本發(fā)明涉及一種復(fù)合循環(huán)水供熱系統(tǒng)及其應(yīng)用，具體涉及一種濕冷機組熱電廠的熱網(wǎng)加熱系統(tǒng)，尤其適用于熱網(wǎng)回水溫度較低、純凝改供熱的300MW等級供熱機組或600MW等級供熱機組。
背景技術(shù)：
近些年來，越來越多的熱電廠實施了汽輪機乏汽余熱回收供熱改造，主要改造方式有吸收式熱泵供熱和低真空供熱兩種方式。兩種方式實施條件和運行方式差異較大，各有優(yōu)勢。低真空供熱目前設(shè)計均是回收全部汽輪機乏汽熱量，回收循環(huán)水余熱量大，但機組需“以熱定電”運行，運行方式不靈活，接待電負(fù)荷的能力受到限制，存在“電和熱”的矛盾。吸收式熱泵供熱運行方式較靈活，可根據(jù)熱負(fù)荷需求全部回收或部分回收循環(huán)水余熱，剩余部分循環(huán)水仍上塔冷卻，但回收循環(huán)水余熱量相對較小。
越來越多的300MW等級甚至是600MW等級的純凝機組通過打孔抽汽等方式改成供熱機組。這類機組改成供熱機組后，由于抽汽流量較小，一般僅有同容量參數(shù)抽汽供熱機組的60％左右，低壓缸排汽流量較大。例如對于600MW純凝改供熱機組，最大抽汽供熱工況時低壓缸排汽流量仍可達(dá)到700t/h。初步估算，若要全部回收余熱，電廠至少需要接待2000萬m2以上。而一般規(guī)模的熱電廠接待的供熱面積基本在1000萬m2以下，因此受供熱量制約，很難實現(xiàn)全部回收余熱。
對于這種情況，無論是常規(guī)的低真空供熱模式或是熱泵供熱模式經(jīng)濟性均不高。采用常規(guī)吸收式熱泵技術(shù)方案回收純凝改供熱機組的循環(huán)水余熱，由于純凝改供熱機組的低壓缸排汽流量特別大，機組真空下降對發(fā)電量的影響將會顯著提高。若用低真空供熱方式，機組需以熱定電運行，外界需要有足夠的熱負(fù)荷需求，受限于熱電廠供熱面積，也很難滿足要求。
如現(xiàn)有技術(shù)中公開的一種雙背壓循環(huán)水供熱系統(tǒng)，該雙背壓循環(huán)水供熱系統(tǒng)包括一個凝汽器和一個熱網(wǎng)加熱器，在供熱期將凝汽器中的海水循環(huán)水系統(tǒng)切換至熱網(wǎng)循環(huán)泵建立起來的熱水管網(wǎng)循環(huán)水回路，形成新的“熱-水”交換系統(tǒng)；在非供熱期將凝汽器的熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)切換至純凝工況下的海水循環(huán)水系統(tǒng)，恢復(fù)純凝運行工況。該雙背壓循環(huán)水供熱系統(tǒng)每年需要停機兩次更換轉(zhuǎn)子，且供暖期運行時以熱定電運行，運行方式不靈活。
又如現(xiàn)有技術(shù)中公開的另一種低壓缸背壓轉(zhuǎn)子互換循環(huán)水供熱節(jié)能系統(tǒng)，該低壓缸背壓轉(zhuǎn)子互換循環(huán)水供熱節(jié)能系統(tǒng)和上述雙背壓循環(huán)水供熱系統(tǒng)的原理類似，也包括一個凝汽器和一個熱網(wǎng)加熱器，在供熱期凝汽器用于供熱加熱熱網(wǎng)水，在非供熱期恢復(fù)正常循環(huán)水系統(tǒng)。該低壓缸背壓轉(zhuǎn)子互換循環(huán)水供熱節(jié)能系統(tǒng)每年也需要停機兩次更換轉(zhuǎn)子，且供暖期運行時以熱定電運行，運行方式不靈活。
綜上所述，目前還沒有一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，系統(tǒng)靈活可隨時切換，在單臺供熱機組上將低真空供熱和吸收式熱泵供熱兩種方式有機結(jié)合，實現(xiàn)單機供熱方式最優(yōu)的系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，系統(tǒng)靈活設(shè)置可隨時切換，在單臺機組上將低真空供熱和吸收式熱泵供熱兩種方式有機結(jié)合，實現(xiàn)單機供熱方式最優(yōu)的系統(tǒng)。
本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種復(fù)合循環(huán)水供熱系統(tǒng)，包括汽輪機、凝汽器、冷卻塔、熱網(wǎng)加熱器、吸收式熱泵、采暖抽汽管道、熱網(wǎng)回水母管、熱網(wǎng)供水母管、循環(huán)水進水母管、循環(huán)水出水母管、左側(cè)循環(huán)水進水支管、左側(cè)循環(huán)水出水支管、右側(cè)循環(huán)水進水支管、右側(cè)循環(huán)水出水支管、左側(cè)循環(huán)水進水閥、左側(cè)循環(huán)水出水閥、右側(cè)循環(huán)水進水閥、右側(cè)循環(huán)水出水閥和熱網(wǎng)回水母管閥，所述汽輪機和凝汽器連接，所述熱網(wǎng)加熱器安裝在熱網(wǎng)供水母管上，所述采暖抽汽管道的一端連接著汽輪機，另一端分別連接在熱網(wǎng)加熱器和吸收式熱泵上；所述循環(huán)水進水母管的一端連接在冷卻塔上，所述循環(huán)水出水母管的一端連接在冷卻塔上；所述左側(cè)循環(huán)水進水支管的一端連接在凝汽器上，該左側(cè)循環(huán)水進水支管的另一端連接在循環(huán)水進水母管的另一端，所述左側(cè)循環(huán)水進水閥安裝在左側(cè)循環(huán)水進水支管上，所述左側(cè)循環(huán)水出水支管的一端連接在凝汽器上，該左側(cè)循環(huán)水出水支管的另一端連接在循環(huán)水出水母管的另一端，所述左側(cè)循環(huán)水出水閥安裝在左側(cè)循環(huán)水出水支管上；所述右側(cè)循環(huán)水進水支管的一端連接在凝汽器上，該右側(cè)循環(huán)水進水支管的另一端連接在循環(huán)水進水母管的另一端，所述右側(cè)循環(huán)水進水閥安裝在右側(cè)循環(huán)水進水支管上，所述右側(cè)循環(huán)水出水支管的一端連接在凝汽器上，該右側(cè)循環(huán)水出水支管的另一端連接在循環(huán)水出水母管的另一端，所述右側(cè)循環(huán)水出水閥安裝在右側(cè)循環(huán)水出水支管上；其特征在于：還包括凝汽器熱網(wǎng)水進水支管、凝汽器熱網(wǎng)水出水支管、凝汽器熱網(wǎng)水進水閥、凝汽器熱網(wǎng)水出水閥、熱泵循環(huán)水進水管、熱泵循環(huán)水出水管、熱泵循環(huán)水進水閥、熱泵循環(huán)水出水閥、熱泵熱網(wǎng)水進水管、熱泵熱網(wǎng)水出水管、熱泵熱網(wǎng)水進水閥、熱泵熱網(wǎng)水出水閥、熱泵熱網(wǎng)水旁路閥，所述凝汽器熱網(wǎng)水進水支管的一端連接在熱網(wǎng)回水母管上，所述凝汽器熱網(wǎng)水進水支管的一端位于熱網(wǎng)回水母管閥前，另一端連接在左側(cè)循環(huán)水進水支管上，所述凝汽器熱網(wǎng)水進水支管的另一端位于左側(cè)循環(huán)水進水閥和凝汽器之間，所述凝汽器熱網(wǎng)水進水閥安裝在凝汽器熱網(wǎng)水進水支管上；所述凝汽器熱網(wǎng)水出水支管的一端連接在左側(cè)循環(huán)水出水支管上，該凝汽器熱網(wǎng)水出水支管的一端位于左側(cè)循環(huán)水出水閥和凝汽器之間，所述凝汽器熱網(wǎng)水出水支管的另一端連接在熱網(wǎng)回水母管上，位于熱網(wǎng)回水母管閥后，所述凝汽器熱網(wǎng)水出水閥安裝在凝汽器熱網(wǎng)水出水支管上；所述熱泵循環(huán)水進水管的一端連接在右側(cè)循環(huán)水出水支管上，所述熱泵循環(huán)水進水管的另一端和吸收式熱泵相連，所述熱泵循環(huán)水進水閥位于熱泵循環(huán)水進水管上，所述熱泵循環(huán)水出水管一端和吸收式熱泵相連，另一端和冷卻塔塔池相連，所述熱泵循環(huán)水出水閥位于熱泵循環(huán)水出水管上；所述熱泵熱網(wǎng)水進水管的一端和吸收式熱泵相連，另一端和熱網(wǎng)回水母管相連，所述熱泵熱網(wǎng)水進水管的另一端位于凝汽器熱網(wǎng)水出水支管和熱網(wǎng)回水母管接口后，所述熱泵熱網(wǎng)水進水閥位于熱泵熱網(wǎng)水進水管上，所述熱泵熱網(wǎng)水出水管的一端和吸收式熱泵相連，另一端和熱網(wǎng)回水母管相連，所述熱泵熱網(wǎng)水出水閥位于熱泵熱網(wǎng)水出水管上，所述熱泵熱網(wǎng)水旁路閥位于熱網(wǎng)回水母管上。
作為優(yōu)選的是：這種復(fù)合循環(huán)水供熱系統(tǒng)的左側(cè)循環(huán)水進水閥、左側(cè)循環(huán)水出水閥、右側(cè)循環(huán)水進水閥、右側(cè)循環(huán)水出水閥、凝汽器熱網(wǎng)水進水閥、凝汽器熱網(wǎng)水出水閥、熱泵循環(huán)水進水閥、熱泵循環(huán)水出水閥、熱泵熱網(wǎng)水進水閥、熱泵熱網(wǎng)水出水閥、熱網(wǎng)回水母管閥、熱泵熱網(wǎng)水旁路閥可以為電動閥、手動閥、氣動閥或液壓閥中的任意一種。
作為優(yōu)選，還可以在復(fù)合循環(huán)水供熱系統(tǒng)上安裝水泵，用來增加循環(huán)水的壓力。如在循環(huán)水進水母管上安裝循環(huán)水泵，以及還可以在熱網(wǎng)回水母管與熱網(wǎng)供水母管的連接處安裝熱網(wǎng)循環(huán)水泵。
利用本發(fā)明供熱時，可以根據(jù)不同工況進行如下操作：
S1：機組純凝工況運行時，凝汽器熱網(wǎng)水進水閥、凝汽器熱網(wǎng)水出水閥、熱泵循環(huán)水進水閥和熱泵循環(huán)水出水閥關(guān)閉，左側(cè)循環(huán)水進水閥、左側(cè)循環(huán)水出水閥、右側(cè)循環(huán)水進水閥和右側(cè)循環(huán)水出水閥開啟，凝汽器通循環(huán)水；
S2：當(dāng)機組由純凝工況轉(zhuǎn)為供熱工況運行時，不需要停機，關(guān)閉左側(cè)循環(huán)水進水閥和左側(cè)循環(huán)水出水閥，使凝汽器維持右半側(cè)運行，再開啟凝汽器熱網(wǎng)水進水閥和凝汽器熱網(wǎng)水出水閥，即可使凝汽器半側(cè)運行熱網(wǎng)水和半側(cè)運行循環(huán)水；
S3：隨著外界熱負(fù)荷增加，開啟熱泵循環(huán)水進水閥和熱泵循環(huán)水出水閥，再調(diào)節(jié)關(guān)小右側(cè)循環(huán)水出水閥，減小凝汽器右側(cè)的上塔循環(huán)水流量，投入吸收式熱泵運行，提取循環(huán)水余熱，當(dāng)熱負(fù)荷進一步增加時，可關(guān)閉右側(cè)循環(huán)水出水閥，使右側(cè)的循環(huán)水全部進入吸收式熱泵提取余熱，再回到塔池，形成閉式循環(huán)；
S4：供暖季結(jié)束，機組由供熱工況向純凝工況切換時，通過凝汽器的半側(cè)運行恢復(fù)純凝工況運行。
該復(fù)合循環(huán)水供熱系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果：結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，系統(tǒng)靈活設(shè)置可隨時切換，將低真空供熱和吸收式熱泵結(jié)合，機組無需“以熱定電”運行，同時滿足余熱大規(guī)模提取需求，既能滿足電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令，又能滿足熱負(fù)荷需求。本發(fā)明可以通過在熱網(wǎng)側(cè)二次換熱站實施大溫差熱泵或增加換熱站內(nèi)板換面積等方式降低熱網(wǎng)回水溫度，使機組低真空供熱時發(fā)揮更好效果，開創(chuàng)了在單臺機組上同時實現(xiàn)低真空供熱和吸收式熱泵供熱并存的模式。機組可不受熱負(fù)荷限制，無需以熱定電運行，運行方式靈活，并最大程度滿足了機組對電熱兩種產(chǎn)品的實時調(diào)節(jié)需求，而且機組每年的檢修維護工作量很少。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例的示意圖
標(biāo)號說明
1-汽輪機、2-凝汽器、3-循環(huán)水泵、4-冷卻塔、5-熱網(wǎng)加熱器、6-熱網(wǎng)循環(huán)水泵、7-吸收式熱泵、8-熱網(wǎng)回水母管、9-熱網(wǎng)供水母管、10-循環(huán)水進水母管、11-循環(huán)水出水母管、12-左側(cè)循環(huán)水進水支管、13-左側(cè)循環(huán)水出水支管、14-右側(cè)循環(huán)水進水支管、15-右側(cè)循環(huán)水出水支管、16-凝汽器熱網(wǎng)水進水支管、17-凝汽器熱網(wǎng)水出水支管、18-熱泵循環(huán)水進水管、19-熱泵循環(huán)水出水管、20-左側(cè)循環(huán)水進水閥、21-左側(cè)循環(huán)水出水閥、22-右側(cè)循環(huán)水進水閥、23-右側(cè)循環(huán)水出水閥、24-凝汽器熱網(wǎng)水進水閥、25-凝汽器熱網(wǎng)水出水閥、26-熱泵循環(huán)水進水閥、27-熱泵循環(huán)水出水閥、28-熱網(wǎng)回水母管閥、29-熱泵熱網(wǎng)水進水管、30-熱泵熱網(wǎng)水出水管、31-熱泵熱網(wǎng)水進水閥、32-熱泵熱網(wǎng)水出水閥、33-熱泵熱網(wǎng)水旁路閥、34-采暖抽汽管道。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。
如圖1所示，本實施例中的汽輪機1和凝汽器2連接，熱網(wǎng)回水母管8的一端連接在熱網(wǎng)循環(huán)水泵6上，熱網(wǎng)回水母管閥28位于熱網(wǎng)回水母管8上。熱網(wǎng)供水母管9的一端連接在熱網(wǎng)循環(huán)水泵6上，熱網(wǎng)加熱器5安裝在熱網(wǎng)供水母管9上，采暖抽汽管道34的兩端分別連接在汽輪機1，熱網(wǎng)加熱器5和吸收式熱泵7上。
本實施例中的循環(huán)水進水母管10的一端連接在冷卻塔4上，循環(huán)水泵3安裝在循環(huán)水進水母管10上，循環(huán)水出水母管11的一端連接在冷卻塔4上。本實施例中的左側(cè)循環(huán)水進水支管12的一端連接在凝汽器2上，該左側(cè)循環(huán)水進水支管12的另一端連接在循環(huán)水進水母管10的另一端，左側(cè)循環(huán)水進水閥20安裝在左側(cè)循環(huán)水進水支管12上，左側(cè)循環(huán)水出水支管13的一端連接在凝汽器2上，該左側(cè)循環(huán)水出水支管13的另一端連接在循環(huán)水出水母管11的另一端，左側(cè)循環(huán)水出水閥21安裝在左側(cè)循環(huán)水出水支管13上。
本實施例中的右側(cè)循環(huán)水進水支管14的一端連接在凝汽器2上，該右側(cè)循環(huán)水進水支管14的另一端連接在循環(huán)水進水母管10的另一端，右側(cè)循環(huán)水進水閥22安裝在右側(cè)循環(huán)水進水支管14上，右側(cè)循環(huán)水出水支管15的一端連接在凝汽器2上，該右側(cè)循環(huán)水出水支管15的另一端連接在循環(huán)水出水母管11的另一端，右側(cè)循環(huán)水出水閥23安裝在右側(cè)循環(huán)水出水支管15上。
本實施例中的凝汽器熱網(wǎng)水進水支管16的一端連接在熱網(wǎng)回水母管8上，凝汽器熱網(wǎng)水進水支管16的一端位于熱網(wǎng)回水母管閥前，該凝汽器熱網(wǎng)水進水支管16的另一端連接在左側(cè)循環(huán)水進水支管12上，凝汽器熱網(wǎng)水進水支管16的另一端位于左側(cè)循環(huán)水進水閥20和凝汽器2之間，凝汽器熱網(wǎng)水進水閥24安裝在凝汽器熱網(wǎng)水進水支管16上。本實施例中的凝汽器熱網(wǎng)水出水支管17的一端連接在左側(cè)循環(huán)水出水支管13上，該凝汽器熱網(wǎng)水出水支管17的一端位于左側(cè)循環(huán)水出水閥21和凝汽器2之間，凝汽器熱網(wǎng)水出水支管17的另一端連接在熱網(wǎng)回水母管8上，位于熱網(wǎng)回水母管閥后，凝汽器熱網(wǎng)水出水閥25安裝在凝汽器熱網(wǎng)水出水支管17上。
本實施例中的熱泵循環(huán)水進水管18的一端連接在吸收式熱泵7上，該熱泵循環(huán)水進水管18的另一端連接在右側(cè)循環(huán)水出水支管15上，熱泵循環(huán)水進水管18的另一端位于右側(cè)循環(huán)水出水閥23和凝汽器2之間，熱泵循環(huán)水進水閥26安裝在熱泵循環(huán)水進水管18上。本實施例中的熱泵循環(huán)水出水管19的一端和吸收式熱泵7相連，另一端和冷卻塔4塔池相連，所述熱泵循環(huán)水出水閥27位于熱泵循環(huán)水出水管19上。本實施例中的熱泵熱網(wǎng)水進水管29的一端和吸收式熱泵7相連，另一端和熱網(wǎng)回水母管8相連，所述熱泵熱網(wǎng)水進水管29的另一端位于凝汽器熱網(wǎng)水出水支管17和熱網(wǎng)回水母管8的接口后，所述熱泵熱網(wǎng)水進水閥31位于熱泵熱網(wǎng)水進水管29上，所述熱泵熱網(wǎng)水出水管30的一端和吸收式熱泵7相連，另一端和熱網(wǎng)回水母管8相連，所述熱泵熱網(wǎng)水出水閥32位于熱泵熱網(wǎng)水出水管30上，所述熱泵熱網(wǎng)水旁路閥33位于熱網(wǎng)水母管8上。
本實施例汽輪機1的低壓缸轉(zhuǎn)子始終為同一根轉(zhuǎn)子，在供暖期開始或結(jié)束時無需更換轉(zhuǎn)子。
利用實施例所述系統(tǒng)進行供熱的一種方法：
S1：供熱工況時，低壓缸轉(zhuǎn)子不需更換，仍為原轉(zhuǎn)子，不新增檢修量；機組純凝工況運行時，凝汽器熱網(wǎng)水進水閥24、凝汽器熱網(wǎng)水出水閥25、熱泵循環(huán)水進水閥26和熱泵循環(huán)水出水閥27關(guān)閉，左側(cè)循環(huán)水進水閥20、左側(cè)循環(huán)水出水閥21、右側(cè)循環(huán)水進水閥22和右側(cè)循環(huán)水出水閥23開啟，凝汽器2通循環(huán)水；
S2：當(dāng)機組由純凝工況轉(zhuǎn)為供熱工況運行時，不需要停機，關(guān)閉左側(cè)循環(huán)水進水閥20和左側(cè)循環(huán)水出水閥21，使凝汽器2維持右半側(cè)運行，再開啟凝汽器熱網(wǎng)水進水閥24和凝汽器熱網(wǎng)水出水閥25，即可使凝汽器2半側(cè)運行熱網(wǎng)水和半側(cè)運行循環(huán)水；
S3：隨著外界熱負(fù)荷增加，開啟熱泵循環(huán)水進水閥26和熱泵循環(huán)水出水閥27，再調(diào)節(jié)關(guān)小右側(cè)循環(huán)水出水閥23，減小凝汽器2右側(cè)的上塔循環(huán)水流量，投入吸收式熱泵7運行，提取循環(huán)水余熱，當(dāng)熱負(fù)荷進一步增加時，可關(guān)閉右側(cè)循環(huán)水出水閥23，使右側(cè)的循環(huán)水全部進入吸收式熱泵7提取余熱，再回到塔池，形成閉式循環(huán)。
S4：供暖季結(jié)束，機組由供熱工況向純凝工況切換時，通過凝汽器2的半側(cè)運行恢復(fù)純凝工況運行。
本發(fā)明的申請文件中帶有的“左側(cè)”和“右側(cè)”僅僅是為了敘述的方便，不僅限于空間位置的左側(cè)和右側(cè)，不視為對本發(fā)明保護范圍的限制。此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。