技术特征：
1.一种基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统，其特征在于，包括：热电联产机组（1）、凝汽器（2）、第一类工业蒸汽用户（3）、第一背压机（4）、第一发电机（5）、第一蒸汽式电极锅炉（6）、汽水混合加热装置（7）、第二类工业蒸汽用户（8）、第三类工业蒸汽用户（9）、疏水缓存装置（10）、第一疏水循环泵（11）、第二背压机（12）、第二发电机（13）、汽水换热器（14）、水水换热器（15）、第二疏水循环泵（16）、采暖用户（17）、热网水循环泵（18）、热水蓄热装置（19）、蓄热循环泵（20）、放热循环泵（21）、电网（22）、第二蒸汽式电极锅炉（23）和电源控制开关（24），所述热电联产机组（1）的排汽口与凝汽器（2）的进汽口连接，所述热电联产机组（1）的工业抽汽口通过工业蒸汽输送管（71）同时与第一背压机（4）的进汽口和第二类工业蒸汽用户（8）的进汽口连接，且在热电联产机组（1）的工业抽汽口安装有第一阀门（31），在第一背压机（4）的进汽口安装有第三阀门（33），在第二类工业蒸汽用户（8）的进汽口安装有第十阀门（40），所述第一背压机（4）的排汽口与第一类工业蒸汽用户（3）的进汽口连接，且在第一背压机（4）的排汽口安装有第四阀门（34），所述第一背压机（4）驱动第一发电机（5）做功发电，所述第一发电机（5）产生的电力输送至第一蒸汽式电极锅炉（6）来生产蒸汽，所述第一蒸汽式电极锅炉（6）的蒸汽出口通过第一蒸汽支管（73）和第二蒸汽支管（74）分别与第一类工业蒸汽用户（3）的进汽口和汽水混合加热装置（7）的进汽口连接，且在第一蒸汽支管（73）上安装有第六阀门（36），在第二蒸汽支管（74）上安装有第七阀门（37），所述工业蒸汽输送管（71）的出汽端还通过第一工业蒸汽支管（76）和第二工业蒸汽支管（77）分别与第三类工业蒸汽用户（9）的进汽口和第二背压机（12）的进汽口连接，且在第一工业蒸汽支管（76）上安装有第十二阀门（42），在第二工业蒸汽支管（77）上安装有第十五阀门（45），在第二背压机（12）的进汽口安装有第十六阀门（46），所述第三类工业蒸汽用户（9）的疏水出口与疏水缓存装置（10）的进水口连接，且在疏水缓存装置（10）的进水口安装有第十三阀门（43），所述第二背压机（12）的排汽口与汽水换热器（14）的进汽口连接，且在第二背压机（12）的排汽口安装有第十七阀门（47），所述第二背压机（12）驱动第二发电机（13）做功发电，所述汽水换热器（14）的疏水出口与水水换热器（15）的疏水进口连接，且在汽水换热器（14）的疏水出口安装有第十九阀门（49），在水水换热器（15）的疏水进口安装有第二十阀门（50），所述水水换热器（15）的疏水进口还通过第一疏水输送管（75）同时与第一类工业蒸汽用户（3）的疏水出口、汽水混合加热装置（7）的高温水出口、第二类工业蒸汽用户（8）的疏水出口和疏水缓存装置（10）的出水口连接，且在第一类工业蒸汽用户（3）的疏水出口安装有第八阀门（38），在汽水混合加热装置（7）的高温水出口安装有第九阀门（39），在第二类工业蒸汽用户（8）的疏水出口安装有第十一阀门（41），在疏水缓存装置（10）的出水口安装有第一疏水循环泵（11）和第十四阀门（44），所述水水换热器（15）的疏水出口通过第二疏水输送管（80）与凝汽器（2）的疏水进口连接，且在水水换热器（15）的疏水出口安装有第二十一阀门（51），在第二疏水输送管（80）上安装有第二疏水循环泵（16），在凝汽器（2）的疏水进口安装有第二阀门（32），所述采暖用户（17）的热网水出口通过热网回水管（82）与水水换热器（15）的热网水进口连接，且在热网回水管（82）上安装有热网水循环泵（18），在水水换热器（15）的热网水进口安装有第二十四阀门（54），所述第二疏水循环泵（16）的出水口与热网回水管（82）之间设置有第二疏水旁路（81），且在第二疏水旁路（81）上安装有第二十三阀门（53），所述水水换热器（15）的热网水出口与汽水换热器（14）的进水口连接，且在水水换热器（15）的热网水出口安装有第二十五阀门（55），在汽水换热器（14）的进水口安装有第二十
七阀门（57），所述汽水换热器（14）的出水口通过热网供水管（83）与采暖用户（17）的热网水进口连接，且在汽水换热器（14）的出水口安装有第二十八阀门（58），在热网供水管（83）上安装有第二十九阀门（59），所述热水蓄热装置（19）的蓄热端通过第一蓄热管（85）和第二蓄热管（86）分别与水水换热器（15）的热网水进口和汽水换热器（14）的出水口连接，且在第一蓄热管（85）上安装有第三十阀门（60）和蓄热循环泵（20），在第二蓄热管（86）上安装有第三十一阀门（61），所述热水蓄热装置（19）的放热端通过第一放热管（87）和第二放热管（88）分别与热网水循环泵（18）的出水口和热网供水管（83）的进水端连接，且在第一放热管（87）上安装有第三十二阀门（62），在第二放热管（88）上安装有第三十三阀门（63）和放热循环泵（21），所述电网（22）通过电源控制开关（24）与第二蒸汽式电极锅炉（23）连接，所述第二蒸汽式电极锅炉（23）的蒸汽出口通过第三蒸汽支管（89）和第四蒸汽支管（90）分别与第二背压机（12）的进汽口和第三类工业蒸汽用户（9）的进汽口连接，且在第二蒸汽式电极锅炉（23）的蒸汽出口安装有第三十四阀门（64），在第三蒸汽支管（89）上安装有第三十五阀门（65），在第四蒸汽支管（90）上安装有第三十六阀门（66）。2.根据权利要求1所述的基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统，其特征在于，所述第一背压机（4）的进汽口与排汽口之间设置有第一蒸汽旁路（72），且在第一蒸汽旁路（72）上安装有第五阀门（35），所述第二背压机（12）的进汽口与排汽口之间设置有第二蒸汽旁路（78），且在第二蒸汽旁路（78）上安装有第十八阀门（48）。3.根据权利要求1所述的基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统，其特征在于，所述汽水混合加热装置（7）为直接接触式换热器，来自第一蒸汽式电极锅炉（6）的蒸汽与外供的给水在汽水混合加热装置（7）内进行混合换热。4.根据权利要求1所述的基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统，其特征在于，所述水水换热器（15）的疏水侧设置有第一疏水旁路（79），且在第一疏水旁路（79）上安装有第二十二阀门（52），所述水水换热器（15）的热网水侧设置有热网水旁路（84），且在热网水旁路（84）上安装有第二十六阀门（56）。5.根据权利要求1所述的基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统，其特征在于，所述第一类工业蒸汽用户（3）为低压蒸汽用户，所述第二类工业蒸汽用户（8）为大流量、连续性的蒸汽用户，所述第三类工业蒸汽用户（9）为小流量、间断性的蒸汽用户。6.根据权利要求1所述的基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统，其特征在于，所述第二发电机（13）产生的电力用于驱动第二疏水循环泵（16）、热网水循环泵（18）、蓄热循环泵（20）和放热循环泵（21）做功。7.一种如权利要求1~6中任一项所述的基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统的负荷调节方法，其特征在于，步骤如下：打开并调节第一阀门（31），热电联产机组（1）产生的高压蒸汽通过工业蒸汽输送管（71）对外供出；此时，关闭第五阀门（35），打开并调节第三阀门（33）、第四阀门（34）和第八阀门（38），来自工业蒸汽输送管（71）的高压蒸汽先进入第一背压机（4）驱动第一发电机（5）做功发电后被降压，然后形成的低压蒸汽供给第一类工业蒸汽用户（3）使用，第一发电机（5）产生的电力用于第一蒸汽式电极锅炉（6）生产低压蒸汽，第一类工业蒸汽用户（3）产生的蒸汽疏水通过第一疏水输送管（75）对外供出；
此时，打开并调节第十阀门（40）和第十一阀门（41），来自工业蒸汽输送管（71）的高压蒸汽供给第二类工业蒸汽用户（8）使用，第二类工业蒸汽用户（8）产生的蒸汽疏水通过第一疏水输送管（75）对外供出；此时，打开并调节第十二阀门（42）和第十三阀门（43），来自工业蒸汽输送管（71）的高压蒸汽供给第三类工业蒸汽用户（9）使用，第三类工业蒸汽用户（9）产生的蒸汽疏水先进入疏水缓存装置（10）进行储存，当疏水缓存装置（10）中疏水储满后，再打开并调节第十四阀门（44），疏水缓存装置（10）中的疏水在第一疏水循环泵（11）驱动下通过第一疏水输送管（75）对外供出；此时，关闭第十八阀门（48）、第二十二阀门（52）、第二十三阀门（53）和第二十六阀门（56），打开并调节第二阀门（32）、第十五阀门（45）、第十六阀门（46）、第十七阀门（47）、第十九阀门（49）、第二十阀门（50）和第二十一阀门（51），来自工业蒸汽输送管（71）的高压蒸汽先进入第二背压机（12）驱动第二发电机（13）做功发电后被降压，然后形成的低压蒸汽进入汽水换热器（14）加热热网水，第二发电机（13）产生的电力用于驱动第二疏水循环泵（16）、热网水循环泵（18）、蓄热循环泵（20）和放热循环泵（21），来自第一类工业蒸汽用户（3）的疏水、来自第二类工业蒸汽用户（8）的疏水和来自疏水缓存装置（10）的疏水通过第一疏水输送管（75）与汽水换热器（14）形成的蒸汽疏水同时进入水水换热器（15）加热热网水，经过水水换热器（15）降温后的疏水在第二疏水循环泵（16）的驱动下通过第二疏水输送管（80）返回至凝汽器（2）中，同时打开并调节第二十四阀门（54）、第二十五阀门（55）、第二十七阀门（57）、第二十八阀门（58）和第二十九阀门（59），来自采暖用户（17）的热网回水在热网水循环泵（18）的驱动下通过热网回水管（82）输送至水水换热器（15）被一级加热，然后进入汽水换热器（14）被二级加热后，形成高温的热网水通过热网供水管（83）输送至采暖用户（17）进行供暖。8.根据权利要求7所述的基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统的负荷调节方法，其特征在于：当热电联产机组（1）需要进行电力调峰时，操作步骤如下：若热电联产机组（1）需要增加输出电负荷，则减小第一阀门（31）的开度，从而减少工业蒸汽输送管（71）输出的蒸汽流量来使得热电联产机组（1）输出电负荷增加，并对应减小第十五阀门（45）、第十六阀门（46）和第十七阀门（47）的开度，从而减少进入汽水换热器（14）的蒸汽流量，此时，则打开第三十二阀门（62）和第三十三阀门（63），关闭第三十阀门（60）和第三十一阀门（61），热水蓄热装置（19）对外放热来补充汽水换热器（14）和水水换热器（15）少供的热量，由此保证采暖用户（17）供暖需求；若热电联产机组（1）需要减少输出电负荷，则增大第一阀门（31）的开度，从而增加工业蒸汽输送管（71）输出的蒸汽流量来使得热电联产机组（1）输出电负荷减少，并对应增大第十五阀门（45）、第十六阀门（46）和第十七阀门（47）的开度，从而增加进入汽水换热器（14）的蒸汽流量，此时，则打开第三十阀门（60）和第三十一阀门（61），关闭第三十二阀门（62）和第三十三阀门（63），热水蓄热装置（19）进行蓄热来消纳汽水换热器（14）和水水换热器（15）多供的热量，由此保证采暖用户（17）供暖需求；当电网（22）需要进行电力调峰时，操作步骤如下：若电网（22）需要增加用电负荷来消纳电网（22）多余的电力，则打开并增加第三十四阀
门（64）和第三十五阀门（65）的开度，并增大第十六阀门（46）和第十七阀门（47）的开度，第二蒸汽式电极锅炉（23）利用电网（22）提供的电力生产蒸汽，并通过第三蒸汽支管（89）输送至第二背压机（12）做功后再进入汽水换热器（14），从而增加进入汽水换热器（14）的蒸汽流量，此时，则打开第三十阀门（60）和第三十一阀门（61），关闭第三十二阀门（62）和第三十三阀门（63），热水蓄热装置（19）进行蓄热来消纳汽水换热器（14）和水水换热器（15）多供的热量，由此保证采暖用户（17）供暖需求；若电网（22）需要减少用电负荷来弥补电网（22）不足的电力，则减小第三十四阀门（64）和第三十五阀门（65）的开度且直至关闭，并减小第十六阀门（46）和第十七阀门（47）的开度，降低电网（22）给第二蒸汽式电极锅炉（23）提供的电力且直至电力降至为零，从而减少第二蒸汽式电极锅炉（23）输送至第二背压机（12）和汽水换热器（14）的蒸汽，从而减少进入汽水换热器（14）的蒸汽流量，此时，则打开第三十二阀门（62）和第三十三阀门（63），关闭第三十阀门（60）和第三十一阀门（61），热水蓄热装置（19）对外放热来补充汽水换热器（14）和水水换热器（15）少供的热量，由此保证采暖用户（17）供暖需求。9.根据权利要求7所述的基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统的负荷调节方法，其特征在于：当第一蒸汽式电极锅炉（6）提供给水水换热器（15）的单位热量价格大于工业蒸汽输送管（71）提供给第一类工业蒸汽用户（3）的单位热量价格时，则关闭第六阀门（36），打开第七阀门（37）和第九阀门（39），来自第一蒸汽式电极锅炉（6）的蒸汽与外供的给水在汽水混合加热装置（7）内进行混合换热后形成热水，然后通过第一疏水输送管（75）供给水水换热器（15）来为采暖用户（17）供暖；当第一蒸汽式电极锅炉（6）提供给水水换热器（15）的单位热量价格小于工业蒸汽输送管（71）提供给第一类工业蒸汽用户（3）的单位热量价格时，则打开第六阀门（36），关闭第七阀门（37）和第九阀门（39），来自第一蒸汽式电极锅炉（6）的蒸汽直接供给第一类工业蒸汽用户（3）使用；当热电联产机组（1）提供的单位蒸汽价格大于第二蒸汽式电极锅炉（23）提供的单位蒸汽价格时，则关小第十二阀门（42）和第十五阀门（45）的开度且直至关闭，打开并调节第三十四阀门（64）、第三十五阀门（65）和第三十六阀门（66），增加第二蒸汽式电极锅炉（23）供给第二背压机（12）和第三类工业蒸汽用户（9）的蒸汽流量，减少热电联产机组（1）供给第二背压机（12）和第三类工业蒸汽用户（9）的蒸汽流量且直至为零；当热电联产机组（1）提供的单位蒸汽价格小于第二蒸汽式电极锅炉（23）提供的单位蒸汽价格时，则关小第三十四阀门（64）、第三十五阀门（65）和第三十六阀门（66）的开度且直至关闭，打开并调节第十二阀门（42）和第十五阀门（45），增加热电联产机组（1）供给第二背压机（12）和第三类工业蒸汽用户（9）的蒸汽流量，减少第二蒸汽式电极锅炉（23）供给第二背压机（12）和第三类工业蒸汽用户（9）的蒸汽流量且直至为零。10.根据权利要求7所述的基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统的负荷调节方法，其特征在于：当来自采暖用户（17）的热网回水压力较低时，还打开第二十三阀门（53），关闭第二阀门（32），来自水水换热器（15）的疏水在第二疏水循环泵（16）的驱动下经由第二疏水旁路（81）输送至热网回水管（82），实现对采暖用户（17）的供暖系统进行补水定压；
当第二疏水循环泵（16）、热网水循环泵（18）、放热循环泵（21）和蓄热循环泵（20）的耗电量改变时，则调节第十六阀门（46）、第十七阀门（47）和第十八阀门（48）的开度，改变进入第二背压机（12）的蒸汽流量，从而改变第二发电机（13）的发电量，来匹配第二疏水循环泵（16）、热网水循环泵（18）、放热循环泵（21）和蓄热循环泵（20）的耗电量。
技术总结
本发明公开了一种基于供汽耦合供暖的热电联产调峰系统及负荷调节方法，主要包括：热电联产机组、凝汽器、工业蒸汽用户、背压机、发电机、蒸汽式电极锅炉、汽水混合加热装置、疏水缓存装置、循环水泵、采暖用户、汽水换热器、水水换热器、热水蓄热装置和电网，利用背压机回收蒸汽余能来发电，并形成低压蒸汽供给低压蒸汽用户使用，利用蒸汽和蒸汽疏水为采暖用户供暖，利用热水蓄热装置进行热电联产机组和电网的电力调峰，利用蒸汽式电极锅炉配合热电联产系统灵活调节。本发明通过热电联产供汽与供暖的高效集成，满足了用户多样化、多品位的用热需求，实现了能量梯级高效利用，并结合蓄热装置挖掘了热电联产系统电力调峰能力，市场应用前景广阔。前景广阔。前景广阔。
技术研发人员：寇学森 王永贞 侯封校 尹国安 张斌
受保护的技术使用者：临沂大学
技术研发日：2021.07.23
技术公布日：2021/11/2