一種新型余熱回收熱電聯供系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種新型余熱回收熱電聯供系統，主要系統設備包括雙壓余熱鍋爐、第一發電機組、第二發電機組和第三發電機組、凝汽器、凝結泵、除氧器、給水泵等；第一發電機組連接雙壓余熱鍋爐的高壓蒸汽管路形成一供熱、發電的工作系統，第二發電機組連接高壓蒸汽管路和低壓蒸汽管路形成兩個發電工作回路，第三發電機連接雙壓余熱鍋爐的低壓蒸汽管路形成一發電工作回路。本明發明可以根據用戶的實際情況和具體需要，靈活設計和調度，實現熱電聯供；本發明針對季節性供熱需要或熱負荷較大變換的用戶，能夠充分利用余熱鍋爐所回收的蒸汽，實現能源利用的最大化；本系統簡潔、可靠，經濟效益較好。
【專利說明】一種新型余熱回收熱電聯供系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業余熱回收與利用【技術領域】，尤其涉及一種新型余熱回收熱電聯供系統。
[0002]
【背景技術】
[0003]隨著常規能源日漸匱乏和節能減排要求日益提高，對能源的回收和高效綜合利用提出了更高的要求，而生產企業對過程余熱余能的回收利用日益重視，所以能源的梯級分配和高效利用顯得尤為重要。目前在工業廢熱利用上普遍采用余熱鍋爐回收熱能，通常以雙壓回收蒸汽，采用雙壓發電，同時(或)承擔供熱。一些企業由于地域或其它原因，供熱具有季節性，或熱負荷變化較大，在相當一段時間內導致低壓蒸汽不能較好被利用，甚至放散；而高參數蒸汽通過減溫減壓器后供給熱用戶，造成高效能源的低效利用。
[0004]余熱回收系統通常通過雙壓余熱鍋爐以兩種參數的蒸汽形式回收熱能，配置一臺帶補汽凝汽式汽輪發電機組，實現蒸汽發電。高參數蒸汽作為主蒸汽，低參數蒸汽作為補汽，推動發電機組發電。當有供熱需要時，主蒸汽用來供熱，如此發電機組停止，所產生低參數補汽不能利用而被迫放散；同時余熱鍋爐產生的主蒸汽參數通常高于供熱的需要，常采用減溫減壓器處理。
[0005]蒸汽放散，造成水工質和熱能的浪費，污染環境；減溫減壓器降蒸汽參數，造成高能低用，能源浪費。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明為一種新型余熱回收熱電聯供系統，用于回收工業余熱進行發電供熱，包括余熱鍋爐、第一發電機組、第二發電機組、第一凝汽器、第一凝結水泵、除氧器、給水泵；其中，
所述第一發電機組與所述余熱鍋爐的蒸汽輸出端相連，所述余熱鍋爐內的蒸汽進入所述第一發電機組做功發電，所述第一發電機組的排汽端通過一管路輸出給熱用戶進行供
執.所述余熱鍋爐、第二發電機組、第一凝汽器、第一凝結水泵、除氧器、給水泵依次相連形成一工作回路，水經過所述除氧器除氧后，通過所述給水泵進入所述余熱鍋爐，工業余熱經過所述雙壓余熱鍋爐進行熱交換，除氧后的水在所述余熱鍋爐中被加熱變成蒸汽輸出，所述蒸汽進入所述第二發電機組做功發電；所述蒸汽做功后進入所述第一凝汽器并形成凝結水，所述凝結水在所述第一凝結水泵的作用下再次進入所述除氧器內。
[0008]較佳地，所述第一發電機組的輸入端設置有第一閥門，所述熱用戶的輸入端設置有第二閥門，所述第二電機組的輸入端設置有第三閥門。
[0009]較佳地，所述第一發電機組包括第一汽輪機和第一發電機，所述余熱鍋爐與所述第一汽輪機相連，所述第一汽輪機通過管路將排汽輸出給用戶供熱。
[0010]較佳地，所述第一汽輪機采用螺桿機或背壓式汽輪機。
[0011]較佳地，所述第二發電機組包括第二汽輪機和與之相連的第二發電機，所述余熱鍋爐和所述凝汽器與所述第二汽輪機相連。
[0012]較佳地，所述所述余熱鍋爐為雙壓余熱鍋爐，所述雙壓余熱鍋爐包括高壓蒸汽管路和低壓蒸汽管路，所述第一發電機組和所述第二發電機組均與所述高壓蒸汽管路相連通。
[0013]較佳地，所述第二發電機組通過第四閥門與所述低壓蒸汽管路相連，所述雙壓余熱鍋爐、低壓蒸汽管路、第四閥門、第二發電機組、第一凝汽器、第一凝結水泵、除氧器、給水泵依次相連形成一工作回路。
[0014]較佳地，還包括第三發電機組、第二凝汽器、第二凝結水泵，所述第三發電機組通過第五閥門與所述低壓蒸汽管路相連，所述雙壓余熱鍋爐、低壓蒸汽管路、第五閥門、第三發電機組、第二凝汽器、第二凝結水泵、除氧器、給水泵依次相連形成一工作回路。
[0015]較佳地，所述第三發電機組包括第三汽輪機和與之相連的第三發電機，所述第三汽輪機的排汽端與所述第二凝汽器相連。
[0016]本發明由于采用以上技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果:
本明發明提供的一種新型余熱回收熱電聯供系統，可以根據用戶的實際情況和具體的需要，靈活設計和調度，實現發電或供熱的熱電聯供；本發明針對季節性供熱需要或熱負荷較大變換的用戶，能夠充分利用余熱鍋爐所回收的蒸汽，實現能源利用的最大化；本系統簡潔、可靠，經濟效益較好。
[0017]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]結合附圖，通過下文的述詳細說明，可更清楚地理解本發明的上述及其他特征和優點，其中:
圖1為本發明實施例一發電及供熱系統示意圖；
圖2為本發明實施例二發電及供熱系統示意圖；
圖3為本發明實施例三發電及供熱系統示意圖。
[0019]符號說明:
1-余熱鍋爐
I1-高壓蒸汽管路 12-低壓蒸汽管路
21-第一汽輪機
22-第一發電機
31-第二汽輪機
32-第二發電機
33-第一凝汽器
34-第一凝結水泵 41-第三汽輪機
42-第三發電機
43-第二凝汽器
44-第二凝結水泵
5-除氧器
6-給水泵
7-熱用戶
81-第一閥門
82-第二閥門
83-第三閥門
84-第四閥門
85-第五閥門。
【具體實施方式】
[0020]參見所示出本發明實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發明。然而，本發明可以以許多不同形式實現，并且不應解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本【技術領域】的技術人員完全了解本發明的精神。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區域的尺寸及相對尺寸。
[0021]本發明提供了一種新型余熱回收熱電聯供系統，用于回收工業余熱進行發電供熱，其主要系統設備包括余熱鍋爐、凝汽器、凝結水泵、除氧器、給水泵以及多于一套的發電機組。本發明可以根據用戶的實際情況和具體的需要，靈活設計和調度，實現發電或供熱的熱電聯供。且本發明針對季節性供熱需要或熱負荷較大變換的用戶，能夠充分利用余熱鍋爐所回收的蒸汽，實現能源利用的最大化，本系統簡潔、可靠，經濟效益較好。以下通過具體實施例進行詳細說明。
[0022]實施例一
參考圖1，該新型余熱回收熱電聯供系統包括余熱鍋爐1、第一發電機組、第二發電機組、第一凝汽器33、第一凝結水泵34、第三發電機組、第二凝結器43、第二凝結水泵44、除氧器5和給水泵6，以及連接各組成部分的汽水管道、輔助設備等；另外，在本實施例中余熱鍋爐I采用雙壓余熱鍋爐，余熱鍋爐I中的水在工業余熱的作用下生成高壓蒸汽和低壓蒸汽，分別由高壓蒸汽管路11和低壓蒸汽管路12輸出。
[0023]具體的，第一發電機組包括第一汽輪機21和與之相連的第一發電機22，其中第一汽輪機21可采用螺桿機或背壓式汽輪機，此處不作限制。第一汽輪機21與余熱鍋爐I的高壓蒸汽管路11輸出端相連，且第一汽輪機21的輸入端設置有第一閥門81,用于控制第一汽輪機21與高壓蒸汽管路11輸出端之間管路的通斷和調節。第一汽輪機21的排汽輸出端口通過管路輸出給熱用戶7進行供熱，且熱用戶7的輸入端設置有第二閥門82，用于控制熱用戶7輸入管道的通斷。余熱鍋爐1、第一發電機組以及熱用戶形成一發電、供熱系統。余熱鍋爐I中產生的高壓蒸汽進入到第一汽輪機21中做功，帶動第一發電機22發電；蒸汽在第一汽輪機21放熱做功后從第一發電機22的排汽輸出端輸出，并通過管路傳輸給熱用戶7進行供熱。當然，當從余熱鍋爐I中輸出的蒸汽的參數與供熱所需的主汽參數一致或相差不大時，此時可以不設置第一發電機組，從余熱鍋爐I中輸出的蒸汽直接輸出給熱用戶7進行供熱，可根據具體情況或技術經濟考慮來進行設定，此處不作限制。
[0024]在本實施例中，第二發電機組為較大型發電機組，第二發電機組與余熱鍋爐I的高壓蒸汽管路11相連通。其中，第二發電機組包括第二汽輪機31和與之相連的第二發電機32，第二汽輪機31的輸入端上設置有第三閥門83，用于控制余熱鍋爐I高壓蒸汽管路11與第二汽輪機31之間的通斷。第二汽輪機31的排汽端依次連接有第一凝汽器33、第一凝結水泵34、除氧器5、給水泵、6余熱鍋爐I和高壓蒸汽管路11形成發電回路。
[0025]余熱鍋爐1、高壓蒸汽管路11、第三調節閥83、第二發電機組、第一凝汽器33、第一凝結水泵34、除氧器5和給水泵6形成一發電系統，初始狀態下在除氧器5的輸入端進行補水，水經過除氧器5除氧后，通過給水泵6進入余熱鍋爐I ;工業余熱經過余熱鍋爐I進行熱交換，使得除氧后的水在余熱鍋爐I中被加熱變成蒸汽輸出；蒸汽通過高壓蒸汽管路11進入第二汽輪機31做功，從而帶動第二發電機32發電；蒸汽做功后進入第一凝汽器33，在第一凝汽器33內冷卻水的作用下形成凝結水；凝結水在第一凝結水泵34的作用下進入除氧器5內進行除氧，除氧后的水再次進入余熱鍋爐1，從而形成一循環發電回路。
[0026]在本實施例中，第二汽輪機31為補汽凝汽式汽輪機，第二發電機組還與低壓蒸汽管路12相連通，在低壓蒸汽管路12上第二發電機組的輸入端設置有第四閥門84，余熱鍋爐
1、低壓蒸汽管路12、第四閥門84、第二發電機組、第一凝汽器33、第一凝結水泵34、除氧器
5、給水泵6形成一發電系統，其工作過程參照第二發電機組與高壓蒸汽管路11形成的工作回路，此處不再贅述。
[0027]在本實施例中，新型余熱回收熱電聯供系統還包括第三發電機組，第三發電機組相對于第二發電機組來說為較小發電機組，其與低壓蒸汽管路12相連通；第三發電機組包括第三汽輪機41和與之相連的第二發電機42,第三汽輪機41與低壓蒸汽管路12的輸出端相連，且第三汽輪機41的輸入端處設置有第五閥門85，用于控制低壓蒸汽是否進入第三汽輪機41內。第三汽輪機41的排汽端還依次連接有第二凝汽器43、第二凝結水泵44、除氧器5和給水泵6 ;余熱鍋爐1、低壓蒸汽管路12、第三發電機組、第二凝汽器43、第二凝結水泵44、除氧器5和給水泵6形成一發電循環回路，其中為了簡化系統和降低造價，第一凝汽器33和第二凝汽器43可共用一套循環冷卻水系統，其工作過程參照第二發電機組與高壓蒸汽管路11形成的工作回路，此處不再贅述。
[0028]本發明采用以上技術方案，可形成四個工作系統:高壓蒸汽通過第一發電機組的發電供熱系統、高壓蒸汽通過第二發電機組的發電系統、低壓蒸汽通過第二發電機組的發電系統以及低壓蒸汽通過第三發電機組的發電系統，其具體操作過程如下:
當熱負荷沒有時，打開第三閥門83和第四閥門84，關閉第一閥門81、第二閥門82和第五閥門85，高參數蒸汽全部進入第二汽輪機31并通過第二發電機32發電，同時低壓蒸汽作為補汽同樣進入第二汽輪機31。第二汽輪機31的排汽進入第一凝汽器33，通過循環冷卻水冷卻后轉化為凝結水，并通過第一凝結水泵34抽出，送往除氧器5，再由給水泵6送往余熱鍋爐I。
[0029]隨著熱用戶的增多或達到一定數量后，關閉第三閥門83和第四閥門84，打開第一閥門81、第二閥門82、第五閥門85 ;此時，由于低壓蒸汽的氣壓、溫度等參數相對較低，不能夠推動較大的第二發電機組，所以第二發電機組停止工作，全部的低壓蒸汽直接進入較小的第三汽輪機41，使得第三發電機組發電；全部的高壓蒸汽通過第一汽輪機21帶動第一發電機22進行發電，排汽通過管網提供到熱用戶7使用。
[0030]當然在本實施例中，第一發電機組和第二發電機組也可同時工作，打開第一閥門81、第二閥門82、第三閥門83和第四閥門84，關閉第五閥門85，在滿足熱用戶需要的情況下，其余高壓蒸汽和全部低壓蒸汽通過第三發電機組進行發電。
[0031]該系統能將熱能充分的利用，各熱能利用系統的組合得到了優化，使熱電聯供的各項技術經濟指標進一步提聞。
[0032]實施例二
參考圖2，該新型余熱回收熱電聯供系統包括余熱鍋爐1、第一發電機組、第三發電機組、第二凝汽器43、第二凝結水泵44、除氧器5和給水泵6，以及連接各組成部分的汽水管道、輔助設備等；在本實施例，余熱鍋爐I采用雙壓余熱鍋爐，雙壓余熱鍋爐包括高壓蒸汽管路11和低壓蒸汽管路12。
[0033]具體的，第一發電機組與高壓蒸汽管路11的輸出端相連，第一電機組進一步包括第一汽輪機21和與之相連的第一發電機22 ;其中第一汽輪機21可米用螺桿機或背壓式汽輪機，此處不作限制。第一汽輪機21與余熱鍋爐I的高壓蒸汽管路11輸出端相連，且第一汽輪機21的輸入端設置有第一閥門81，用于控制第一汽輪機21與高壓蒸汽管路11輸出端之間管路的通斷。第一汽輪機21的排汽輸出端口通過管路輸出給熱用戶7進行供熱，且熱用戶7的輸入端設置有第二閥門82，由于控制熱用戶7輸入管道的通斷。
[0034]在本實施例中，第三發電機組為一較小低參數發電機組，第三發電機組與低壓蒸汽管路12的輸出端相連，其中第三發電機組包括第三汽輪機41和與之相連的第三發電機42，在本實施例中第三汽輪機41可采用凝汽式汽輪機，此處不作限制；第三汽輪機41的輸入端上設置有第五閥門85，用于控制余熱鍋爐I低壓蒸汽管路與第三汽輪機41之間的通斷。余熱鍋爐1、低壓蒸汽管路12、第三發電機組、第二凝汽器43、第二凝結水泵44、除氧器5和給水泵6依次相連形成的發電回路，具體工作原理參照上文所述，此處不再贅述。
[0035]在本實施例中，本發明采用以上技術方案，形成兩個工作系統:高壓蒸汽通過第一發電機組的發電供熱系統、低壓蒸汽通過第三發電機組的發電系統，其具體操作過程如下:
在該實施例中，本發明是用于有較穩定熱用戶7的情況，打開第一閥門81、第二閥門82和第五閥門85，余熱鍋爐I產生雙壓蒸汽后，全部的高壓蒸汽則通過第一汽輪機21帶動第一發電機組進行發電，排汽通過管網提供到熱用戶7使用；低壓蒸汽直接進入第三汽輪機41，再通過第三發電機42進行發電，第三汽輪機41的排汽進入第二凝汽器43，被轉化為凝結水，由第二凝結水泵44抽出，送往除氧器5，再由給水泵6送往余熱鍋爐I的低壓蒸汽管路12。該系統考慮到有長期穩定的熱能用戶，從投資角度考慮對整個系統的最優化，使熱電聯供經濟效益達到最優。
[0036]實施例三
參考圖3，該新型余熱回收熱電聯供系統包括余熱鍋爐1、第一發電機組、第二發電機組、第一凝汽器33、第一凝結水泵34、除氧器5、給水泵6，以及連接各組成部分的汽水管道、輔助設備等；其中，第二發電機組包括第二汽輪機31和與之相連的第二發電機32 ;余熱鍋爐I為單壓余熱鍋爐，產生單一汽壓蒸汽；第二汽輪機31的輸入端上設置有第三閥門83，用于控制余熱鍋爐I與第二汽輪機31之間管路的通斷。
[0037]在本實施例中，第一發電機組進一步包括第一汽輪機21和與之相連的第一發電機22。第一汽輪機21與余熱鍋爐I的蒸汽輸出端相連，且第一汽輪機21的輸入端設置有第一閥門81，用于控制第一汽輪機21與余熱鍋爐I之間管路的通斷。第一汽輪機21的排汽輸出端口通過管路輸出給熱用戶7進行供熱，且熱用戶7的輸入端設置有第二閥門82，用于控制熱用戶7輸入管道的通斷和調節。
[0038]本發明采用以上技術方案，形成兩個工作系統:蒸汽通過第一發電機組的發電供熱系統、蒸汽通過第二發電機組的發電系統，其具體操作過程如下:
當熱用戶7沒有時，打開第三閥門83，關閉第一閥門81和第二閥門82，蒸汽直接進入第二發電機組進行做功發電，第二汽輪機31的排汽進入第一凝汽器33變成凝結水，并由第一凝結水泵34抽出，送往除氧器5，再由給水泵6送往鍋爐循環利用；
當熱用戶達到一定數量后，關閉第三閥門83，打開第一閥門81和第二閥門82，第二發電機組停止工作，余熱鍋爐I產生的全部蒸汽進入第一發電機組進行發電，排汽通過管路提供到熱用戶7使用。
[0039]當然在本實施例中，也可同時打開第一閥門81、第二閥門82和第三閥門84，使得第一發電機組和第二發電機組同時工作，在滿足熱用戶的情況下，其余蒸汽通過第一發電機組和第二發電機組來進行發電。
[0040]本發明考慮到熱能用戶受到周期性影響較大，保證各種情況下的工業余熱不被浪費，從投資角度考慮對整個系統的最優化，使熱電聯供經濟效益達到最優。
[0041]本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬【技術領域】技術人員能很好地利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【權利要求】
1.一種新型余熱回收熱電聯供系統，用于回收工業余熱進行發電供熱，其特征在于，包括余熱鍋爐、第一發電機組、第二發電機組、第一凝汽器、第一凝結水泵、除氧器、給水泵；其中， 所述第一發電機組與所述余熱鍋爐的蒸汽輸出端相連，所述余熱鍋爐內的蒸汽進入所述第一發電機組做功發電，所述第一發電機組的排汽端通過一管路輸出給熱用戶進行供執.所述余熱鍋爐、第二發電機組、第一凝汽器、第一凝結水泵、除氧器、給水泵依次相連形成一工作回路，水經過所述除氧器除氧后，通過所述給水泵進入所述余熱鍋爐，工業余熱經過所述雙壓余熱鍋爐進行熱交換，除氧后的水在所述余熱鍋爐中被加熱變成蒸汽輸出，所述蒸汽進入所述第二發電機組做功發電；所述蒸汽做功后進入所述第一凝汽器并形成凝結水，所述凝結水在所述第一凝結水泵的作用下再次進入所述除氧器內。
2.根據權利要求1所述的新型余熱回收熱電聯供系統，其特征在于，所述第一發電機組的輸入端設置有第一閥門，所述熱用戶的輸入端設置有第二閥門，所述第二電機組的輸入端設置有第三閥門。
3.根據權利要求1或2所述的新型余熱回收熱電聯供系統，其特征在于，所述第一發電機組包括第一汽輪機和第一發電機，所述余熱鍋爐與所述第一汽輪機相連，所述第一汽輪機通過管路將排汽輸出給用戶供熱。
4.根據權利要求3所述的新型余熱回收熱電聯供系統，其特征在于，所述第一汽輪機米用螺桿機或背壓式汽輪機。
5.根據權利要求1或2所述的新型余熱回收熱電聯供系統，其特征在于，所述第二發電機組包括第二汽輪機和與之相連的第二發電機，所述余熱鍋爐和所述凝汽器與所述第二汽輪機相連。
6.根據權利要求1或2所述的新型余熱回收熱電聯供系統，其特征在于，所述所述余熱鍋爐為雙壓余熱鍋爐，所述雙壓余熱鍋爐包括高壓蒸汽管路和低壓蒸汽管路，所述第一發電機組和所述第二發電機組均與所述高壓蒸汽管路相連通。
7.根據權利要求6所述的新型余熱回收熱電聯供系統，其特征在于，所述第二發電機組通過第四閥門與所述低壓蒸汽管路相連，所述雙壓余熱鍋爐、低壓蒸汽管路、第四閥門、第二發電機組、第一凝汽器、第一凝結水泵、除氧器、給水泵依次相連形成一工作回路。
8.根據權利要求7所述的新型余熱回收熱電聯供系統，其特征在于，還包括第三發電機組、第二凝汽器、第二凝結水泵，所述第三發電機組通過第五閥門與所述低壓蒸汽管路相連，所述雙壓余熱鍋爐、低壓蒸汽管路、第五閥門、第三發電機組、第二凝汽器、第二凝結水泵、除氧器、給水泵依次相連形成一工作回路。
9.根據權利要求8所述的新型余熱回收熱電聯供系統，其特征在于，所述第三發電機組包括第三汽輪機和與之相連的第三發電機，所述第三汽輪機的排汽端與所述第二凝汽器相連。
【文檔編號】F01K13/00GK103836604SQ201410074142
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月3日 優先權日:2014年3月3日
【發明者】王暐, 成海峰, 陳志良, 鈕坤, 黃立 申請人:上海寶鋼節能環保技術有限公司