[实用新型]提高低品位蒸汽热能利用效率的节能供热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种提高低品位蒸汽热能利用效率的节能供热系统，可广泛应用于以蒸汽为热源，以水为介质的各种大中小型城市集中供热领域。

背景技术

热网循环水泵是以水为介质的供热系统的动力来源，其常规驱动方式均为电动机，利用的是高品位的电能，耗电成本占据了生产成本的很大比重。随着供热规模的加大，相应配套电动机的功率也越来越大，耗电成本占据供热成本的比重也相应增加，而常规电能大多是由蒸汽能通过汽轮机和发电机转换而来，电能相对于蒸汽热能，始终存在转换效率。根据《城镇供热管网设计规范》，“以热电厂或大型区域锅炉房为热源时，设计供水温度可取110℃～150℃，回水温度不应高于70℃”，因此常规集中供热设计供回水温度一般取为130℃/70℃，按照传热理论，热源蒸汽参数一般取为0.35～0.5MPa.a，此参数蒸汽一般认为是低品位热能。由于集中供热基本以质调节（根据采暖室外温度调节热水供回水温度）为主，大部分时间运行供水温度均低于100℃，尤其是供热规模尚未达到设计值时，根据传热理论，此时蒸汽参数在0.15～0.2MPa.a即可满足供热要求，因此，即使是低品位热能也仍具有一定的利用空间，如能利用蒸汽动力取代热网循环水泵的驱动电动机，就能使蒸汽能量进一步充分利用，提高低品位蒸汽热能的利用效率，在有效降低供热成本的前提下，也提高了供热系统的节能减排效益。

工业汽轮机是以压力蒸汽冲动汽轮机叶轮做功的原动机，它可以代替电动机拖动水泵、油泵、风机等各种转动设备,也可以带动发电机发电。其进汽可以是新蒸汽,也可以是其它汽轮机的抽汽或背压排汽，工业汽轮机做功后的排汽,还可以用来满足用户更低品位用汽的需要,是一种蒸汽能源梯级利用的节能设备，能够实现上述供热系统的节能要求。

目前，应用于城市集中供热系统中的工业汽轮机一般利用的是较高品位的热能，进汽压力一般均大于0.8MPa.a，转速3000r/min，需配置相应转速的循环水泵，或加装减速装置后拖动1500r/min转速的循环水泵，其排汽用于热网加热器或除氧器的加热汽源，仅能适用于排汽或抽汽压力较高的锅炉和汽轮机，系统布置及运行调节较复杂。由于工业汽轮机效率始终无法与专业发电汽轮机效率相媲美，因此这种利用高品位蒸汽为热源的供热系统虽然节电，但能源利用率较低。

虽然在0.35～0.5MPa.a低品位蒸汽热能利用方面也有相关介绍,如中国专利申请201010553278公开了一种《大流量、低参数、高背压膨胀动力节能系统》，但该申请所针对的只是以热力发电厂300MW机组汽轮机中压缸排汽（0.4MPa.a左右）作为供热汽源，以膨胀动力机（实际为工业汽轮机）为媒介解决热网加热器蒸汽压力与供热温度的能量梯级匹配问题，并未涉及供热系统最需要解决的动力来源—热网循环水泵的驱动方式问题，更未提及工业汽轮机的具体型式及系统运行调节方式，不够全面、明确，可操作性不强。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种提高低品位蒸汽热能利用效率的节能供热系统，使低品位蒸汽热能得以充分、梯级利用，能源综合利用效率得到了提高，同时大大降低了供热系统的用电率，有效提高了集中供热的经济性及运行节能。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种提高低品位蒸汽热能利用效率的节能供热系统，包括热源，热源的一路经第一蒸汽管道和蝶阀与低转速工业汽轮机相连，另一路经第二蒸汽管道与热网二级加热器相连；低转速工业汽轮机的输出轴通过联轴器与汽动热网循环水泵相连，低转速工业汽轮机的背压排汽出口经第三蒸汽管道与热网一级加热器相连，热网一级加热器的热网回水出水口经第一热网回水管道与热网二级加热器相连，第一热网回水管道上设有旁通管，旁通管和热网二级加热器均与热网供水管道相连，热网供水管道与换热子站相连，换热子站经第二热网回水管道与汽动热网循环水泵相连，热网一级加热器和热网二级加热器的凝结水管道均与凝结水回收装置相连，凝结水回收装置连通至热源。

所述低转速工业汽轮机的转速为1500r/min。

所述低转速工业汽轮机的背压排汽出口排出的背压排汽为0.15～0.2MPa.a。

利用提高低品位蒸汽热能利用效率的节能供热系统的供热方法，包括蒸汽侧和水侧；

所述蒸汽侧为：

来自热源的0.35～0.5MPa.a低品位蒸汽，一部分经第一蒸汽管道、蝶阀进入低转速工业汽轮机驱动汽轮机转子高速旋转，通过联轴器直接拖动汽动热网循环水泵转动，为热网循环水提供动力；