供热机组给水泵汽轮机排汽余热深度回收利用系统
技术领域：
本实用新型涉及一种供热机组给水泵汽轮机排汽余热深度回收利用系统。
背景技术：
随着居民集中供热的需求日益增长，为了提升原供热机组的供热能力和供热经济性，部分技术条件适应的供热机组或开展了高背压供热技术改造，或开展了低压缸光轴技术改造。改造后，极大改善了机组的供热经济性和供热能力，但也带来了新问题：供热机组小排汽热负荷下，冷端系统的防冻安全运行以及经济运行问题，包含供热机组非电泵的汽动给水泵小汽轮机排汽的安全经济冷却循环利用，特别是以热定电方式运行的高背压供热机组和低压缸光轴供热机组，此时原给水泵汽轮机排汽的安全经济冷却或回收利用成为机组安全运行的难点。常采取配套给水泵汽轮机高背压改造以能回收其余热，或对冷端系统开展配套适应性防冻改造，相应的改造技术投资和运行成本较大。
为此，充分利用新型高效离心式蒸汽压缩设备特性和供热系统参数相互耦合，构成新型深度热力利用系统，提升原供热机组供热系统安全经济性。
发明内容：
本实用新型提供一种供热机组给水泵汽轮机排汽余热深度回收利用系统，本实用新型可解决目前已实施高背压改造或低压缸光轴改造的供热机组，机组排汽热负荷过小时，甚至冷端仅为小汽轮机排汽乏汽热负荷时，冷端系统配套安全经济运行的问题，从而达到简化冷端运行系统，综合提高机组供热系统运行安全经济性。
本实用新型所采用的技术方案有：
供热机组给水泵汽轮机排汽余热深度回收利用系统，包括中压缸、供热蝶阀、低压缸、高背压凝汽器、给水泵汽轮机、离心式压缩机、加热器和热网加热器，所述中压缸通过两个管路分别连接低压缸和热网加热器，给水泵汽轮机、离心式压缩机和加热器依次串联后并并联至热网加热器所在的管路，且给水泵汽轮机靠近中压缸，供热蝶阀连接在中压缸与低压缸之间的所述管路上，高背压凝汽器与低压缸相连。
进一步地，所述热网加热器所在的管路依次串联有调整阀、逆止阀和电动阀。
进一步地，所述调整阀靠近中压缸，电动阀靠近热网加热器。
进一步地，所述水泵汽轮机和离心式压缩机之间串联有第一排汽管道阀门，在第一排汽管道阀门与给水泵汽轮机之间并联一个关断阀门。
进一步地，所述离心式压缩机和加热器之间串联有电动调整阀。
进一步地，所述加热器上连接有进水阀门。
进一步地，所述低压缸与高背压凝汽器之间串联有第二排气管道阀门。
进一步地，所述供热蝶阀采用可关断型严密蝶阀。
进一步地，所述离心式压缩机上连接有压缩机驱动电机。
进一步地，所述给水泵汽轮机上连接有给水泵。
本实用新型将供热机组的给水泵汽轮机排汽抽吸至新型离心式高效蒸汽压缩机，压缩提参数升温，达到可用于匹配加热热网系统回热能级，可在供热期间使供热机组给水泵汽轮机排汽不排入原冷端系统，避免以热定电供热运行方式下的机组，因给水泵汽轮机乏汽回收利用而需要投入冷端系统运行，带来冷端系统的防冻等安全经济性运行问题；同时，可以高效回收给水泵汽轮机排汽显热和潜热的热量，提高系统整体供热能力和运行经济性的目的。由此产生的有益效果为：
1）本实用新型将原给水泵汽轮机排汽管道设置三通连接，在供热期切换至与增设的离心式蒸汽压缩机相连，压缩机由配套电机高速驱动压缩提质增压，进而达到热网回水可利用能级回收，与原机组供热系统的梯级串联供热，实现给水泵汽轮机排汽深度回收利用。
2）本实用新型用离心式高效蒸汽压缩机提质利用给水泵汽轮机排汽低品质能，达到能级梯级合理深度回收利用，克服了原供热系统小排汽热负荷下，冷端系统运行防冻压力大，系统运行不安全、不经济，制约供热系统安全经济运行的弊端。
附图说明：
图1为本实用新型系统图。
图2为本实用新型系统图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1和图2，本实用新型一种供热机组给水泵汽轮机排汽余热深度回收利用系统，包括中压缸1、供热蝶阀2、低压缸3、高背压凝汽器4、给水泵汽轮机5、离心式压缩机8、加热器9和热网加热器10，中压缸1通过两个管路分别连接低压缸3和热网加热器10，给水泵汽轮机5、离心式压缩机8和加热器9依次串联后并并联至热网加热器10所在的管路，且给水泵汽轮机5靠近中压缸1，供热蝶阀2连接在中压缸1与低压缸3之间的所述管路上，高背压凝汽器4与低压缸3相连。离心式压缩机8上连接有压缩机驱动电机7，给水泵汽轮机5上连接有给水泵6。
在热网加热器10所在的管路依次串联有调整阀14、逆止阀15和电动阀16。其中调整阀14靠近中压缸1，电动阀16靠近热网加热器10。
为便于控制管路，在各管路上设置功能阀，具体为：水泵汽轮机5和离心式压缩机8之间串联有第一排汽管道阀门18，在第一排汽管道阀门18与给水泵汽轮机5之间并联一个关断阀门17。离心式压缩机8和加热器9之间串联有电动调整阀19。加热器9上连接有进水阀门20。低压缸3与高背压凝汽器4之间串联有第二排气管道阀门13。
本实用新型中的供热蝶阀2采用可关断型严密蝶阀。
汽轮机中压排汽一路进入低压缸3做功后高背压乏汽进入凝汽器4加热热网初级回水，另一路抽汽至热网首站加热器10加热初级加热后热网循环水，在机组热电比负荷大时，两路形成相互耦合，梯级加热，实现机组以热定电方式运行，此时机组汽轮机已无排汽热负荷排入原冷端系统11，仅剩给水泵汽轮机排汽热负荷。从原给水泵汽轮机排汽管道中三通接出至离心式蒸汽压缩机8，该压缩机为电机7变频驱动调节，压缩提质升参后的排汽进入配套加热器9，加热热网循环水回水。两路并联的初级加热后的热网循环水汇集后，经过热网加热器10，被原机组抽汽尖峰加热至合格供热参数。
本实用新型中的离心式蒸汽压缩机8，旁路抽吸给水泵汽轮机5的排汽，由电机变频驱动，可在70%-105%范围内正常流量调节，单级蒸汽压缩提参数比可达2倍以上；使得其提质后排汽达到配套加热器9时可被热网循环水冷却吸收的能级，蒸汽冷却后疏水汇集至凝汽器。
本实用新型的供热方法具体如下：
机组蒸汽依次高中压缸1、联通管蝶阀2、低压缸3、第二排气管道阀门13、高背压凝汽器4，将新蒸汽完成做功后，高背压乏汽被热网系统回热冷却，完成高背压初级加热系统之一；
机组给水泵汽轮机驱动蒸汽依次给水泵汽轮机5、第一排汽管道阀门18、离心式蒸汽压缩机8、加热器9，将给水泵汽轮机做功后的低品质乏汽，经压缩机提质升温，以达到被热网系统回水可冷却回收，完成热网初级加热系统之二。
机组蒸汽依次高中压缸1、调整阀14、逆止阀15、电动阀16、热网加热器10，将机组做功后的中压缸排汽抽汽至热网加热器，加热来至上述两路初级加热的热网回水，形成梯级加热，最终供给给热网系统输送管网。
上述三路供热子系统，充分结合汽轮机组的各段蒸汽能级和系统特性，最终形成梯级高效热网系统。
工作时，中压缸1的排出蒸汽通过两路输出，一路蒸汽流经供热蝶阀2，进入低压缸做功，后排汽凝汽器4，加热热网系统回水T1；另一路蒸汽流经阀门14等进入热网加热器10，加热热网系统来水T4；机组四抽等驱动汽源经过给水泵汽轮机5做功后，关断阀门17，打开第一排汽管道阀门18，被离心式蒸汽压缩机8压缩提质升温至温度T8，可被热网回水温度T1吸热回收利用，加热至温度T3，与高背压加热后的热网循环水温度T2汇流为T4温度。
以热定电运行时，依据热网循环流量和回水温度T1和热网供水温度T5来调整供热蝶阀2的开度，调整分别进入低压缸的进汽量和热网首站抽汽量，同时合理调整机组运行背压，背压可调节范围一般为20kPa-60kPa，以控制机组电负荷和高背压凝汽器出水温度T2；依据机组运行变工况特性和给水泵组运行特性，进而决定了给水泵汽轮机的排汽量和排汽参数P7、T7，其一般运行排汽压力在5-12kPa范围，对应排汽温度在32.9℃-49.5℃，此能级的排汽温度一般难以满足热网循环水冷却回收的能级，一般热网循环水温度在45-52℃范围；为此将其5排汽通过离心式蒸汽压缩机8电机7变频驱动压缩提参数至P8、T8，离心式蒸汽压缩机的单级压比可达2-3倍，压缩机可根据流量和压比需求，单级或多级布置，也可单级串联或多台并联布置系统中；压缩机的正常可调节流量范围在70%-105%，亦可满足机组的正常运行调整要求。根据给水泵汽轮机5排汽热负荷和热网回水温度T1，变频调节电机7驱动压缩机8控制排汽参数P8、T8，进而调节加热器9的进水阀门20开度，控制循环进水流量，以完全回收该系统的热量，实现给水泵汽轮机排汽余热的深度回收。如:一般300MW等级机组供热期运行时，给水泵汽轮机排汽压力为6kPa左右，流量为35t/h左右，若压缩至P8压力12kPa后，对应排汽温度为49.5℃，可被热网回水温度45℃回收的潜热及显热热量约达23.2MW，能满足约60万平米的居民供热热量需求，非常可观。
本实用新型依据机组热电负荷需求，采用同步匹配调节供热机组抽汽供热量、高背压供热运行背压、离心式蒸汽压缩机运行参数和配套加热器过流流量的方式，可实现供热机组，特别是高背压改造或光轴供热技术改造后，以热定电的供热系统的深度余热回收，不仅能可将给水泵汽轮机的排汽回热利用供热，进而实现切除原机组冷端系统运行，避免供热机组高热电比下，冷端系统小热负荷时防冻压力和非经济状态运行，简化了供热机组运行系统，提高了系统可靠性，而且有效扩大了机组供热能力和供热经济性，为一种新型供热机组深度余热回收利用供热技术。
现有供热机组热电比较高时，一般采取高背压供热改造技术，或低压缸灵活性切缸（近低压缸光轴）改造技术，以满足居民供热和区域电网调度要求。从当前已实施的多台高背压供热改造机组的实施及运行情况来看，对于汽动给水泵的供热机组，一般要么对原给水泵汽轮机开展配套高背压通流改造，以适应其排汽可热网循环水高背压利用供热的要求；要么对配套的冷端系统进行配套技术改造，以保证机组冷端系统小热负荷下的安全可靠运行。如此改造，要么存在小汽轮机高背压相关改造费用高，且不能兼容机组非供热期给水泵汽轮机经济运行的弊端；要么存在冷端系统防冻改造技改费用复杂且运行可靠性、经济性差问题。因此，采取有效措施合理利用给水泵汽轮机的排汽余热，变废为宝，既对原供热机组的运行有益，亦对供热系统有益。
特别，对于参与深度调峰的供热机组，机组在中低负荷率下，机组热电解耦矛盾加剧，供热能力相对下降，采取该技术后不仅可扩大机组供热能力5%以上，由于压缩机采取厂用电驱动，对机组深度调峰也有益。
本实用新型系统运行节能效果显著，同时极大增强了供热系统运行可靠性和供热经济性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
