端相连接，所述电动循环水泵(6)的高温水输出端通过第十四电动蝶阀(a14)与所述高温水回水输入管道(J)相连接；所述高温水回水管道(C)首端依次并联设置有第十电动蝶阀(a10)，过滤器(7)、第十一电动蝶阀(a11)。...

【技术特征摘要】
1.热效率优化汽水换热首站，其特征在于：包括第一热交换器(1)；所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端通过第二电动蝶阀(a2)与自厂区蒸汽主管道(A)相连接；所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端还通过第十五电动蝶阀(a15)与汽动循环水泵(5)的蒸汽输出端相连接；所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端还与疏水扩容器(4)的蒸汽输出端相连接；所述第一热交换器(1)的蒸汽凝结水输出端通过疏水器(39)与凝结水回流管道(H)相连接；所述第一热交换器(1)的高温水输入端通过第七电动蝶阀(a7)与高温水回水输入管道(J)相连接；所述第一热交换器(1)的高温水输出端与高温水供水管道(B)相连接；所述自厂区蒸汽主管道(A)还分别通过第三电动蝶阀(a3)、第四电动蝶阀(a4)与第二热交换器(2)、第三热交换器(3)的蒸汽输入端相连接；所述高温水供水管道(B)还分别与所述第二热交换器(2)、所述第三热交换器(3)的高温水输出端相连接；所述疏水扩容器(4)的凝结水输入端还分别与所述第二热交换器(2)、所述第三热交换器(3)的蒸汽凝结水输出端相连接；所述疏水扩容器(4)的凝结水输出端与所述凝结水回流管道(H)相连接；所述高温水回水输入管道(J)还分别通过第八电动蝶阀(a8)、第九电动蝶阀(a9)与所述第二热交换器(2)、所述第三热交换器(3)的高温水输入端相连接；所述凝结水回流管道(H)分别通过第一凝结水泵(13)及第二凝结水泵(14)与至锅炉化水车间管道(D)相连接；所述第一凝结水泵(13)输入端设置有第九蝶阀(b9)，所述第一凝结水泵(13)输出端设置有第十蝶阀(b10)；所述第二凝结水泵(14)输入端设置有第十一蝶阀(b11)，所述第二凝结水泵(14)输出端设置有第十二蝶阀(b12)；所述汽动循环水泵(5)的蒸汽输入端通过第一电动蝶阀(a1)与所述自厂区蒸汽主管道(A)相连接；所述汽动循环水泵(5)的高温水输入端通过第十二电动蝶阀(a12)与高温水回水管道(C)相连接；所述汽动循环水泵(5)的高温水输出端通过第六蝶阀(a6)与所述高温水回水输入管道(J)相连接；所述高温水回水管道(C)还通过第十三电动蝶阀(a13)与电动循环水泵(6)的高温水输入端相连接，所述电动循环水泵(6)的高温水输出端通过第十四电动蝶阀(a14)与所述高温水回水输入管道(J)相连接；所述高温水回水管道(C)首端依次并联设置有第十电动蝶阀(a10)，过滤器(7)、第十一电动蝶阀(a11)。2.根据权利要求1所述的热效率优化汽水换热首站，其特征在于：所述第一热交换器(1)的蒸汽输入端通过第五电动蝶阀(a5)以及电动调压阀(40)与所述自厂区蒸汽主管道(A)相连接，所述电动调压阀(40)压强设置为与所述疏水扩容器(4)的蒸汽输出端一致。3.根据权利要求2所述的热效率优化汽水换热首站，其特征在于：所述高温水回水输入管道(J)通过电动调节阀(20)与所述高温水供水管道(B)相连接。4.根据权利要求3所述的热效率优化汽水换热首站，其特征在于：所述高温水供水管道(B)的首端以及所述高温水回水管道(C)的首端均设置有温度测量仪；所述电动调节阀(20)由所述高温水供水管道(B)首端的温度测量仪控制；所述汽动循环水泵(5)及所述电动循环水泵(6)由所述高温水回水管道(C)首端的温度测量仪控制。5.应用权利要求4所述的热效率优化汽水换热首站的运行方法，其特征在于，包括如下工况：正常运行工况：当第一热交换器(1)的换热量可以满足热负荷需求时，开启第一电动蝶阀(a1)、第十五电动蝶阀(a15)；关闭第二电动蝶阀(a2)与第五电动蝶阀(a5)，自厂区蒸汽主管道(A)输出的热源过热蒸汽【P1，T1】驱动汽动循环水泵(5)运行，汽动循环水泵(5)的汽轮机排出的蒸汽【P2，T2】通过第十五电动蝶阀(a15)再进入第一热交换器(1)进行换热；第一热交换器(1)产生的凝结水经疏水器(39)压力降为P3，引流至凝结水回流管道(H)；当第一热交换器(1)的换热量热负荷不能满足需求时，开启第三电动蝶阀(a3)与第四电动蝶阀(a4)，自厂区蒸汽主管道(A)输出的热源过热蒸汽【P1，T1】直接进入第二热交换器(2)、第三热交换器(3)进行换热，产生的凝结水进入疏水扩容器(4)，疏水扩容器(4)闪蒸出一部分压强为P2的蒸汽进入第一热交换器(1)进行换热；疏水扩容器(4)产生的凝结水压力降为P3，再引至凝结水回流管道(H)；非正常运行工况：非正常运行工况一：当第二热交换器(2)或第三热交换器(3)需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙仕军，徐传海，王志军，卢柏春，谢网度，郭长城，刘彦辉，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42