一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统及其方法，包括供热热源、再热中继站、入口集箱、再热蓄热器、混合控温集箱、疏水泵、疏水收集箱、疏水升压泵及连接管路和附属阀门。本发明专利技术可通过新能源发电与常规电网发电两种供电方式，结合蓄热再热技术，对供热蒸汽进行再热。一方面提升了蒸汽热网的供热蒸汽品质，蒸汽加热升温后过热度提高，满足热用户对蒸汽品位要求的同时，减小了热网管损率。另一方面提升了蒸汽热网的供热范围，将再热升温后的蒸汽送入新用户中供热，不仅开发了新的热用户段，增大热网有效供热范围内的热用户数量，实现了蒸汽热网的扩容，还延长了蒸汽热网的供热半径，增大热网的供热范围。增大热网的供热范围。增大热网的供热范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统及方法


[0001]本专利技术涉及蓄热再热技术和清洁能源利用技术，尤其涉及一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网的供热提升系统。

技术介绍

[0002]利用城市外围大型火力发电厂的余热为城市集中供热，实现了能量的梯级利用，避免了电厂低品位热能的浪费，同时降低了采暖季锅炉的污染排放，有利于环境友好型社会的发展。
[0003]但随着城镇一体化建设的推进，城市集中供热进一步扩大，热用户数量不断增加，这就要求供热管网的管径不断增大、管长也需要不断增加，导致供热管网在非采暖季出现不匹配的大管径小流量运行工况。此时，管网的散热面积较大，热损失也不断增加，特别是随着供热管网的长距离热量输送，由于管道损失的存在和蒸汽冷凝现象的发生，在管网末端即热用户处往往达不到热需求的蒸汽参数要求。为了解决这个问题，通常采用增大电厂的供热温度来补偿供热管网的热损失，使得电厂的经济性降低。另外，低负荷工况下蒸汽流量较小，管道底部会出现积水现象，当压力变化较大时容易形成水锤，损坏供热管网。但在供暖季的用热高峰时期，电厂的供热温度过高，在热损失量一定时，供热末端的蒸汽参数远大于热用户需求，容易导致供热过剩，造成资源浪费。
[0004]蓄热储能方法作为调节波动的一种有效技术，可以很好的解决热网供热系统中供需矛盾的问题。如果采用常规热源对蓄热器进行蓄热，蓄热成本会较高。为了实现蓄热供热方法在长距离蒸汽热网系统中的良好应用，可以采用新能源供热装置，在一定程度上降低了蓄热成本，提高了供热系统的经济性。中国专利ZL 202110049382.7利用蓄热技术并结合电加热方式，实现了以热网蒸汽热源为主、新能源发电等为辅的能量高效梯级利用的热网蒸汽蓄热系统，实现热网的峰谷高效利用。中国专利ZL 202010044391.2利用储热技术实现对新能源发电的高效利用，以满足热网供热系统在超负荷和低负荷工况下的经济高效运行目的，最终实现热电系统的高效利用。但这些技术并未完全解决蒸汽热网在低负荷工况下由于蒸汽冷凝造成的管损率过高、经济效益差的问题，更重要的是没有解决为了保证供热温度，导致热网超需求流量输送的浪费问题。所以，如何解决现有热网在扩容情况下满足末端用户蒸汽品位需求及降低管损的问题是蒸汽热网发展面临的挑战。
[0005]因此，在满足供热末端热用户热需求的条件下，如何减小蒸汽供热管网热损失，避免低负荷运行下的水锤冲击危害，充分实现供热系统的能量梯级利用，成为长距离蒸汽热网供热系统亟待解决的问题，对提高电厂的经济性和安全性具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述问题，提供一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统及其方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其包括供热热源、供热主管路、再热中继站、再热旁路、旁路截止阀、主管路截止阀、供热支路、供热支路开关阀、若干热用户、若干疏水支路、疏水泵、疏水收集箱、疏水供热支路、疏水升压泵、疏水供热截止阀；
[0009]再热中继站包括入口集箱、再热调节阀、若干并联管接头、蓄热再热止回阀、再热蓄热器、混合控温集箱；
[0010]供热热源连接用于输送过热蒸汽的供热主管路，若干热用户分别通过供热支路连接供热主管路；供热主管路的饱和段或欠过热段上游设有主管路截止阀；每条供热支路上分别设有供热支路开关阀；再热中继站通过再热旁路并联于主管路截止阀上下游的供热主管路上，且接入供热主管路的再热旁路的进出口处分别设有旁路截止阀；再热旁路与再热中继站中入口集箱、进口侧的并联管接头、再热蓄热器中的换热管、出口侧的并联管接头、混合控温集箱顺次相连构成用于对蒸汽进行再热的旁路回路；再热蓄热器进口侧和出口侧的并联管接头上分别设有再热调节阀和蓄热再热止回阀；
[0011]供热主管路上设有若干用于收集疏水的疏水支路，疏水支路汇合后经疏水泵与疏水收集箱相连；疏水收集箱经疏水供热支路与混合控温集箱相连；疏水供热支路上设有疏水升压泵和疏水供热截止阀。
[0012]作为优选，所述的再热蓄热器本体包括蓄热材料本体和内嵌于蓄热材料本体中的若干并联换热管和加热器系统；每条并联换热管两端分别通过并联管接头连接入口集箱和混合控温集箱；加热器系统包括聚光加热系统和电加热系统。
[0013]作为优选，所述的聚光加热系统包括聚光反射镜、二次反射镜、蓄热体吸热腔；其中，蓄热材料本体上设有蓄热体吸热腔，太阳光通过若干聚光反射镜进行第一次反射后汇集至二次反射镜，通过二次反射镜的第二次反射最终反射汇集至蓄热体吸热腔。
[0014]作为优选，所述的电加热系统包括若干发电供电装置、发电供电支路、供电侧断路器和内嵌加热棒；若干内嵌加热棒内嵌于蓄热材料本体中，若干发电供电装置分别通过带有供电侧断路器的发电供电支路连接内嵌加热棒进行供电。
[0015]作为优选，所述的发电供电装置为风能发电供电装置、太阳能光伏发电供电装置或常规电网发电供电装置中的一种或多种。
[0016]作为优选，所述的蓄热材料本体中的蓄热保温材料为工作温区在400
‑
700℃范围内的相变蓄热材料、显热蓄热材料的一种或其混合物；相变蓄热材料为熔盐或高温液态金属，显热蓄热材料为石墨、氧化铝、铸铁、高温陶瓷中的一种或其混合物。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种根据上述第一方面中任一方案所述基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统的供热提升方法，其包括供热蒸汽品位提升方法和热网供热范围提升方法两种工作方法：
[0018]供热蒸汽品位提升方法：供热热源产生的高温过热蒸汽经供热主管路由各供热支路送入热用户，满足用户热需求；当供热主管路中热网管损率升高且出现饱和段或欠过热段蒸汽无法满足末端用户对蒸汽品位的要求时，关闭供热主管路上饱和段或欠过热段上游的主管路截止阀，同时打开旁路截止阀；根据供热蒸汽的流量及温度，确定能够满足蒸汽再热需求的并联换热管启用数量并开启对应的再热调节阀和蓄热再热止回阀；供热主管路中的蒸汽经再热旁路进入再热中继站，先通过入口集箱通过进口侧的并联管接头分配到启用
的并联换热管中并流入再热蓄热器中进行再热，再热后的高温蒸汽经出口侧的并联管接头流入混合控温集箱；同时为了控制供热蒸汽的温度，打开疏水供热截止阀，通过疏水升压泵将疏水收集箱中汇合的疏水升压至达到热网的蒸汽压力后经疏水供热支路泵入混合控温集箱中，与再热后的高温蒸汽混合实现对蒸汽温度的调控，形成完成品质提升后的供热蒸汽；完成品质提升后的供热蒸汽经再热旁路重新输入主管路截止阀下游的供热主管路中，并由供热支路送入各末端用户，满足热需求；当供热主管路中热网管损率恢复能够满足末端供热的设计水平后，重新打开主管路截止阀并关闭旁路截止阀，停止再热中继站的启用；
[0019]热网供热范围提升方法：若热网在原有基础上进行扩容，由于供热热源的供热参数有限，导致供热末端温降过大，蒸汽温度无法达到供热需且管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于包括供热热源(1)、供热主管路(2)、再热中继站(3)、再热旁路(4)、旁路截止阀(5)、主管路截止阀(6)、供热支路(7)、供热支路开关阀(8)、若干热用户(9)、若干疏水支路(10)、疏水泵(11)、疏水收集箱(12)、疏水供热支路(13)、疏水升压泵(14)、疏水供热截止阀(15)；再热中继站(3)包括入口集箱(31)、再热调节阀(32)、若干并联管接头(33)、蓄热再热止回阀(34)、再热蓄热器(35)、混合控温集箱(36)；供热热源(1)连接用于输送过热蒸汽的供热主管路(2)，若干热用户(9)分别通过供热支路(7)连接供热主管路(2)；供热主管路(2)的饱和段或欠过热段上游设有主管路截止阀(6)；每条供热支路(7)上分别设有供热支路开关阀(8)；再热中继站(3)通过再热旁路(4)并联于主管路截止阀(6)上下游的供热主管路(2)上，且接入供热主管路(2)的再热旁路(4)的进出口处分别设有旁路截止阀(5)；再热旁路(4)与再热中继站(3)中入口集箱(31)、进口侧的并联管接头(33)、再热蓄热器(35)中的换热管、出口侧的并联管接头(33)、混合控温集箱(36)顺次相连构成用于对蒸汽进行再热的旁路回路；再热蓄热器(35)进口侧和出口侧的并联管接头(33)上分别设有再热调节阀(32)和蓄热再热止回阀(34)；供热主管路(2)上设有若干用于收集疏水的疏水支路(10)，疏水支路(10)汇合后经疏水泵(11)与疏水收集箱(12)相连；疏水收集箱(12)经疏水供热支路(13)与混合控温集箱(36)相连；疏水供热支路(13)上设有疏水升压泵(14)和疏水供热截止阀(15)。2.根据权利要求1所述的一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于所述的再热蓄热器本体(35)包括蓄热材料本体(350)和内嵌于蓄热材料本体(350)中的若干并联换热管(351)和加热器系统(352)；每条并联换热管(351)两端分别通过并联管接头(33)连接入口集箱(31)和混合控温集箱(36)；加热器系统(352)包括聚光加热系统和电加热系统。3.根据权利要求2所述的一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于所述的聚光加热系统包括聚光反射镜(353)、二次反射镜(354)、蓄热体吸热腔(355)；其中，蓄热材料本体(350)上设有蓄热体吸热腔(355)，太阳光通过若干聚光反射镜(353)进行第一次反射后汇集至二次反射镜(354)，通过二次反射镜(354)的第二次反射最终反射汇集至蓄热体吸热腔(355)。4.根据权利要求2所述的一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于所述的电加热系统包括若干发电供电装置(356)、发电供电支路(357)、供电侧断路器(358)和内嵌加热棒(359)；若干内嵌加热棒(359)内嵌于蓄热材料本体(350)中，若干发电供电装置(356)分别通过带有供电侧断路器(358)的发电供电支路(357)连接内嵌加热棒(359)进行供电。5.根据权利要求4所述的一种基于蓄热再热的长距离蒸汽热网供热提升系统，其特征在于所述的发电供电装置(356)为风能发电供电装置、太阳能光伏发电供电装置或常规电网发电供电装置中的一种或多种。6.根据权利要求2所述的一种基于蓄热再热的长距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：张良，王英迪，王尔卓，侯宗臣，彭逸枭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：