一种冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统及其运行方法，属于蒸汽供热系统余热回收利用技术领域。包括采暖汽水换热器、冷凝水箱、冷凝水二次换热器、中间水箱、浴水补水箱、第一乏汽回收装置和第二乏汽回收装置。本发明专利技术综合考量蒸汽供热系统冷凝水、冷凝乏汽的多环节协同的余热综合利用；同时，本发明专利技术整体考虑民用建筑用热与浴水用热这两种不同形式的用热类型，通过构建冷凝水及冷凝乏汽中能量二次利用这一工艺流程，将之前的两部分分散独立用热转换为统筹规划管理；另外，本发明专利技术以满足末端动态用热需求，降低供热系统能耗为导向，基于建筑用热负荷和浴水用热负荷预测结果，合理指定热量的供给与分配模式，并实现全自动运行调控。全自动运行调控。全自动运行调控。

【技术实现步骤摘要】
一种冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统及其运行方法


[0001]本专利技术属于蒸汽供热系统余热回收利用
，具体涉及一种冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统及其运行方法。

技术介绍

[0002]蒸汽供热系统目前仍是主要的集中供热形式之一，但相对于热水供热系统而言，其冷凝水仍含有较高热值，若不加以利用，会造成巨大的能源浪费。同时，储存冷凝水时为保证水箱承压，会设置排汽装置，冷凝乏汽直接排出，一方面极易造成烫伤事故，且周围的视觉影响较差；另一方面，冷凝乏汽带来的湿气可能会影响周围仪器仪表的使用寿命。另外，由于用户侧热负荷变化较大，供热系统难以实现精准控制。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统及其运行方法，能够改善现有蒸汽供热系统能量浪费问题，实现余热的二次综合利用，并实现基于负荷预测数据的供热系统的精细化全自动运行调控。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0005]一种冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统，包括采暖汽水换热器、冷凝水箱、冷凝水二次换热器、中间水箱、浴水补水箱、第一乏汽回收装置和第二乏汽回收装置；
[0006]采暖汽水换热器的蒸汽入口连接有蒸汽进汽管，采暖汽水换热器的冷凝水出口与冷凝水箱的入口连接，冷凝水箱的冷凝水出口分别与热源补水管和冷凝水二次换热器的一次侧入口连接，冷凝水二次换热器的一次侧出口与中间水箱的入口连接，中间水箱的出口分别与冷凝水箱和采暖补水管连接，采暖补水管分别与采暖二次侧补水和采暖回水管连接；采暖回水管分别与采暖汽水换热器的水入口和冷凝水二次换热器的二次侧入口连接；冷凝水二次换热器的二次侧出口与采暖汽水换热器的热水出口共同连接至采暖供水管；冷凝水箱的排汽装置与第一乏汽回收装置的乏汽入口连接，中间水箱的排汽装置与第二乏汽回收装置的乏汽入口连接，第一乏汽回收装置和第二乏汽回收装置的出口均连接至浴水补水箱；浴水补水箱连接有自来水进水管，浴水补水箱的出口分别通过浴水加热管与第一乏汽回收装置和第二乏汽回收装置的水入口连接，浴水补水箱的出口通过浴水补水管连接至浴水换热系统。
[0007]进一步地，冷凝水二次换热器的二次侧出口与采暖汽水换热器的热水出口之间连接有混水装置，混水装置的出口与采暖供水管连接。
[0008]进一步地，冷凝水二次换热器为板式换热器。
[0009]进一步地，冷凝水二次换热器的一次侧设有旁通管路，旁通管路上设有旁通阀。
[0010]进一步地，冷凝水箱的排汽装置与第一乏汽回收装置的乏汽入口之间设有喷射器，中间水箱的排汽装置与第二乏汽回收装置的乏汽入口之间设有喷射器。
[0011]进一步地，冷凝水箱的冷凝水出口与冷凝水二次换热器的一次侧入口之间的管路
上设有高温泵，所述采暖补水管上设有采暖补水泵，所述浴水加热管上设有增压泵，所述浴水补水管上设有浴水补水泵，所述热源补水管上设有热源补水泵。
[0012]本专利技术公开的上述的冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统的运行方法，包括：
[0013]来自热电厂的蒸汽进入采暖汽水换热器进行换热，换热后的冷凝水进入冷凝水箱存储，然后进入冷凝水二次换热器一次侧进行二次换热，二次换热后的冷凝水进入中间水箱存储，一部分作为采暖二次侧补水，另一部分自流入冷凝水箱后作为热源补水经热源补水管流至热源；采暖汽水换热器换热后的热水与冷凝水二次换热器二次侧换热后的热水混合后作为采暖供水输向采暖热用户侧；
[0014]冷凝水箱的排汽装置将乏汽排至第一乏汽回收装置，中间水箱的将乏汽排至第二乏汽回收装置，来自浴水补水箱的自来水分别在第一乏汽回收装置和第二乏汽回收装置中吸收乏汽的热量并不断循环提升温度后，作为浴水补水进入浴水换热系统。
[0015]进一步地，系统在运行过程中，建立数字化控制系统，将整个运行过程的状态参数进行实时监测，同时系统内设置超限报警。
[0016]更进一步地，将整个运行过程的状态参数监测数据进行机器学习负荷预测建模，预测用户侧的热负荷，并基于预测结果建立调控指令算法模型，对系统进行相应的控制操作。
[0017]更进一步地，所述机器学习负荷预测建模和建立调控指令算法模型的具体步骤包括：
[0018]S1：依据监测系统累积的换热站历史运行数据，以及与之对应的附近气象站的天气参数W和目标室温T，建立采暖用热负荷预测机器学习算法模型：
[0019]Q
ht
＝f([W,T])
[0020]式中，Q
ht
为采暖用热负荷指标，单位GJ/h；调控系统获取天气预报数据，并与目标室温组合后作为模型输入，即可计算出采暖用热负荷预测值；
[0021]将浴水换热站整个采暖季的累计用热量均值作为目标负荷：
[0022]Q
i
＝(q
1i
+q
2i
+......+q
ni
)/n
[0023]式中，Q
i
为浴水热负荷指标，单位GJ/h；q
ni
为第i时刻某一天的浴水耗热量；n为正常使用浴水的天数；
[0024]S2：将某一固定预测负荷值分解为多种二次供、回温与流量搭配方式，供热现场实际运行时，供热系统一次侧阀门开度以二次侧供水温度为目标进行PID调节，对采暖供热系统，二次混合供水温度由蒸汽采暖换热、冷凝水二次换热两部分混合组成，即：
[0025]q1(t1‑
t
h
)+q2(t2‑
t
h
)＝(q1+q2+q
s
)(t
m
‑
t
h
)
[0026]式中，q1为蒸汽换热后的二次侧流量，单位m3/h；q2为冷凝水二次换热后的二次侧流量，单位m3/h；q
s
为二次管网补水流量，单位m3/h；t1为蒸汽换热后的二次侧供温，单位℃；t2为冷凝水二次热后的二次侧供温，单位℃；t
h
为供热后总回水温度，单位℃；t
m
为蒸汽换热后与冷凝水二次换热后的混合供水温度，单位℃；
[0027]采暖蒸汽阀门开度随着混合后二次侧供水温度变化而变化，浴水蒸汽阀门开度随着二次侧供水温度变化而变化；
[0028]S3：构建基于PSO算法的蒸汽供热系统运行的最优目标函数，蒸汽流量是蒸汽供热系统运行的主要运行成本，因此以蒸汽阀门开度取值建立最优目标函数：
[0029]minθ＝θ
ht
+θ
bw
[0030]表达成决策变量形式为：
[0031]min M＝g1(t1,q1,t
h
)+g2(t2,q2,t
h
)
[0032]式中，θ
ht
为采暖侧蒸汽阀门开度值，无量纲数；θ
bw
为采暖侧蒸汽阀门开度值，无量纲数；M为蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统，其特征在于，包括采暖汽水换热器(1)、冷凝水箱(2)、冷凝水二次换热器(3)、中间水箱(4)、浴水补水箱(5)、第一乏汽回收装置(6)和第二乏汽回收装置(7)；采暖汽水换热器(1)的蒸汽入口连接有蒸汽进汽管，采暖汽水换热器(1)的冷凝水出口与冷凝水箱(2)的入口连接，冷凝水箱(2)的冷凝水出口分别与热源补水管和冷凝水二次换热器(3)的一次侧入口连接，冷凝水二次换热器(3)的一次侧出口与中间水箱(4)的入口连接，中间水箱(4)的出口分别与冷凝水箱(2)和采暖补水管连接，采暖补水管分别与采暖二次侧补水和采暖回水管连接；采暖回水管分别与采暖汽水换热器(1)的水入口和冷凝水二次换热器(3)的二次侧入口连接；冷凝水二次换热器(3)的二次侧出口与采暖汽水换热器(1)的热水出口共同连接至采暖供水管；冷凝水箱(2)的排汽装置与第一乏汽回收装置(6)的乏汽入口连接，中间水箱(4)的排汽装置与第二乏汽回收装置(7)的乏汽入口连接，第一乏汽回收装置(6)和第二乏汽回收装置(7)的出口均连接至浴水补水箱(5)；浴水补水箱(5)连接有自来水进水管，浴水补水箱(5)的出口分别通过浴水加热管与第一乏汽回收装置(6)和第二乏汽回收装置(7)的水入口连接，浴水补水箱(5)的出口通过浴水补水管连接至浴水换热系统。2.如权利要求1所述的冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统，其特征在于，冷凝水二次换热器(3)的二次侧出口与采暖汽水换热器(1)的热水出口之间连接有混水装置，混水装置的出口与采暖供水管连接。3.如权利要求1所述的冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统，其特征在于，冷凝水二次换热器(3)为板式换热器。4.如权利要求1所述的冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统，其特征在于，冷凝水二次换热器(3)的一次侧设有旁通管路，旁通管路上设有旁通阀(13)。5.如权利要求1所述的冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统，其特征在于，冷凝水箱(2)的排汽装置与第一乏汽回收装置(6)的乏汽入口之间设有喷射器，中间水箱(4)的排汽装置与第二乏汽回收装置(7)的乏汽入口之间设有喷射器。6.如权利要求1所述的冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统，其特征在于，冷凝水箱(2)的冷凝水出口与冷凝水二次换热器(3)的一次侧入口之间的管路上设有高温泵(8)，所述采暖补水管上设有采暖补水泵(9)，所述浴水加热管上设有增压泵(10)，所述浴水补水管上设有浴水补水泵(11)，所述热源补水管上设有热源补水泵(12)。7.权利要求1～6任意一项所述的冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统的运行方法，其特征在于，包括：来自热电厂的蒸汽进入采暖汽水换热器(1)进行换热，换热后的冷凝水进入冷凝水箱(2)存储，然后进入冷凝水二次换热器(3)一次侧进行二次换热，二次换热后的冷凝水进入中间水箱(4)存储，一部分作为采暖二次侧补水，另一部分自流入冷凝水箱(2)后作为热源补水经热源补水管流至热源；采暖汽水换热器(1)换热后的热水与冷凝水二次换热器(3)二次侧换热后的热水混合后作为采暖供水输向采暖热用户侧；冷凝水箱(2)的排汽装置将乏汽排至第一乏汽回收装置(6)，中间水箱(4)的将乏汽排至第二乏汽回收装置(7)，来自浴水补水箱(5)的自来水分别在第一乏汽回收装置(6)和第二乏汽回收装置(7)中吸收乏汽的热量并不断循环提升温度后，作为浴水补水进入浴水换
热系统。8.如权利要求7所述的冷凝水及冷凝乏汽余热协同利用的系统的运行方法，其特征在于，系统在运行过程中，建立数字化控制系统，将整个运行过程的状态参数进行实时监测，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海涛，于微，关志宏，唐广庆，巴特尔，姚国鹏，董洪坤，白烨，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：