[發明專利]一種多級供熱背壓式汽輪機、熱力系統及其供熱方法

在審

• 申請號: 202010111300.2
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111379604A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 羅方;張曉東;馬少林;方宇;宋萍;謝明江;薛軍;彭敏;馬洪林;宋風強;李銳;賀偉;趙敏;李晉麗;張凌翔;徐俊;王文中;鄭建;田志強;房媛
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: F01K17/02
• 分類號: F01K17/02;F01K13/02;F01K7/38;F01D17/10;F01D25/10;F01D25/12;F24D3/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 李想

本發明公開了一種多級供熱背壓式汽輪機、熱力系統及其供熱方法，屬于熱電聯產設備領域，包括背壓式汽輪機本體、進汽端和排汽端，在所述進汽端與排汽端之間的通流內設有至少一個抽汽調節裝置；抽汽調節裝置與進汽端之間、相鄰兩個抽汽調節裝置之間分別設置有各級供熱抽汽口，且以排汽端作為末級供熱抽汽口；并通過各抽汽調節裝置調整對應供熱抽汽口的蒸汽流量和壓力，以達到同時提供多級不同參數的供熱蒸汽；各級供熱蒸汽在背壓機中膨脹做功后按需求分別抽出，能實現更合理的參數匹配，能量梯級利用也更充分；采用與上述多級供熱背壓式汽輪機和與之匹配的可變式回熱系統后，當無排汽端的末級供熱負荷時，該類的多級供熱背壓式汽輪機仍能連續運行。

技術領域

本發明屬于熱電聯產設備領域，具體而言，涉及一種多級供熱背壓式汽輪機、熱力系統及其供熱方法，其適用于園區的工業供熱及采暖供熱綜合節能項目，較為典型的是同時帶高參數工業熱負荷和采暖熱負荷的工程，一臺該類型背壓機即可實現采暖季帶工業、采暖熱負荷運行；非采暖季只帶工業熱負荷持續運行，無傳統背壓機因排汽端熱負荷切除后無法消納排汽而需停用的問題，拓展了背壓機的應用，極大地提高了設備利用率并節省了工程投資。

背景技術

熱電聯產汽輪機可有效地實現能量梯級利用，是公認的節能減排最有效技術之一。其中的背壓式汽輪機因無能源損失，經濟性更優，有利于二氧化碳減排等環保目標的實現，目前國家大力倡導發展。國家能源局發布的《熱電聯產管理辦法》(能源局【2016】617號)第十七條明確指出，對于城區常住人口50萬以下的城市，采暖型熱電聯產項目原則上采用單機5萬千瓦及以下背壓熱電聯產機組；第十八條提到，對于城市常住人口50萬及以上的城市，采暖型熱電聯產項目優先采用5萬千瓦及以上背壓熱電聯產機組?！赌茉窗l展“十三五”規劃》中提出“實施多能互補集成優化工程”，在既有工業園區等用能區域，推進能源綜合梯級利用改造，推廣應用“熱、電、冷、氣等能源生產耦合集成和互補利用”的供能模式，加強余熱余壓、工業副產品、生活垃圾等能源資源回收及綜合利用。

現有帶兩級或以上不同供熱參數的背壓式汽輪機，當排汽端末級供熱需求不連續時，背壓機無法持續運行；針對此類問題，常規方式是配置幾臺不同類型的背壓式汽輪機，以滿足各種工況的需求。

目前的背壓式汽輪機主要分工業供熱與采暖供熱兩大類，機組選型設計需根據不同的供熱參數確定排汽壓力，背壓機的設計及應用受工程條件局限較多。而抽凝式熱電聯產機組熱電比低，熱電解耦能力有限，致使運行靈活性受限。熱電聯產汽輪機的進一步發展主要受以下幾個方面的制約：

(1)采暖背壓式汽輪機排汽通往采暖熱網，僅可在采暖季運行，非采暖季停運造成設備利用率低下。國內采暖期較長的東北三省、新疆等地的采暖時間約5～6個月，其它地區的采暖季約3～4個月，低設備利用率造成工程投資回收期較長，一定程度上影響了采暖背壓式汽輪機的進一步推廣。工業供熱背壓式汽輪機在熱用戶成熟的地區有較多應用。但許多工業園區規劃籌建時，大部分用汽企業要求熱電聯產機組具備供熱能力時才愿意投資建設。而背壓式汽輪機需要在熱網達到一定負荷要求時才能運行；若熱用戶不落實，則存在建成后設備閑置的巨大風險。用汽企業與熱電聯產項目投資方都希望將風險降至最低，供需銜接困難造成了背壓式汽輪機發展遲緩。目前已有的背壓式汽輪機組多數為各企業自備形式，專業的電力企業投資積極性仍未充分調動，不利于工業園等新增功能區域新建終端一體化集成供能工程。

(2)抽凝式熱電聯產機組運行雖然不受季節限制，但其熱電比較低，供熱量受機組負荷限制(熱電解耦范圍小)，采暖季較高負荷運行勢必搶占風能等可再生能源的發電份額，與國家的能源發展方向不符。以“三北采暖地區”為例，傳統的大型抽凝機組占比過大，以至采暖季出現大規模的“棄風”情況。目前的抽凝機組靈活性改造(低壓缸零功率改造)，一定程度上解決了“熱電解耦”的問題，但低壓末級動葉存在著水蝕等較大運行風險，其安全可靠性還需通過長期運行檢驗；且仍有一定量的冷卻蒸汽排向凝汽器，存在冷端損失。抽凝機改為低壓雙轉子的高背壓供熱，則存在更換轉子期間的發電量損失。