CN103174474A - 用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，包括调压站区、水泵区、主厂房区和办公区，其特征在于：调压站区的水浴炉的供水端通过供水隔离阀连接水泵区的冷却水供水泵，所述冷却水供水泵的出水端连接主厂房区和办公区的供水端，主厂房区的供水端连通真空泵水-水换热器组的进水端，真空泵水-水换热器组的出水端连通调压站区的水浴炉回水端，办公区的供水端连通空调冷却器组的进水端，空调冷却器组的出水端连通调压站区的水浴炉回水端；通过上述连接构成提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统。本发明降低真空泵的工作液温度，提高发电机组真空度；通过向空调系统注入低温冷却水达到节能效果。

Description

用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统

技术领域

本发明涉及用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统。属于天然气释放的冷能利用技术领域。

背景技术

目前，现有汽轮机发电厂的发电机组冷端系统由循环水、真空泵和凝汽器构成，循环水为凝汽器真空的建立提供必要条件，真空泵则为凝汽器真空的维持提供必要条件，随着发电机组运行与环境变化，二者都有可成能制约发电机组达到最佳真空的阻碍。在发电机组冷端系统中即使其它设备运行良好，只要个别设备工作偏离最佳运行状态，发电机组真空都无法达到“应达真空值”，从而降低了发电机组运行的经济性。地处南方沿海地区的汽轮机发电厂，在春、夏、秋三季节的发电机组真空度都比较低，导致发电机组供电煤耗增加1g/kwh以上，严重影响了发电机组运行的经济性。究其原因，一方面是由于凝汽器进水温度高于设计值，另一方面，采用循环水作为冷却水的真空泵在循环水温度超过20℃以后，真空泵成为制约发电机组真空的主要因素。例如华南地区超过24℃的时间有6个月，只要真空泵工作水温度高于设计温度时，真空泵实际抽吸能力将下降，导致工作水温度从设计值15℃升高到30℃，可以计算得到真空泵的抽吸能力将下降约80％，降低机组真空0.5kPa以上。

现有技术中，汽轮机发电厂的办公及控制室内的各空调系统的冷冻机一般都是采用电力制冷的方式产生冷冻水，其耗电量较大，导致电厂用电率升高，增加生产成本。现有9F联合循环燃机机组在天然气调压系统一般都配置有水浴炉，运行中天然气的温度一般在5-10℃，单台机组在330MW负荷运行工况下，流过水浴炉的天然气每小时达40多吨。以前采用三菱机组燃机进气设计，在水浴炉里利用燃烧天然气的产生的能量来加热低温天然气，出于安全和节省天然气耗气的考虑，目前都停止了利用水浴炉对燃烧天然气进行加热，然而低温天然气释放大量出来的冷能没有得到很好的利用，造成能源浪费。

发明内容

本发明的目的，是为了提供一种用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统。该系统利用天然气冷能作为冷却源，用于真空泵的工作液冷却和空调系统的冷能输入，达到提高发电机组真空度和降低空调系统能耗的目的。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，包括调压站区、水泵区、主厂房区和办公区，其结构特点在于：调压站区的水浴炉的供水端通过供水隔离阀连接水泵区的冷却水供水泵，所述冷却水供水泵的出水端连接主厂房区和办公区的供水端，主厂房区的供水端连通真空泵水-水换热器组的进水端，真空泵水-水换热器组的出水端连通调压站区的水浴炉回水端，办公区的供水端连通空调冷却器组的进水端，空调冷却器组的出水端连通调压站区的水浴炉回水端；通过上述连接构成一个闭环水冷却系统；通过调压站区水浴炉中的天然气冷能传递给循环工质冷却水，真空泵的水-水换热器组冷却真空泵的工作液，空调冷却器组冷却室内热空气，构成提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统。

本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：

进一步地，在冷却水供水泵的出水端与主厂房区和办公区的供水端的连接处设有止回阀、温度控制阀和热电隅。温度控制阀根据热电偶测量的值，控制阀门开度，通过改变流量使供水泵达到省电目的。

进一步地，在冷却水供水泵的进水端与调压站区的水浴炉的供水隔离阀的连接处设有滤网。所述滤网能够隔阻水浴炉内的冷却水杂物。

进一步地，主厂房区的供水端与真空泵水-水换热器组的进水端连接处设有进水隔离阀，在真空泵水-水换热器组的出水端与调压站区的水浴炉回水端连接处设有出水隔离阀。

进一步地，办公区的供水端与空调冷却器组的进水端连接处设有进水隔离阀，在空调冷却器组的出水端与调压站区的水浴炉回水端连接处设有出水隔离阀。

进一步地，所述调压站区通过天然气管道内的天然气冷量在水浴炉内形成冷交换产生冷却水，该水浴炉的供水口通过第一供水母管与冷却水供水泵的进水口相连，冷却水供水泵的出水口经过第二供水母管分为两路，一路与真空泵水-水换热器组进水口相连，另一路与空调冷却器组进水口相连，真空泵水-水换热器组出水口和空调冷却器组出水口通过回水母管与水浴炉的回水口相连，形成一个闭环水冷却系统。换热器组的出口和空气冷却器组出口分别通过出水支管并联在回水母管上。

进一步地，调压站区内的水浴炉通过供水隔离阀与第一供水母管相连，该水浴炉的进水口设置在顶部、出水口设置在底部。

进一步地，在调压站区内设有一个或二个以上水浴炉。为了增加低温储水量和换热面积，可采用两台联合储水换热运行，也可以根据温度和换热情况选择单台储水换热运行。

进一步地，所述冷却水供水泵有二台，构成一常用一备用结构；在与冷却水供水泵的进水口连接的第一供水母管上设有温度检测报警装置。两台供水泵满足检修维护时的切换。通过对供水母管中水的温度监测，当冷却水温度高于报警设定值后，发出报警，切断供水泵电源并使系统停运。

进一步地，所述水浴炉通过原化学除盐水水管补水，或者通过真空泵的工业水系统注水，在水浴炉内设有排污口。便于定期排污。

本发明的工作原理是：

发电机组运行后，调压站区内的天然气在调压过程中因压力和体积发生变化而降温至5-10℃，水浴炉属于一种水-气换热器，低温天然气在水浴炉内进行热量交换，大量吸收水的热量，使水浴炉内部的水获得冷却降温到10℃以内，成为理想的冷却水源。通过供水泵的增压和管阀输送，采用阀门控制将低温的冷却水一路送到真空泵的换热器组、与真空泵的工作液进行热量交换，工作液经冷却后可降温到15℃左右，从而达到理想的工作温度，提高了真空泵的效率，经过换热后的升温冷却水返回到天然气调压站水浴炉内加热天然气，完成热量交换后得到冷却，从而形成闭式循环。另一路冷却水送到空调系统的换热器内，供发电机组电气电子或办公室冷却用，节省空调系统用电。温度控制阀根据温度参数，控制冷却水的流量，使供水泵达到节能要求。

本发明的有益效果：

1、本发明连接构成一个闭环水冷却系统；通过调压站区水浴炉中的天然气冷能传递给循环工质冷却水，真空泵的水-水换热器组冷却真空泵的工作液，空调冷却器组冷却室内热空气，构成的提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，可利用天然气管道产生的冷能，使真空泵的工作液冷却到设计温度15℃以下，在热季工况下发电机组真空较常规的冷却方法提升了0.5kPa以上，解决了真空泵气蚀问题，发电功率提高了0.2％以上，从而提高9F联合循环机组的蒸汽轮机机组的经济效益。

2、本发明利用闭式低温冷却水循环系统产生的冷却水部分置换原空调的冷冻水，减少了冷冻机的运行台数和出力，使空调系统降低电耗达50％以上，降低厂用电率和生产成本。

3、采用本发明对原系统改动小，施工方便；另外冬季冷却水温度比较低时可以退出闭式低温循环冷却水系统切换回原工业水冷却，从而减少电耗和厂用电。通过使用天然气调压中产生的废弃冷能，代替传统的用电制冷装置作用，在满足使用的条件下，达到节能降耗目的。

4、本发明由于在水浴炉中，天然气冷能传递给循环工质冷却水，作为整体系统的冷能输入设备；真空泵的水-水换热器、空调冷却器分别冷却真空泵的工作液、室内热空气，作为整个系统接受冷能的用户设备。通过有效利用天然气的冷能，降低真空泵的工作液温度，能够有效保障机组在热季运行接近于最佳真空状态，提高机组的运行效率；同时天然气冷能交换后形成的冷却水可以部分替代空调系统中的冷却水，有效降低空调系统的能耗，降低厂用电率，从而提高机组的整体经济效益。

附图说明

图1是本发明具体实施例1的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

具体实施例1：

如图1所示，本实施例包括调压站区16、水泵区17、主厂房区18和办公区19，调压站区16的水浴炉的供水端通过供水隔离阀连接水泵区17的冷却水供水泵3，所述冷却水供水泵3的出水端连接主厂房区18和办公区19的供水端，主厂房区18的供水端连通真空泵水-水换热器组5的进水端，真空泵水-水换热器组5的出水端连通调压站区16的水浴炉回水端，办公区19的供水端连通空调冷却器组6的进水端，空调冷却器组6的出水端连通调压站区16的水浴炉回水端；通过上述连接构成一个闭环水冷却系统；通过调压站区16水浴炉中的天然气冷能传递给循环工质冷却水，真空泵的水-水换热器组冷却真空泵的工作液，空调冷却器组冷却室内热空气，构成提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统。

本实施例中：

调压站区16内设有二台水浴炉(1，2)，水浴炉(1，2)的进水口设置在顶部、出水口设置在底部，水浴炉(1，2)通过原化学除盐水水管补水，也可通过真空泵的工业水系统注水，在水浴炉1内设有排污口，便于定期排污。所述调压站区16内的天然气管道20在水浴炉(1，2)内进行冷交换产生冷却水，二台水浴炉的出水口分别通过供水隔离阀13与第一供水母管21相连，第一供水母管21与供水泵3的进水口相连，与供水泵3的进水口连接的第一供水母管21上设有滤网8和温度检测报警装置，供水泵3的出水口经过第二供水母管22分为两路，与供水泵3的出水口连接的第二供水母管22上依次设有止回阀7、温度控制阀4和热电偶15，一路通过供水支管与真空泵的换热器组5进口相连，另一路通过供水支管与空调的冷却器组6进口相连，真空泵的换热器组5出口和空调的冷却器组6出口通过出水支管并联在回水母管23上，通过回水母管23与水浴炉(1，2)的进水口相连，形成一闭式循环系统。所述真空泵的水-水换热器组5和空调冷却器组6在供水支管和出水支管上分别设有进水隔离阀9和出水隔离阀10。

供水泵3可设计两台，采用一常用一备用的运行方式(结构)，满足检修维护时的切换。设置在水泵区17。

水浴炉设有二台，为了增加低温储水量和换热面积，采用两台联合储水换热运行。运行中水浴炉的水位要保证一定的高度，水浴炉通过原化学除盐水水管补水，也可通过真空泵的工业水系统注水，在水浴炉内设有排污口，便于定期排污。

在环境温度超过24℃的季节，本发明对真空泵的工作液冷却，而在较冷的天气，本发明退出，并切换回原保留的工业水循环冷却系统，减少厂用电，保证系统安全运行。

通过对第一供水母管21中水的温度监测，当冷却水温度高于报警设定值后，发出报警，待处理完毕后，切断供水泵3的电源并使系统停运。

根据水浴炉1工作参数、运行中天然气的换热量情况，以及每台发电机组真空泵的换热器组5和空调的冷却器组6参数和数量和使用要求，进行总的能量平衡计算，确定适用范围。所述真空泵的换热器组5设置在主厂房18内，所述空调的冷却器组6设置在办公及控制室19内。

规划输送冷却水管路，通过对流量和管道阻力计算。

通过环境温差和散热损失计算，选择良好的保温材料。

根据调压站区16的安全要求和管路、电源等，选择水泵布置点。

水浴1炉的水管接口采用现场制作或提前预留均可，采用上进下出的交换方式。

本发明的系统可通过基建或技术改造方式完成。

当各发电机组停止运行，调压站区内天然气被切断流动，冷能就不在产生，若在此情况下继续长时间运行该系统，冷却水因得不到冷能输入，循环后温度会逐步升高。所以在机组组全停后应及时停用该系统。

本实施例涉及的水浴炉1、水浴炉2、供水泵3、温度控制阀4、真空泵水-水换热器组5、空调冷却器组6、止回阀7、滤网8、真空泵水-水换热器组进水隔离阀9、真空泵水-水换热器组出水隔离阀10、空调冷却器组进水隔离阀11、空调冷却器组出水隔离阀12、水浴炉A冷却水供水隔离阀13、水浴炉B冷却水供水隔离阀14、热点偶15，通过供回水母管及各分支管路的连接，形成一个闭式循环系统、冷却介质为水，在该系统内循环；水浴炉A1、水浴炉B2、水浴炉A冷却水供水隔离阀13、水浴炉B冷却水供水隔离阀14位于调压站区16的内部，冷却水的冷能获取在于水浴炉1、水浴炉2，通过水浴炉1冷却水供水隔离阀13、水浴炉2冷却水供水隔离阀14实现切换；供水泵3、温度控制阀4、止回阀7、滤网8和热点偶15位于水泵区17的部位，滤网8位于供水泵3进水的管道上，隔阻冷却水的杂物，止回阀7在位于供水泵3出水的管道上，防止水倒灌进供水泵3并使它倒转，温度控制阀4和热点偶15串联于止回阀7后面出水的管道上，温度控制阀4根据热点偶15测量的值，控制阀门开度，通过改变流量使供水泵3达到省电目的；真空泵水-水换热器组5、真空泵水-水换热器组进水隔离阀9、真空泵水-水换热器组出水隔离阀10位于主厂房18内部，真空泵水-水换热器组5为冷能使用的一个用户，真空泵水-水换热器组进水隔离阀9、真空泵水-水换热器组出水隔离阀10位于真空泵水-水换热器组5的进出管路上，控制冷却水的进出；空调冷却器组6、空调冷却器组进水隔离阀11、空调冷却器组出水隔离阀12布置于办公楼、控制室等19的各场所，空调冷却器组6为冷能使用的另一个用户，空调冷却器组进水隔离阀11、空调冷却器组出水隔离阀12位于空调冷却器组6的进出管路上，控制冷却水的进出；从供水泵3供水到真空泵水-水换热器组5和空调冷却器组6共用一条母管，从真空泵水-水换热器组5和空调冷却器组6到水浴炉1、水浴炉2共用一条母管作为回水使用，水浴炉1、水浴炉2的连管采用上进水下出水的连接方法。

冷却介质水在水浴炉1、水浴炉2中进行冷交换后，通过供水泵3、温度控制阀4、经供水母管输送到真空泵的水-水换热器组5、空调冷却器组6中，完成热交换，再通过回水母管返回到1、水浴炉2冷却，形成一个做功循环。

具体实施例2

本实施例的特点是：在调压站区16内有一台水浴炉，该水浴炉与第一供水母管21相连，根据温度和换热情况选择单台储水换热运行。其它特点与具体实施例1相同。

其他具体实施例：

本发明其他具体实施例的特点是：在调压站区16内有三台以上水浴炉，该水浴炉与第一供水母管21相连，根据温度和换热情况选择单台储水换热运行。其它特点与具体实施例1相同。

本发明通过天然气管道在水浴炉中进行冷交换后，通过供水泵经供水母管输送到真空泵内的换热器和空调的冷却器组热交换器中实现热交换，热交换后再通过回水母管返回到水浴炉内，形成一个做功循环。提供了一套以天然气调压站水浴炉热交换制冷的闭式低温冷却水循环系统，利用了低温的天然气冷能冷却水浴炉内的闭式冷却水，该闭式冷却水再送往真空泵的换热器组和空调的冷却器组，一方面可以降低真空泵的工作液温度，彻底解决电厂真空泵春、夏、秋季有效抽吸力受工作水温严重制约的问题，提高发电机组真空度；另一方面，通过向空调系统部分注入低温冷却水，减少空调制冷机的耗电，使空调系统达到节能效果。

Claims (10)

1.用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，包括调压站区(16)、水泵区(17)、主厂房区(18)和办公区(19)，其特征在于：调压站区(16)的水浴炉的供水端通过供水隔离阀连接水泵区(17)的冷却水供水泵(3)，所述冷却水供水泵(3)的出水端连接主厂房区(18)和办公区(19)的供水端，主厂房区(18)的供水端连通真空泵水-水换热器组(5)的进水端，真空泵水-水换热器组(5)的出水端连通调压站区(16)的水浴炉回水端，办公区(19)的供水端连通空调冷却器组(6)的进水端，空调冷却器组(6)的出水端连通调压站区(16)的水浴炉回水端；通过上述连接构成一个闭环水冷却系统；通过调压站区(16)水浴炉中的天然气冷能传递给循环工质冷却水，真空泵的水-水换热器组冷却真空泵的工作液，空调冷却器组冷却室内热空气，构成提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统。

2.根据权利要求1所述的用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，其特征在于：在冷却水供水泵(3)的出水端与主厂房区(18)和办公区(19)的供水端的连接处设有止回阀(7)、温度控制阀(4)和热电隅(15)。

3.根据权利要求1所述的用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，其特征在于：在冷却水供水泵(3)的进水端与调压站区(16)的水浴炉的供水隔离阀的连接处设有滤网(8)。

4.根据权利要求1所述的用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，其特征在于：主厂房区(18)的供水端与真空泵水-水换热器组(5)的进水端连接处设有进水隔离阀(9)，在真空泵水-水换热器组(5)的出水端与调压站区(16)的水浴炉回水端连接处设有出水隔离阀(10)。

5.根据权利要求1所述的用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，其特征在于：办公区(19)的供水端与空调冷却器组(6)的进水端连接处设有进水隔离阀(9)，在空调冷却器组(6)的出水端与调压站区(16)的水浴炉回水端连接处设有出水隔离阀(10)。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，其特征在于：所述调压站区(16)通过天然气管道(20)内的天然气冷量在水浴炉(1)内形成冷交换产生冷却水，该水浴炉的供水口通过第一供水母管(21)与冷却水供水泵(3)的进水口相连，冷却水供水泵(3)的出水口经过第二供水母管(22)分为两路，一路与真空泵水-水换热器组(5)进水口相连，另一路与空调冷却器组(6)进水口相连，真空泵水-水换热器组(5)出水口和空调冷却器组(6)出水口通过回水母管(23)与水浴炉的回水口相连，形成一个闭环水冷却系统。

7.根据权利要求6所述的用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，其特征在于：调压站区(16)内的水浴炉通过供水隔离阀(13)与第一供水母管(22)相连，该水浴炉的进水口设置在顶部、出水口设置在底部。

8.根据权利要求7所述的用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，其特征在于：在调压站区(16)内设有一个或二个以上水浴炉。

9.根据权利要求6所述的用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，其特征在于：所述冷却水供水泵(3)有二台，构成一常用一备用结构；在与冷却水供水泵(3)的进水口连接的第一供水母管(21)上设有温度检测报警装置。

10.根据权利要求1至5任一权利要求所述的用于提高联合循环发电机组抽真空效率及节省空调用电的系统，其特征在于：所述水浴炉(1)通过原化学除盐水水管补水，或者通过真空泵的工业水系统注水，在水浴炉(1)内设有排污口。

Images