CN102261768A

CN102261768A - 发电厂专用热泵

Info

Publication number: CN102261768A
Application number: CN2011101465341A
Authority: CN
Inventors: 杨贻方
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明提供一种发电厂专用热泵，将凝汽器的凝结水一分为二，一部分做为热泵的热源进行提取热量，降温后的凝结水回流凝汽器，对乏汽进行的热量进行中和冷却而维持较低的饱和蒸汽压力，然后再次形成凝结水，另一部分做为热泵的被加热液体，携带回收的热量由凝结水泵送入低压加热器，由此进行热量回收的装置，本发明的有益效果是：采用将凝结水一分为二为热泵热源和被加热液体，可以省略对目前凝汽器需要对外换热的结构，节约冷却塔用水，减少热排放和减少换热能量损耗，同时可以直接对乏汽的热量进行回收，提高发电效率，也就是相比目前340克/千瓦*时发电水平，可以节省燃煤20～60克/千瓦*时，另外还可以回收部分低品位热量。

Description

发电厂专用热泵

技术领域

本发明涉及一种热泵，尤其是发电厂专用热泵。

背景技术

目前的火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

燃煤，用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面除使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。

火力发电厂在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤爱燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。

汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一太小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。

释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，从新凝结成水，此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。

但这样有大量的冷却水产生，开式循环形成热排放，闭式循环需要再进入冷却塔进行热排放；同时由于凝汽器需要维持较低的饱和蒸汽压力提高发电效率，所以凝汽器温度会很低，凝结水也就温度较低，再循环过程中需要重新加热，耗费大量的燃料。

发明内容

为了提高发电厂的发电效率，本发明的提供一种可以维持凝汽器较低的饱和蒸汽压力和进行热量回收的装置。

一种发电厂专用热泵，消耗一小部分高品质的能量为动力，使热能从低温热源向高温热源传递的装置，其特征在于将凝汽器的凝结水一分为二，一部分做为热泵的热源进行提取热量，降温后的凝结水回流凝汽器，对乏汽进行的热量进行中和冷却而维持较低的饱和蒸汽压力，然后再次形成凝结水，另一部分做为热泵的被加热液体，携带回收的热量由凝结水泵送入低压加热器，由此进行热量回收的装置。

本发明的有益效果是：采用将凝结水一分为二为热泵热源和被加热液体，可以省略对目前凝汽器需要对外换热的结构，节约冷却塔用水，减少热排放和减少换热能量损耗，同时可以直接对乏汽的热量进行回收，提高发电效率。

附图说明

附图1是本发明发电厂专用热泵的工作原理图。

其中：1，汽轮机；2，凝汽器；3，循环水泵；4，凝结水泵；5，热泵蒸发器；6，热泵压缩机；7，热泵散热器； 8，锅炉；9，高压回热加热器；10，除氧器；11，低压回热加热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进一步说明。

蒸汽在汽轮机1做功后，形成乏汽进入凝汽器2，被冷却散热的液体被一分为二，一部分在循环水泵3分流下，经过热泵蒸发器5提取热量而降温，然后回流到凝汽器2，对乏汽进行混合冷却，另一部分经过凝结水泵4驱动，经过热泵散热器7吸收热量而加热，进入低压回热加热器11，热泵蒸发器5、热泵压缩机6、热泵散热器7构成一个热泵循环，汽轮机1、凝汽器2、低压回热加热器11、除氧器10、高压回热加热器9、锅炉8构成一个火力发电循环，这样就可以对乏汽的热量进行回收，并使凝汽器维持较低的饱和蒸汽压力。

优化方案1中，热泵采用螺杆压缩机。

优化方案2中，热泵采用离心压缩机。

优化方案3中，热泵的压缩机采用高压电动机驱动。

优化方案4中，热泵的压缩机采用蒸汽驱动。

优化方案5中，作为热源的凝结水被热泵提取热量后，温度控制在5～45摄氏度。

优化方案6中，作为热源的凝结水被热泵提取热量后，温度控制在15～35摄氏度。

优化方案7中，作为热源的凝结水被热泵提取热量后，温度控制在20～30摄氏度。

优化方案8中，作为热源的凝结水被热泵提取热量形成低温水后，采用喷淋方式对乏汽进行冷却。

优化方案9中，作为被加热液体被热泵加热后，温度控制在60～90摄氏度。

优化方案10中，热泵回收富余的热量可以采用吸收式热泵再次提高被加热的凝结水的温度。

优化方案11中，热泵回收富余的热量可以对外界供应60～90摄氏度热水。

优化方案12中，热泵需要增加管路循环对冷热两端进行平衡。

实施案例中，30～100MW机组，发电用热占32%左右，凝汽时的热排放占50%左右，通过离心热泵和吸收式热泵，可以回收15～25%的热量，并可以将进入低压加热器凝结水的温度提高到90～105度，这样就可以大幅度节约燃煤用量；另外回流的凝结水温度为10～30度，可以为凝汽器提供冷源对乏汽进行降温冷凝10～30度，降低凝汽器饱和蒸汽压力20000～40000帕，提高发电效率5～10%，另外还可以回收总能耗的20～30%的60～105度低品位热量。

具体应用时，由于比目前的换热器水冷和风冷维持较低的饱和蒸汽压力，可以使整体发电效率提高5～10%，同时对热量进行回收，使进入低压回热加热器的凝结水起始温度提高20～65摄氏度，这样可以节约8～10%左右的燃煤量，而本热泵COP极高，能达到6.0以上，实际驱动消耗不多，燃煤量相同情况下发电效率提高12～15%，也就是相比目前340克/千瓦*时发电水平，可以节省燃煤20～60克/千瓦*时，另外还可以回收总能耗的20～30%的60～105度低品位热量。

Claims

1.一种发电厂专用热泵，消耗一小部分高品质的能量为动力，使热能从低温热源向高温热源传递的装置，其特征在于将凝汽器的凝结水一分为二，一部分做为热泵的热源进行提取热量，降温后的凝结水回流凝汽器，对乏汽进行的热量进行中和冷却而维持较低的饱和蒸汽压力，然后再次形成凝结水，另一部分做为热泵的被加热液体，携带回收的热量由凝结水泵送入低压加热器，由此进行热量回收的装置。

2.根据权利要求1所述的发电厂专用热泵，其特征在于热泵采用螺杆压缩机。

3.根据权利要求1所述的发电厂专用热泵，其特征在于热泵采用离心压缩机。

4.根据权利要求1所述的发电厂专用热泵，其特征在于热泵的压缩机采用高压电动机驱动。

5.根据权利要求1所述的发电厂专用热泵，其特征在于热泵的压缩机采用蒸汽驱动。

6.根据权利要求1所述的发电厂专用热泵，其特征在于作为热源的凝结水被热泵提取热量后，温度控制在15～35摄氏度。

7.根据权利要求1所述的发电厂专用热泵，其特征在于作为热源的凝结水被热泵提取热量形成低温水后，采用喷淋方式对乏汽进行冷却。

8.根据权利要求1所述的发电厂专用热泵，其特征在于作为被加热液体被热泵加热后，温度控制在60～90摄氏度。

9.根据权利要求1所述的发电厂专用热泵，其特征在于热泵回收富余的热量可以采用吸收式热泵再次提高被加热的凝结水的温度。

10.根据权利要求1所述的发电厂专用热泵，其特征在于热泵需要增加管路循环对冷热两端进行平衡。