本發明涉及熱壓機組供熱系統及調節方法，尤其是涉及大型空冷發電機組高背壓供熱配套熱壓機組供熱系統及調節方法

背景技術：
汽輪機排汽熱損失是火電廠熱損失中最大一項損失，如果能有效利用對汽輪機組熱效率的提高，節能減排，污染物控制都有較大貢獻，而隨著國家步入城鎮化，當前城市集中供暖熱源短期短缺問題日益凸顯，若能夠利用汽輪機排汽熱損失供熱，將全面解決這兩個問題。近幾年，空冷高背壓供熱技術日趨成熟也得到了有效推廣，空冷高背壓供熱技術在火力發電廠供熱改造也有了相關應用，但是新技術的應用相應也出現了很多問題，空冷高背壓供熱技術有很大的局限性，改造后機組經濟性對熱負荷以及電負荷變化較敏感。空冷高背壓供熱技術需要供熱負荷較大，若供熱負荷相對較小即不適合進行高背壓改造；即便改造應用后若機組電負荷較高，熱負荷較低時，就會有較多高背壓乏汽上空冷島冷卻被白白浪費；若機組電負荷較低，熱負荷較高時，機組乏汽量較少，需要大量的中排抽汽加熱熱網循環水，此時經濟性較差。申請號:CN201520011643.6中國專利公開了一種空冷機組乏汽余熱多級串聯供熱系統，通過多級背壓機組與尖峰加熱器之間順序連接，熱網循環水依次通過各級機組實現梯級加熱。雖然可加熱熱網循環水至熱用戶需求溫度，但較多背壓機組的串聯對供熱安全性和機組安全保障有一定影響，并且該技術對空冷高背壓供熱技術對供熱負荷較小以及電負荷和熱負荷變化較大時經濟性較差的問題沒有解決。申請號：CN201210576499.1空冷機組低溫熱源采暖加熱系統，對空冷機組低溫熱源加熱系統的相關原理及改造效果進行了論述，但是并未對空冷高背壓供熱技術對供熱負荷較小以及電負荷和熱負荷變化較大時經濟性較差的問題進行說明和解決。現有技術的缺陷主要體現在：1、空冷高背壓機組最高背壓受限，乏汽對熱網循環水溫升受限，當熱網循環水供水溫度較高時，需大量中排抽汽加熱，乏汽供熱比例較低。2、空冷高背壓機組無法適應供熱負荷較小的機組。3、空冷高背壓技術對機組電負荷與熱負荷波動不匹配適應性差，當機組電負荷較高，而熱負荷較低時有大量高背壓乏汽上空冷島冷卻，被白白浪費；當機組電負荷較低，而熱負荷較高時需大量中排抽汽加熱熱網循環水，高品位蒸汽利用較高經濟性較差。附圖說明接下來將參考附圖對本發明作進一步的描述，圖中：圖1：本發明的大型空冷發電機組高背壓供熱配套熱壓機組供熱系統的原理圖；圖2：隨時間變化的參數特征圖，包括機組電負荷即乏汽量隨時間變化線201，熱負荷穩定時乏汽量隨時間變化匹配線202，機組電負荷較熱負荷大高背壓蒸汽需上空冷島時區域A、C、D、E，機組電負荷較熱負荷小需中排抽汽補充時區域B。其中：#2機組低背壓乏汽來1、中排抽汽2，第一級真空熱壓機組3，第二級真空熱壓機組4，#1機組高背壓乏汽來5，第一級加熱器6，第二級加熱器7，熱網加熱器8，熱網循環水回水9，熱網循環水供水10，中排抽汽11。具體實施方式本發明提供一種大型空冷發電機組高背壓供熱配套熱壓機組供熱系統及調節方法，所述系統配置主要包括第一級熱壓機組、第二級熱壓機組、采暖中排抽汽管道、汽輪機乏汽管道、第一級加熱器、第二級加熱器、熱網加熱器以及相關裝置閥門和管件。本發明系統利用后，對機組電負荷與熱負荷不匹配情況有較強的適應性，當第一級加熱器消納不完高背壓乏汽，需要高背壓乏汽上空冷島時，本系統第二級真空熱壓機組可利用這部分高背壓乏汽匹配成更高背壓蒸汽在第二級加熱器繼續加熱熱網循環水；當高背壓乏汽不足以滿足第一級加熱器，需增加中排抽汽量時，本系統可用第一級真空熱壓機組利用中排抽汽噴射抽取#2低背壓乏汽匹配成高背壓乏汽補充；本系統也可不依靠#1機組高背壓乏汽獨立加熱熱網循環水至熱用戶需求溫度供出。調節方法主要是精確控制幾級熱壓機的投入、高背壓乏汽與中排抽汽等之間的切換，以及各加熱器的投入時機等，提出主要目的是為了解決機組電負荷與熱負荷不匹配時經濟性差，結合調節方法后的熱壓機供熱系統整個供熱周期經濟性與高背壓加中排抽汽供熱方式比較經濟性顯著提高。1、本發明所述系統通過第二級熱壓機利用中排抽汽噴射抽取高背壓乏汽可以匹配出更高壓力的蒸汽，盡可能多的利用乏汽加熱熱網循環水，使乏汽加熱溫升進一步提高，較空冷機組乏汽加熱溫度高15℃左右。2、針對供熱負荷較小，空冷高背壓技術無法適應的空冷機組，利用本發明系統，利用少量中排抽汽噴射抽取低壓缸正常排汽匹配成高背壓蒸汽加熱熱網循環水，相對高背壓技術，本系統改造后上空冷島乏汽為正常背壓，經濟性較好。3、利用本發明系統，機組能適應電負荷與熱負荷不匹配波動工況，當機組電負荷較高，而熱負荷較低時，利用第二級熱壓機通過少量中排抽汽噴射抽取需上空冷島的高背壓乏汽匹配出更高壓力的蒸汽加熱熱網循環水利用；當機組電負荷較低，而熱負荷較高時利用第一級熱壓機通過少量中排抽汽噴射抽汽#2機組低背壓乏汽匹配出高背壓蒸汽補充至第一級加熱器加熱熱網循環水。本發明提供了一種大型空冷發電機組高背壓供熱配套熱壓機組供熱調節系統和調節方法，所述系統配置主要包括第一級熱壓機組3、第二級熱壓機組4、汽輪機低背壓乏汽管道1、采暖中排抽汽管道2、11、汽輪機高背壓乏汽管道5、第一級加熱器6、第二級加熱器7、熱網加熱器8、以及相關裝置閥門和管件。本專利系統示意圖為附圖1，機組乏汽量即電負荷與熱負荷匹配圖為附圖2。本發明系統可單獨供熱運行、也可配合空冷高背壓供熱機組運行。根據功能不同可分為以下三個典型工況流程：一、本系統單獨運行，利用#2正常背壓乏汽與中排抽汽配合熱壓機與加熱器供熱。本系統單獨運行，第一級熱壓機組3利用中排抽汽2噴射抽取#2機組正常背壓乏汽匹配成高背壓蒸汽進入第一級加熱器6加熱熱網循環水回水9至TA溫度，第二級熱壓機組4利用中排抽汽2噴射抽取第一級熱壓機組3后蒸汽匹配成更高背壓蒸汽進入第二級加熱器7加熱熱網循環水至TB溫度，熱網加熱器8利用中排抽汽11加熱熱網循環水至TC溫度供出。TR為熱用戶需求溫度，在供暖不同時期投入相應的加熱器與其對應的熱壓機及相關抽汽與乏汽：TR<TA時，只投入第一級加熱器；TA<TR<TB時，投入第一級、第二級加熱器；TB<TR<TC，投入所有加熱器。二、本系統與空冷高背壓供熱機組配合運行，電負荷與熱負荷不匹配出現附圖2區域B情況時與空冷高背壓供熱機組配合運行，當#1機組電負荷較高，而熱負荷較低時，#1機組低壓缸排汽量大于第一級加熱器6所需乏汽量，部分高背壓乏汽需上空冷島冷卻時，本系統流程：#1機組部分高背壓乏汽5進入第一級加熱器6加熱熱網循環水回水9至TA溫度，第一級熱壓機組3利用中排抽汽2噴射抽取#2機組正常背壓乏汽匹配成高背壓蒸汽與剩余#1機組高背壓乏汽由第二級熱壓機通過中排抽汽2噴射抽取匹配成高背壓蒸汽進入第二級加熱器7加熱熱網循環水至TB溫度，熱網加熱器8利用中排抽汽11加熱熱網循環水至TC供出。TR為熱用戶需求溫度，在供暖不同時期投入相應的加熱器與其對應的熱壓機及相關抽汽與乏汽：TR<TA時，只投入第一級加熱器；TA<TR<TB時，投入第一級、第二級加熱器；TB<TR<TC，投入所有加熱器。三、本系統與空冷高背壓供熱機組配合運行，電負荷與熱負荷不匹配出現附圖2區域A或區域C情況時與空冷高背壓供熱機組配合運行，當#1機組電負荷較低，而熱負荷較高時，#1高背壓乏汽量不能滿足熱網加熱器需求時，本系統流程：第一級熱壓機組3利用中排抽汽2噴射抽取#1正常背壓乏汽1匹配成高背壓蒸汽與#2機組高背壓乏汽5一同進入第一級加熱器6加熱熱網循環水回水9至TA溫度，第二級熱壓機組4利用中排抽汽2噴射抽取第一級熱壓機組3后蒸汽匹配成更高背壓蒸汽進入第二級加熱器7加熱熱網循環水至TB溫度，熱網加熱器8利用中排抽汽11加熱熱網循環水至TC供出。TR為熱用戶需求溫度，在供暖不同時期投入相應的加熱器與其對應的熱壓機及相關抽汽與乏汽：TR<TA時，只投入第一級加熱器；TA<TR<TB時，投入第一級、第二級加熱器；TB<TR<TC，投入所有加熱器。機組乏汽量即電負荷與熱負荷匹配圖為附圖2。利用本發明大型空冷發電機組背壓供熱配套熱壓機組系統與調節方法與原背壓供熱加中排抽汽方式，機組乏汽量即電負荷與熱負荷隨時間變化匹配圖為附圖2，機組電負荷即乏汽量隨時間變化線201，熱負荷穩定時乏汽量隨時間變化匹配線202，機組電負荷高乏汽量多本系統無法完全消納需上空冷島完區域D、E，機組電負荷高乏汽量多高背壓供熱技術無法利用需上空冷島區域A+D、C+E，高背壓供熱技術機組電負荷低乏汽量無法滿足第一級加熱需中排抽汽補充加熱區域B。對電負荷與熱負荷隨時間波動不匹配多消耗熱量情況分析如下；(1)高背壓加中排抽汽供熱方式在機組電負荷與熱負荷不匹配時多消耗熱量：式中：ΔQ1為A+D區域高背壓乏汽上空冷島多消耗熱量；ΔQ2為B區域高背壓乏汽不足需中排抽汽補充多消耗熱量；ΔQ3為C+E區域高背壓乏汽上空冷島多消耗熱量；Qb為整個時間段高背壓加中排抽汽供熱方式多消耗熱量；G(t)為乏汽量隨時間變化曲線函數；h(t)為乏汽量(同電負荷)隨時間變化時高背壓乏汽焓值；h0為機組正常背壓下乏汽焓值；hzp為機組中排抽汽焓值；hby為機組高背壓乏汽焓值。(2)本系統供熱方式在機組電負荷與熱負荷不匹配時多消耗熱量：式中：ΔQD為D區域高背壓乏汽上空冷島多消耗熱量；ΔQE為E區域高背壓乏汽上空冷島多消耗熱量；Qr為整個時間段本系統供熱方式多消耗熱量。Qb＞Qr表明本專利系統經濟性明顯優于高背壓加中排抽汽供熱技術。本系統中熱壓機級數和壓縮比等參數可根據中壓缸排汽、輔機小機乏汽以及匹配目標蒸汽參數選取，熱壓機所用蒸汽噴射器也可選用可調式。具體地，參考圖1，所述第一級熱壓機利用中排抽汽噴射抽取低背壓機組乏汽匹配成可進入第一級加熱器或第二級熱壓機的目標蒸汽。所述第二級熱壓機利用中排抽汽噴射抽取第一級熱壓機匹配后的蒸汽或高背壓機組乏汽匹配出適合第二級加熱器可利用的目標蒸汽。所述第一級加熱器可利用高背壓乏汽加熱熱網循環水，也可利用部分第一級熱壓機利用中排抽汽噴射抽取的低背壓乏汽匹配出的蒸汽。所述第二級加熱器利用第二級熱壓機匹配后蒸汽加熱第一級加熱器出水。所述熱網加熱器利用中排抽汽加熱第二級加熱器出水至熱用戶需求溫度后供出。再參考圖2，機組電負荷即乏汽量隨時間變化線201，熱負荷穩定時乏汽量隨時間變化匹配線202，機組電負荷較熱負荷大高背壓蒸汽需上空冷島時區域A、C、D、E，機組電負荷較熱負荷小需中排抽汽補充時區域B。Qb為空冷高背壓機組電負荷與熱負荷不匹配時多消耗熱量Qr為本專利系統在電負荷與熱負荷不匹配時多消耗熱量利用本發明，通過兩級熱壓機組匹配后的蒸汽比高背壓機組乏汽溫度高，乏汽利用率高。本發明的系統改造對機組電負荷和熱負荷無匹配要求，可適應供熱負荷較小的空冷機組進行供熱改造，而且本系統通過特有的調節方法，經濟性較現有技術有較大提高，節能減排效果更顯著。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。本發明的保護范圍由權利要求書所限定。