工业供汽装置以及工业供汽方法

技术领域

本发明涉及一种能源及节能技术领域，具体地，涉及一种工业供汽装置以及工业供汽方法。

背景技术

对于热电联产改造，工业供汽一直是一个重点和难点方向，尤其是对于3.5MPa以上的工业供汽，可选择热力系统抽汽点较少，供汽手段十分有限，对扩大热电联产造成了瓶颈。

相关技术中，工业供汽的汽量有限、供汽质量以及可靠性较差。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中，通过过热蒸汽抽汽、补气调节阀抽汽、0号抽汽等减温减压，但是受到再热器超温限制，实际抽汽量有限，叠加机组深度调峰，在低负荷供汽能力急剧下降，严重影响供汽质量和可靠性，中联门参调热再供汽、连通管抽汽、旋转隔板等常规方式难以满足宽负荷范围供汽压力要求，供汽压力较低。其他诸如蒸汽引射技术等，难以适应目前机组频繁参与深度调峰是电力形势，变工况能力较差。因此，相关技术都存在一定局限性，不利于热电联产发展。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种供汽汽量充足、供汽质量以及可靠性高的工业供汽装置。

本发明实施例提出一种步骤简单、成本低廉的工业系统方法。

根据本发明实施例的工业供汽装置包括：热电联产机组，所述热电联产机组包括锅炉单元、汽轮机和蒸汽处理单元，所述锅炉单元与所述汽轮机连通，以便经所述锅炉单元产生的蒸汽流入所述汽轮机以驱动所述汽轮机做功，所述蒸汽处理单元分别与所述汽轮机和所述锅炉单元连通，以便经所述汽轮机流出的蒸汽流入所述蒸汽处理单元以使所述蒸汽转化为锅炉给水，且所述蒸汽处理单元流出的锅炉给水流入所述锅炉单元内；减压扩容器，所述减压扩容器适与所述蒸汽处理单元连通，以便经所述蒸汽处理单元流出的锅炉给水流入所述减压扩容器以使所述锅炉给水经扩容减压后转化为饱和蒸汽；第一加热组件，所述第一加热组件与所述减压扩容器连通，以便经所述减压扩容器流出的饱和蒸汽流入所述第一加热组件以使所述饱和蒸汽加热至预设温度，所述第一加热组件适于与工业系统连通，以便将所述第一加热组件加热后的饱和蒸汽流入所述工业系统。

本发明实施例的工业供汽装置，设置减压扩容器和第一加热组件，无需通过过热蒸汽抽汽，直接可根据实际需要对减压扩容器的进口通入锅炉给水，且通过第一加热组件加热流出的饱和蒸汽的温度以向工业系统提供蒸汽，提高了工业系统的供汽的量，从而提高了工业系统供汽能力，也保证了流入锅炉内再热器的蒸汽流量，从而解决了中大型热电联产机组主蒸汽大量抽汽以后过热器和再热器流量不平衡导致再热器入口蒸汽流量降低引发超温的问题。

在一些实施例中，所述锅炉单元包括锅炉本体、过热器和再热器，所述过热器和所述再热器均设在所述锅炉本体内，所述过热器与所述蒸汽处理单元连通，以便所述过热器将所述蒸汽处理单元流出的锅炉给水加热成过热蒸汽，所述过热器与所述汽轮机连通，以便经所述过热器流出的过热蒸汽流入所述汽轮机内以使所述汽轮机做功，所述再热器分别与所述汽轮机连通，以便经所述再热器流出的再热蒸汽流入所述汽轮机以驱动所述汽轮机转动。

在一些实施例中，所述汽轮机包括依次连通的高压缸、中压缸和低压缸，所述高压缸与所述过热器连通，以便经所述过热器流出的过热蒸汽流入所述高压缸做功，所述高压缸与所述再热器连通，以便经所述高压缸流出的过热蒸汽流入所述再热器内以使所述过热蒸汽加热成所述再热蒸汽，所述再热器与所述中压缸连通，以便经所述再热器流出的再热蒸汽所述中压缸内以驱动所述中压缸转动，所述中压缸与所述低压缸连通，以便经所述中压缸流出的再热蒸汽流入所述低压缸内以驱动所述低压缸转动。

在一些实施例中，所述蒸汽处理单元包括：凝汽器，所述凝汽器与所述汽轮机连通，以便经所述汽轮机流出的蒸汽流入所述凝汽器以使所述蒸汽转化为凝结水；除氧器，所述除氧器与所述凝汽器连通，以便经所述凝汽器流出的凝结水流入所述除氧器以除去所述凝结水中的氧气；第二加热组件，所述第二加热组件与所述除氧器连通，以便加热经所述除氧器流出的凝结水以使所述凝结水加热成所述锅炉给水，所述第二加热组件分别与所述锅炉单元和所述减压扩容器连通，以便经所述第二加热组件流出的锅炉给水分别流入所述锅炉单元和所述减压扩容器内。

在一些实施例中，所述第二加热组件包括低压加热器和高压加热器，所述低压加热器的两端分别与所述凝汽器和所述除氧器连通，以便经所述凝汽器流出的凝结水通过所述低压加热器加热后流入所述除氧器，所述高压加热器与所述除氧器连通，以便经所述除氧器流出的凝结水流入所述高压加热器。

在一些实施例中，所述工业供汽装置还包括第一阀，所述第一阀的两端分别与所述蒸汽处理单元和所述减压扩容器连通，以便所述锅炉给水通过所述第一阀流入所述减压扩容器内，所述第一阀用于调节流入所述减压扩容器内的锅炉给水的流量以调节所述减压扩容器内锅炉给水的压力。

在一些实施例中，所述工业供汽装置还包括第二阀，所述第二阀的两端分别与所述减压扩容器和所述蒸汽处理单元连通，所述第二阀与所述锅炉单元和所述第二通道连通，所述减压扩容器具有启动状态和关闭状态，在所述启动状态，所述第二阀开启，在所述关闭状态，所述第二阀关闭。

在一些实施例中，所述工业供汽装置还包括第三阀，所述第三阀与所述第一加热组件远离所述减压扩容器的另一端，以便所述第一加热组件与所述工业系统通过所述第三阀连通。

根据本发明实施例的工业供汽方法包括：S1：利用减压扩容器，对锅炉给水减压扩容以使所述锅炉给水转化为饱和蒸汽；S2：利用加热器对所述饱和蒸汽进行加热以使所述饱和蒸汽加热至预设温度；S3：将加热后的所述饱和蒸汽通入工业供汽装置。

在一些实施例中，在步骤S1中，通过控制流入所述减压扩容器内的流量以调节所述减压扩容器内的饱和蒸汽的压强。

附图说明

图1是本发明实施例的工业供汽装置的结构示意图。

工业供汽装置100；

热电联产机组1；锅炉单元11；过热器111；再热器112；

汽轮机12；高压缸121；中压缸122；低压缸123；

蒸汽处理单元13；凝汽器131；凝结水泵132；低压再热器133；给水泵134；除氧器135；高压再热器136；

减压扩容器2；

第一加热组件3；第一阀4；第二阀5；第三阀6；中低压缸连通管蝶阀7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的工业供汽装置。

如图1所示，根据本发明实施例的工业供汽装置包括热电联产机组1、减压扩容器2和第一加热组件3。

热电联产机组1包括锅炉单元11、汽轮机12和蒸汽处理单元13，锅炉单元11与汽轮机12连通，以便经锅炉单元11产生的蒸汽流入汽轮机12以驱动汽轮机12做功，蒸汽处理单元13分别与汽轮机12和锅炉单元11连通，以便经汽轮机12流出的蒸汽流入蒸汽处理单元13以使蒸汽转化为锅炉给水，且蒸汽处理单元13流出的锅炉给水流入锅炉单元11内。具体地，如图1所示，锅炉单元11可将锅炉给水加热成过热蒸汽，汽轮机12的进口与锅炉单元11的出口连通，将锅炉单元11产生的过热蒸汽流入汽轮机12内，汽轮机12可利用过热蒸汽转动，以将过热蒸汽中的内能转化为机械能，汽轮机12的出口与蒸汽处理单元13的进口连通，汽轮机12做功后的过热蒸汽流入蒸汽处理单元13内以将过热蒸汽转化为高温锅炉给水，蒸汽处理单元13的出口与锅炉单元11的进口连通，从而将锅炉给水流入蒸汽处理单元13内，以完成热力循环。

减压扩容器2适与蒸汽处理单元13连通，以便经蒸汽处理单元13流出的锅炉给水流入减压扩容器2以使锅炉给水经扩容减压后转化为饱和蒸汽。具体地，如图1所示，减压扩容器2具有良好的密封性和隔热性，减压扩容器2的进口可与蒸汽处理单元13的出口连通，将蒸汽处理单元13流出的锅炉给水流入减压扩容器2内，从而锅炉给水通过减压扩容器2进行扩容减压，将锅炉给水转化为饱和蒸汽。

第一加热组件3与减压扩容器2连通，以便经减压扩容器2流出的饱和蒸汽流入第一加热组件3以使饱和蒸汽加热至预设温度，第一加热组件3适于与工业系统连通，以便将第一加热组件3加热后的饱和蒸汽流入工业系统。具体地，如图1所示，第一加热组件3的进口与减压扩容器2的出口连通，从而将减压扩容器2流出的饱和蒸汽流入减压扩容器2内以对饱和蒸汽进行加热至预设温度，第一加热组件3的出口与工业系统连通以对工业系统提供蒸汽。

本发明实施例的工业供汽装置100，设置减压扩容器2和第一加热组件3，将锅炉给水通过减压扩容器2进行减压扩容以形成饱和蒸汽，通过再热蒸汽将饱和蒸汽加热至工业供汽装置100的所需温度，相对于相关技术，无需通过过热蒸汽抽汽，直接可根据实际需要对减压扩容器2的进口通入锅炉给水，提高了工业供汽装置100供汽的量，从而提高了工业供汽装置100供汽能力，另外也保证了流入锅炉单元11内再热器112的蒸汽流量，从而解决了中大型热电联产机组1主蒸汽大量抽汽以后过热器111和再热器112流量不平衡导致再热器112入口蒸汽流量降低引发超温的问题，保证了再热器112的使用寿命。

在一些实施例中，锅炉单元11包括锅炉本体、过热器111和再热器112，过热器111和再热器112均设在锅炉本体内，过热器111与蒸汽处理单元13连通，以便过热器111将蒸汽处理单元13流出的锅炉给水加热成过热蒸汽，过热器111与汽轮机12连通，以便经过热器111流出的过热蒸汽流入汽轮机12内以使汽轮机12做功，再热器112分别与汽轮机12连通，以便经再热器112流出的再热蒸汽流入汽轮机12以驱动汽轮机12转动。具体地，如图1所示，过热器111的进口可与蒸汽处理单元13的出口连通，使得蒸汽处理单元13流出的锅炉给水流入过热器111内，锅炉给水可通过过热器111进行加热以使得锅炉给水加热成过热蒸汽，过热器111的出口与汽轮机12的进口连通，将过热器111产生的过热蒸汽流入汽轮机12内，汽轮机12转动以将过热蒸汽的内能转化为机械能，再热器112的进口与汽轮机12的出口连通，将汽轮机12做功后的过热器111流入再热器112内以对过热蒸汽进行加热成再热蒸汽，再热器112的出口与汽轮机12的进口连通，将再热器112产生的再热蒸汽重新流入汽轮机12内以使汽轮机12转动，由此，使得锅炉单元11设置更合理。

在一些实施例中，汽轮机12包括依次连通的高压缸121、中压缸122和低压缸123，高压缸121与过热器111连通，以便经过热器111流出的过热蒸汽流入高压缸121做功，高压缸121与再热器112连通，以便经高压缸121流出的过热蒸汽流入再热器112内以使过热蒸汽加热成再热蒸汽，再热器112与中压缸122连通，以便经再热器112流出的再热蒸汽中压缸122内以驱动中压缸122转动，中压缸122与低压缸123连通，以便经中压缸122流出的再热蒸汽流入低压缸123内以驱动低压缸123转动。

具体地，如图1所示，高压缸121的进口与过热器111的出口连通，将过热器111内产生的过热蒸汽流入高压缸121内进行做功，高压缸121的出口与再热器112的进口连通，通过高压缸121做功后流出的过热蒸汽流入再热器112进行二次加热以形成再热蒸汽，再热器112的出口分别与中压缸122连通，将再热器112产生的再热蒸汽分中压缸122内进行做功，中压缸122的出口与低压缸123的进口连通，经中压缸122做功后流出的再热蒸汽流入低压缸123进一步做功，从而通过高压缸121、中压缸122和低压缸123逐级做功，提高了再热蒸汽的利用率。

在一些实施例中，蒸汽处理单元13包括凝汽器131、除氧器135和第二加热组件。

凝汽器131与汽轮机12连通，以便经汽轮机12流出的蒸汽流入凝汽器131以使蒸汽转化为凝结水。具体地，如图1所示，汽轮机12的低压缸123的出口与凝汽器131的进口连通，从而将汽轮机12的低压缸123流出的蒸汽流入凝汽器131内以使蒸汽转化为凝结水。

除氧器135与凝汽器131连通，以便经凝汽器131流出的凝结水流入除氧器135以除去凝结水中的氧气，第二加热组件与除氧器135连通，以便加热经除氧器135流出的凝结水以使凝结水加热成锅炉给水，第二加热组件分别与锅炉单元11和减压扩容器2连通，以便经第二加热组件流出的锅炉给水分别流入锅炉单元11和减压扩容器2内。具体地，如图1所示，除氧器135的进口与凝汽器131的出口连通，从而将凝汽器131产生的凝结水流入除氧器135内，以除去除氧器135内的氧气，第二加热组件的进出口分别与除氧器135的出口和锅炉进口以及减压扩容器2内，从而使得经第二加热组件流出的锅炉给水分成两股，其中一股流入锅炉单元11的过热器111内，其中另一股流入减压扩容器2内，由此，使得锅炉单元11、汽轮机12和蒸汽处理单元13完成热力循环，使得工业供汽装置100设置更加合理。

在一些实施例中，第二加热组件包括低压加热器133和高压加热器136，低压加热器133的两端分别与凝汽器131和除氧器135连通，以便经凝汽器131流出的凝结水通过低压加热器133加热后流入除氧器135，高压加热器136与除氧器135连通，以便经除氧器135流出的凝结水流入高压加热器136。

具体地，如图1所示，第二加热组件包括低压加热器133和高压加热器136，使得热电联产机组1包括依次连通的凝汽器131、凝结水泵132、低压加热器133、给水泵134、除氧器135和高压加热器136，由此，从汽轮机12的低压缸123流出的再热蒸汽依次通过凝汽器131、凝结水泵132、低压加热器133、给水泵134、除氧器135和高压加热器136转化为锅炉给水，使得工业供汽装置100设置更加合理。

在一些实施例中，工业供汽装置100还包括第一阀4，第一阀4的两端分别与蒸汽处理单元13和减压扩容器2连通，以便锅炉给水通过第一阀4流入减压扩容器2内，第一阀4用于调节流入减压扩容器2内的锅炉给水的流量以调节减压扩容器2内锅炉给水的压力。具体地，如图1所示，第一阀4为调节阀且第一阀4的进口与第一加热组件3的出口连通，第一阀4的出口与减压扩容器2的进口连通，使得第一加热组件3产生的锅炉给水通过第一阀4流入减压扩容器2内，从而可通过控制第一阀4的阀门开度，以控制流入减压扩容器2的锅炉给水的流量，进而调节减压扩容后的饱和蒸汽的压力。

在一些实施例中，工业供汽装置100还包括第二阀5，第二阀5的两端分别与减压扩容器2和蒸汽处理单元13连通，第二阀5与锅炉单元11和第二通道连通，减压扩容器2具有启动状态和关闭状态，在启动状态，第二阀5开启，在关闭状态，第二阀5关闭。

具体地，如图1所示，第二阀5为隔离阀且第二阀5的进口与第一加热组件3的出口连通，第二阀5的出口通过第一阀4与减压扩容器2的进口连通，由此，当不需要对工业供汽装置100供汽时，可将减压扩容器2处于关闭状态，此时第二阀5关闭，防止锅炉给水流入减压扩容器2内，当需要对工业供汽装置100供汽时，可将减压扩容器2处于开启状态，此时第二阀5开启，使得锅炉给水流入减压扩容器2内。

在一些实施例中，工业供汽装置100还包括第三阀6，第三阀6与第一加热组件3远离减压扩容器2的另一端，以便第一加热组件3与工业系统通过第三阀6连通。具体地，如图1所示，第三阀6为隔离阀且与第一加热组件3的出口连通，由此，当第一加热组件3关闭时，第三阀6关闭，使得第一加热组件3和工业系统断开，当第一加热组件3启动时，第三阀6开启以使第一加热组件3与工业系统连通，使得第一加热组件3加热后的饱和蒸汽流入工业系统内。

在一些实施例中，工业供汽装置100还包括中低压缸连通管蝶阀7，中低压缸连通管蝶阀7的进出口分别与中压缸122的出口和低压缸123的进口连通。由此，通过中低压缸连通管蝶阀7控制中压缸122和低压缸123的通断以及流入低压缸123蒸汽的流量。

本发明实施例的工业供汽装置100工作过程如下：

1)开始进行工业供汽时，依次开启第一阀4、第二阀5、减压扩容器2和第一加热组件3。

2)锅炉给水出口分为两路，一路通过第一阀4和第二阀5进入减压扩容器2，一路进入锅炉过热器111，加热成高温高压过热蒸汽后进入高压缸121做功；

3)高压缸121排汽再次进入锅炉单元11再热器112进行二次加热，再热器112出口再热蒸汽分为两路，一路通过阀门第二隔离阀、第二调节阀进入换热器加热饱和蒸汽，一路进入中压缸122做功；

4)中压缸122排汽通过中低压缸连通管蝶阀7进入低压缸123做功；

5)减压扩容器2出口饱和蒸汽进入第一加热组件3加热，第一加热组件3出口通过阀门后接入高压工业供汽装置100；

6)低压缸123排汽进入凝汽器131凝结，凝结水通过凝结水泵132后，依次通过低压加热器133、除氧器135、第一加热组件3分为两路，一路进入锅炉单元11过热器111加热成过热蒸汽，一路进入阀门第二阀5、第一阀4和减压压扩容组件变成饱和蒸汽。

7)通过调整阀门第一阀4调节所需高压供汽流量，调整减压扩容器2调节所需高压供汽压力。

当工业供汽停止时，

8)关闭阀门组第第一阀4、第二阀5、第一加热器和减压扩容器2；

9)机组按照正常纯凝方式运行。

10)出口主蒸汽进入高压缸121做功，排汽再次进入锅炉单元11进行二次加热，出口再热蒸汽进入中压缸122做功，此时中低压缸连通管蝶阀7全开，中压缸122排汽进入低压缸123做功，排汽进入凝汽器131凝结，凝结水通过凝结水泵132后，通过低压加热器133进入除氧器135，最后通过给水泵134升压通过第一加热组件3后进入锅炉单元11加热，变成高温蒸汽后进入高压缸121继续做功，完成热力循环。

综上所述，本发明实施例的工业供汽装置100具有如下优点：

本发明实施例的工业供汽装置100设置扩容减压组件，避免直接从锅炉单元11中抽取过热蒸汽，解决了再热器112超温的问题，提升了机组工业供汽能力，改善了机组经济性。

本发明实施例的工业供汽装置100设置适应性强，可以实现在宽负荷范围内稳定可靠工业供汽，不需要对锅炉单元11和汽轮机12本体进行改造，只需增设部分阀和换热器就可实现工业供汽能力提升一倍以上，不影响主机安全。

本发明实施例的工业供汽装置100设置第一阀4和第二调节阀，通过第一阀4和第二调节阀运行灵活，可根据用户需要灵活调整工业供汽压力和温度，适应范围广，可满足不同等级工业供汽需要。

根据本发明实施例的工业供汽方法包括步骤S1、步骤S2和步骤S3：

S1：利用减压扩容器2，对锅炉给水减压扩容以使锅炉给水转化为饱和蒸汽。具体地将利用热电联产机组1产生的锅炉给水分成两股，其中一股流入减压扩容器2进行减压扩容以形成饱和蒸汽，其中另一股流入锅炉单元11内加热以形成再热蒸汽或过热蒸汽，由此，不需要再锅炉单元11内的过热蒸汽流入工业供汽装置100，从而保证了锅炉单元11内再热器112的流量，防止再热器112超温，保证了再热器112的使用寿命。

S2：利用加热器对饱和蒸汽进行加热以使饱和蒸汽加热至预设温度。具体地，利用加热器使得再热蒸汽和饱和蒸汽进行热交换，以提高饱和蒸汽的温度至预设温度。

S3：将加热后的饱和蒸汽通入工业供汽装置100。由此，可向工业供汽装置100进行供汽。

本发明实施例的工业供汽方法具有步骤简单、工业供汽能力强、实现在宽负荷范围内稳定可靠工业供汽等优点。

在步骤S1中，通过控制流入减压扩容器2内的流量以调节减压扩容器2内的饱和蒸汽的压强。由此，通过调整流入减压扩容器2内的流量以调节减压扩容器2内的饱和蒸汽的压强，例如：当需要低压蒸汽时候，可减小流入减压扩容器2内的锅炉给水，当需要高压蒸汽时候，可提高流入减压扩容器2内的锅炉给水。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。