一种热电机组耦合分布式蓄热电锅炉的供热系统及方法

技术领域

本发明属于集中供热领域，涉及一种热电机组耦合分布式蓄热电锅炉的供热系统及方法。

背景技术

北方地区冬季严寒，必须依靠供热才能保障正常的生活和工作，其供热多采取集中供热方式，即以热电联产机组为基础热源并配置尖峰锅炉作为调峰热源，供热初末寒期，基础热源承担所有热负荷，高寒时期，基础热源满负荷运行，但仍不能满足热负荷需求，需要启运尖峰锅炉。

当前尖峰锅炉大部分还是采用燃煤锅炉，布置方式有两种。一种是集中布置在基础热源地，即热电机组厂区，这种方式燃煤锅炉大多离市中心距离较远，空间充足，运行维护便捷、环保压力较小，缺点是远离负荷中心，对提高局部用户(老旧小区或末端用户)供热质量效果不达标，且处于供热管网起始点，管网故障需要切换热负荷时起不了作用，整体供热安全性较差；另一种是分散布置在负荷中心，利于改善老旧小区或末端用户的供热质量，且可作为备用热源，管网故障切换负荷时，能够独立承担周边热用户的供热，缺点是处于热负荷中心，离市区近(或处于市区内)，局部区域安全隐患较大，且环保要求严格，供热成本高，供热企业负担重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热电机组耦合分布式蓄热电锅炉的供热系统及方法，解决了现有调峰热源的上述缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种热电机组耦合分布式蓄热电锅炉的供热系统，包括热电机组和蓄热电锅炉，其中，所述热电机组的供热抽汽出口连接有供水主管道；所述供水主管道上布置有多个出水口，每个出水口连接有一个换热站；

所述热电机组的回水入口连接有回水主管道；所述回水主管道连接每个换热站的回水出口；

所述多个换热站中的供热质量不达标换热站还连接有蓄热电锅炉。

优选地，所述供热首站汽水换热器的回水入口设置有首站循环泵。

优选地，所述蓄热电锅炉包括电极锅炉，其中，所述电极锅炉的出水口连接有板式换热器的高温侧进水口；所述板式换热器的高温侧出水口连接电极锅炉的进水口；所述板式换热器的低温侧出水出口连接供热质量不达标换热站的进水口；所述板式换热器的低温侧进水进口连接供热质量不达标换热站的出水口。

优选地，所述蓄热电锅炉还包括蓄热水罐，其中，所述电极锅炉连接蓄热水罐，所述蓄热水罐的高温水出口连接供热质量不达标换热站的进水口；所述供热质量不达标换热站的回水口连接蓄热水罐低温水入口。

优选地，所述供热首站汽水换热器的回水入口设置有首站循环泵；

所述蓄热电锅炉包括电极锅炉，其中，所述电极锅炉的出水口连接有板式换热器的高温侧进水口；所述板式换热器的高温侧出水口连接电极锅炉的进水口；所述板式换热器的低温侧出水出口连接供热质量不达标换热站的进水口；所述板式换热器的低温侧进水进口连接供热质量不达标换热站的出水口；

所述蓄热电锅炉还包括蓄热水罐，其中，所述电极锅炉连接蓄热水罐，所述蓄热水罐的高温水出口连接供热质量不达标换热站的进水口；所述供热质量不达标换热站的回水口连接蓄热水罐低温水入口。

一种热电机组耦合分布式蓄热电锅炉的供热方法，基于所述的一种热电机组耦合分布式蓄热电锅炉的供热系统，包括以下步骤：

根据供热时期，分为两种运行模式：

当供热时期为初末寒时期时，蓄热电锅炉停运、热电机组投运，通过热电机组向每个换热站供热；

当供热时期为高寒时期或者管网故障时，蓄热电锅炉和热电机组均投运，通过蓄热电锅炉向供热质量不达标换热站供热，热电机组向剩余换热站供热。

优选地，当电极锅炉投运、热电机组投运，且低谷电时，电极锅炉中的高温水进入板式换热器的高温侧入口，板式换热器的低温出口分为两路，其中一路进入蓄热水罐进行热量储存，另一路向供热质量不达标换热站供热；通过热电机组向剩余换热站供热。

优选地，当电极锅炉停运、热电机组投运，且平峰电时，蓄热水罐进入放热模式，向供热质量不达标换热站供热；热电机组向剩余换热站供热。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种热电机组耦合分布式蓄热电锅炉的供热系统及方法，利用热电机组作为基础热源，利用蓄热电锅炉作为调峰热源，整体供热系统安全可靠；调峰热源清洁零排放，仅利用廉价低谷电产生热水，除此之外，调峰热源布置在热负荷中心，利于改善老旧小区或末端用户的供热质量，可作为备用热源，管网故障切换负荷时，能够独立承担周边热用户的供热，大幅提高供热安全可靠性。

进一步的，利用蓄热水罐储能，可在峰平电时段放热，提供热用户所需热量，有助于消纳低谷电力，缓解电网调峰和供热矛盾。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

其中，第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第七阀门7、第八阀门8、第九阀门9、第十阀门10、热电机组11、供热首站汽水换热器12、电极锅炉13、板式换热器14、蓄热水罐15、首站循环泵16、锅炉循环泵17、蓄热泵18、供热泵19、供热质量不达标换热站20。

具体实施方式

本发明提供了一种热电机组耦合分布式蓄热电锅炉的供热系统，下面结合附图对本发明做进一步详细说明。下述说明仅仅是示例性的，而不限制本发明的范围及其应用。

参考图1，本发明提供的一种热电机组耦合分布式蓄热电锅炉的供热系统，包括第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第七阀门7、第八阀门8、第九阀门9、第十阀门10、热电机组11、供热首站汽水换热器12、电极锅炉13、板式换热器14、蓄热水罐15、首站循环泵16、锅炉循环泵17、蓄热泵18、供热泵19、供热质量不达标换热站20。

所述热电机组11的供热抽汽出口连接供热首站汽水换热器12的汽侧进口，所述供热首站汽水换热器12的汽侧出口连接至所述热电机组11的凝结水处理装置；

所述供热首站汽水换热器12的供水出口连接有供水主管道，所述供水主管道上开设有多个出水口，每个出水口连接有一个换热站；所述供热首站汽水换热器12的回水入口连接有回水主管道，所述回水主管道上设置首站循环泵16。

所述每个换热站的出水口连接回水主管道上首站循环泵16入口，所述首站循环泵16的出水口连接所述供热首站汽水换热器12的回水入口。

所述供热质量不达标换热站20的供水入口通过第一阀门1连接供水主管道。

所述供热质量不达标换热站20的回水出口通过第二阀门2连接回水主管道。

所述蓄热电锅炉包括电极锅炉和蓄热水罐，其中，所述电极锅炉13出水口与第九阀门9入口连接，所述第九阀门9出口与板式换热器14的高温侧进水口连接，所述板式换热器14的高温侧出水口与锅炉循环泵17入口连接，所述锅炉循环泵17出口与第十阀门10入口连接，所述第十阀门10的出口与电极锅炉13进水口连接；所述锅炉循环泵17提供所述电极锅炉13的水循环动力。

所述板式换热器14的低温侧出水出口与第七阀门7入口连接，所述板式换热器14的低温侧进水进口与第八阀门8出口连接。

所述第七阀门7出口分为两路，一路与第五阀门5入口连接，一路与供热泵19入口连接。

所述第八阀门8入口分别与第三阀门3出口和蓄热泵18出口相连。

所述蓄热水罐15的高温水进出口与第五阀门5连接，所述蓄热水罐15的低温水进出口与第六阀门6连接。

所述第六阀门6出口与蓄热泵18入口连接。

所述蓄热泵18提供储能模式下的水循环动力，蓄热水罐15放热时，蓄热泵18停运，可视为直管段。

所述供热泵19出口与第四阀门4入口连接，所述第四阀门4出口与供热质量不达标换热站20的高温水侧进水口连接。

所述第三阀门3的入口与供热质量不达标换热站20高温水侧出水口连接。

本发明根据供热时期不同，运行方式不同；

初末寒时期，所述第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第七阀门7、第八阀门8、第九阀门9、第十阀门10、电极锅炉13的进水口和出水口均处于关闭状态，开启第一阀门1和第二阀门2，蓄热电锅炉不投运，热电机组11承担所有热负荷，包括供热质量不达标换热站20的热负荷；

高寒时期或者管网故障需要切出供热质量不达标换热站20的热负荷时，关闭第一阀门1和第二阀门2，热电机组11承担除供热质量不达标换热站20以外的所有热负荷，供热质量不达标换热站20的热负荷由蓄热电锅炉承担；

此时期内，本发明供热系统又有两种运行工况；

第一种工况，低谷电时，电极锅炉13启运，打开第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第七阀门7、第八九阀门8、第九阀门9和第十阀门10，供热泵19和蓄热泵18都处于运行状态，电极锅炉13的出口高温水进入板式换热器14高温侧入口，在板式换热器14中换热后，从板式换热器14高温侧出口经锅炉循环泵17回到电极锅炉13，进行下一个循环；板式换热器14低温侧供水经第七阀门7后分为两路，一路经供热泵19进入供热质量不达标换热站20进行换热，换热站的回水经第四阀门4回到第八阀门8入口前的回水管道，与蓄热水罐15回水汇流后经第八阀门8进入板式换热器14，进入下一个循环；另一路经第五阀门5进入蓄热水罐15，以高温热水的形式将热量储存在蓄热水罐15，即蓄热水罐15处于储能模式，随着高温热水注入蓄热水罐15，水罐原有的低温水从低温水出口排出蓄热水罐15，经第六阀门6进入蓄热泵18，从蓄热泵18出口流出的低温水与供热质量不达标换热站20回水汇流后经第八阀门8进入板式换热14器，进入下一个循环。

第二种工况，平峰电时段采用，电极锅炉13停运，关闭第七阀门7、第八阀门8、第九阀门9和第十阀门10，开启第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5和第六阀门6，蓄热泵18停运，供热泵19处于运行状态，蓄热水罐15进入放热模式；蓄热水罐15中的高温热水从其上部出水口(储能模式下为高温热水进口)对外供出，经供热泵19进入供热质量不达标换热站20进行换热，供热质量不达标换热站20回水经蓄热泵(此时停运，可视为直管段)从蓄热水罐15下部进水口(储能模式下为低温热水出口)回流到蓄热水罐15，完成一个热循环。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。