CN209310093U - 一种热电厂与城市热源综合节能利用*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热电厂与城市热源综合节能利用***，包括厂区余热利用供热***、热网首站余热利用供热***和城区供热二次管网回水降温***；所述厂区余热利用供热***包括汽轮机，所述汽轮机的抽汽管连接厂区热网加热器的进汽口，所述热网首站余热利用供热***包括汽轮机，所述汽轮机的乏汽管分别连接空冷岛和乏汽初级热网加热器的进汽口，所述城区供热二次管网回水降温***包括与所述热网出水汇流母管连接的一次管网供热管，所述一次管网供热管连接城区各热网换热站，本实用新型的热电厂与城市热源综合节能利用***，通过使用加热器、制冷型热泵设备，可以吸收汽轮机乏汽余热、机炉疏放水余热，减少汽轮机冷源损失，降低机组热耗率的作用。

Description

一种热电厂与城市热源综合节能利用***

技术领域

本实用新型涉及热电厂与城市热源综合节能利用***领域，具体涉及直接空冷机组的热电厂与城市供热企业之间热源综合节能利用***。

背景技术

我国能源消耗主要以煤为主，目前随着国家节能环保要求日益加强，国家把化石能源的利用及综合节能治理提到一个新的高度，随着城市集中供热、热泵技术运用等为我们热能综合利用及环保节能提供了技术支持和实施保障，但是当前我国与发达国家之间相比热能利用水平存在明显差距，下面将我国热电厂与城市热能利用状况进行如下分析：

1、热电厂热能利用存在如下问题：

1)热电厂冷源损失未进行较好利用，电厂冷源损失约占电厂热能损失的60%左右，这样既增加了能源损耗又引起当地的环境热污染问题；

2）连排、定排疏水等余热未进行充分利用，当前还停留在连排至除氧器供热的阶段，这种利用水平造成不必要的汽水损耗及热能损失；

3）厂区供热使用的抽汽作为供汽源，各热电厂未良好利用废水废热余热，造成热源利用率较低、汽水耗量较大的问题；

4）排烟热余热损失未得到良好的利用；

5）随着新技术使用，目前部分供热机组改成高背压供热，这样虽然可以达到冬季供热较好的收益，但是非供热期机组的效率较低，加之进行***改造投资成本较高，本项技术实施中有着一定的缺陷；

6）目前不少供热电厂使用热泵技术进行城市集中供暖，但此项技术存在一次供热回水温度较高问题，这样会导致一次供热利用率较低、厂用率偏高问题。

2、城市集中供热存在如下问题：

1）供、回水温差较小，热利用较低，目前对晋城、晋中、通辽等地区供热单位进行调研：在一次管网供水温度为75℃左右时，一次管网回水温度约在30~35℃左右；在一次管网供水温度为85℃左右时，一次管网回水温度约在35~40℃左右，在一次管网供水温度为95℃左右时，一次管网回水温度约在40~50℃左右；在一次管网供水温度为105℃左右时，一次管网回水温度约在50~60℃左右；在一次管网供水温度为115℃左右时，一次管网回水温度约在60~65℃左右；在一次管网供水温度为120℃左右时，一次管网回水温度约在65~70℃左右。上述数据中发现一次供热管网回水温度较高，热能利用明显偏低；

2）我国北方城市供热期约为5个月，东北地区约5个半月至6个月。除供热期外，城市供热管网基本上在备用及检修状态下，这样既浪费了设备资源，又闲置了人力成本。目前对社会供热需求调查：华北地区每年4月上、中旬和10月中、下旬，存在环境温度昼夜温差大，在夜间环境温度较低，居民有一定的供热需求；在东北地区每年4、10月份，存在环境温度昼夜温差大，在夜间环境温度较低，居民有一定的供热需求。目前此阶段的城市供热受下列因素的制约：热***运营费用、热费回收难、热计量未达到分户计量等；

3）调查每年我国城市家庭在热水需要耗能的统计情况，如采用电加热产生热水户均不少于10kwh/月，如采用天然气加热热水户均不少于3m³/月。如果能通过政策扶持、企业参与、负担均摊、收益共享的方法开拓此方面社会服务：1、采用集中城市供热水服务，可以节约大量的能源消耗，有效提高我国能源利用水平，为汽轮机乏汽冷却提供冷却负荷，充分利用汽轮机乏汽余热节约一次能源消耗。2、目前在夏季城市中由于存在城市热效应，夏季空调大量耗费电能，这也为提供城市集中供冷水制冷创造了条件，目前可以通过二次管网加装制冷型热泵实现城市集中供冷水制冷服务。在城市中能够采用城市集中供空调冷水服务，在夏季每户在6至9月户均节约空调用电约300kwh。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种热电厂与城市热源综合节能利用***，通过使用生活热水加热器、制冷型热泵设备，在春夏秋季提供热网用户，这样可以部分吸收汽轮机乏汽余热、机炉疏放水余热，减少汽轮机冷源损失，降低机组热耗率的作用。

本实用新型的技术方案如下：一种热电厂与城市热源综合节能利用***，包括厂区余热利用供热***、热网首站余热利用供热***和城区供热二次管网回水降温***；

所述厂区余热利用供热***包括汽轮机，所述汽轮机的抽汽管连接厂区热网加热器的进汽口，厂区热网加热器的热水出口连接厂区热网出水集水管，所述汽轮机乏汽管连接厂区乏汽热网加热器的进汽口，所述厂区乏汽热网加热器的热水出口连接厂区热网一级汇水管，进水口连接厂区热网回水汇水管，所述厂区热网回水汇水管连接厂区热网定排加热器进水口，所述厂区热网定排加热器的出水口连接厂区热网一级汇水管，所述厂区热网一级汇水管分别连接厂区热网连排加热器的进水口和厂区热网二次风乏风加热器的进水口，所述厂区热网连排加热器和厂区热网二次风乏风加热器的出水口均连接厂区热网二级汇水管，所述厂区热网二级汇水管连接厂区热网加热器的进水口；

所述热网首站余热利用供热***包括汽轮机，所述汽轮机的乏汽管分别连接空冷岛和乏汽初级热网加热器的进汽口，所述乏汽初级热网加热器的出水口连接热网一级汇水管，所述热网一级汇水管分别连接高加疏水热网二级加热器、热网疏水二级加热器和连排热网二级加热器的进水口，所述高加疏水热网二级加热器、热网疏水二级加热器和连排热网二级加热器的出水口连接热网二级汇水管，所述热网二级汇水管连接若干热网加热器的进水口，所述热网加热器的出水口连接热网三级汇水管，热网三级汇水管分别连接高加疏水热网三级加热器和热网二次风三级加热器，高加疏水三级热网加热器和热二次风三级热网加热器的出水口连接热网出水汇流母管，所述热二次风三级热网加热器的排风口通过增加风机连接所述厂区热二次风乏风加热器的进风口，热二次风乏风加热器的排风口连接送风机入口；

所述城区供热二次管网回水降温***包括与所述热网出水汇流母管连接的一次管网供热管，所述一次管网供热管连接城区各热网换热站，所述热网换热站的一次供热管分别连接换热站二级管网加热器的热源进水口和生活热水二级加热器的进水口，所述换热站二级管网加热器的热源出水口分别连接吸收式热泵热源进水口、制冷型热泵的热源进水口和生活热水二级加热器的出水口，所述吸收式热泵的热源出水口连接生活热水一级加热器的热源进水口，生活热水一级加热器的热源出水口连接热网换热站的一次供热回水管，所述制冷型热泵的热源出水口连接热网换热站的一次供热回水管，二次管网供热回水管连接热网二次管网循环泵，热网二次管网循环泵连接吸收式热泵的二次管网入口，吸收式热泵的二次管网出口连接换热站二级管网加热器的二次管网进口，换热站二级管网加热器的二次管网出口连接二次管网供热供水母管，生活冷水入口连接生活热水一级加热器的生活水入口，生活热水一级加热器的生活水出口连接生活热水二级加热器的生活水入口，生活热水二级加热器的生活水出口连接城市生活热水管，所述换热站二级管网加热器、吸收式热泵、生活热水一级加热器、生活热水二级加热器两侧均设有100%的城区供热二次管网旁路管。

优选的，所述厂区热网回水汇水管和厂区热网一级汇水管之间连接有50%和100%的旁路管道，所述厂区热网一级汇水管和厂区热网二级汇水管之间连接有50%和100%的旁路管，在加热器故障时，便于进行加热器隔离，进行检修，保证***的正常运行。

优选的，所述热网一级汇水管热网和热网二级汇水管之间连接有30%、50%、100%的旁路管道，所述热网二级汇水管和热网三级汇水管之间连接有50%和100%旁路，所述热网三级汇水管和出水汇流母管之间连接50%和100%旁路管，在加热器故障时，便于进行加热器隔离，进行检修，保证***的正常运行。

优选的，所述热二次风三级热网加热器的排风口通过增加风机连接厂区热二次风乏风加热器的进风口，热二次风乏风加热器的排风口连接送风机入口，有效利用锅炉排烟余热。

本实用新型热电厂与城市热源综合节能利用***，在城区换热站增设吸热式热泵，进一步降低一次管网的回水温度，确保城市热网回水温度降到20℃左右，提高城区一次管网热能利用率。通过降低城市热网一次管网的回水温度，增大一次热网回水与汽轮机乏汽、机炉疏水换热温差，实现充分吸收汽轮机乏汽余热、机炉疏放水余热的目的，减少汽轮机冷源损失，降低机组热耗率的作用。本实用新型技术通过使用热二次风三级加热器来实现热二次风对热网水的加热，这样可以减少热电厂锅炉排烟损失。

附图说明

图1为本实用新型的结构总图；

图2为本实用新型的所述厂区余热利用供热***的结构示意图；

图3为本实用新型的热网首站余热利用供热***的结构示意图；

图4为本实用新型的城区供热二次管网回水降温***的结构示意图；

图中：1-汽轮机；2-厂区热网加热器；3-厂区乏汽热网加热器；4-厂区热网定排加热器；5-厂区热网连排加热器；6-厂区热网二次风乏风加热器；7-厂区热网回水汇水管；8-厂区热网一级汇水管；9-厂区热网二级汇水管；10-厂区热网出水集水管；11-旁路管；12-乏汽初级热网加热器；13-热网一级汇水管；14-高加疏水热网二级加热器；15-热网疏水二级加热器；16-连排热网二级加热器；17-热网加热器；18-热网二级汇水管；19-热网三级汇水管；20-高加疏水热网三级加热器；21-热网二次风三级加热器；22-热网出水汇流母管；23-一次管网供热管；24-换热站二级管网加热器；25-吸收式热泵；26-生活热水一级加热器；27-制冷型热泵；28-生活热水二级加热器；29-二次管网供热回水管；30-一次供热回水管；31-热网二次管网循环泵；32-二次管网供热供水母管。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的热电厂与城市热源综合节能利用***的技术方案进行进一步详细的描述；

如图1-4所示，一种热电厂与城市热源综合节能利用***，包括厂区余热利用供热***、热网首站余热利用供热***和城区供热二次管网回水降温***；

所述厂区余热利用供热***包括汽轮机1，所述汽轮机2的抽汽管连接厂区热网加热器2的进汽口，厂区热网加热器2的热水出口连接厂区热网出水集水管10，所述汽轮机1乏汽管连接厂区乏汽热网加热器3的进汽口，所述厂区乏汽热网加热器3的热水出口连接厂区热网一级汇水管8，进水口连接厂区热网回水汇水管7，所述厂区热网回水汇水管7连接厂区热网定排加热器4进水口，所述厂区热网定排加热器4的出水口连接厂区热网一级汇水管8，所述厂区热网一级汇水管8分别连接厂区热网连排加热器5的进水口和厂区热网二次风乏风加热器6的进水口，所述厂区热网连排加热器5和厂区热网二次风乏风加热器6的出水口均连接厂区热网二级汇水管9，所述厂区热网二级汇水管9连接厂区热网加热器2的进水口；

所述热网首站余热利用供热***包括汽轮机1，所述汽轮机1的乏汽管分别连接空冷岛和乏汽初级热网加热器12的进汽口，所述乏汽初级热网加热器12的出水口连接热网一级汇水管13，所述热网一级汇水管13分别连接高加疏水热网二级加热器14、热网疏水二级加热器15和连排热网二级加热器16的进水口，所述高加疏水热网二级加热器14、热网疏水二级加热器15和连排热网二级加热器16的出水口连接热网二级汇水管18，所述热网二级汇水管18连接若干热网加热器17的进水口，所述热网加热器17的出水口连接热网三级汇水管19，热网三级汇水管19分别连接高加疏水热网三级加热器20和热网二次风三级加热器21，高加疏水三级热网加热器20和热二次风三级热网加热器21的出水口连接热网出水汇流母管22，所述热二次风三级热网加热器21的排风口通过增加风机连接所述厂区热二次风乏风加热器6的进风口，热二次风乏风加热器6的排风口连接送风机入口；

所述城区供热二次管网回水降温***包括与所述热网出水汇流母管22连接的一次管网供热管23，所述一次管网供热管23连接城区各热网换热站，所述热网换热站的一次供热管分别连接换热站二级管网加热器24的热源进水口和生活热水二级加热器28的进水口，所述换热站二级管网加热器24的热源出水口分别连接吸收式热泵25热源进水口、制冷型热泵27的热源进水口和生活热水二级加热器28的出水口，所述吸收式热泵25的热源出水口连接生活热水一级加热器26的热源进水口，生活热水一级加热器26的热源出水口连接热网换热站的一次供热回水管30，所述制冷型热泵27的热源出水口连接热网换热站的一次供热回水管30，二次管网供热回水管29连接热网二次管网循环泵31，热网二次管网循环泵31连接吸收式热泵25的二次管网入口，吸收式热泵25的二次管网出口连接换热站二级管网加热器24的二次管网进口，换热站二级管网加热器24的二次管网出口连接二次管网供热供水母管32，生活冷水入口连接生活热水一级加热器26的生活水入口，生活热水一级加热器26的生活水出口连接生活热水二级加热器28的生活水入口，生活热水二级加热器28的生活水出口连接城市生活热水管，所述换热站二级管网加热器24、吸收式热泵25、生活热水一级加热器26、生活热水二级加热器28两侧均设有100%的城区供热二次管网旁路管33。

具体实施时，1、所述热网首站余热利用供热***工作过程：

所述城市热网回水经热网循环泵升压后至乏汽初级热网加热器12，所述乏汽初级热网加热器12利用表面式进行换热，使用汽轮机1乏汽对热网回水进行初级加热，在冬季工况下乏汽将热网回水由15~20℃加热到28~35℃，在夏季工况下乏汽将热网回水由20~25℃加热到35~42℃；所述经乏汽初级热网加热器12加热的热网水流入热网一级汇水管13，所述热网一级汇水,13分别连接高加疏水热网二级加热器14入口、热网疏水二级加热器15入口、连排热网二级加热器16入口，所述高加疏水热网二级加热器14中城市热网水经过95~105℃高加疏水加热达到40~50℃后流入热网二级汇水管18；所述热网疏水二级加热器15中城市热网水经过90~105℃热网疏水加热后达到40~50℃后流入热网二级汇水管18；所述连排热网二级加热器16中城市热网水经过170~220℃连排疏水加热后达到40~55℃后流入热网二级汇水管18；所述热网二级汇水管18连接热网加热器17入口；所述热网加热器17通过240~260℃抽汽将热网水加热到80~95℃流向热网三级汇水管19；所述热网三级汇水管19分别连接高加疏水热网三级加热器20入口、热网二次风三级加热器21入口；在高加疏水热网三级加热器20中城市热网水经过170~180℃的高加疏水加热后达到100~110℃后流向热网出水汇流母管22；在热网二次风三级加热器21中城市热网水经过260~310℃的热二次风加热后达到110~125℃后流向热网出水汇流母管22。

2、厂区余热利用供热***工作过程：

所述电厂厂区热网回水经厂区热网循环泵升压后至厂区热网回水汇水管7，所述厂区热网回水汇水管7分别连接厂区热网定排加热器4入口、厂区乏汽热网加热器3入口，所述厂区热网定排加热器4利用表面换热将厂区热网水由15~20℃加热到28~35℃流入厂区热网一级汇水管8；厂区乏汽热网加热器3利用表面换热将厂区热网水由15~20℃加热到28~30℃流入厂区热网一级汇水管8，厂区热网一级汇水管8分别连接厂区热网连排加热器5入口、厂区热网二次风乏风加热器6入口，厂区热网连排加热器5利用表面换热将厂区热网水由28~30℃加热到50~65℃流入厂区热网二级汇水管9；所述厂区热网二次风乏风加热器6利用表面换热将厂区热网水由28~30℃加热到60~70℃流入厂区热网二级汇水管9，所述厂区热网二级汇水管9连接厂区热网加热器2入口，厂区热网加热器2利用表面换热将厂区热网水由60℃加热到70℃流入厂区热网出水汇水管7。

3、城区供热二次管网回水降温***工作过程：

城区的一次管网供热管23的水流向换热站二级管网加热器24入口和换热站二级管网加热器24旁路门前；所述流入换热站二级管网加热器24的热网水将热网水由40~50℃加热到70~85℃，所述经换热站二级管网加热器24加热的二次管网的热网水流出换热站二级管网加热器24后与换热站二级管网加热器24旁路门后管道连接到二次管网供热供水母管流向热用户；

所述城市热网换热站中一次管网供热管23的热网供水分别流向换热站二次管网加热器24入口、换热站二次管网加热器24旁路门前、生活热水二级加热器28入口、生活热水二级加热器28旁路门前，流入换热站二级管网加热器24的一次管网供热管的热网水利用表面换热将对二次管网热网水进行加热；流入生活热水二级加热器28的一次管网供热管23的热网水利用表面换热将对生活热水进行加热；经过生活热水二级加热器28、换热站二次管网加热器24放热的一次管网供热管23热网水分为两路，一路流向吸收式热泵25入口、吸收式热泵25旁路，另一路流向制冷型热泵27入口；经过吸收式热泵25放热的一次管网热网水流向生活热水一级加热器26入口、生活热水一级加热器26旁路；经过生活热水一级加热器26放热的一次管网热网水流向一次供热回水管30；所述经过制冷型热泵27放热的一次管网热网水流向一次供热回水管30。

所述城市生活冷水分别连接生活热水一级加热器26入口、生活热水一级加热器26旁路门前；生活冷水在生活热水一级加热器26投入后由10~20℃加热到30~40℃；经生活热水一级加热器26加热的生活水流出生活热水一级加热器26后与生活热水一级加热器26旁路门后管道连接，生活水流向生活热水二级加热器28入口和生活热水二级加热器28旁路门前，生活水在生活热水二级加热器28投入后由30~40℃加热到50~60℃，经生活热水二级加热器28加热的生活水流出生活热水二级加热器28后与生活热水二级加热器28旁路门后管道连接到生活热供水母管。

本实用新型方案的实施效果：

在夏季如通过开展城市生活热水服务，本实用新型技术可以将整个城市供热管网做为辅助乏汽冷却器，冷却部分汽轮机乏汽，降低汽轮机冷源损失，降低空冷散热装置的热负荷，降低空冷风机电耗，以每年5月~10月之间降低空冷风机电耗10%左右，如果以300MW直接空冷机组为例，上述月份空冷风机电耗占厂用电率平均值为1.2%，月均发电量1亿kwh，所节约厂用电为72万kwh。

在夏季通过本实用技术实施，以每年5月~10月降低机组运行背压平均约1kpa，如果以300MW直接空冷机组为例，月均发电量1亿kwh，约减少标煤消耗1200吨，如果以每吨标煤650元计算，约节约燃料成本78万元。

在冬季工况下，通过本实用技术实施，节约供热抽汽量约25~60%，如果以300MW直接空冷机组为例，月均发电量1亿kwh，单机供热面积约400万平方，约减少标煤消耗15000吨，如果以每吨标煤650元计算，约节约燃料成本975万元。

在冬季工况下，通过本实用技术实施，在一次供热管网采用汽动热网循环泵可以在11月至3月间平均降低空冷风机电耗50~80%左右，如果以300MW直接空冷机组为例，上述5个月空冷风机电耗占厂用电率平均值为0.8%左右，月均发电量1亿kwh，所节约厂用电为200万kwh。

通过本实用新型技术的运用，热电厂厂区供热热网的抽汽量节约50~90%，如果以冬季每年厂区供热时间为10月至4月6个半月。日平均供热抽汽量约节约15~27吨，每年约减少抽汽量约节约2025~3645吨。

Claims (4)

1.一种热电厂与城市热源综合节能利用***，特征在于，包括厂区余热利用供热***、热网首站余热利用供热***和城区供热二次管网回水降温***；

所述厂区余热利用供热***包括汽轮机，所述汽轮机的抽汽管连接厂区热网加热器的进汽口，厂区热网加热器的热水出口连接厂区热网出水集水管，所述汽轮机乏汽管连接厂区乏汽热网加热器的进汽口，所述厂区乏汽热网加热器的热水出口连接厂区热网一级汇水管，进水口连接厂区热网回水汇水管，所述厂区热网回水汇水管连接厂区热网定排加热器进水口，所述厂区热网定排加热器的出水口连接厂区热网一级汇水管，所述厂区热网一级汇水管分别连接厂区热网连排加热器的进水口和厂区热网二次风乏风加热器的进水口，所述厂区热网连排加热器和厂区热网二次风乏风加热器的出水口均连接厂区热网二级汇水管，所述厂区热网二级汇水管连接厂区热网加热器的进水口；

所述热网首站余热利用供热***包括汽轮机，所述汽轮机的乏汽管分别连接空冷岛和乏汽初级热网加热器的进汽口，所述乏汽初级热网加热器的出水口连接热网一级汇水管，所述热网一级汇水管分别连接高加疏水热网二级加热器、热网疏水二级加热器和连排热网二级加热器的进水口，所述高加疏水热网二级加热器、热网疏水二级加热器和连排热网二级加热器的出水口连接热网二级汇水管，所述热网二级汇水管连接若干热网加热器的进水口，所述热网加热器的出水口连接热网三级汇水管，热网三级汇水管分别连接高加疏水热网三级加热器和热网二次风三级加热器，高加疏水三级热网加热器和热二次风三级热网加热器的出水口连接热网出水汇流母管，所述热二次风三级热网加热器的排风口通过增加风机连接所述厂区热二次风乏风加热器的进风口，热二次风乏风加热器的排风口连接送风机入口；

所述城区供热二次管网回水降温***包括与所述热网出水汇流母管连接的一次管网供热管，所述一次管网供热管连接城区各热网换热站，所述热网换热站的一次供热管分别连接换热站二级管网加热器的热源进水口和生活热水二级加热器的进水口，所述换热站二级管网加热器的热源出水口分别连接吸收式热泵热源进水口、制冷型热泵的热源进水口和生活热水二级加热器的出水口，所述吸收式热泵的热源出水口连接生活热水一级加热器的热源进水口，生活热水一级加热器的热源出水口连接热网换热站的一次供热回水管，所述制冷型热泵的热源出水口连接热网换热站的一次供热回水管，二次管网供热回水管连接热网二次管网循环泵，热网二次管网循环泵连接吸收式热泵的二次管网入口，吸收式热泵的二次管网出口连接换热站二级管网加热器的二次管网进口，换热站二级管网加热器的二次管网出口连接二次管网供热供水母管，生活冷水入口连接生活热水一级加热器的生活水入口，生活热水一级加热器的生活水出口连接生活热水二级加热器的生活水入口，生活热水二级加热器的生活水出口连接城市生活热水管，所述换热站二级管网加热器、吸收式热泵、生活热水一级加热器、生活热水二级加热器两侧均设有100%的城区供热二次管网旁路管。

2.根据权利要求1所述的热电厂与城市热源综合节能利用***，其特征在于所述厂区热网回水汇水管和厂区热网一级汇水管之间连接有50%和100%的旁路管道，所述厂区热网一级汇水管和厂区热网二级汇水管之间连接有50%和100%的旁路管。

3.根据权利要求1所述的热电厂与城市热源综合节能利用***，其特征在于所述热网一级汇水管热网和热网二级汇水管之间连接有30%、50%、100%的旁路管道，所述热网二级汇水管和热网三级汇水管之间连接有50%和100%旁路，所述热网三级汇水管和出水汇流母管之间连接50%和100%旁路管。

4.根据权利要求1所述的热电厂与城市热源综合节能利用***，其特征在于所述热二次风三级热网加热器的排风口通过增加风机连接厂区热二次风乏风加热器的进风口，热二次风乏风加热器的排风口连接送风机入口。