一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储汽系统及方法与流程

【技术领域】

本发明属于热网综合利用领域，涉及一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储汽系统及方法。

背景技术：

随着大气污染防治工作的持续深入推进，燃煤清洁集中供热逐渐成为工业用汽、居民采暖的主要热源。工业供汽领域，容量在30mw～100mw之间的小型纯背压供汽机组因供汽能力高、经济性好、方式灵活等特点得到了广泛应用，普遍按照三炉两机模式配置。不同于居民采暖的调质不调量特征，工业供热系统属于以需调供方式，用汽企业分散分布、生产规律导致昼多夜少甚至夜晚停工等实际情况导致工业用热量并不是稳定不变的。热源侧供汽能力的设计需满足用汽企业生产高峰需求，当夜晚用汽量大幅降低，若低于纯背压供汽机组汽轮机安全运行最小蒸汽流量时，背压机需停止运行；当白天用汽企业用汽量大幅增加时，背压机需投入运行以保证供汽量。背压供汽机组频繁、长周期的昼启夜停易引起设备质量隐患、运行成本增加、人员工作量增大等问题。

用汽量峰谷差引起背压供汽机组频繁启停问题，目前未有公开报道的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储汽系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储汽系统，包括：

锅炉，所述锅炉出口新蒸汽进入汽轮机做功，汽轮机的排汽一部分进入供汽母管，另一部分进入储汽装置；

低压加热器，所述低压加热器的入口连接除盐水，出口连接高压加热器，除盐水经低压加热器和高压加热器升温后进入锅炉；

储汽装置，所述储汽装置并联在供汽母管上。

本发明进一步的改进在于：

所述低压加热器的汽源来自汽轮机的排汽，高压加热器的汽源来自汽轮机的某级抽汽。

所述储汽装置并联在供汽母管的第一阀门组上；储汽装置的蒸汽入口与供汽母管的管道上设置有第二门组，供汽出口的管道上设置有第三阀门组；储汽装置的供汽出口与供汽母管之间的管路上设置有减压阀。

所述储汽装置的除盐水入口处的管路上设置有第四阀门组。

所述储汽装置包括储水箱体，所述储水箱体的下部为储水区，上部为雾化换热区；储水区的底部开设低温除盐水补水入口和循环水出口，上部开设供汽出口；

储水箱体上部的雾化换热区为立式圆柱状筒形结构，雾化换热区的侧面开设若干入口，其中半周为蒸汽入口，另一半周为除盐水入口；蒸汽入口与工业蒸汽环管相连通，除盐水入口与除盐水环管相连通。

所述工业蒸汽环管的末端与除盐水环管的末端均设置有雾化喷嘴，这些雾化喷嘴在雾化换热区形成环状管网。

所述雾化喷嘴在圆周方向及高度方向均匀布置。

所述循环水出口上连接自循环管道泵，自循环管道泵的出口与除盐水环管的入口相连通。

一种有效避免背压供汽机组频繁启停的储汽方法，包括以下步骤：

当外界用户用汽量降低时：

关闭第三阀门组、第四阀门组和减压器关闭，背压供汽机组维持最小负荷保证机组安全运行，在满足外界用户需求后，将工业蒸汽存储，储汽装置进入储汽模式；锅炉出口新蒸汽进入汽轮机做功，排汽一部分进入厂区供汽母管，一部分蒸汽经过阀门组进入储汽装置，工业供汽和储汽装置内部的除盐水不断接触换热，当储汽装置内部的除盐水温度达到压力对应的饱和温度时，认为储汽过程结束，工业蒸汽以高压、高温的近饱和水形式存储；富裕的部分工业蒸汽以高压、高温的近饱和水形式存储；

当白天外界用户需求量增大时：

关闭第二阀门组关闭，开启第三阀门组、第四阀门组开启和减压器开启，背压供汽机组增加负荷提升供汽能力的同时，此时储汽装置转换为放汽模式，高压、高温的近饱和水汽化后作为工业蒸汽补充，进入供汽母管供给用户，随着上层高压、高温的近饱和水逐步汽化外排，低温除盐水通过第四阀门组进入各储汽装置；储汽装置上层不断汽化外排，下层不断注入等量低温除盐水，储汽装置内部始终处于满水状态，高温水和低温水始终处于分层状态，整个放汽过程中低温水自下而上推动高温水汽化外排，当高压、高温的近饱和水全部汽化外排，储汽装置内部全部充满低温除盐水，放汽过程结束。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在厂内设置一套工业蒸汽存储系统，在夜晚用汽用户需求量降低时维持背压供汽机组最低负荷运行，将满足用户需求之外的富裕蒸汽存储，白天用汽量增大时释放工业蒸汽作为全厂供汽的补充，起到了错峰填谷的作用，可保障背压供汽机组安全稳定运行，有效解决背压供汽机组因工业用汽用户峰谷差波动导致的频繁启停带来的安全隐患和经济损失问题。

【附图说明】

图1为本发明储汽装置的结构示意图；

图2为本发明雾化换热区的俯视图；

图3为本发明储汽系统的示意图。

其中，1-锅炉；2-汽轮机；3-低压加热器；4-给水泵；5-高压加热器；6-储汽装置；7～10阀门组；11-减压阀；12-工业蒸汽环管；13-除盐水环管；14-自循环管道泵。

【具体实施方式】

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图2，本发明有效避免背压供汽机组频繁启停的储汽系统，包括锅炉1和低压加热器3；锅炉1出口新蒸汽进入汽轮机2做功，汽轮机2的排汽一部分进入供汽母管，另一部分进入储汽装置6；低压加热器3的入口连接除盐水，出口连接高压加热器5，除盐水经低压加热器3和高压加热器5升温后进入锅炉1；储汽装置6，储汽装置6并联在供汽母管上。低压加热器3的汽源来自汽轮机2的排汽，高压加热器5的汽源来自汽轮机2的某级抽汽。储汽装置6并联在供汽母管的第一阀门组7上；储汽装置6的蒸汽入口与供汽母管的管道上设置有第二门组8，供汽出口的管道上设置有第三阀门组9；储汽装置6的供汽出口与供汽母管之间的管路上设置有减压阀11。储汽装置6的除盐水入口处的管路上设置有第四阀门组10。储汽装置6包括储水箱体，储水箱体的下部为储水区，上部为雾化换热区；储水区的底部开设低温除盐水补水入口和循环水出口，上部开设供汽出口；储水箱体上部的雾化换热区为立式圆柱状筒形结构，雾化换热区的侧面开设若干入口，其中半周为蒸汽入口，另一半周为除盐水入口；蒸汽入口与工业蒸汽环管12相连通，除盐水入口与除盐水环管13相连通。工业蒸汽环管12的末端与除盐水环管13的末端均设置有雾化喷嘴，这些雾化喷嘴在雾化换热区形成环状管网。雾化喷嘴在圆周方向及高度方向均匀布置。循环水出口上连接自循环管道泵14，自循环管道泵14的出口与除盐水环管13的入口相连通。

本发明的原理：

储汽装置由雾化换热区、储水区、蒸汽输入管路、自循环系统、减压供汽系统、补水管路等组成。雾化换热区采用筒形结构，蒸汽和除盐水以环装管网形式各占半区，环状管网上均匀布置雾化喷嘴。储汽过程：蒸汽和除盐水以对向形式高速雾化接触换热，以水滴形式落入下方储水区。为提升混合加热效果，设置有自循环管路系统，储水区的下层水经管道循环泵加压后以雾化形式进入雾化换热区，依次反复加热，可实现工业蒸汽以高压、高温的近饱和状态水的形式储存。放汽过程：逐步开启减压阀，高压、高温的近饱和水略微减压即可实现汽化，汇入厂区的工业蒸汽母管，供给用户。

本发明的工作过程：

本发明的储汽装置宜根据背压供汽机组工业供汽能力随电负荷变化特性、对外供汽负荷和持续时间的昼夜分布特性、背压供汽机组安全运行的最小排汽量等因素整体统筹优化设计，过大易引起利用率低，过小则无法有效满足调峰要求。

夜晚外界用户用汽量降低时，背压供汽机组维持最小负荷保证机组安全运行，在满足外界用户需求后，将富裕的工业蒸汽存储起来：锅炉1出口新蒸汽进入汽轮机2做功，排汽一部分进入厂区供汽母管，一部分蒸汽经过阀门组8进入储汽装置6，此时阀门组9和10关闭，减压器11关闭，工业供汽和储汽装置6内部的除盐水不断接触换热，当储汽装置6内部的除盐水温度达到压力对应的饱和温度时，认为储汽过程结束，工业蒸汽以高压、高温的近饱和水形式存储；富裕的部分工业蒸汽以高压、高温的近饱和水形式存储。白天外界用户需求量增大，背压供汽机组增加负荷提升供汽能力的同时，此时储汽装置6转换为放汽模式，阀门组8关闭，阀门组9和10开启，减压器11开启，高压、高温的近饱和水汽化后作为工业蒸汽补充，进入供汽母管供给外界用户，随着上层高压、高温的近饱和水逐步汽化外排，低温除盐水通过第四阀门组10进入各储汽装置6；储汽装置6上层不断汽化外排，下层不断注入等量低温除盐水，储汽装置内部始终处于满水状态，高温水和低温水始终处于分层状态，整个放汽过程中低温水自下而上推动高温水汽化外排，当高压、高温的近饱和水全部汽化外排，储汽装置6内部全部充满低温除盐水，放汽过程结束。低温除盐水通过阀门组10进入储汽装置6，从下到上以分层形式逐步替换。除盐补充水依次进入由低压加热器3、给水泵4和高压加热器5组成的回热系统升温升压后进入锅炉1，完成汽水循环。低压加热器3汽源取自汽轮机2排汽，高压加热器5汽源取自汽轮机2某级抽汽。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

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