CN101871370A - 自备发电厂乏汽热焓综合利用系统及在造纸业的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热能的利用，特别涉及到电厂乏汽热焓综合利用；它主要是将以往的废汽转化为可利用能源的一整套工艺及设备和方法。它包括汽轮机、冷凝器和冷却装置；所述的由汽轮机出来的乏汽进入冷凝器；所述的冷却装置与冷凝器的冷却管连接；冷凝器的冷凝水出口与电厂的冷凝水回水管道连接；其特征在于：所述的冷凝器中流有两种或多种冷却液体；所述冷却液体均来自外部的冷却装置。其目的是：利用现有设备，稍加技术改造，既可以使汽轮机乏汽凝结，使之回到发电厂的回热系统继续加热、做功、发电，又可以对其他工艺系统产生有益效果。其效果是：一方面可以减少冷却塔循环冷却水进入冷凝器，另一方面可以对流进冷凝器的其它液体进行加热。

Description

自备发电厂乏汽热焓综合利用系统及在造纸业的应用

技术领域

本发明涉及一种热能的利用，特别涉及到电厂乏汽热焓综合利用；它主要是将以往的废汽转化为可利用能源的一整套工艺及设备。

本发明还涉及一种热能源利用的方法，特别是在具备自备发电厂的前提下，利用发电厂乏汽热焓来给造纸行业中其它用热系统提供能源。

背景技术

火力发电厂高压蒸汽通过汽轮发电机做功后，所产生的乏汽热焓损失(既冷源损失)是制约其效率的主要原因，一般而言，纯凝发电厂全厂总的热效率低于35％。而在综合工业体的自备发电厂中，由于工艺要求，汽轮机均设有中压或低压抽汽，或者使用倍压机组，使效率得到一定程度的改善，一般可达到50-60％，这就是所谓热电厂效率高的原因。但就整体而言，能源利用的效率仍然偏低。

制浆造纸业就是一个即需要电力，又需要蒸汽的综合工业项目，也是一个高耗能的产业，一般来说，现代化的大型造纸厂，蒸汽单位用量约为2.0t/t纸，单位耗电量约为700kWh/t纸(汽轮机乏汽单位耗量约为1.9t/t纸)，所以自备发电厂是大型造纸厂不可或缺的最基本配备之一，而在实际操作中，往往将造纸厂和发电厂作为两个单独的单元来考虑，发电厂在自身范围内，将节能降耗做到了极致，造纸厂也一样。因此，很难找到突破口来大幅提升能源利用的效率。

发明内容

本发明的目的是：利用现有设备，稍加技术改造，既可以使汽轮机乏汽凝结，使之回到发电厂的回热系统继续加热、做功、发电，又可以对其他工艺系统产生有益效果。

本发明的另一个发明目的是提供一种利用自备发电厂乏汽热焓综合利用系统在造纸业中应用的方法，在对发电量影响很小的情况下，对造纸工艺中冲浆池内的白水及清水同时进行加热。从而提高造纸厂的资源利用率。

为完成上述发明目的1，本发明的基础方案是这样实现的：一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统，它包括汽轮机、冷凝器和冷却装置；所述的由汽轮机出来的乏汽进入冷凝器；所述的冷却装置与冷凝器的冷却管道连接；冷凝器的冷凝水管与电厂冷凝水回水管道连接；其特征在于：所述的冷凝器中可以流有一种、两种或两种以上的冷却液体，每种液体根据工艺要求可以有相同或不同的温度提升；所述冷却液均来自外部的装置。在冷凝器中流过一种或多种的液体，一方面可以减少冷却塔循环冷却水进入冷凝器，另一方面可以对流进冷凝器的其它液体进行加热，省去单独对其加热的过程；节省了能源；如果需要加热的液体足够多，还可以完全省去以往工艺中的冷却塔，这样还可以结省投资成本，该方案一举两得，既结省成本又环保。

对上述技术方案作进一步的限定，所述的冷却装置包括一套冷却水塔，该冷却水塔的出口接冷凝器的冷却管进口；冷却塔的入口接冷凝器的冷却管出口。本方案是在上一方案的基础之上作的改进，为了更好，更合理的利用该系统，所述的冷却装置中可以包括冷却塔，该冷却塔与以往的冷却塔相同。该方案用于应付当其他设备出现故障，没有需要加热的液体时，还可以保证汽轮机的正常运行。

所述的冷却装置还含有一套上浆系统中的冲浆池；所述的冲浆池通过管道将所需要加热的液体接到冷凝器的冷却管进口；再通过管道将热换后的液体接进上浆系统，使上网浆料始终保持所需温度。在造纸厂内由于现代化的高速造纸机，浆料制备，纸浆上网脱水、成型都需要在一定的温度下进行。温度越高，对纸浆脱除空气以及网布脱水越有利。以往作法根据工艺，要么是直接在一般温度下工作，要么单独对其浆料进行加热。而本方案，则无需再单独设立加热机构，而是将其接至冷凝器内，直接利用乏汽温度对其进行加热，省去了以往的设备，节省了用于加热的能源。

对上述技术方案作进一步的限定，所述的汽轮机尾气压力可以自行调节。不同的使用场合，其使用温度不同，比如说，由于在造纸厂内上网浆料温度一般控制在45-55℃左右，以往的冷凝器内的乏汽温度只有46℃，如果直接将浆料接到冷凝器内，那么出来的浆料不会超过46℃，这样便不能使浆料温度达到超过46℃时的工艺状态，于是我们采用将乏汽压力调整为0.2Bar，此时乏汽温度可以达到60℃，这样便能使浆料温度能够根据工艺要求进行调整，达到45℃-55℃，甚至更高水平，而且并不影响汽轮机的运行。

对上述基础方案作进一步的限定，所述的冷却装置可以包括一套造纸厂的温热水供应站，所述的造纸厂的冷清水管接到冷凝器冷却管的进口，冷却管的出口接纸厂温热水供应站。该方案是对上述基础方案作的改进，因造纸厂内有很多的地方需要用到热清水，还需要单独加热，本方案便解决了这个问题，让温热水供应站的清水源经冷凝器后进入到温热水供应站，这样温热水供应站内的水无需再次加热，便可以直接成为温水。

对上一技术方案作进一步的限定，所述的汽轮机出口的乏汽压力可以调节。该方案的道理同前，当乏汽压力上调时，其乏汽温度上升，下调时，乏汽温度则下降，例如，当压力在0.2Bar时，其温度为60摄氏度，从而进一步提高温热水供应站内的温度。

为完成上述第二发明目的，我们是这样实现的：一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统在造纸行业中的使用方法，它包括备浆系统，上浆系统，纸机头箱，备浆系统用于准备浆料，将准备好的浆料经上浆系统送到纸机头箱，将浆料喷射到成型网，成型、脱水，然后再到压榨部进一步脱水，这些脱出的水分，俗称白水，一部分流到白水回收系统，另一部分，直接返回到上浆系统中的冲浆池稀释由备浆系统来的浆料，使上浆浓度满足工艺要求，其特征在于：白水返回冲浆池后，从上浆池上部引一路管道连接在自备发电厂乏汽热焓综合利用系统冷凝器的冷却管入口处，该冷凝管的出口接回到冲浆池。本方案在原有的工艺流程中作了改进，白水回流到冲浆池后，连接到冷凝器的冷却管入口，冷凝乏汽并对白水进行加热，达到所需温度，形成综合利用。

所述自备发电厂乏汽热焓综合利用系统中汽轮机出口的乏汽压力可以调节，这时，所述的冷凝器内乏汽的温度随乏汽压力的变化而变化。例如：在乏汽达到0.2Bar压力的情况下，温度可以达到60℃，这样纸厂来的冷却介质从60℃的冷凝器出来，温度最高可以达到60℃左右，刚好符合了纸机上网浆料所需要的温度范围；这种改变对电厂发电效率有一点影响，但纵观全局，解决了乏汽冷凝带来的能源损耗问题，极大地提升了总的能源利用效率。

通过这个改变，进入冷凝器的冷却介质由原来的单一循环冷却水改变为循环冷却水、清水、上网浆料等3种不同的介质，这样就要求对冷凝器进行改造，要求这3种介质在冷凝器中独立运行。

附图说明

图1为本发明的系统图。

图2为使用自备发电厂乏汽热焓综合利用系统后的造纸工艺部分流程图。

具体实施方式

为了更进一步的阐述本专利的工艺特点，下面结合附图对本发明作更具体的说明：

如图1所示，本发明的自备发电厂乏汽热焓综合利用系统，被应用在造纸厂中，它主要是包括了乏汽源、冷凝器、冷却塔、造纸厂的冲浆池和温热水供应站；乏汽源是由汽轮机产生的乏汽流入到冷凝器中，同时将乏汽压力调至0.2Bar，其冷凝器中的温度达到60℃，以便满足造纸厂中其他设备的应用。

本方案保存了以往的冷却塔，可在现有的建设基础之上进行改进，无需单独建造。冷却塔的出水口接在冷凝器的冷却管入口上，入水口接在冷凝器的冷却管出口上；这样便形成了一个循环，冷水进入凝器，热水进入冷却塔。如是新建厂，则可以视工艺平衡情况部分或完全省去冷却水塔这一部分的投资及将来的运行费用。

该系统中还包括一个造纸厂上浆系统的冲浆池，由于在造纸厂内的上网浆料温度一般控制在45-55℃左右；在生产过程中，一部分来自造纸机成型网下及压榨部白水，俗称白水2，通过纤维回收机，回收其中的纤维后，所得到的澄清白水会送到造纸机的各个用水点循环使用，通过这个过程后，水温会下降4℃左右(根据气温不同，会有所变化)，达到41-51℃。澄清白水的绝大部分会送到损纸及浆料制备系统，通过散浆、筛选、磨浆、再送到流送系统配浆，浓度控制为3.5％左右，送到纸机的冲浆池，由于管路系统的散热，温度会降低3-4℃，这个浆料在冲浆池中同白水混合并被其稀释后，导致冲浆池中的上网浆料温度会下降1-2℃，这部分损失的热量，我们将通过冷凝器中的乏汽予以补充。只需把冲浆池上部从网部返回的白水1，从冲浆池内通过管道接至冷凝器的冷却管中进行加热(同时冷凝乏汽)，从冷却管中流出来后再回到冲浆池，从而保持冲浆池内的温度不变，并一直进行循环利用，再从冲浆池内将浆料送到纸机机头箱，通过这个过程，就可以将上网浆料的温度控制在工艺要求的水平上了。

在造纸厂内的温热水供应站也可以通过该系统提供，具体实现方式是，将水厂的自来水管接到冷凝管上，出来后接至温热水供应站，这样无需单独设立温热水供应站的加热系统，从而为造纸厂又省下了一笔费用。

这样整个系统便完善了，这里在冷凝器内的冷凝管内至少走两种或两种以上的液体；温度在0.2Bar的乏汽压力下可以达到60℃左右；刚好是纸厂中的所需要的温度范围。

在本方案中，根据工艺平衡计算，冷却塔在通常情况下是可以省略70％以上(甚至100％)；如果是新建项目，则可以将冷却塔的规模缩小70％(甚至100％)。这样则可以按比例节降冷却塔的投资成本及高昂的运行费用。

如图2所示，该图片是使用自备发电厂乏汽热焓综合利用系统后的造纸工艺部分流程图。从该图片中可清晰的看出，该工艺比以往工艺更为进步，其核心是利用电厂汽轮机的乏汽热焓，1，加热上网浆料，使之达到工艺要求的温度，2，加热清水，使之达到纸厂使用热水的温度要求，同时汽轮机乏汽在冷凝器中被冷凝为冷凝水送回电厂循环使用，其次，因为用清水及上网浆料充当了原循环冷却水的作用，根据工艺平衡的结果，冷却水塔可部分或全部取消，从而为工厂节省投资及运行成本。上述方案其方法简单，可操作性强，成本低廉；相当容易改造，而改造后的价值则不可估量。

这种方法不但巧妙地利用了汽轮机的乏汽余热，使整体效率得以提升，还可以节省冷却塔系统的投资和运营费用，对于已经建成的发电厂系统则可以大幅降低运营费用。下面以某大型造纸厂为例推算该系统的节能效果：节省发电厂冷却水塔投资及运营成本，一般而言，需要投资数千万人民币建造冷却塔系统，其运营费用超过1000万人民币/年。

每吨纸节约能源约111kg标准煤，按现行煤炭价格800元/吨计算，折合人民币124元/吨纸。

可取消现有纸机气罩热风余热回收系统留，节约设备投资及运行费用，热风余热可以考虑其它的回收方式，如用来制冷提供工艺所需的冷冻水及全厂空调系统。

发电损失约为3.9度/吨纸，折合人民币2.3元/吨纸。

Claims (10)

1.一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统，它包括汽轮机、冷凝器和冷却装置；所述的由汽轮机出来的乏汽进入冷凝器；所述的冷却装置与冷凝器的冷却管连接；冷凝器的冷凝水出口与电厂的冷凝水回水管道连接；其特征在于：所述的冷凝器中流有两种或多种冷却液体；所述冷却液体均来自外部的冷却装置。

2.根据权利要求1所述的一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统；其特征在于：所述的冷却装置包括一套冷却水塔，该冷却水塔循环冷却水管道的出口与冷凝器的冷却管进口连接；冷却塔循环冷却水管道的入口与冷凝器的冷却管出口连接。

3.根据权利要求1所述的一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统；其特征在于：所述的冷却装置包括一套造纸厂的温热水供应站，所述的造纸厂的冷清水管接到冷凝器冷却管的进口，冷却管的出口接纸厂温热水供应站。

4.根据权利要求1或2所述的一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统；其特征在于：所述的冷却装置还含有一套造纸厂内上浆系统中的冲浆池；所述的冲浆池通过管道将所需要加热的液体接到冷凝器的冷却管进口；再通过管道将热换后的液体接进上浆系统的冲浆池内，使冲浆池内上网浆料的温度始终保持在所需要的温度。

5.根据权利要求4所述的一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统；其特征在于：所述的汽轮机出口的乏汽压力根据需要可作调整。

6.根据权利要求3所述的一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统；其特征在于：所述的汽轮机出口的乏汽压力根据需要可作调整。

7.根据权利要求1所述的一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统；其特征在于：进出冷凝器的各种液体温度可以互不相同。

8.一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统在造纸行业中的使用方法，它包括备浆系统，上浆系统，纸机头箱，备浆系统用于准备浆料，将准备好的浆料经上浆系统送到纸机头箱，将浆料喷射到成型网，成型、脱水，然后再到压榨部进一步脱水，这些脱出的水分，俗称白水，一部分流到白水回收系统，另一部分，直接返回到上浆系统中的冲浆池稀释由备浆系统来的浆料，使上浆浓度满足工艺要求；其特征在于：白水返回冲浆池后，通过管道接在自备发电厂乏汽热焓综合利用系统冷凝器的冷却管入口处，该冷却管的出口接回到上浆系统，使在上浆系统中的浆料始终处于工艺要求的温度。

9.根据权利要求7所述的一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统在造纸行业中的使用方法，其特征在于：所述自备发电厂乏汽热焓综合利用系统中汽轮机出口的乏汽压力根据需要可作调整。

10.根据权利要求8所述的一种自备发电厂乏汽热焓综合利用系统在造纸行业中的使用方法，其特征在于：所述进入冷凝器内乏汽的温度随汽轮机出口乏汽压力的变化而变化。

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