1.本发明属于燃煤机组节能技术领域，具体涉及一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用系统及方法。
背景技术：
2.热电联产具有节约能源、改善环境等综合效益，是构建能源节约型社会的重要一环。伴随着能源价格上涨与城镇化建设的进一步加快，部分热电联产机组供热能力不足，节能效果不明显等问题日益凸显。随着居民和工业用户对供热负荷需求的不断增加，电网对机组中低负荷率下的供热能力提出了更高的要求，必须提高供热机组的热电比和灵活性，在机组保障供热能力的同时，最大程度提高机组的宽幅调峰能力。因此，对热电联产机组进行供热改造与节能降耗技术研究具有极高的社会效益与实施价值。
技术实现要素：
3.为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用系统及方法，以解决实现热电解耦，热点比提升的技术问题。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
5.第一方面，本发明提供一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用系统，包括：高压缸、高压旁路、低压旁路、压力匹配器和锅炉再热器；
6.所述高压旁路包括：小背压汽轮机和汽动循环水泵；
7.主蒸汽管路分成两路：一路连接小背压汽轮机的进汽口，小背压汽轮机的输出轴连接汽动循环水泵，小背压汽轮机的排汽口连接锅炉再热器的进汽口，主蒸汽管路的另一路连接高压缸的进汽口，高压缸的一路排汽口连接锅炉再热器的进汽口，高压缸的另一路排汽口连接压力匹配器的一个入口；
8.所述低压旁路包括：低压旁路阀、汽水换热器、第二减温减压器、逆止阀、第二调节阀和截止阀；
9.所述锅炉再热器的另一路排汽口连接汽水换热器，低压旁路阀连接锅炉再热器和汽水换热器，汽水换热器汽侧出口依次连接第二减温减压器、逆止阀、第二调节阀和截止阀。
10.进一步地，还包括：中压缸和低压缸；
11.接锅炉再热器的一路排汽口连接中压缸的进汽口，中压缸的第一路排汽口连接低压缸的进汽口，中压缸的第二路排汽口连接压力匹配器的另一个入口。
12.进一步地，其特征在于，还包括：自动同步离合器；
13.所述自动同步离合器的一端与中压缸中的高中压转子连接，自动同步离合器的另一端与低压缸中的低压转子连接。
14.进一步地，还包括：蝶阀、第一调节阀、第一闸阀、第二闸阀、电动闸阀、高压旁路阀和第一减温减压器；
15.所述蝶阀连接中压缸的第一路排汽口和低压缸的进汽口；
16.所述第一调节阀连接高压缸的另一路排汽口和压力匹配器的一个入口；
17.所述第一闸阀连接中压缸的第二路排汽口和压力匹配器；
18.所述第二闸阀连接中压缸的第三路排汽口；
19.所述电动闸阀和高压旁路阀连接主蒸汽管路和小背压汽轮机；
20.所述第一减温减压器连接小背压汽轮机和锅炉再热器。
21.第二方面，本发明提供一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用方法，基于任一项所述的一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用系统，包括：
22.第一工况：未进供暖期时，主蒸汽管路连接高压缸的进汽口，高压缸一路排汽口连接锅炉再热器的进汽口，锅炉再热器的一路排汽口连接中压缸的进汽口，中压缸的第一路排汽口连接低压缸的进汽口；
23.第二工况：进入供暖期时，自动同步离合器工作，使中压缸中的高中压转子与低压缸中的低压转子脱离连接；同时，蝶阀关闭，切断中压缸至低压缸汽路。
24.进一步地，电动闸阀开启、高压旁路阀开启，高压旁路开始工作，主蒸汽经高压旁路进入小背压汽轮机做功，拖到供热期的汽动给水泵工作，做功后的乏汽经过第一减温减压器后，进入锅炉再热器提升蒸汽参数；低压旁路阀、逆止阀、调节阀和截止阀开启，低压旁路工作，蒸汽从锅炉再热器经低压旁路阀进入汽水换热器，加热锅炉给水，再经第二减温减压器调整蒸汽参数后，依次经过逆止阀、调节阀和截止阀送至热网供热。
25.进一步地，主蒸汽经过高压缸、锅炉再热器和中压缸，做功后的蒸汽由中压缸的第三路排汽口排出，调节阀关闭，第一闸阀关闭，第二闸阀开启，中排蒸汽送至热网供热。
26.进一步地，当电负荷持续下降，由中排蒸汽参数无法达到热网要求时，第一调节阀开启，第一闸阀开启，第二闸阀关闭，压力匹配器开始工作，高压缸排汽与中压缸排汽在压力匹配器中混合，提升蒸汽参数后送至热网供热。
27.进一步地，所述第一减温减压器和第二减温减压器通过加入减温水调整蒸汽参数。
28.进一步地，进入供暖期后，自动同步离合器动作使高中压转子与低压转子脱开，蝶阀关闭，低压转子停止运行；蝶阀关闭，蒸汽不再进入低压缸。
29.本发明至少具有以下有益效果：
30.1、本发明提供一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用系统，包括：高压缸、高压旁路、低压旁路、压力匹配器和锅炉再热器；所述高压旁路包括：小背压汽轮机和汽动循环水泵；主蒸汽管路分成两路：一路连接小背压汽轮机的进汽口，小背压汽轮机的输出轴连接汽动循环水泵，小背压汽轮机的排汽口连接锅炉再热器的进汽口，主蒸汽管路的另一路连接高压缸的进汽口，高压缸一路排汽口连接锅炉再热器的进汽口，高压缸的另一路排汽口连接压力匹配器的一个入口；所述低压旁路包括：低压旁路阀、汽水换热器、第二减温减压器、逆止阀、第二调节阀和截止阀；所述锅炉再热器的另一路排汽口连接汽水换热器，低压旁路阀连接锅炉再热器和汽水换热器，汽水换热器汽侧出口依次连接第二减温减压器、逆止阀、第二调节阀和截止阀。在高压旁路上，利用主蒸汽在小背压汽轮机中做功带动汽动循环水泵运转，从而利用小容量循环水泵满足供暖期内凝汽器备用状态下的循环水需求，同时有利于降低供暖期厂用电率。做功后的主蒸汽乏汽再进入减温减压器调节蒸汽参数，
减少了所需的减温水量，并降低了损；在低压旁路上，再热蒸汽先进入汽水换热器，加热锅炉给水。换热后的再热蒸汽进入减温减压器调节蒸汽参数至热用户要求参数，再送至热网。一方面，在系统解列低压缸时，相应的低压加热器也同时解列，利用汽水换热器，有效的利用再热蒸汽提升锅炉给水温度，抵消了缺少低压加热器导致的给水温度过低；另一方面，再热蒸汽通过换热后进入减温减压器，减少了所需的减温水量，降低损。
31.2、本发明提供一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用方法，包括：第一工况：未进供暖期时，主蒸汽管路连接高压缸的进汽口，高压缸一路排汽口连接锅炉再热器的进汽口，锅炉再热器的一路排汽口连接中压缸的进汽口，中压缸的第一路排汽口连接低压缸的进汽口；第二工况：进入供暖期时，自动同步离合器工作，使中压缸中的高中压转子与低压缸中的低压转子脱离连接；同时，蝶阀关闭，切断中压缸至低压缸汽路。在供暖期，主蒸汽经过高压缸、锅炉再热器和中压缸，做功后的蒸汽由中压缸的第三路排汽口排出，调节阀关闭，第一闸阀关闭，第二闸阀开启，中排蒸汽送至热网供热。机组低负荷运行时，可能存在中排蒸汽无法达到供热要求的情况，通过利用压力匹配器，混合高排蒸汽和中排蒸汽提高供热参数。实现了供热调节和汽轮机负荷调节分开，有利于机组安全运行。进一步提高了机组的灵活性，更加适应低负荷供热的运行条件和满足深度调峰的要求。
附图说明
32.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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：
33.图1为本发明一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用系统的系统图；
34.其中：1、高压缸；2、中压缸；3、自动同步离合器；4、低压缸；5、蝶阀；6、第一调节阀；7、压力匹配器；8、第一闸阀；9、第二闸阀；10、电动闸阀；11、高压旁路阀；12、小背压汽轮机；13、汽动循环水泵；14、第一减温减压器；15、锅炉再热器；16、低压旁路阀；17、汽水换热器；18、第二减温减压器；19、逆止阀；20、第二调节阀；21、截止阀。
具体实施方式
35.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
37.实施例1
38.请参阅图1所示，本发明提供一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用系统，包括有高压缸1、中压缸2、自动同步离合器3、低压缸4、蝶阀5、第一调节阀6、压力匹配器7、第一闸阀8、第二闸阀9、电动闸阀10、高压旁路阀11、小背压汽轮机12、汽动循环水泵13、第一减温减压器14、锅炉再热器15、低压旁路阀16、汽水换热器17、第二减温减压器18、逆止阀19、第二调节阀20和截止阀21。高压旁路是主蒸汽路通过电动闸阀10和高压旁路阀11连接小背压汽轮机12蒸汽入口，小背压汽轮机12的输出轴连接汽动循环水泵13，驱动汽动循环
水泵13运转，小背压汽轮机12蒸汽出口连接第一减温减压器14入口，第一减温减压器14出口和高压缸1的一路排汽口连接锅炉再热器15，锅炉再热器15通过低压旁路阀16连接汽水换热器17入口，汽水换热器17出口连接第二减温减压器18入口，第二减温减压器18出口依次连接逆止阀19、第二调节阀20和截止阀21向热网供热。高压缸1的一路排汽口通过锅炉再热器15一路连接中压缸2的进汽口，另一路通过第一调节阀6连接压力匹配器7的一个入口。自动同步离合器3的一端与中压缸2中的高中压转子连接，自动同步离合器3的另一端与低压缸4中的低压转子连接。中压缸2排汽口第一路与蝶阀5一侧连接，蝶阀5另一侧与低压缸4进汽口连接，中压缸2排汽口第二路通过第一闸阀8连接压力匹配器7入口，蒸汽混合后向热网供热，中压缸2排汽口第三路通过第二闸阀9用于向热网供热。
39.实施例2
40.本发明提供一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用方法，进入供暖期后，根据需要，自动同步离合器3运作使高中压转子与低压转子脱开，蝶阀5关闭，低压转子停止运行。主蒸汽经过高压缸1、锅炉再热器15和中压缸2，做功后的蒸汽由中压缸2第三排汽口排出，此时调节阀6关闭，第一闸阀8关闭，第二闸阀9开启，中排蒸汽送至热网供热。在锅炉再热器15两侧分别设置高压旁路和低压旁路。高压旁路是主蒸汽经过电动闸阀10和高压旁路阀11，进入小背压汽轮机12膨胀做功，带动供热期运行的小容量汽动循环水泵13运转，做功后的乏汽进入第一减温减压器14调整蒸汽参数，使参数与高压缸1的排汽参数保持一致，一起进入锅炉再热器15。低压旁路是从锅炉再热器15出口出来的热蒸汽通过低压旁路阀16，进入汽水换热器17加热锅炉给水，再进入第二减温减压器18中调整蒸汽参数，达到热用户需求，再依次经过逆止阀19、第二调节阀20和截止阀21送至热网供热。当电负荷持续下降，由中排蒸汽参数无法达到热网要求时，第一调节阀6开启，第一闸阀8开启，第二闸阀9关闭，压力匹配器7开始工作，混合高压缸1的排汽和中压缸2的排汽提升蒸汽参数，之后送至热网供热。
41.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
42.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。