CN101852459B - 用抽汽式汽轮机抽出的蒸汽驱动热泵提高电厂效能的系统 - Google Patents
用抽汽式汽轮机抽出的蒸汽驱动热泵提高电厂效能的系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及用抽汽式汽轮机抽出的蒸汽驱动热泵的供热系统，该系统主要包括：锅炉、抽汽式汽轮机、凝汽器、冷却水塔、循环水泵、凝结水泵、低压回热加热器、除氧器、化学水处理器、高压回热加热器；还包括工业汽轮机、开启式热泵、汽水换热器、旁通阀、水水换热器；本发明系统一方面用蒸汽直接驱动热泵，通过热泵回收被循环冷却水带走的能量，另一方面蒸汽在驱动热泵之后，供暖季通过换热器加热供热管网的循环水，非供暖季通过换热器加热从凝汽器出来的凝结水，最后成为冷凝水回到锅炉中，在这一系列过程中，没有任何能量被白白释放掉，使热量损失最小。
Description
技术领域
本发明属供热技术领域，特别涉及用抽汽式汽轮机中抽出的蒸汽驱动热泵提高电厂效能的系统。
背景技术
目前很多热电厂采用抽汽式汽轮机进行热电联产，从汽轮机中抽出一部分蒸汽通过换热装置加热供热管网的循环水从而为用户提供供热，其余蒸汽则推动汽轮机发电，这些推动汽轮机发电的蒸汽在通过汽轮机做功发电后成为不能再做功的乏汽，通过凝汽器时被循环冷却水冷却为液态水后回到锅炉，循环冷却水将这些乏汽中的热量带走通过冷却水塔排放到大气中。由于目前蒸汽轮机的最大效率只有40％左右，蒸汽中的热能仅有40％左右转变为有用的电能，其余60％则存留于乏汽中，这些能量被冷却循环水带走，最后通过冷却水塔排放到大气中。这样，不仅大量热能被排放到大气中，造成能量的极大浪费和对空气的热污染，而且由于冷却循环水在经过冷却水塔时会大量蒸发，造成水资源的大量浪费，同时冷却水的循环水泵和冷却水塔的风机还要消耗大量的电能。
现有的利用抽汽式汽轮机进行热电联产的热电厂的系统如图1所示，该系统包括：锅炉1、抽汽式汽轮机2、凝汽器3、冷却水塔4、循环水泵5、凝结水泵6、低压回热加热器7、除氧器8、化学水处理器9、高压回热加热器10、热网加热换热器11；其连接关系为：锅炉1的蒸气出口与抽汽式汽轮机2的入口相连，抽汽式汽轮机2的第一出口21与凝汽器3的入口31相连，抽汽式汽轮机2的第二出口22与热网加热换热器11的入口相连；凝汽器3的出口32与凝结水泵6的入口相连；凝结水泵6的出口依次与低压回热加热器7、除氧器8、高压回热加热器10相连；除氧器8还与化学水处理器9的出口相连；凝汽器3的另外两个进出口与冷却水塔4、循环水泵5连接成一个冷却水循环回路；热网加热换热器11还与凝汽器3的出口32相连。
上述系统的工作过程为：锅炉1产生的蒸汽进入抽汽式汽轮机2，抽汽式汽轮机2有两个出口：2(1)为用于发电的蒸汽的主出口，2(2)为抽汽口，用于发电的蒸汽在推动汽轮机2发电后成为不能做功的乏汽由主出口2(1)出来后进入凝汽器3，在凝汽器3中被循环冷却水冷却为液态的凝结水，这些凝结水通过凝结水泵6进入低压回热加热器7被加热后进入除氧器8，在除氧器8中除氧后进入高压回热加热器10，在高压回热加热器10中被再次加热后进入锅炉，从抽汽式汽轮机2的抽汽口2(2)抽出的蒸汽进入热网加热换热器11将供热管网中的水加热。而用于发电的蒸汽在推动汽轮机2发电后形成的乏汽中所含有的大量的低品味的热量被循环冷却水带走，通过冷却水塔4释放到大气中，这样，不仅大量热能被排放到大气中，造成能量的极大浪费和对空气的热污染，而且由于冷却循环水在经过冷却水塔时会大量蒸发，造成水资源的大量浪费，同时冷却水的循环水泵和冷却水塔的风机还要消耗大量的电能。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种用抽汽式汽轮机中抽出的蒸汽驱动热泵提高电厂效能的系统，本发明没有任何能量被白白释放掉，使热量损失减小。
本发明提出的用抽汽式汽轮机抽出的蒸汽驱动热泵的供热系统，该系统主要包括：锅炉、抽汽式汽轮机、凝汽器、冷却水塔、循环水泵、凝结水泵、低压回热加热器、除氧器、化学水处理器、高压回热加热器；其特征在于，还包括工业汽轮机、开启式热泵、汽水换热器、旁通阀、水水换热器；其连接关系为：锅炉的出口与抽汽式汽轮机的入口相连，抽汽式汽轮机的主出口与凝汽器的热入口相连，凝汽器的热出口与凝结水泵的入口相连，凝汽器的冷出口分别与冷却水塔的入口和开启式热泵冷入口相连，开启式热泵冷出口和冷却水塔的出口均与循环水泵的入口相连，循环水泵的出口与凝汽器的冷入口相连，凝结水泵的出口通过旁通阀与低压回热加热器的入口相连，低压回热加热器的出口与除氧器的入口相连，除氧器的出口与高压回热加热器的入口相连，高压回热加热器的出口与锅炉的入口相连，除氧器还与化学水处理器相连；抽汽式汽轮机的抽汽口与工业汽轮机入口相连，工业汽轮机出口与汽水换热器的热入口相连，汽水换热器的热出口与凝结水泵的入口相连，汽水换热器的冷入口与开启式热泵的热出口相连，开启式热泵的热入口分别与水水换热器的热出口和供热管网回水相连，汽水换热器的冷出口分别与水水换热器的热入口和供热管网供水相连，水水换热器的冷入口与凝结水泵的出口相连，水水换热器的冷出口与低压回热加热器的入口相连；工业汽轮机通过连轴器与开启式热泵相连。
本发明的技术特点及有益效果：
本发明系统一方面用蒸汽直接驱动热泵，通过热泵回收被循环冷却水带走的能量(也就是发电后不能再做功的乏汽中的热能)，另一方面蒸汽在驱动热泵之后，供暖季(冬天)通过换热器加热供热管网的循环水，非供暖季(春、夏和秋天)通过换热器加热从凝汽器出来的凝结水，最后成为冷凝水回到锅炉中，这样，从抽汽式汽轮机中抽出驱动热泵的蒸汽中的能量分为三部分：1、驱动热泵回收余热；2、加热供热管网中的循环水或从凝汽器出来的凝结水；3、随冷凝水回到锅炉，在这一系列过程中，没有任何能量被白白释放掉，使热量损失最小。
附图说明
图1为常规抽汽式汽轮机发电供热系统结构及工作流程示意图。
图2为本发明用抽汽式汽轮机抽出的蒸汽驱动热泵提高电厂效能的系统结构及工作流程示意图。
具体实施方式
本发明提出的用抽汽式汽轮机抽出的蒸汽驱动热泵进行供热的方法结构附图及实施例详细说明如下：
本发明的结构如图1所示，该系统主要包括：锅炉1、抽汽式汽轮机2、凝汽器3、冷却水塔4、循环水泵5、凝结水泵6、低压回热加热器7、除氧器8、化学水处理器9、高压回热加热器10；其特征在于，还包括工业汽轮机12、开启式热泵13、汽水换热器14，旁通阀15，换热器16；其连接关系为：锅炉1的出口与抽汽式汽轮机2的入口相连，抽汽式汽轮机2的出口21(为用于发电的蒸汽的主出口)与凝汽器3的热入口31相连，凝汽器3的热出口32与凝结水泵6的入口相连，凝汽器3的冷出口33分别与冷却水塔4的入口和开启式热泵13冷入口131相连，开启式热泵13冷出口132和冷却水塔4的出口均与循环水泵5的入口相连、循环水泵5的出口与凝汽器3的冷入口34相连，凝结水泵6的出口通过旁通阀15与低压回热加热器7的入口相连，低压回热加热器7的出口与除氧器8的入口相连，除氧器8的出口与高压回热加热器10的入口相连，高压回热加热器10的出口与锅炉1的入口相连，除氧器8还与化学水处理器9相连；抽汽式汽轮机2的抽汽口22(为抽汽口)与工业汽轮机12入口相连，工业汽轮机12出口与汽水换热器14的热入口141相连，汽水换热器14的热出口142与凝结水泵6的入口相连，汽水换热器14的冷入口143与开启式热泵13的热出口134相连，开启式热泵13的热入口133分别与水水换热器16的热出口162和供热管网回水相连，汽水换热器14的冷出口144分别与水水换热器16的热入口161和供热管网供水相连，水水换热器16的冷入口163与凝结水泵的出口相连，水水换热器16的冷出口164与低压回热加热器7的入口相连；工业汽轮机12通过(其自身带有的)连轴器与开启式热泵13相连；工业汽轮机的转动可以通过连轴器带动开启式热泵机中压缩机的运动，从而带动开启式热泵机工作。
本发明的工作过程为：从抽汽式汽轮机2的抽汽口22抽出的蒸汽进入工业汽轮机12，工业汽轮机12驱动开启式热泵机组13，由凝汽器3的冷出口33出来的冷却循环水进入开启式热泵13的冷进口，被冷却后从热泵冷出口出来通过循环水泵5回到凝汽器3，热网回水(供暖季)或者从水水换热器16热出口出来的循环水(非供暖季)从热泵13的热进口进入热泵，被加热后从热泵13的热出口出来后进入汽水换热器14，被再次加热后出来进入热网供热(供暖季节)或进入水水换热器16加热凝结水。这样，一方面用蒸汽直接驱动热泵，通过热泵回收被循环冷却水带走的能量(也就是发电后不能再做功的乏汽中的热能)，另一方面蒸汽在驱动热泵之后，供暖季(冬天)通过换热器加热供热管网的循环水，非供暖季通过换热器加热从凝汽器出来的凝结水，最后成为冷凝水回到锅炉中，这样，从抽汽式汽轮机中抽出驱动热泵的蒸汽中的能量分为三部分：1、驱动热泵回收余热；2、加热供热管网中的循环水或从凝汽器出来的凝结水；3、随冷凝水回到锅炉，在这一系列过程中，没有任何能量被白白释放掉，使热量损失减小。
本发明主要设备的实施例分别说明如下：
1)锅炉1：电厂现有锅炉
2)抽汽式汽轮机2：电厂现有的汽轮机，从中间级抽出蒸汽供给热用户的汽轮机，抽汽压力根据用户的需要和产品系列的要求而定，能在一定范围内调整。
3)凝汽器3、冷却水塔4、循环水泵5、凝结水泵6、低压回热加热器7、除氧器8、化学水处理器9、高压回热加热器10，均为电厂现有的设备。
4)工业汽轮机12，是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，是常规供热产品，其自身带有连轴器。
5)开启式热泵13：
热泵是根据逆卡诺循环的原理，通过输入少量的高品位能源，从自然界中提取低品位能源的一种装置，是一种成熟产品。
6)汽水换热器14：
一种成熟的换热器产品，该类换热器一端介质为水，另一端介质为蒸汽或汽水混合物，通过它可以将蒸汽或汽水混合物冷却成水，同时把热量传递给另一端的介质水。
7)水水换热器16
一种成熟的换热器产品，该类换热器两端介质均为水，热量可通过该类换热器由温度较高的水传递给温度较低的水。
Claims (1)
1.一种用抽汽式汽轮机抽出的蒸汽驱动热泵的供热系统，该系统主要包括：锅炉、抽汽式汽轮机、凝汽器、冷却水塔、循环水泵、凝结水泵、低压回热加热器、除氧器、化学水处理器、高压回热加热器；其特征在于，该系统还包括工业汽轮机、开启式热泵、汽水换热器、旁通阀、水水换热器；其中，锅炉的出口与抽汽式汽轮机的入口相连，抽汽式汽轮机的主出口与凝汽器的热入口相连，凝汽器的热出口与凝结水泵的入口相连，凝汽器的冷出口分别与冷却水塔的入口和开启式热泵冷入口相连，开启式热泵冷出口和冷却水塔的出口均与循环水泵的入口相连，循环水泵的出口与凝汽器的冷入口相连，凝结水泵的出口通过旁通阀与低压回热加热器的入口相连，低压回热加热器的出口与除氧器的入口相连，除氧器的出口与高压回热加热器的入口相连，高压回热加热器的出口与锅炉的入口相连，除氧器还与化学水处理器相连；抽汽式汽轮机的抽汽口与工业汽轮机入口相连，工业汽轮机出口与汽水换热器的热入口相连，汽水换热器的热出口与凝结水泵的入口相连，汽水换热器的冷入口与开启式热泵的热出口相连，开启式热泵的热入口分别与水水换热器的热出口和供热管网回水相连，汽水换热器的冷出口分别与水水换热器的热入口和供热管网供水相连，水水换热器的冷入口与凝结水泵的出口相连，水水换热器的冷出口与低压回热加热器的入口相连；工业汽轮机通过连轴器与开启式热泵相连。
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