[发明专利]一种负荷大幅波动的蓄热式蒸汽热网供热系统及方法

权利要求书

1.一种基于负荷大幅波动的蓄热式蒸汽热网供热系统的供热方法，其特征在于：

所述负荷大幅波动的蓄热式蒸汽热网供热系统包括供热热源（1）、蒸汽供热管网模块（2）、蓄热供热系统模块（3）和电加热系统模块（4）；供热热源（1）与蒸汽供热管网模块（2）相连，蒸汽供热管网模块（2）上装有若干蓄热供热系统模块（3），电加热系统模块（4）与蓄热供热系统模块（3）相连；

蒸汽供热管网模块（2）包括蒸汽供热母管（2-1）、若干蒸汽供热支管（2-2）、支管开关阀（2-3）、热用户（2-4）和若干母管截止阀（2-5）；蒸汽供热母管（2-1）上装有若干蒸汽供热支管（2-2），每条蒸汽供热支管（2-2）的入口装有支管开关阀（2-3），各蒸汽供热支管（2-2）分别连接有热用户（2-4），在不同热用户（2-4）之间的蒸汽供热母管（2-1）上安装有若干母管截止阀（2-5）；

蓄热供热系统模块（3）包括蓄热进汽支管（3-1）、蓄热进汽开关阀（3-2）、蓄热蒸发/冷凝换热器（3-3）、蓄热蒸发/冷凝换热器保温层（3-4）、蓄热换热管（3-5）、蓄热器疏水阀（3-6）、蓄热器疏水管（3-7）、蓄水箱（3-8）、蓄热供水泵（3-9）、蓄热供水管（3-10）、蓄热供水逆止阀（3-11）、蓄热过热器进汽管（3-12）、蓄热过热器进汽单向阀（3-13）、蓄热过热器电加热棒（3-14）、蓄热过热换热管（3-15）、蓄热过热器（3-16）、蓄热过热器保温层（3-17）、蓄热供汽支管（3-18）和蓄热供汽开关阀（3-19）；

蒸汽供热母管（2-1）上装有若干蓄热进汽支管（3-1），蓄热进汽支管（3-1）入口设有蓄热进汽开关阀（3-2），蓄热进汽支管（3-1）、蓄热换热管（3-5）、蓄热疏水管（3-7）与蓄水箱（3-8）顺次相连，蓄热换热管（3-5）嵌入蓄热蒸发/冷凝换热器（3-3）中，蓄热蒸发/冷凝换热器（3-3）外装有蓄热保温层（3-4），蓄水箱（3-8）出口与蓄热供水管（3-10）一端相连，蓄热供水管（3-10）另一端与蓄热换热管（3-5）相连，蓄热供水管（3-10）与蓄热疏水管（3-7）在蓄水箱（3-8）和蓄热换热管（3-5）之间形成并联管路，蓄热疏水管（3-7）上装有蓄热疏水阀（3-6），蓄热供水管（3-10）上装有蓄热供水泵（3-9）和蓄热供水逆止阀（3-11），蓄热过热器进汽管（3-12）入口连接蓄热进汽开关阀（3-2）下游的蓄热进汽支管（3-1），另一端与蓄热过热换热管（3-15）和蓄热供汽支管（3-18）顺次相连，在蓄热供汽支管（3-18）上设有蓄热供汽开关阀（3-19），蓄热过热器电加热棒（3-14）与蓄热过热换热管（3-15）嵌入蓄热过热器（3-16）中，蓄热过热器（3-16）外装有蓄热过热器保温层（3-17）；

供热热源（1）与蒸汽供热母管（2-1）连接，从而实现供热热源（1）与蒸汽供热管网模块（2）的连接；蒸汽供热母管（2-1）与蓄热进汽支管（3-1）相连，蓄热供汽支管（3-18）与蒸汽供热支管（2-2）或蓄热进汽开关阀（3-2）上游的蓄热进汽支管（3-1）连接，从而实现蓄热供热系统模块（3）与蒸汽供热管网模块（2）的连接；所述电加热系统模块（4）与蓄热供热系统模块（3）中的蓄热过热器电加热棒（3-14）连接，用于结合新能源和电网对蓄热过热器电加热棒（3-14）进行供电；

供热热网为树状热网或者环状热网；

所述蓄热供热系统模块（3）在支路用户侧或者在供热母管侧；所述蓄热供热系统模块（3）在支路用户侧时，蓄热供汽支管（3-18）与蒸汽供热支管（2-2）连接；所述蓄热供热系统模块（3）在供热母管侧时，蓄热供汽支管（3-18）与蓄热进汽开关阀（3-2）上游的蓄热进汽支管（3-1）连接；

所述供热方法具体如下：

供热热源（1）产生的蒸汽经过蒸汽供热母管（2-1）进入若干蒸汽供热支管（2-2）进而送入热用户（2-4）进行供热；在新能源发电装置（4-3）发电量足以满足或超过电蓄热负荷需求时，打开新能源供电开关（4-4）和并网开关（4-6），关闭电网供电开关（4-5），一路直接输送给蓄热过热器电加热棒（3-14），来实现加热蓄热过热器（3-16），一路将盈余电能输送到电网，实现新能源发电装置（4-3）对蓄热过热器电加热棒（3-14）的供电及盈余电能的并网；在新能源发电装置（4-3）供电不足以满足电蓄热需求时，打开电网供电开关（4-5）和并网开关（4-6），关闭新能源供电开关（4-4），实现电网对蓄热过热器电加热棒（3-14）的供电；

当热网热负荷=供热热源（1）的设计负荷时，整个蓄热供热系统模块（3）处于关闭状态，母管截止阀（2-5）处于全开状态；

当供热热源（1）的设计负荷热网热负荷临界管损负荷时，供热热源（1）以设计负荷供热，打开蓄热进汽开关阀（3-2）和蓄热器疏水阀（3-6），则关闭蓄热供水逆止阀（3-11）、蓄热过热器进汽单向阀（3-13）和蓄热供汽开关阀（3-19），母管截止阀（2-5）处于全开状态；盈余蒸汽通过蓄热进汽支管（3-1）进入蓄热蒸发/冷凝换热器（3-3）中的蓄热换热管（3-5）实现盈余蒸汽热能的储存，盈余蒸汽冷凝水通过蓄热器疏水管（3-7）存至蓄水箱（3-8）；

当临界管损负荷≥热网热负荷时，若整个热网中只有少数蒸汽供热支管热用户存在较低的热负荷需求，即蓄热供热系统模块（3）在支路用户侧，供热热源（1）停止供热，关闭蓄热进汽开关阀（3-2），关闭蓄热器疏水阀（3-6），打开蓄热供水泵（3-9），打开蓄热供水逆止阀（3-11）、蓄热过热器进汽单向阀（3-13）和蓄热供汽开关阀（3-19），蓄水箱（3-8）中的冷凝水通过蓄热供水管（3-10）进入蓄热换热管（3-5）吸热蒸发，再而通过蓄热过热器进汽管（3-12）进入蓄热过热换热管（3-15）吸热成过热蒸汽，过热蒸汽通过蓄热供汽支管（3-18）直接进入蒸汽供热支管（2-2）给热用户供热；若存在局部集中用户热负荷较低时，即蓄热供热系统模块（3）在供热母管侧，关闭这部分局部热网两端母管截止阀（2-5），关闭蓄热进汽开关阀（3-2），关闭蓄热器疏水阀（3-6），打开蓄热供水泵（3-9），打开蓄热供水逆止阀（3-11）、蓄热过热器进汽单向阀（3-13）和蓄热供汽开关阀（3-19），蓄水箱（3-8）中的蒸馏水通过蓄热供水管（3-10）进入蓄热换热管（3-5）吸热蒸发，再而通过蓄热过热器进汽管（3-12）进入蓄热过热换热管（3-15）加热为过热蒸汽，过热蒸汽通过蓄热供汽支管（3-18）进入蓄热进汽支管（3-1），进而通过蒸汽供热母管（2-1）进入若干蒸汽供热支管（2-2）给该局部热网内的热用户供热；

当热网热负荷供热热源（1）的设计负荷时，供热热源（1）无法满足供热需求时，供热热源（1）按照最大负荷进行工作，母管截止阀（2-5）处于全开状态；对于蓄热供热系统模块（3）在支路用户侧的情况，关闭蓄热进汽开关阀（3-2），关闭蓄热器疏水阀（3-6），打开蓄热供水泵（3-9）、蓄热供水逆止阀（3-11）、蓄热过热器进汽单向阀（3-13）和蓄热供汽开关阀（3-19），蓄水箱（3-8）中的冷凝水通过蓄热供水管（3-10）进入蓄热换热管（3-5）吸热蒸发，再而通过蓄热过热器进汽管（3-12）进入蓄热过热换热管（3-15）吸热成过热蒸汽，过热蒸汽通过蓄热供汽支管（3-18）直接进入蒸汽供热支管（2-2）给热用户供热，实现对盈余蒸汽热能的释放补充供热；对于蓄热供热系统模块（3）在供热母管侧的情况，关闭蓄热进汽开关阀（3-2），关闭蓄热器疏水阀（3-6），打开蓄热供水泵（3-9）、蓄热供水热逆止阀（3-11）、蓄热过热器进汽单向阀（3-13）和蓄热供汽开关阀（3-19），蓄水箱（3-8）中的冷凝水通过蓄热供水管（3-10）进入蓄热换热管（3-5）吸热蒸发，再而通过蓄热过热器进汽管（3-12）进入蓄热过热换热管（3-15）吸热成过热蒸汽，过热蒸汽通过蓄热供汽支管（3-18）进入蓄热进汽支管（3-1），进而通过蒸汽供热母管（2-1）给热用户补充供热。