低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统及控制方法与流程

本发明涉及纯凝机组低真空供热的，具体涉及一种低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统及控制方法。

背景技术：

1、目前城市大规模扩建，建筑物数量飞速增加，供热范围迅速扩大，则长输供热管网系统降低回水温度，沿途工业的自备电厂乏汽余热可作为长输供热管网系统的余热源，与热电厂或调峰热源等供应能力稳定的热源联合运行。长输供热管线系统回水至工业自备电厂供热首站的压力为0.47—0.67mpa，极端情况下达到1.5mpa，远超自备电厂汽轮机凝汽器的设计压力0.25—0.3mpa，须采取有效技术措施降低长输管网回水压力，以保证发电厂汽轮机凝汽器安全运行。

2、目前成熟的减压方案有：(1)改造凝汽器提高承压能力：凝汽器改造需进行凝汽器的拆和装，即加装筋板和焊接筋管对本体结构加强，并用φ25×0.5mm316l不锈钢管代替原有钢管，因场地受限，施工质量难以保证，且供热管网回水压力和流量随冬季室外温度调节，热网水压波动将影响凝汽器的安全稳定运行。(2)设置板式换热器组隔压换热：能保证循环水系统与长输供回水系统完全隔离，但设备需损失至少5℃的端差，还需增加换热设备、管道及厂房等，投资高、工期长且占地面积大。因此，现有的减压方案存在影响凝汽器的安全稳定运行、成本高、不容易实现的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统及控制方法，能够在降低长输供热管网回水压力的同时实现能量回收，节约能量，并且实现了对凝汽器的保护。

2、本发明的技术方案如下：

3、在本发明的第一方面，提供了一种低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统，包括水透平机、凝汽器和循环水泵，所述水透平机的入水口与高压的长输供热管网低温回水管道相连，所述水透平机的出水口经过低压的长输供热管网低温回水管道与凝汽器的进水口相连，所述凝汽器的出水口经过长输供热管网高温回水管道与循环水泵的入水口相连；高压低温回水经过水透平机减压后进入凝汽器升温，升温后的高温回水经过循环水泵加压进入供水管网。

4、在本发明的一些实施方式中，所述水透平机的动力输出端经过超越离合器与循环水泵相连，所述循环水泵通过水透平机和电动机共同驱动。

5、在本发明的一些实施方式中，所述低压的长输供热管网低温回水管道上设置有第一阀组，所述长输供热管网高温回水管道上设置有第二阀组，所述第一阀组和第二阀组均包含两个串联设置的切断阀。

6、在本发明的一些实施方式中，所述低压的长输供热管网低温回水管道和长输供热管网高温回水管道通过第一旁通管道和第二旁通管道连通，所述第一旁通管道和第二旁通管道上均设置有切断阀。

7、在本发明的一些实施方式中，所述第一旁通管道连通水透平机的出水口和循环水泵的入水口。

8、在本发明的一些实施方式中，所述第二旁通管道连通低压的长输供热管网低温回水管道上两个切断阀之间的位置和长输供热管网高温回水管道上两个切断阀之间的位置。

9、在本发明的一些实施方式中，所述凝汽器的蒸汽入口与汽轮机的蒸汽出口相连，所述凝汽器的进水口和出水口还分别经过第三旁通管道和第四旁通管道与电厂循环冷却水系统相连通。

10、在本发明的一些实施方式中，所述水透平机的入水口和出水口处分别设置有第一压力表和第二压力表。

11、在本发明的第二方面，提供了一种低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统的控制方法，包括以下步骤：

12、初始状态下，凝汽器与长输供热管网不连通，此时，水透平机和循环水泵不工作，凝汽器经过第三旁通管道和第四旁通管道与电厂循环冷却水系统相连通，通过电厂循环冷却水对凝汽器内的蒸汽进行降温；

13、连通高压的长输供热管网低温回水管道、水透平机、第一旁通管道和循环水泵，在此过程中通过第二压力表监测水透平机的出口压力；

14、当第二压力表显示压力≤0.25mpa时，连通低压的长输供热管网低温回水管道、第二旁通管道、长输供热管网高温回水管道和循环水泵，切断第一旁通管道；

15、当第二压力表显示压力≤0.25mpa且压力持续稳定时，连通低压的长输供热管网低温回水管道、凝汽器、长输供热管网高温回水管道和循环水泵；切断第二旁通管道、第三旁通管道和第四旁通管道，将电厂循环冷却水系统切换为长输供热管网系统；此时，高压低温回水经过水透平机减压后进入凝汽器升温，升温后的高温回水经过循环水泵加压进入供水管网。

16、在本发明的一些实施方式中，当水透平机进行工作时，检测水透平机的转速，当水透平机转速≥循环水泵转速时，水透平机与离合器啮合，电动机电流下降，水透平机与电动机共同驱动循环水泵。

17、本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

18、(1)本发明提供的节能减压系统，在城市长输供热管线低温回水管道(高压)的出口端安装水透平机，高压回水进入透平机，利用回水压力势能推动透平机做功，将压力势能转化为动能，并将回水压力降低；减压后的低温回水从透平机出来后进入凝汽器进行升温，升温后的热水再经过循环水泵增压进入到供水管路；在降低长输供热管网回水压力的同时，实现了对凝汽器的保护，保证了凝汽器的安全稳定运行。

19、(2)本发明提供的节能减压系统，利用离合器作为水透平机原动机和电动机工作机之间动力传递与分离功能的部件，将水透平机转化的压力势能作为原动力与电动机同时驱动循环水泵，实现了对高压低温回水中压力的回收和利用，节约了电动机电能的使用，实现了节约能量的目的。

20、(3)本发明提供的节能减压系统，实现了将电厂乏汽余热提供给长输供热管网系统作为余热源，长输供热管网系统能够替代电厂循环冷却水系统对汽轮机产生的乏汽进行降温，减少了对电厂循环冷却水的消耗，提高了能源利用率。

21、(4)本发明提供的节能减压系统的控制方法，智能控制部件根据长输供热管线回水的压力工况对阀门部件进行智能开关控制，调节系统的运行方式，确保进入凝汽器的回水压力在承压范围内且能够保持稳定，保证凝汽器安全运行。

22、(5)本发明提供的节能减压系统的控制方法，通过设置的第一旁通管道和第二旁通管道实现了过渡切换，确保了切换过程中整个系统运行的稳定性，与现有的减压方案相比，避免了热网水压波动对凝汽器的安全稳定运行造成的影响。

技术特征：

1.一种低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统，其特征在于，包括水透平机、凝汽器和循环水泵，所述水透平机的入水口与高压的长输供热管网低温回水管道相连，所述水透平机的出水口经过低压的长输供热管网低温回水管道与凝汽器的进水口相连，所述凝汽器的出水口经过长输供热管网高温回水管道与循环水泵的入水口相连；高压低温回水经过水透平机减压后进入凝汽器升温，升温后的高温回水经过循环水泵加压进入供水管网。

2.如权利要求1所述的低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统，其特征在于，所述水透平机的动力输出端经过超越离合器与循环水泵相连，所述循环水泵通过水透平机和电动机共同驱动。

3.如权利要求1所述的低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统，其特征在于，所述低压的长输供热管网低温回水管道上设置有第一阀组，所述长输供热管网高温回水管道上设置有第二阀组，所述第一阀组和第二阀组均包含两个串联设置的切断阀。

4.如权利要求3所述的低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统，其特征在于，所述低压的长输供热管网低温回水管道和长输供热管网高温回水管道通过第一旁通管道和第二旁通管道连通，所述第一旁通管道和第二旁通管道上均设置有切断阀。

5.如权利要求4所述的低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统，其特征在于，所述第一旁通管道连通水透平机的出水口和循环水泵的入水口。

6.如权利要求4所述的低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统，其特征在于，所述第二旁通管道连通低压的长输供热管网低温回水管道上两个切断阀之间的位置和长输供热管网高温回水管道上两个切断阀之间的位置。

7.如权利要求1所述的低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统，其特征在于，所述凝汽器的蒸汽入口与汽轮机的蒸汽出口相连，所述凝汽器的进水口和出水口还分别经过第三旁通管道和第四旁通管道与电厂循环冷却水系统相连通。

8.如权利要求1所述的低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统，其特征在于，所述水透平机的入水口和出水口处分别设置有第一压力表和第二压力表。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统的控制方法，其特征在于，当水透平机进行工作时，检测水透平机的转速，当水透平机转速≥循环水泵转速时，水透平机与离合器啮合，电动机电流下降，水透平机与电动机共同驱动循环水泵。

技术总结本发明公开了一种低真空供热汽轮机凝汽器安全运行的节能系统及控制方法，所述系统包括水透平机、凝汽器和循环水泵，所述水透平机的入水口与高压的长输供热管网低温回水管道相连，所述水透平机的出水口经过低压的长输供热管网低温回水管道与凝汽器的进水口相连，所述凝汽器的出水口经过长输供热管网高温回水管道与循环水泵的入水口相连；高压低温回水经过水透平机减压后进入凝汽器升温，升温后的高温回水经过循环水泵加压进入供水管网；本发明将长输供热管线回水的余压势能转化为动力，与电动机共同驱动循环水泵，形成减压及节能的系统；通过对系统中阀门部件进行智能开关控制，调节系统运行方式，保证凝汽器安全运行。技术研发人员：马永珍,徐海东,周吉明,徐岩松,杨涛受保护的技术使用者：中冶东方工程技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9