熱電聯產集中供熱熱網的膨脹補水穩壓系統及其調控方法與流程

2023-09-21 14:11:05 1

本發明涉及熱電聯產集中供熱熱網的一種膨脹補水穩壓系統，特別涉及一種設置在熱電廠供熱首站內，為熱電聯產集中供熱熱力管網提供自動膨脹穩壓和洩壓的補水系統及其調控方法。

背景技術：

熱電聯產集中供熱熱網為封閉循環管網，是由火力發電廠蒸汽機組提供熱源熱水，通過一次管網，將熱量輸送至城市的各個二次換熱站內，經換熱後回送回發電廠，再進行加壓和升溫的。在整個一次管網運行過程中，當管網失水或一次管網的循環泵發生故障時，造成管網發生失壓現象，就會引起一次管網發生倒空和汽化現象，甚至產生水錘，影響到管網的安全運行。另外，當環境氣溫驟降時，為了迅速提高循環水溫度，汽輪機會迅速加大對熱網換熱器的蒸汽供應，容易使一次管網中的水體迅速膨脹，導致一次管網發生超壓現象，嚴重影響到了管網的安全運行。為了避免上述情況的發生，一般是在一次熱網熱源處的循環水泵前設置一個定壓點，通過監測並維持定壓點的壓力，來避免上述現象的發生。目前，一次熱網中的定壓點的壓力維持主要是採用以下方案來實現的：在熱源循環水泵前設置變頻補水泵，並設置手動洩壓閥，進行一次管網的定壓調節；當熱網系統失水時，變頻補水泵啟動，實現補水升壓，從而保證定壓點壓力的恆定；當熱網系統迅速升溫超壓時，通過開啟手動洩壓閥進行洩水降壓。該方案的特點是系統結構簡單，投資低；缺點是補水泵需要不間端連續運行，具有設備運行方式不合理，能耗大和補水泵易損壞；同時，當超壓時，洩壓需要手動打開洩壓閥，進行直接排放，存在運行人員工作量大和熱網水大量浪費的問題。

技術實現要素：
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本發明提供了一種熱電聯產集中供熱熱網的膨脹補水穩壓系統及其調控方法，解決了通過變頻泵和手動洩壓閥來維持一次管網壓力恆定的技術方案所存在的變頻泵運行能耗大損壞率高和手動洩壓工作量大及循環水損失過多的技術問題。

一種熱電聯產集中供熱熱網的膨脹補水穩壓系統，包括一次管網供熱首站，在一次管網供熱首站上連接有一次供熱管網，在一次供熱管網上設置有二次管網換熱站，在一次管網供熱首站中設置有熱網循環泵和熱網加熱器，在熱網循環泵的入口處設置有補水定壓管，補水定壓管的另一端通過補水泵與補水水箱連通在一起，在補水定壓管上連接有膨脹定壓管，膨脹定壓管通過隔離閥與水囊連通在一起，水囊是設置在密閉膨脹罐中的，在密閉膨脹罐中充滿有壓縮空氣，壓縮空氣是充滿在密閉膨脹罐的內腔與水囊的外側壁之間的，在密閉膨脹罐的罐體上分別設置有壓縮空氣進氣口和電控壓力排氣閥，在壓縮空氣進氣口上連接有壓縮空氣輸送管，在壓縮空氣輸送管的另一端上連接有空氣壓縮機。

在壓縮空氣輸送管上設置有壓縮空氣電控調節閥，在密閉膨脹罐中設置有壓力傳感器，壓縮空氣電控調節閥、電控壓力排氣閥和壓力傳感器均分別與電控器電連接在一起。

一種熱電聯產集中供熱熱網的膨脹補水穩壓系統的調控方法，其特徵在於以下步驟：

第一步、在補水定壓管上連接膨脹定壓管，膨脹定壓管通過隔離閥與水囊連通在一起，水囊是設置在密閉膨脹罐中的，在密閉膨脹罐中充滿壓縮空氣，在密閉膨脹罐的罐體上分別設置有壓縮空氣進氣口和電控壓力排氣閥，在壓縮空氣進氣口上連接有壓縮空氣輸送管，在壓縮空氣輸送管的另一端上連接空氣壓縮機；

第二步、當一次管網水體迅速膨脹，補水定壓管中壓力升高時，補水泵處於停止狀態，膨脹的循環水依次通過補水定壓管和膨脹定壓管進入到水囊中，水囊膨脹並壓縮密閉膨脹罐中的壓縮空氣，從而保證水囊以及補水定壓管中的壓力保持在安全壓力範圍內，避免一次供熱管網中出現超壓現象；

若補水定壓管中壓力進一步升高，使壓縮空氣的壓力超過設定壓力上限時，壓力傳感器將測得的壓力信號傳送給電控器，電控器控制電控壓力排氣閥開啟，進行洩壓，從而為水囊的進一步膨脹騰出空間，當壓縮空氣的壓力恢復到設定壓力上限以下時，壓力傳感器將壓力信號傳送給電控器，電控器控制電控壓力排氣閥關閉，從而保證水囊以及補水定壓管中的壓力保持在安全壓力範圍內，避免一次供熱管網中出現超壓現象；

第三步、若一次供熱管網失水，導致補水定壓管中的壓力降低時，密閉膨脹罐中的壓縮空氣壓縮水囊，將水囊中的帶壓水，依次通過膨脹定壓管和補水定壓管補充到一次供熱管網中，從而保證補水定壓管中的壓力保持在安全壓力範圍內，避免一次供熱管網中出現失壓現象；

若一次供熱管網進一步失水，使壓縮空氣的壓力降低到設定壓力下限以下時，壓力傳感器將壓力信號傳送給電控器，電控器控制壓縮空氣調節閥打開，空氣壓縮機將壓縮空氣補入到密閉膨脹罐中，水囊進一步受壓，將水囊中的水，依次通過膨脹定壓管和補水定壓管進一步補入到一次供熱管網中，當壓縮空氣的壓力恢復到設定壓力下限以上時，壓力傳感器將壓力信號傳送給電控器，電控器控制壓縮空氣調節閥關閉，從而保證補水定壓管中的壓力均保持在安全壓力範圍內，避免一次供熱管網中出現失壓現象。

本發明的有益效果是通過設置一組膨脹裝置和一組補水泵協同運行，可以在集中供熱熱網大多數漏水失壓和升溫超壓的工況下，通過膨脹裝置的自動膨脹和壓縮，實現定壓點壓力實時自動調整，保持在安全壓力範圍內；當定壓點壓力波動過大，超過膨脹罐設定壓力上限或下限時，膨脹罐的電控壓力排氣閥和壓縮空氣進氣調節閥啟動，進一步的維持定壓點壓力穩定。不但保證了熱網定壓系統的穩定，減少了補水泵運行時間，從而降低了系統運行成本，而且可以回收熱網膨脹而排出的循環水，避免了大量排水的浪費和降低了運行人員工作量。

附圖說明

圖1是本發明的系統示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明：

一種熱電聯產集中供熱熱網的膨脹補水穩壓系統，包括一次管網供熱首站3，在一次管網供熱首站3上連接有一次供熱管網1，在一次供熱管網1上設置有二次管網換熱站2，在一次管網供熱首站3中設置有熱網循環泵5和熱網加熱器4，在熱網循環泵5的入口處設置有補水定壓管7，補水定壓管7的另一端通過補水泵8與補水水箱9連通在一起，在補水定壓管7上連接有膨脹定壓管10，膨脹定壓管10通過隔離閥13與水囊12連通在一起，水囊12是設置在密閉膨脹罐11中的，在密閉膨脹罐11中充滿有壓縮空氣14，壓縮空氣14是充滿在密閉膨脹罐11的內腔與水囊12的外側壁之間的，在密閉膨脹罐11的罐體上分別設置有壓縮空氣進氣口15和電控壓力排氣閥19，在壓縮空氣進氣口15上連接有壓縮空氣輸送管16，在壓縮空氣輸送管16的另一端上連接有空氣壓縮機6。在膨脹定壓管10上可並聯多組密閉膨脹罐11和水囊12組成的補水洩壓支路。

在壓縮空氣輸送管16上設置有壓縮空氣電控調節閥17，在密閉膨脹罐11中設置有壓力傳感器20，壓縮空氣電控調節閥17、電控壓力排氣閥19和壓力傳感器20均分別與電控器18電連接在一起。

一種熱電聯產集中供熱熱網的膨脹補水穩壓系統的調控方法，其特徵在於以下步驟：

第一步、在補水定壓管7上連接膨脹定壓管10，膨脹定壓管10通過隔離閥13與水囊12連通在一起，水囊12是設置在密閉膨脹罐11中的，在密閉膨脹罐11中充滿壓縮空氣14，在密閉膨脹罐11的罐體上分別設置有壓縮空氣進氣口15和電控壓力排氣閥19，在壓縮空氣進氣口15上連接有壓縮空氣輸送管16，在壓縮空氣輸送管16的另一端上連接空氣壓縮機6；

第二步、當一次管網水體迅速膨脹，補水定壓管7中壓力升高時，補水泵8處於停止狀態，膨脹的循環水依次通過補水定壓管7和膨脹定壓管10進入到水囊12中，水囊12膨脹並壓縮密閉膨脹罐11中的壓縮空氣14，從而保證水囊以及補水定壓管中的壓力保持在安全壓力範圍內，避免一次供熱管網中出現超壓現象；

若補水定壓管7中壓力進一步升高，使壓縮空氣14的壓力超過設定壓力上限時，壓力傳感器20將測得的壓力信號傳送給電控器18，電控器18控制電控壓力排氣閥19開啟，進行洩壓，從而為水囊12的進一步膨脹騰出空間，當壓縮空氣14的壓力恢復到設定壓力上限以下時，壓力傳感器20將壓力信號傳送給電控器18，電控器18控制電控壓力排氣閥19關閉，從而保證水囊12以及補水定壓管7中的壓力保持在安全壓力範圍內，避免一次供熱管網中出現超壓現象；

第三步、若一次供熱管網1失水，導致補水定壓管7中的壓力降低時，密閉膨脹罐11中的壓縮空氣14壓縮水囊12，將水囊12中的帶壓水，依次通過膨脹定壓管10和補水定壓管7補充到一次供熱管網1中，從而保證補水定壓管7中的壓力保持在安全壓力範圍內，避免一次供熱管網中出現失壓現象；

若一次供熱管網1進一步失水，使壓縮空氣14的壓力降低到設定壓力下限以下時，壓力傳感器20將壓力信號傳送給電控器18，電控器18控制壓縮空氣調節閥17打開，空氣壓縮機6將壓縮空氣補入到密閉膨脹罐11中，水囊12進一步受壓，將水囊12中的水，依次通過膨脹定壓管10和補水定壓管7進一步補入到一次供熱管網1中，當壓縮空氣14的壓力恢復到設定壓力下限以上時，壓力傳感器20將壓力信號傳送給電控器18，電控器18控制壓縮空氣調節閥17關閉，從而保證補水定壓管7中的壓力均保持在安全壓力範圍內，避免一次供熱管網中出現失壓現象。

本發明系統設置於熱電廠供熱首站內，實現對集中供熱一次熱網進行定壓穩壓。當熱網系統在洩露失壓過程中，通過實現膨脹罐11分階段自動補水穩壓，減少補水泵的運行時間，達到補水泵合理運行的目的；升溫超壓過程中，實現膨脹罐11分階段自動回收膨脹水量，到達減少管網水損失和減少運行人員工作量的目的。當由於熱網升溫等原因造成定壓點壓力升高時，首先水囊12吸入循環水，降低定壓點壓力，如果定壓點壓力持續升高，超出膨脹裝置吸收能力時，電控器18控制電控壓力排氣閥19打開洩壓，也可通過運行人員手動操作主動洩壓閥，主動排出熱網水，達到保護熱網及膨脹裝置的目的。當於管網洩露等原因造成定壓點壓力降低，首先水囊12排出循環水補入熱網，提升定壓點壓力，如果定壓點壓力持續降低，超出膨脹裝置補充能力時，補水泵8及時啟動進行補水，來進一步的保證定壓點壓力。