[发明专利]一种热能动力节能工艺及系统

说明书

技术领域

本发明属于热能动力技术领域，尤其涉及一种热能动力节能工艺及系统。

背景技术

热电(动)联产是国家鼓励发展通用节能技术的一种。目前热电(动)联产的企业均采用锅炉+汽轮发电机组(拖动机组)的工艺流程，而鉴于热电(动)行业的固有特性决定的客户用汽负荷不稳定，具有波动性，以及受锅炉本身蒸汽负荷调节率的限制，热电(动)联产企业尤其是一些建设年代比较早的企业，汽轮机组不能全部采用背压机型，而需要全部或者部分采用抽凝机组或纯凝机组，通过抽汽量大小的改变满足其用户蒸汽量的波动，剩余部分通过冷凝器冷凝成冷凝水，而这部分热量要通过循环冷却水系统带走，不仅配备大功率的循环泵以及相应的冷却管道与冷却塔，还要造成蒸汽能量的损失。

目前随着电煤价格的日益走高，很多热电联产的企业已经陷入入不敷出，濒临倒闭的境界，给国家和社会造成很大的压力；加之国家及社会对节能减排工作日益重视，很多科研单位、热电(动)联产企业也在想方设法进行各种技改和变革，由于背压汽轮机是汽轮机中对能源利用最充分的一种机型，很多企业已经或计划将原有的抽凝机组(或纯凝机组)改造成背压汽机组。同时也有部分单位或个人已经对这个问题开始研究并提出解决方案，比如公告号为：201674346U的《背压式发电机组》；公告号为201517431U的《前置背压机拖动压缩机系统》的几个专利均就背压汽轮机做出研究并专利申请。但是鉴于锅炉、背压汽轮机、用汽用户的特有属性，现有系统及技术只能部分采用背压汽轮机而不能全部改造成背压式汽轮机，否则，客户用汽负荷发生变化时，因为背压汽轮机不具备负荷调整的能力，因此所有的变化波动均会快速反应到锅炉系统中，从而引起锅炉主汽参数的剧烈变化，在负荷变化率达到或超过锅炉所的最大能力时，必然将引起锅炉超压打安全阀或者是锅炉出汽参数过低从而导致进入汽轮机的蒸汽参数不合格等一系列的经济、技术、安全问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种最大限度的对锅炉所产蒸汽进行利用，而且不会给锅炉造成剧烈的负荷波动压力，保证锅炉、汽轮机运行的热能动力节能工艺及系统。常规热动(电)行业采用的抽凝机组的凝气部分能量占到整个能量的比例不低于25％，而采用本发明后，可以保证整个系统的平稳运行，保证锅炉系统、背压汽轮机的运行安全，这样整个系统中全部采用背压汽轮机后，这部分能量将得到全部利用。

本发明中的工艺，是将从锅炉系统排出的蒸汽在通过背压汽轮机进入用户蒸汽母管的过程中同时并列蒸汽蓄能调节过程。蒸汽从锅炉系统排出进入主蒸汽母管后，一部分蒸汽进入背压汽轮机系统用于发电机以及其他压缩机等荷载；另一部分则进入蓄能调节过程，上述两部分的蒸汽最终均进入用户母管。本发明热能动力节能工艺中，蓄能调节过程包括蒸汽蓄能锅炉端调节过程和蒸汽蓄能用户端调节过程。蒸汽在整个系统运行过程中，用户的用汽负荷变化主要反映在用户蒸汽母管压力上，如果用户蒸汽用量较大时，用户蒸汽母管压力降低，蓄能调节过程中的部分蒸汽则会大量进入用户蒸汽母管进行蒸汽补充；如果用户蒸汽用量减小，用户蒸汽母管压力增大，蓄能调节过程中的部分蒸汽进入用户蒸汽母管的流量降低，维持用户蒸汽母管压力稳定，从而保证了系统运行的稳定性与安全性。

在汽轮机不依据其背压参数运行的工况下，还会发生因为汽轮机的功率需要波动，从而导致汽轮机的出汽变化影响到用户蒸汽母管的压力波动，也需要蓄能调节以保证用户用汽参数的稳定，而汽轮机波动引起的其前端蒸汽(也就是锅炉出口母管蒸汽)参数变化，则依靠蓄能调节控制进入到蓄能器内的蒸汽流量，从而避免瞬时的蒸汽波动导致锅炉负荷剧烈波动，超出锅炉自身负荷调解率的限制，引起不安全事故的发生。

为了保证进入蓄能调节过程的蒸汽压力符合所采用的蓄能器的相关技术参数，锅炉蒸汽蓄能调节过程包括减温减压过程和调节稳压过程，过热蒸汽从蒸汽母管进入蓄能器之前要经过减温减压过程，为了保证安全，避免经济浪费，经过减温减压的蒸汽再经过一步调节稳压过程；同时，为了保证用户蒸汽母管压力稳定，饱和蒸汽从蓄能器进入用户蒸汽母管时需要经过调节稳压过程。

为了防止背压汽轮机系统中部分汽轮机因检修而影响用户用汽，蒸汽也可以直接从蒸汽母管通过减温减压后进入用户蒸汽母管，保证用户用汽量得到保障。

经过减温减压的蒸汽单向进入蓄能器中，蓄能器中的的蒸汽单向进入用户蒸汽母管，避免蒸汽逆行。