CN102392702B - 利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热处理系统技术领域，特别涉及利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统，包括汽轮机和锅炉，汽轮机与凝汽器连接，还包括盛装有处理后循环介质的汇水管、循环水泵、空冷器和分水管，凝汽器的循环水出水口与汇水管的进水口相连，汇水管的出水口与循环水泵的进水口相连，循环水泵的出水口与空冷器的进水口相连，空冷器的出水口与分水管的进水口相连，分水管的出水口与凝汽器的循环水进水口与相连，空冷器通过送风机与锅炉连接；以处理后的循环介质代替工业水，水质纯净，换热效果好，送风机和空冷器连接，提高送风的温度，加热锅炉燃烧所需要的空气，有效减少燃料消耗，具有建造成本低、节能降耗且环境污染少的特点。

Description

利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统

技术领域

本发明涉及热处理系统技术领域，特别是涉及一种利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统。

背景技术

随着社会的发展，人民生活水平的不断提高，城市规模不断增大，能耗也越来越大，同时一次性能源的日益枯竭，能源的供需矛盾日益突出。为了持续发展，国家对节能减排也越来越重视。

电力是当今社会不可或缺的高级能源，现有的火力发电厂凝汽式机组使用表面式凝汽器，凝结蒸汽采用闭式或开式循环水系统。目前由于环保要求，新上机组基本采用闭式循环水系统，即循环水通过冷却水塔来排放凝汽器的凝汽热，然而冷却水塔体积庞大，建造成本高。现有的开式循环水系统，利用水泵不断地抽取江、河、海、湖等水源的水作为循环水，循环水进入凝汽器带走蒸汽的热能，然后排回水源，由于循环水水质较差，容易使循环水流经的管道、设备被腐蚀，凝汽器内部管壁结垢、滋生水生物，严重影响换热效果。对于季节性蒸汽供暖机组，在提高了机组发电效率、降低了供电煤耗后，就可以使用户以电取暖，避免输汽管道的建设和蒸汽高品质补水的流失。

此外，上述两种循环水系统都存在循环水质差、蒸汽凝结的循环水所带走的热能全部排向大气或水体，不存在回收利用的事实。目前，火力发电厂的发电效率只有40%左右，这样，近50%的热量主要通过循环水排向大气或者水体。大量的低温热能白白被循环水带走，造成浪费和污染，增加燃料的消耗。

发明内容

本发明的目的是避免现有技术中的不足之处而提供一种换热效果好，建造成本低且燃料消耗少的利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

提供一种利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统，包括汽轮机和与汽轮机配合使用的锅炉，所述汽轮机的排汽出口连接有凝汽器，还包括盛装有处理后循环介质的汇水管、循环水泵、空冷器和分水管，所述凝汽器的循环水出水口与汇水管的进水口相连，所述汇水管的出水口与循环水泵的进水口相连，所述循环水泵的出水口与空冷器的进水口相连，所述空冷器的出水口与分水管的进水口相连，所述分水管的出水口与凝汽器的循环水进水口与相连，所述空冷器通过送风机与锅炉连接。

进一步地，所述汇水管内的循环介质为除盐水。

更进一步地，所述除盐水为一级除盐水、二级除盐水或高纯水。

以上的，还包括有制冷器，所述制冷器包括凝结器和蒸发器，所述凝结器设置于空冷器与循环水泵之间，所述蒸发器设置于空冷器与分水管之间。

进一步地，所述制冷器为空调。

优选地，所述制冷器为热泵。

其中，所述分水管的出水口连接有工业水系统，所述工业水系统的出水口与汇水管的进水口相连。

其中，所述分水管与空冷器之间设置有测温器。

其中，所述凝汽器为表面式凝汽器。

本发明的有益效果：本发明包括汽轮机和与汽轮机配合使用的锅炉，所述汽轮机的排汽出口连接有凝汽器，还包括盛装有处理后循环介质的汇水管、循环水泵、空冷器和分水管，所述凝汽器的循环水出水口与汇水管的进水口相连，所述汇水管的出水口与循环水泵的进水口相连，所述循环水泵的出水口与空冷器的进水口相连，所述空冷器的出水口与分水管的进水口相连，所述分水管的出水口与凝汽器的循环水进水口与相连，所述空冷器通过送风机与锅炉连接；以汇水管内盛装的处理后的循环介质代替工业水，确保循环介质水质纯净，有效避免循环介质流经的管道或设备被腐蚀、避免凝汽器内部管壁结垢、滋生水生物，且有利于避免凝汽器内漏污染凝结水质，确保凝结效果好，从而有效保证换热效果；送风机的送风与流经空冷器的循环介质进行热交换，提高送风的温度，从而加热锅炉燃烧所需要的空气，煤等燃料消耗减少30%，实现回收汽轮机排向凝汽器的蒸汽凝结放出的热能，满足节能减排的要求。换热降温后的循环介质流到分水管，供给凝汽式机组等用户循环使用，节约用水。空冷器相对比冷却塔构造、维护简单，体积小，连接管道短、消耗的金属少，布置更容易，建造成本低。本系统全封闭正压运行，改变循环介质水质以及通过空冷器和送风机换热给锅炉以达到回收汽轮机凝汽式机组潜热的目的，具有结构简单、建造成本低、换热效果好、节能降耗且环境污染少的特点。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统的实施例一的结构示意图。

图2是本发明利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统的实施例二的结构示意图。

在图1和图2中包括有：

1——汽轮机       2——凝汽器       3——循环水泵

4——汇水管       5——锅炉         6——分水管

7——工业水系统   8——空冷器       9——送风机

10——制冷器      11——凝结器      12——蒸发器。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例一

本发明的利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统如图1所示，它包括汽轮机1和与汽轮机1配合使用的锅炉5，所述汽轮机1的排汽出口连接有凝汽器2，还包括盛装有处理后循环介质的汇水管4、循环水泵3、空冷器8和分水管6，所述凝汽器2的循环水出水口与汇水管4的进水口相连，所述汇水管4的出水口与循环水泵3的进水口相连，所述循环水泵3的出水口与空冷器8的进水口相连，所述空冷器8的出水口与分水管6的进水口相连，所述分水管6的出水口与凝汽器2的循环水进水口与相连，所述空冷器8通过送风机9与锅炉5连接。

使用时，先将处理后的循环介质通过汇水管4经循环水泵3加压后，通过空冷器8然后进入分水管6，循环介质流过凝汽式机组的凝汽器2等用户之后流回汇水管4，确保本系统的全封闭正压运行，锅炉5将煤等燃料的化学能转化为蒸汽的热能并提供给汽轮机1发电，这些推动汽轮机1发电的蒸汽在通过汽轮机1做功发电后成为不能再做功的乏汽，凝汽器2将汽轮机1排出的乏汽冷凝成水，在循环水泵3的作用下，把冷凝蒸汽得到热能的循环介质流至空冷器8，在送风机9的作用下，循环介质带来的热能通过空冷器8的管壁交换热给空气，送风机9将换热后温度升高的空气吹到锅炉5，从而实现利用空冷器8回收凝汽式机组吸收的潜热并交换热给送风机9的送风，从而加热锅炉5燃烧所需要的空气，锅炉5利用已加热的空气与煤等燃料的化学能转化为蒸汽的热能，继续提供给汽轮机1发电，循环利用；换热后的水经过冷却降温后流到分水管6，供给凝汽器2使用，这些水流过凝汽器2后在循环水泵3前的汇水管4汇合，如此循环即可实现本发明的全封闭正压运行的循环水系统的潜热回收和换热。

本发明的优点在于：1、以处理后的循环介质作为本系统的水源，全系统的投入注水、补充水从处理后的水质纯净的水系统进入汇水管4，不需要设置二次滤网、冲洗凝汽器2的管道和设备，降低建造成本，有效避免循环介质流经的管道或设备被腐蚀、避免凝汽器2内部管壁结垢、滋生水生物，且有利于避免凝汽器2内漏污染凝结水质，确保凝结效果好，从而有效保证换热效果。此外，当凝汽器2内漏时，不需要排补大量的凝结水即可防止锅炉5受热面、汽轮机1叶片结垢或损坏，提高凝汽式机组的使用可靠性。循环水的水质纯净，使制造设备的金属材料要求降低，节省投资，减少工业水系统7的冷却器、水箱等的投资。

2、送风机9的送风与流经空冷器8的循环介质进行热交换，提高送风的温度，从而加热锅炉5燃烧所需要的空气，煤等燃料消耗减少30%，实现回收汽轮机1排向凝汽器2的循环水的潜热，满足节能减排的要求，以达到节能降耗的目的。另外，换热降温后的循环介质流到分水管6，给凝汽式机组或其他工业设备等用户分水，节约用水，水量消耗少，经济性能高，环境污染少。

3、利用空冷器8代替体积庞大、造价昂贵的冷却水塔，有效降低建造成本，且空冷器8的构造、维护简单，体积小，连接管道短、消耗的金属少，布置更容易，投资成本低，经济性好。

4、本系统充分利用现有的设备，改变循环介质水质以及改变火力发电厂凝汽式机组的热交换方式，将流经空冷器8的循环介质通过送风机9的送风换热给锅炉5，以达到回收汽轮机1凝汽式机组潜热的目的，具有结构简单、建造成本低、换热效果好、节能降耗且环境污染少的特点。另外，本系统是全封闭正压运行，注水量充满系统即可，水量消耗非常少。因为隔绝了污染物、水质纯净、低压运行，对系统、设备冲刷冲击小、损坏少，正常维护情况下，维修、检修就少，减少影响到机组启、停、限出力等的内部因素，实用性强。

作为一个优选的实施方式，本实施例的凝汽器2为表面式凝汽器。在表面式凝汽器中，与循环介质隔开的汽轮机1排出的乏汽在冷却壁面上被冷凝成液体，便于循环介质把吸收乏汽的凝结放热提供给空冷器8，从而实现热交换，实用性强。表面式凝汽器有利于在汽轮机1的排汽处建立真空和维持真空、控制凝汽器2的热水井水位，有利于汽轮机1做功发电，增强汽轮机1的使用效果。

进一步地，凝汽器2和分水管6之间的连接管道设置有流量控制阀，便于根据汽轮机1排汽量的大小合理调节凝汽器2的循环水的进水量，从而方便将汽轮机1排出的乏汽冷凝成水，换热效果理想，且有利于在汽轮机1的排汽出口形成稳定的真空环境，进一步增强本发明的换热效果。

本实施例的汇水管4内的循环介质为除盐水。循环介质采用除盐水，满足凝汽器2、锅炉5的补水要求水质的要求，是保证凝汽器2的冷却管道内壁洁净的有效方法，有效避免凝汽器2内漏污染凝结水质，避免循环水系统开口处外来污染物进入，也是减少投资二次滤网、冲洗设备等设施和降低换热热阻的最佳办法。另外，良好的水质使循环水达到或接近凝汽器2、锅炉5所需补水水质，确保凝汽器2的凝结效果更好，能够更好地控制凝结水温在最佳范围。

进一步地，本实施例的除盐水为一级除盐水、二级除盐水或高纯水。除盐水（desalted water），是指利用各种水处理工艺，除去悬浮物、胶体和无机的阳离子、阴离子等水中杂质后，所得到的成品水。通常将电导率小于5us/cm (25℃)、Si0₂含量小于100ug/L的水称为一级除盐水，电导率小于0.2us/cm(25℃)、Si0₂含量小于20ug/L的水称为二级除盐水，电导率小于0.2us/cm (25℃)，Cu、Fe、Na含量小于3ug/L，Si0₂含量小于3ug/L的水称为高纯水或超纯水。作为一个优选的实施方式，本实施例的除盐水为一级除盐水，一级除盐水满足凝汽器2、锅炉5的补水要求水质的要求，确保本发明的换热效果好。

作为另一个优选方式，汇水管4内的循环介质为软水。软水（soft water）指的是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。循环介质为软水有利于减少凝汽器2管道等维修维护，减少投资二次滤网等设施，提高热效率，保证凝汽器2的换热效果，水质处理成本低。

本实施例的分水管6的出水口连接有工业水系统7，所述工业水系统7的出水口与汇水管4的进水口相连。将循环介质与工业水合并，即工业水系统7各设备全部使用本系统的循环介质，循环介质通过汇水管4经循环水泵3加压后，通过空冷器8然后进入分水管6，循环介质流过工业水系统7之后流回汇水管4，循环介质对工业水系统7的用户设备进行冷却所带走的热量带回汇水管4，通过空冷器8加热锅炉5燃烧所需要的空气，实现回收工业水系统7通过循环介质冷却设备后带来的热能，并交换热给送风机9的送风，从而加热锅炉5燃烧所需要的空气，锅炉5利用已加热的空气与煤等燃料的化学能转化为蒸汽的热能，继续提供给汽轮机1发电，循环利用，节约用水、减少煤等燃料的消耗、降低对环境的污染。循环水与工业水系统7合并，是回收工业水系统7各用户散热产生的热能的前提，当使用循环水压力较低不能够满足工业水压力时，可以在工业水系统7的分支处加装工业水泵。

本实施例的分水管6与空冷器8之间设置有测温器。测温器的设置有利于检查通过空冷器8和送风机9换热后的循环水的温度，提高本发明的使用可靠性。优选地，本实施例的测温器为温度计，方便准确测量和读取循环介质的温度，成本低，操作简单。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例还包括有制冷器10，所述制冷器10包括凝结器11和蒸发器12，所述凝结器11设置于空冷器8与循环水泵3之间，所述蒸发器12设置于空冷器8与分水管6之间。

当夏天较热时，制冷器10的设置有利于对循环介质进一步地冷却，使凝汽器2内真空能够保持在最经济状态，而且制冷器10的凝结器11和蒸发器12分列在空冷器8两侧，当流经空冷器8后的水温度没有达到凝汽式机组的需要时才启动使用制冷器10，蒸发器12所吸收的热能通过凝结器11带给循环水，再在空冷器8内交换给送风。在空冷器8的前、后分别增加的制冷器10的凝结器11、蒸发器12是保证控制凝结水温的关键，在夏天可以保证凝结水温在最佳状态，提高本发明的使用可靠性，实用性强。

优选地，所述制冷器10为空调或热泵。本实施例中，制冷器10为热泵，热泵是指将外界空气(或循环水)中的热量“泵”入温度较高的室内的设备，当流经空冷器8后的水温度较高不满足凝汽式机组的需要时，启动热泵，即可将升温后的水通过空冷器8换热给送风，使流经蒸发器12后的水温降至能够满足机组要求的经济范围，增强本发明的使用效果，设备成本低。

本实施例其余部分与实施例一相同，这里不再赘述。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统，包括汽轮机和与汽轮机配合使用的锅炉，所述汽轮机的排汽出口连接有凝汽器，其特征在于：还包括盛装有处理后循环介质的汇水管、循环水泵、空冷器和分水管，所述凝汽器的循环水出水口与汇水管的进水口相连，所述汇水管的出水口与循环水泵的进水口相连，所述循环水泵的出水口与空冷器的进水口相连，所述空冷器的出水口与分水管的进水口相连，所述分水管的出水口与凝汽器的循环水进水口相连，所述空冷器通过送风机与锅炉连接；还包括有制冷器，所述制冷器包括凝结器和蒸发器，所述凝结器设置于空冷器与循环水泵之间，所述蒸发器设置于空冷器与分水管之间，所述分水管的出水口连接有工业水系统，所述工业水系统的出水口与汇水管的进水口相连，工业水系统的分支处加装有工业水泵；所述汇水管内的循环介质为除盐水或软水，所述除盐水为一级除盐水、二级除盐水或高纯水。

2.根据权利要求1所述的利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统，其特征在于：所述制冷器为空调。

3.根据权利要求1所述的利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统，其特征在于：所述制冷器为热泵。

4.根据权利要求1所述的利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统，其特征在于：所述分水管与空冷器之间设置有测温器。

5.根据权利要求1所述的利用空冷器回收凝汽式机组潜热的全封闭循环水系统，其特征在于：所述凝汽器为表面式凝汽器。