供热系统和热电联产系统的制作方法

本发明涉及热电联产技术领域，尤其涉及一种供热系统和热电联产系统。

背景技术：

火力发电厂在发电过程中，仅有部分燃料能量被转化为电能，剩余的能量则被转化为热能。一些火力发电厂将燃料所转化的热能通过冷却塔、烟道气或通过其它方式释放到自然环境中，造成燃料能量的浪费，燃料能量利用率低。还有一些火力发电厂通过热电联产的方式将燃料所转化的热能进行利用，使得这部分热能可用于工业生产、生活区域供热等，提高燃料的能量利用率。

但是，在热量利用过程中，不同的应用场合需要使用不同参数的供热流体。例如，工业供热需求按照工艺要求不同通常分为高压供热(4.0mpa以上，400℃以上)、中压供热(1.0～2.5mpa，300～400℃)和低压供热(0.3～0.6mpa，350℃以下)。对于热电联产机组，对于不同的供热需求需要选取不同的供热流体抽取位置，导致热电联产机组上的不同位置开设多个抽取开口并设置供热管道，导致热电联产机组结构复杂，且影响热电联产机组的稳定性和可靠性。并且，从热电联产机组上直接抽取的供热流体的压力和温度不稳定，为了确保满足用户使用需求，一般采用压力或温度等级更高的抽取位置来抽取供热流体，然后再进行减温减压后供用户使用，造成了“高能低用”的浪费现象。

技术实现要素：

本发明公开一种供热系统，以解决现有的热电联产机组在供热时供热流体的压力和温度不稳定，以及热电联产机组稳定性和可靠性较差的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种供热系统，包括供热流体供给部、一级供热加热部、二级供热加热部、三级供热加热部和供热流体输出部，所述供热流体供给部能够向所述一级供热加热部输送供热流体，所述三级供热加热部包括第一三级加热器和第二三级加热器，所述供热流体输出部包括第一供热流体出口和第二供热流体出口，其中，沿所述供热流体的流动方向，所述一级供热加热部、所述二级供热加热部、所述第一三级加热器和所述第二三级加热器依次串联，所述供热流体在所述一级供热加热部、所述二级供热加热部、所述第一三级加热器和所述第二三级加热器中逐级加热，所述第一供热流体出口设置于所述第一三级加热器和所述第二三级加热器之间，所述第二供热流体出口设置于所述第二三级加热器的下游。

一种热电联产系统，包括：汽轮机，包括气缸；锅炉，包括锅炉本体和能够被所述锅炉本体加热的循环蒸汽管道，所述循环蒸汽管道的出口与所述气缸的入口连接；根据上文所述的供热系统，所述气缸用作所述供热系统的一级加热流体供给部，所述循环蒸汽管道用作所述供热系统的二级加热流体供给部和三级加热流体供给部。

一种热电联产系统，包括：汽轮机，包括气缸；锅炉，包括锅炉本体、烟气管道和循环蒸汽管道，所述循环蒸汽管道的出口与所述气缸的入口连接；根据上文所述的供热系统，所述气缸用作所述供热系统的一级加热流体供给部，所述循环蒸汽管道用作所述供热系统的二级加热流体供给部和三级加热流体供给部，所述循环蒸汽管道包括设置于所述烟气管道内的烟气加热段和设置于所述锅炉本体处的锅炉加热段，所述烟气加热段的出口与所述三级加热流体入口连接。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的供热系统中，供热系统与发电系统相对独立，减少二者的相互影响，提高供热系统的灵活性和可靠性，供热流体经过三级加热后产生至少两种参数的供热流体，以满足不同的用户需求，且单独设置的供热系统还能够确保输出的供热流体温度、压力稳定，无需进行额外的降温减压处理，减少能量损失，提高供热效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的热电联产系统的示意图；

图2为图1所示的热电联产系统的第一烟气加热部和第一三级加热器位置的局部放大示意图。

附图标记说明：

110-第一一级加热器，111-第一一级截止阀，112-第一一级逆止阀，113-第一一级回流截止阀，114-第一一级加热流体管道，120-第二一级加热器，121-第二一级截止阀，122-第二一级逆止阀，123-第二一级回流截止阀，124-第二一级加热流体管道，130-第三一级加热器，131-第三一级截止阀，132-第三一级逆止阀，133-第三一级回流截止阀，134-第三一级加热流体管道，200-二级供热加热部，210-循环泵，220-二级加热流体输出截止阀，230-二级加热流体输出止逆阀，240-二级加热流体输入截止阀，310-第一三级加热器，311-第一三级截止阀，312-第一三级调整阀，313-第一三级逆止阀，320-第二三级加热器，330-第三三级加热器，400-锅炉，410-烟气管道，510-第一气缸，520-第二气缸，610-第一烟气加热部，620-第二烟气加热部，630-第三烟气加热部，640-第四烟气加热部，710-除氧器，711-除氧器出口阀，720-变频电机，730-供给泵，731-供给泵出口阀，740-旁路管道，741-第一三通阀，742-第二三通阀，750-压力检测部，810-第一汽水分离装置，820-第二汽水分离装置，910-第一用户，920-第二用户，930-第三用户。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

本发明实施例公开了一种供热系统，参见图1，该供热系统包括供热流体供给部、一级供热加热部、二级供热加热部200、三级供热加热部和供热流体输出部，供热流体供给部能够向一级供热加热部输送供热流体，供热流体在一级供热加热部、二级供热加热部200、三级供热加热部中逐级加热，然后经供热流体输出部输出后输送给用户。上述供热系统与发电系统相对独立，减少二者的相互影响，提高供热系统的灵活性和可靠性。

一级供热加热部、二级供热加热部200、三级供热加热部和供热流体输出部的具体结构可根据实际需要进行适当的选择，能够加热供热流体即可。在本发明实施例中，三级供热加热部包括第一三级加热器和第二三级加热器，供热流体输出部包括第一供热流体出口和第二供热流体出口。其中，沿供热流体的流动方向，一级供热加热部、二级供热加热部200、第一三级加热器310和第二三级加热器320依次串联。供热流体在一级供热加热部、二级供热加热部200、第一三级加热器310和第二三级加热器320中逐级加热。第一供热流体出口设置于第一三级加热器310和第二三级加热器320之间，第二供热流体出口设置于第二三级加热器320的下游。

供热流体经过三级加热后产生至少两种参数的供热流体，即第一供热流体出口输出第一种参数的供热流体通过输送管道输送至第一用户910，第二供热流体出口输出第二种参数的供热流体通过输送管道输送至第二用户920，以满足不同的用户需求，且单独设置的供热系统还能够确保输出的供热流体温度、压力稳定，无需进行额外的降温减压处理，减少能量损失，提高供热效率。

一级供热加热部、二级供热加热部200和三级供热加热部可通过任意适当的方式来加热供热流体，例如，电加热、锅炉燃烧加热等。在本发明实施例中，供热系统包括一级加热流体供给部，一级加热流体供给部能够向一级供热加热部输入一级加热流体，通过一级加热流体和供热流体之间的热交换来加热供热流体。一级加热流体供给部可选用任意适当的加热流体，从而可利用其他设备(例如，汽轮机、锅炉等)的剩余热量，提高能源利用率，减少能源浪费。

进一步地，一级供热加热部包括沿供热流体的流动方向依次串联的第一一级加热器110、第二一级加热器120和第三一级加热器130，第一一级加热器110包括第一一级供热流体入口、第一一级供热流体出口、第一一级加热流体入口和第一一级加热流体出口，第二一级加热器120包括第二一级供热流体入口、第二一级供热流体出口、第二一级加热流体入口和第二一级加热流体出口，第三一级加热器130包括第三一级供热流体入口、第三一级供热流体出口、第三一级加热流体入口和第三一级加热流体出口。其中，供热流体供给部的出口、第一一级供热流体入口、第一一级供热流体出口、第二一级供热流体入口、第二一级供热流体出口、第三一级供热流体入口依次串联，使得供热流体依次流过第一一级加热器110、第二一级加热器120和第三一级加热器130，并被三者逐级加热。

参见图1，在本发明实施例中，第一一级加热流体入口与一级加热流体供给部的出口通过第一一级加热流体管道114连接，第一一级加热流体出口与供热流体供给部的入口连接，第二一级加热流体入口与一级加热流体供给部的出口通过第二一级加热流体管道124连接，第二一级加热流体出口与第一一级加热流体入口连接，第三一级加热流体入口与一级加热流体供给部的出口通过第三一级加热流体管道134连接，第三一级加热流体出口与第二一级加热流体入口连接。第一一级加热器110、第二一级加热器120和第三一级加热器130排除的一级加热流体采用逐级自流的方式，使得第三一级加热器130中排出的一级加热流体可再次流入第二一级加热器120中加热供热流体，第二一级加热器120中排出的一级加热流体可再次流入第一一级加热器110中加热供热流体，充分利用一级加热流体中的热量。

需要说明的是，第一一级加热器110、第二一级加热器120和第三一级加热器130上的入口和出口的数量可根据实际需要进行适当的设计。例如，第一一级加热器110包括两个入口和一个出口，其中，第一一级加热器110的两个入口分别与第二一级加热流体出口和一级加热流体供给部连接，从而使得第二一级加热流体出口排出的疏水和一级加热流体供给部供给的一级加热流体分别输送至第一一级加热器110；第二一级加热器120包括两个入口和一个出口，其中，第二一级加热器120的两个入口分别与第三一级加热流体出口和一级加热流体供给部连接，从而使得第三一级加热流体出口排出的疏水和一级加热流体供给部供给的一级加热流体分别输送至第二一级加热器120；第三一级加热器310包括一个入口和一个出口。

第一一级加热流体管道114、第二一级加热流体管道124和第三一级加热流体管道134上可分别设置适当的阀，以根据使用需求灵活调整输送至各个一级加热器中的加热流体的流量。参见图1，第一一级加热流体管道114上设置有第一一级截止阀111和第一一级逆止阀112，第二一级加热流体管道124上设置有第二一级截止阀121和第二一级逆止阀122，第三一级加热流体管道134上设置有第三一级截止阀131和第三一级逆止阀132。截止阀可控制各个一级加热流体管道的导通或者断开，逆止阀可避免一级加热流体回流。

进一步地，第一一级加热流体出口与供热流体供给部的入口之间设置第一一级回流截止阀113，第二一级加热流体出口与第一一级加热流体入口之间设置第二一级回流截止阀123，第三一级加热流体出口与第二一级加热流体入口之间设置第三一级回流截止阀133，在供热系统使用时，也可通过调整相应的回流截止阀来调整各个一级加热器的工作状态。

可选地，二级供热加热部200包括二级供热流体入口和二级供热流体出口，三级供热加热部包括三级供热流体入口和三级供热流体出口，供热流体在二级供热加热部200中自液态变化为汽态，提高供热流体的温度。二级供热加热部200和三级供热加热部之间设置有第一汽水分离装置810，第一汽水分离装置810的入口与二级供热流体出口连接，第一汽水分离装置810的气体出口与三级供热流体入口连接。避免水、汽混合影响供热系统的稳定性，以及避免水、汽混合影响用户的正常使用。

如上文所述，二级供热加热部200可通过任意适当的方式来加热供热流体。在本发明实施例中，二级供热加热部200与二级加热流体供给部连接，通过二级加热流体与供热流体之间的热交换来加热供热流体。

在本发明实施例中，二级供热加热部200和三级供热加热部之间设置有压力检测部750，压力检测部750可实时检测供热流体的压力，或者按照预定时间间隔检测供热流体的压力。供热流体供给部包括变频电机720和供给泵730，变频电机720能够根据压力检测部750所检测的压力数值调整供给泵730的泵送压力，从而确保供热流体的输出压力始终保持在所需压力范围内。其中，在需要的情况下，也可在供热系统的其他位置设置一个或多个压力检测部。此外，供给泵730的出口处设置有供给泵出口阀731，以根据供热系统的需求灵活调整供给泵730的供给状态，从而改变供热系统的压力，减少单热源多用户的减压损失，提高了供热的可靠性。

可选地，供热系统包括旁路管道740，旁路管道740的一端连接于供热流体供给部和一级供热加热部之间，旁路管道740的另一端连接于一级供热加热部和二级供热加热部200之间，一级供热加热部具有使用状态和隔离状态。其中，在一级供热加热部处于使用状态的情况下，旁路管道740断开，一级供热加热部导通，一级供热加热部能够正常使用加热供热流体。在一级供热加热部处于隔离状态的情况下，旁路管道740导通，一级供热加热部断开，此时可用于对一级供热加热部进行检修维护，且不影响其他供热加热部的正常使用，从而能够在供热系统正常使用的情况对一级供热加热部进行单独检修维护。此外，设置旁路管道740还可根据供热需求来选择是否使用一级供热加热部来加热供热流体，使得供热系统能够输出更多种不同参数的供热流体。

一级供热加热部和旁路管道740的导通或者断开可通过任意适当的方式进行控制，例如，在一级供热加热部和旁路管道740上分别设置截止阀。在本发明实施例中，一级供热加热部的上游设置有第一三通阀741和第二三通阀742，通过调整第一三通阀741和第二三通阀742的状态使得一级供热加热部和旁路管道740导通或者断开。

可选地，供热流体输出部包括第三供热流体出口，三级供热加热部还包括第三三级加热器330，第一三级加热器310、第二三级加热器320和第三三级加热器330沿供热流体的流动方向依次串联。第二供热流体出口设置于第二三级加热器320和第三三级加热器330之间，第三供热流体出口设置于第三三级加热器330的下游。第三供热流体出口通过输送管路与第三用户930连接，以向第三用户930输送第三种参数的供热流体。第一供热流体出口、第二供热流体出口和第三供热流体出口所输出的供热流体的温度依次升高，进一步提高供热系统能够提供的供热流体的参数种类。此外，在需要的情况下，三级供热加热部还可以包括第四三级加热器、第五三级加热器等，供热流体输出部还可以包括第四供热流体出口、第五供热流体出口等。

可选地，第一用户910和第一供热流体出口之间设置有第一供热逆止阀和第一供热调整阀，第二用户920和第二供热流体出口之间设置有第二供热逆止阀和第二供热调整阀，第三用户930和第三供热流体出口之间设置有第三供热逆止阀和第三供热调整阀，以根据各个用户的使用需求灵活调整供热参数，且逆止阀还能够避免供热流体逆流。

可选地，供热系统包括三级加热流体供给部，三级加热流体供给部能够向三级供热加热部输入三级加热流体，通过所述三级加热流体和所述供热流体之间的热交换来加热所述供热流体。三级加热流体供给部可选用任意适当的加热流体，从而可利用其他设备(例如，汽轮机、锅炉等)的剩余热量，提高能源利用率，减少能源浪费。

在本发明实施例中，第一三级加热器310包括第一三级供热流体入口、第一三级供热流体出口、第一三级加热流体入口和第一三级加热流体出口，第二三级加热器320包括第二三级供热流体入口、第二三级供热流体出口、第二三级加热流体入口和第二三级加热流体出口，第三三级加热器330包括第三三级供热流体入口、第三三级供热流体出口、第三三级加热流体入口和第三三级加热流体出口。其中，沿供热流体的流动方向，所述第一三级供热流体出口、所述第二三级供热流体入口、所述第二三级供热流体出口、所述第三三级供热流体入口依次串联。第一三级加热流体入口与三级加热流体供给部的出口通过第一三级加热流体供给管道连接，第一三级加热流体出口与三级加热流体供给部的入口通过第一三级加热流体输出管道连接，第二三级加热流体入口与三级加热流体供给部的出口通过第二三级加热流体供给管道连接，第二三级加热流体出口与三级加热流体供给部的入口通过第二三级加热流体输出管道连接，第三三级加热流体入口与三级加热流体供给部的出口通过第三三级加热流体供给管道连接，第三三级加热流体出口与三级加热流体供给部的入口通过第三三级加热流体输出管道连接。三级加热流体在各个三级加热器和三级加热流体供给部之间循环流动，实现三级加热流体的循环使用。

进一步地，参见图1和图2，第一三级加热流体供给管道上设置有第一三级截止阀311，第一三级加热流体输出管道上设置有第一三级调整阀312和第一三级逆止阀313，第二三级加热流体供给管道上设置有第二三级截止阀，第二三级加热流体输出管道上设置有第二三级调整阀和第二三级逆止阀，第三三级加热流体供给管道上设置有第三三级截止阀，第三三级加热流体输出管道上设置有第三三级调整阀和第三三级逆止阀。通过各个三级截止阀、三级调整阀可根据用户的使用需求灵活调整第一供热流体出口、第二供热流体出口和第三供热流体出口输出的供热流体的参数，使得供热系统输出的供热流体的参数能够根据用户的使用需求进行灵活调整，避免能源浪费。

在本发明实施例中，各个一级加热器、二级供热加热部、各个三级加热器为间壁式加热器。

本发明实施例所公开的供热系统利用一级供热加热部、二级供热加热部200和三级供热加热部实现了供热流体的分级加热，提高了加热效率，减少吸热过程的不可逆损失。并且，一级加热流体供给部和一级供热加热部之间、二级加热流体供给部和二级供热加热部200之间、三级加热流体供给部和三级供热加热部之间分别设置有截止阀、调整阀和/或逆止阀，提高供热系统运行的灵活性和可靠性。使得供热系统可以提供不同参数的供热流体，满足不同用户的需求，减少单热源、多用户的减温减压损失。

本发明还公开了一种热电联产系统，参见图1，该热电联产系统包括：汽轮机、锅炉400和根据上文所述的供热系统。汽轮机包括气缸，锅炉包括锅炉本体和能够被锅炉本体加热的循环蒸汽管道，循环蒸汽管道的出口与气缸的入口连接，以向气缸供给蒸汽，用于汽轮机做功。其中，气缸用作供热系统的一级加热流体供给部，循环蒸汽管道用作供热系统的二级加热流体供给部和三级加热流体供给部。

上述热电联产系统利用气缸中的蒸汽和循环蒸汽管道中蒸汽来加热供热流体，从而充分利用发电过程中锅炉中燃料燃烧所产生的热量，提高燃料能量的利用率，减少燃料能量的浪费。

可选地，供热流体供给部包括除氧器710，气缸的冷凝水出口与除氧器710的入水口连接，冷凝水用作供热流体，减少热电联产系统的用水量，节约用水。并且除氧器710还能够除去冷凝水中的氧气及其他气体，保证供热流体的品质。其中，除氧器710的出口处还设置有除氧器出口阀711，以控制除氧器710的流体输出速度和流体输出状态。

可选地，二级供热加热部200的二级加热流体出口连接至循环蒸汽管道的入口，二级加热流体出口和循环蒸汽管道入口之间设置有循环泵210和二级加热流体输出截止阀220，使得二级加热流体循环使用，二级加热流体在循环泵210的作用下在循环蒸汽管道和二级供热加热部200中循环流动。进一步地，二级加热流体出口和循环蒸汽管道入口之间还设置有二级加热流体输出止逆阀230，避免二级供热加热部200输出的加热流体回流。

可选地，气缸包括第一气缸510和第二气缸520，其中，第一气缸510内的气压和温度高于第二气缸520内的气压和温度，其中，第一气缸510的出气口与一级供热加热部的第二一级加热流体入口和第三一级加热流体入口连接，第二气缸520的出气口与一级供热加热部的第一一级加热流体入口连接。如上文所述，第一一级加热器110、第二一级加热器120和第三一级加热器130排除的一级加热流体采用逐级自流的方式，使得第三一级加热器130中排出的一级加热流体可再次流入第二一级加热器120中加热供热流体，第二一级加热器120中排出的一级加热流体可再次流入第一一级加热器110中加热供热流体，充分利用一级加热流体中的热量。

进一步地，锅炉还包括烟气管道，循环蒸汽管道包括设置于烟气管道410内的烟气加热段和设置于锅炉本体处的锅炉加热段，烟气加热段的出口与三级加热流体入口连接。循环蒸汽在锅炉加热段中被锅炉初步加热后输送至烟气加热段和二级供热加热部200。输送至烟气加热段的循环蒸汽在烟气加热段中被再次加热，然后输送至三级供热加热部。

在本发明实施例中，热电联产系统包括第二汽水分离装置820，第二汽水分离装置820的入口与循环蒸汽管道的出口连接，第二汽水分离装置820的第一出口与二级加热流体入口连接，第二汽水分离装置820的第二出口与烟气加热部的入口连接。避免水、汽混合影响供热系统的稳定性、可靠性以及使用寿命。其中，第二出口和二级供热加热部之间设置有二级加热流体输入截止阀240，以根据使用需求，灵活调整是否向二级供热加热部输入二级加热流体。

参见图1，沿烟气加热段中的流体流动方向，烟气加热段包括依次串联的第一烟气加热部610、第二烟气加热部620、第三烟气加热部630和第四烟气加热部640，其中，第一三级加热流体供给管道连接于第一烟气加热部610和第二烟气加热部620之间，第二三级加热流体供给管道连接于第二烟气加热部620和第三烟气加热部630之间，第三三级加热流体供给管道连接于第三烟气加热部630和第四烟气加热部640之间，第四烟气加热部640设置有蒸汽出口，蒸汽出口与气缸的进气口连接。通过在烟气加热段的不同位置设置连接各个三级加热流体供给管道，从而向第一三级加热器310、第二三级加热器320和第三三级加热器330中输送不同温度的加热流体。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。