本发明属于蒸汽发电，尤其涉及一种蒸汽减压降温单元、系统及减压降温方法。
背景技术：
1、一般低品位热源指的是200℃以下的工业生产过程产生的余热气、冷凝水、热水；150℃以下的气体以及锅炉、工业加热炉的排烟气等热量。由于这部分余热其品位较低，回收系统初期投资大，回收期长，因此，在相当长的一段时间里低品位热源都没有引起足够的重视。
2、在现有技术中，采用有机朗肯循环发电机组（后续简称orc机组）实现低品位热源发电，即采用低沸点的有机工质作为循环工质，由于有机工质在较低的温度下就能气化产生较高的压力，推动透平做功，故orc机组可以在水温80℃左右或烟气温度200℃左右实现有利用价值的发电。
3、对于使用余热蒸汽作为低品位热源的orc机组而言，无论余热蒸汽是只作为一个orc机组的低品位热源，还是依次作为多个orc机组的低品位热源，为了避免长距离运输中余热蒸汽因温度过低使得orc机组发电能力不足，余热蒸汽供给端提供的是高温高压的余热蒸汽，但余热蒸汽在长距离输送过程中不可调节，所以有些orc机组所使用的余热蒸汽压力和温度均过高，过高的温度和压力会对orc机组及其管路造成损害，严重时甚至会造成蒸汽泄漏，引发重大安全事故。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种蒸汽减压降温单元，可以灵活高效地调节到达orc机组处余热蒸汽的温度和压力，提高orc机组的发电效率。
2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
3、一种蒸汽减压降温系统，蒸汽减压降温单元u包括第一减压部、调温调压部、降温降压支路，第一减压部的一端与a端相连通，第一减压部的另一端与调温调压部的第一入口端相连通，降温降压支路的一端与b端相连通，降温降压支路的另一端与调温调压部的第二入口端相连通；调温调压部的出口端与orc机组蒸发器orcev高温侧入口相连通，orc机组蒸发器orcev高温侧出口与c端相连通，余热蒸汽从a端流入第一减压部，自来水从b端流入降温降压支路，c端与外界环境连通。
4、优选的，第一减压部包括并联在一起的第一支路和第二支路，第一支路上设置有减压阀jy，第二支路上依次串联设置有第一电动阀mv1和汽轮发电机stg，减压阀jy的一端与第一电动阀mv1的一端并联在a端，第一电动阀mv1的另一端与汽轮发电机stg的一端相连通，汽轮发电机stg的另一端与减压阀jy的另一端并联在调温调压部的第一入口端；调温调压部包括混合容器mc、第二温度传感器t2以及第二压力传感器p2，汽轮发电机stg的另一端与减压阀jy的另一端并联在混合容器mc的第一入口端，混合容器mc的出口端与orc机组蒸发器orcev高温侧入口端相连通，第二温度传感器t2以及第二压力传感器p2设置在orc机组蒸发器orcev高温侧入口端；降温降压支路包括第二电动阀mv2，第二电动阀mv2设置在b端与混合容器mc之间的管路上。
5、优选的，降温降压支路还包括设置在第二电动阀mv2和b端之间的变频水泵pump。
6、优选的，降温降压支路还包括设置在b端和变频水泵pump之间的水箱tank。
7、优选的，降温降压支路还包括第一电磁阀yc1和第三电磁阀yc3，第一电磁阀yc1设置在b端和水箱tank之间，第三电磁阀yc3的一端并联在水箱tank和变频水泵pump之间的管路上，第三电磁阀yc3的另一端并联在orc机组蒸发器orcev高温侧出口端上。
8、优选的，调温调压部还包括设置在混合容器mc的第一入口端处的第一温度传感器t1和第一压力传感器p1；降温降压支路还包括设置在变频水泵pump和第二电动阀mv2之间的流量计fl、第三温度传感器t3和第三压力传感器p3。
9、本发明还提供一种蒸汽减压降温方法，该蒸汽减压降温方法应用于如上述的一种蒸汽减压降温单元，包括以下步骤：
10、s1，根据orc机组的参数获知流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽最佳温度范围、蒸汽最佳压强范围以及蒸汽供给量；
11、s2，orc机组开始利用余热蒸汽发电时，根据各温度传感器和压力传感器的数值，计算出从混合容器mc的第二入口端流入混合容器mc内的初始进水量，并调节降温降压支路的进水量使流量计fl的数值为初始进水量；
12、s3，将蒸汽最佳温度范围划分成粗调区间、细调区间和不调区间，若流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度t处于粗调区间内，则通过改变第二电动调节阀mv2的阀门开度进行粗调，使流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度t回到细调区间内；若流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度t处于细调区间内，则通过改变变频水泵pump的频率进行细调，使流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度t回到不调区间内。
13、优选的，在s1中还包括以下内容：
14、根据orc机组参数获知流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽最佳温度范围[tbest-△t1,tbest+△t1]、蒸汽最佳压强范围[pbest-△p1,pbest+△p1]以及蒸汽供给量 ，其中tbest表示蒸汽最佳温度，pbest表示蒸汽最佳压强，△t1表示第一温度阈值，△p1表示第一压强阈值；
15、在s2中还包括以下子步骤：
16、s21，orc机组开始利用余热蒸汽发电时，通过第一温度传感器t1和第一压强传感器p1获取减压蒸汽的温度t1和减压蒸汽的压强p1，通过第三温度传感器t3和第三压强传感器p3获取降温降压支路中自来水的温度t3和自来水的压强p3；
17、s22，通过查看焓湿图，得到减压蒸汽温度t1和减压蒸汽压强p1时对应的减压蒸汽比焓h3，得到蒸汽最佳温度tbest和蒸汽最佳压强pbest时对应的最佳蒸汽比焓h2，得到自来水温度t3和自来水压强p3时对应的自来水比焓h1；
18、s23，由热力学第一定律有，计算出从混合容器mc的第二入口端流入混合容器mc内的初始进水量 ；
19、在s3中还包括以下内容：
20、将蒸汽最佳温度范围[tbest-△t1,tbest+△t1]划分成：
21、粗调区间(-∞,tbest-△t3]∪[tbest+△t3,+∞)，
22、细调区间(tbest-△t3,tbest-△t2]∪[tbest+△t2,tbest+△t3)，
23、不调区间(tbest-△t2,tbest+△t2)，
24、其中，△t2表示第二温度阈值，△t3表示第三温度阈值，且0≤△t2＜△t3＜△t1；
25、粗调包括以下内容：
26、若流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度t≤(tbest-△t3)，则将第二电动调节阀mv2的阀门开度减小y1%并保持当前第二电动调节阀mv2的阀门开度持续k1分钟后，重新判定流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度所在区间；
27、若流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度t≥(tbest+△t3)，则将第二电动调节阀mv2的阀门开度增加y2%并保持当前第二电动调节阀mv2的阀门开度持续k2分钟后，重新判定流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度所在区间；
28、若流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度不在粗调区间内，则当前第二电动调节阀mv2的阀门开度不变；
29、细调包括以下内容：
30、若流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度(tbest-△t3)＜t≤(tbest-△t2)，则将变频水泵pump的频率降低z1%并保持当前变频水泵pump的频率持续k3分钟后，重新判定流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度所在区间；
31、若流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度(tbest+△t2)＜t≤(tbest+△t3)，则将变频水泵pump的频率提高z2%并保持当前变频水泵pump的频率持续k4分钟后，重新判定流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度所在区间；
32、若流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度不在细调区间内，则当前变频水泵pump的频率不变。
33、本发明还提供一种蒸汽减压降温系统，包括若干个a端并联在一起的蒸汽减压降温单元u，蒸汽减压降温单元u采用如上述的一种蒸汽减压降温单元。
34、优选的，各蒸汽减压降温单元u按照蒸汽最佳温度降序排列，除了最后一个蒸汽减压降温单元u的c端外，各蒸汽减压降温单元u的a端和c端均并联在一起。
35、本发明的有益效果在于：
36、（1）本发明的一种蒸汽减压降温单元，在灵活的同时可以更加精确地调节自来水通过降温降压支路进入混合容器的流速，进而对流入orc机组蒸发器高温侧的蒸汽温度和蒸汽压强进行更加精准地控制，并使控制过程更加稳定，使得流入orc机组蒸发器高温侧的蒸汽始终处于蒸汽最佳温度范围和蒸汽最佳压强范围内，提高orc机组的发电效率。
37、（2）本发明的一种蒸汽减压降温单元中，第一减压部不仅可以对余热蒸汽进行初步减压，减少后续减压降温工作负担，还可以利用初步减压的过程发电，提高余热蒸汽的利用率。并且本发明的第一减压部在减压的过程中是较为平稳地进行减压，无需监控也可保证余热蒸汽压强不会出现断崖式下降的问题，使得从第一减压部中流出的余热蒸汽不会因为压强过低从而影响后续的orc机组发电。
38、（3）本发明的一种蒸汽减压降温单元中，降温降压支路具有自我保护机制，避免后续混合容器内的蒸汽因过高的压力反流回降温降压支路内，并且本发明的一种蒸汽减压降温单元在降温降压支路开启自我保护机制后，就会采取强制保护措施，不再接收从a端涌来的余热蒸汽，减少对orc机组蒸发器高温侧管路的损害，延长orc机组的寿命。
39、（4）本发明的一种蒸汽减压降温单元中，当降温降压支路在第二温度传感器和第二压强传感器的数值稳定后，就不再使用自来水，而是重复利用orc机组蒸发器高温侧出口端流出的冷凝水，不仅减少了排到外界环境中的冷凝水，节约了水资源，还降低了对外界环境的热排放，同时降温降压支路的结构可以保证orc机组蒸发器高温侧管路在冷凝水切换过程中的安全性；并且流入混合容器中的自来水被切换成冷凝水后，因为冷凝水降温量程是小于自来水降温量程，所以需要更多的冷凝水才能重新使得第二温度传感器和第二压强传感器的数值逐渐回落并稳定在蒸汽最佳温度范围和蒸汽最佳压强范围内，这就使得变频水泵的频率调节范围以及第二电动阀的阀门开度调节范围都变得更大，更便于调节，调节误差也更小，可以更精确地控制第二温度传感器和第二压强传感器的数值；进一步的，相较于将orc机组蒸发器高温侧出口端的冷凝水直接排放至周围环境中而言，降温降压支路中的变频水泵提供动力，加快进入混合容器内冷凝水的流速，间接促进了orc机组蒸发器高温侧出口端所排出的冷凝水流速，有效地降低了orc机组蒸发器内的蒸发压力，增大从orc机组蒸发器高温侧入口端流入的蒸汽流量，提升orc机组的发电效率。
40、（5）本发明的一种蒸汽减压降温系统：
41、①可以同时为多个orc机组提供余热蒸汽，并将余热蒸汽调节到各orc机组蒸发器高温侧的蒸汽最佳温度范围和蒸汽最佳压强范围内，使得各orc机组安全且高效地发电；
42、②同时对各蒸汽减压降温单元从c端流出的冷凝水加以利用和循环，使得只有最后一个蒸汽减压降温单元的c端流出的冷凝水是被排放至周围环境中的，减少了排放至周围环境中的冷凝水总量，节约了水资源；
43、③并且相较于现有技术中直接使用余热蒸汽供给orc机组发电所产生的冷凝水而言，本实施例被排放至周围环境中的冷凝水温度是很低的，即大幅减少了对周围环境所产生的热污染；
44、④除了最后一个蒸汽减压降温单元u的c端外，各a端和c端均并联在一起，但各蒸汽减压降温单元u的b端均是独立的，所以当任一蒸汽减压降温单元u采取强制保护措施或出现故障时，虽然会导致下一级余热蒸汽的温度较高，但是下一个蒸汽减压降温单元u完全可以通过b端所连通的降温降压支路将流入自身orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽降到蒸汽最佳温度范围和蒸汽最佳压强范围内，整个蒸汽减压降温系统的冗余性和稳定性高。
45、（6）本发明的一种蒸汽减压降温方法，通过基于蒸汽最佳温度范围进行粗调区间和细调区间的划分，再在各区间内分而治之、逐步逼近，不断的细调和/或粗调，将流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度动态稳定在蒸汽最佳温度范围内，使流入orc机组蒸发器orcev高温侧的蒸汽温度尽可能落入不调区间。并且本发明的一种蒸汽减压降温方法考虑到了每次粗调和细调都会对下一次粗调或细调的稳定温度产生影响，并且温度稳定具有迟滞性，但是我们无法保证每次的稳定温度都是处在蒸汽最佳温度范围内，所以我们没必要等到每次调节结果的温度稳定后再去进行下一次调节（这样调节效率也不高），因而本实施例中的蒸汽减压降温方法是不断地进行细调和/或粗调，无需关注每次细调和/或粗调后的稳定温度，并且在蒸汽最佳温度范围的基础上设置粗调区间和细调区间，使得流入orc机组蒸发器高温侧的蒸汽温度在蒸汽最佳温度范围内振荡（即动态稳定在蒸汽最佳温度范围内），并尽可能长时间的落入不调区间内。
46、（7）本发明的一种蒸汽减压降温方法，可以灵活且精准地调控流入orc机组蒸发器高温侧的蒸汽温度和蒸汽压强，将流入orc机组蒸发器高温侧的蒸汽尽快的调节到蒸汽最佳温度范围和蒸汽最佳压强范围内，并使得流入orc机组蒸发器高温侧的蒸汽温度和蒸汽压强始终动态稳定在蒸汽最佳温度范围和蒸汽最佳压强范围内，保证orc机组利用蒸汽安全、高效地发电。
1.一种蒸汽减压降温单元，其特征在于，蒸汽减压降温单元u包括第一减压部、调温调压部、降温降压支路，第一减压部的一端与a端相连通，第一减压部的另一端与调温调压部的第一入口端相连通，降温降压支路的一端与b端相连通，降温降压支路的另一端与调温调压部的第二入口端相连通；调温调压部的出口端与orc机组蒸发器orcev高温侧入口相连通，orc机组蒸发器orcev高温侧出口与c端相连通，余热蒸汽从a端流入第一减压部，自来水从b端流入降温降压支路，c端与外界环境连通。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽减压降温单元，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种蒸汽减压降温单元，其特征在于：降温降压支路还包括设置在第二电动阀mv2和b端之间的变频水泵pump。
4.根据权利要求3所述的一种蒸汽减压降温单元，其特征在于：降温降压支路还包括设置在b端和变频水泵pump之间的水箱tank。
5.根据权利要求4所述的一种蒸汽减压降温单元，其特征在于：降温降压支路还包括第一电磁阀yc1和第三电磁阀yc3，第一电磁阀yc1设置在b端和水箱tank之间，第三电磁阀yc3的一端并联在水箱tank和变频水泵pump之间的管路上，第三电磁阀yc3的另一端并联在orc机组蒸发器orcev高温侧出口端上。
6.根据权利要求3-5中任一所述的一种蒸汽减压降温单元，其特征在于：调温调压部还包括设置在混合容器mc的第一入口端处的第一温度传感器t1和第一压力传感器p1；降温降压支路还包括设置在变频水泵pump和第二电动阀mv2之间的流量计fl、第三温度传感器t3和第三压力传感器p3。
7.一种蒸汽减压降温方法，该蒸汽减压降温方法应用于如权利要求6所述的一种蒸汽减压降温单元，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种蒸汽减压降温方法，其特征在于：
9.一种蒸汽减压降温系统，其特征在于：包括若干个a端并联在一起的蒸汽减压降温单元u，蒸汽减压降温单元u采用如权利要求1-6中任一所述的一种蒸汽减压降温单元。
10.根据权利要求9所述的一种蒸汽减压降温系统，其特征在于：各蒸汽减压降温单元u按照蒸汽最佳温度降序排列，除了最后一个蒸汽减压降温单元u的c端外，各蒸汽减压降温单元u的a端和c端均并联在一起。
