CN103292610A - 一种电厂乏汽能量回收利用系统 - Google Patents
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Abstract
一种电厂乏汽能量回收利用系统，包括依序连接压缩机、热量利用装置、膨胀机构、凝汽冷却器，还包括与压缩机连接的较小功率汽轮机，较小功率汽轮机的驱动水蒸汽来自发电汽轮机的低压缸，它给压缩机提供动力，还包括系统内部的工质为以二氧化碳为代表的自然环保工质，在凝气冷却器和热量利用装置中发生相变换热。替代了传统发电循环中的水冷或者空冷装置，解决了发电循环的乏汽凝结和能量的回收利用问题，属于节能技术领域，此有效地提高能量利用率，节约了能源和资源，减少能量的散失和污染的排放。
Description
技术领域
本发明属于发电厂工业节能技术领域，特别涉及一种电厂乏汽能量回收的综合系统设计。
背景技术
众所周知，由二氧化碳气体引发的温室效应从而导致全球气候变暖的环境问题已经受到全社会的广泛关注，并且已经成为国际能源领域研发的热点方向，全球应对气候变化的核心是尽量减少温室气体的排放和二氧化碳的利用，其中二氧化碳的有价值的利用是解决二氧化碳问题的关键所在。温家宝总理在《政府工作报告》中指出，在“十二五”期间，非化石能源占一次能源消费比重提高到11.4％，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低16％和17％。为完成该目标，首要任务就是加紧对二氧化碳气体的合理处理。并且二氧化碳具有低临界点，便于不同形态之间的转化与流动的优点，从而产生了更多的利用方向与利用途径。
热电厂水的消耗是现实生活中要面临的问题，而水的节约也日益提上相关议程。把两者的结合处理是局部解决水资源短缺与乏汽能量再利用的一个有效的方向。捋热电厂乏汽中的热量通过流动工质的作用提取出来，而不使用水冷冷却塔是节约水资源的一个有效的途径。而提取出的热量则可以通过所设计的装置利用流动工质的作用带动 到另一部分，捋冷水转化为热水，一方面节约了为制造所需热水而消耗掉的能源，另一方面大量的热量得到了有效利用，从而更好的发挥它的作用。
在普通的热电厂中，煤炭的大量使用使得二氧化碳等温室气体排入大气，能源的低利用率更是加剧了环境的污染。同时，热电厂的水的消耗存在严重的问题，设备的落后和低效率影响了环境和经济效益。
本发明可以有效解决上述的综合问题，提供一种综合系统，把废气和余热回收利用，实现环保、可持续的发展理念。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供能够替代传统发电循环中的冷却塔水冷或者空气冷却，并能将乏汽能量回收再利用的系统，可以有效提高能量利用率、减少二氧化碳排放、节约水资源、节约能源。
为达到上述目的，本发明提出了一种电厂乏汽能量回收利用系统，其特征在于包括较小功率汽轮机、汽动压缩机、热量利用装置、膨胀机构、凝汽冷却器。系统各设备的连接关系为：较小功率汽轮机蒸汽进口与发电汽轮机低压缸相连，蒸汽出口与凝汽器的进口相连；较小功率汽轮机动力输出轴与汽动压缩机动力驱动轴相连接，汽动压缩机、热量利用装置、膨胀机构、凝汽冷却器通过导管顺序连接，其中凝汽冷却器放置在凝汽器内。其特征在于凝汽冷却器内工质为相变工质，通过工质的蒸发相变吸热过程来实现.其特征还在于工质是自 然环保的天然工质二氧化碳。驱动压缩机的较小功率汽轮机的水蒸汽来自发电汽轮机的低压缸，蒸汽出口与高温换热器进口相连，高温换热器出口与凝汽器(7)进口相连。
附图说明
附图1为一种电厂乏汽能量回收系统示意图。
附图2为本发明实例应用中系统图
1-较小功率汽轮机；2-压缩机；3-高温换热器；4-冷凝器；5-膨胀机构；6-凝汽冷却器；7-凝汽器；8-水泵；9-发电汽轮机；10-发电机；
具体实施方式
现有的发电系统是锅炉内产生的大量的高温高压的水蒸汽通过管道进入发电汽轮机，发电汽轮机带动发电机发电。发电汽轮机排出的乏汽经过凝汽器冷却后回到锅炉进入下一循环。凝汽器通过水冷冷却塔来冷凝乏汽。本发明主要是针对现有的技术缺陷，结合工程热力学理论、流体力学理论、传热传质理论等，设计出一种电厂乏汽能量回收利用系统，可通过相变工质回收乏汽能量，并通过蒸汽压缩循环将能量转移并利用。从而解决现有技术浪费水资源、效率低下、耗费能源的问题。
采用本发明的电厂乏汽能量回收利用系统的组成结构如图2所示，包括较小功率汽轮机1、压缩机2、高温换热器3、冷凝器4、膨胀机构5、凝汽冷却器6、凝汽器7、水泵8、发电汽轮机9、发电 机10。系统各设备的连接关系为：较小功率汽轮机1蒸汽进口与发电汽轮机8低压缸相连，蒸汽出口与凝汽器7的进口相连；较小功率汽轮机1动力输出轴与压缩机2动力驱动轴相连接，压缩机2、冷凝器4、膨胀机构5、凝汽冷却器6通过导管顺序连接，其中凝汽冷却器6放置在凝汽器7内，凝汽器7出口与水泵8相连，发电汽轮机9乏汽出口与凝汽器7进口相连；较小功率汽轮机1出口与高温换热器3进口相连，高温换热器3出口与凝汽器7进口相连，特征在于冷凝器4和凝汽冷却器6内使用的相变的自然环保工质。
下面通过附图进一步说明本发明的一种电厂乏汽能量回收利用系统的工作原理：
发电汽轮机9低压缸水蒸汽通过管道传给较小功率汽轮机1，较小功率汽轮机1输出的动力通过动力转轴为压缩机2提供动力。同时，发电汽轮机9和较小功率汽轮机1的乏汽最后一并进入凝汽器7。
(1)以压缩机2出口作为起点，从压缩机2出口出来的高温高压二氧化碳气体，进入冷凝器4中，在热量利用装置中被冷凝，此时二氧化碳由气体转化为液态二氧化碳。热量通过热水输送到用户进行供暖。
(2)液体二氧化碳经过膨胀机构5节流降压后进入凝汽冷却器6中。
(3)液态二氧化碳在凝汽冷却器6中蒸发吸热，与热电厂排出的乏汽在凝汽器6中进行热交换，液态二氧化碳蒸发为二氧化碳气体。而经液态二氧化碳吸热处理后的乏汽变成冷水后则经过水泵8进入 发电循环发挥作用。
(4)吸收热量之后的二氧化碳，进入压缩机2中，被压缩成高温高压的气体。高温高压二氧化碳气体从压缩机2出口排出，进入冷凝器4制冷剂侧进口。
(5)二氧化碳气体在冷凝器4中，进行下一个的循环。
本系统综合考虑了二氧化碳的有效利用和节约能源两个方面的问题，具有以下几点优点：(1)节能。保证整个系统的运行仅需要最基本的运行能量，但它可以将两处结合起来做好最大限度能量的转移并发挥其应有的作用。另外对水资源的浪费也起着很大的限制作用。(2)环保。二氧化碳本身对空气并无污染，而恰巧运用二氧化碳这种难以有效处理的气体作为整个系统的“推进器”正是该装置的一大亮点。即使二氧化碳气体有部分的泄露也不会对空气造成影响。(3)高效。通过提取不需要的热电厂的热量然后加入到冷水中制取所需要的热水，保证了所需热水的供应。
Claims (5)
1.一种电厂乏汽能量回收利用系统，其特征在于包括较小功率汽轮机(1)、汽动压缩机(2)、高温换热器(3)，冷凝器(4)、膨胀机构(5)、凝汽冷却器(6)。系统各设备的连接关系为：较小功率汽轮机(1)蒸汽进口与发电汽轮机低压缸相连，蒸汽出口与凝汽器(6)的进口相连；较小功率汽轮机(1)动力输出轴与压缩机(2)动力驱动轴相连接，压缩机(2)、冷凝器(4)、膨胀机构(5)、凝汽冷却器(6)通过导管顺序连接，其中凝汽冷却器(6)放置在凝汽器(7)内。较小功率汽轮机(1)的蒸汽出口与高温换热器(3)进口相连，高温换热器(3)出口与凝汽器(7)进口相连。
2.根据权利1所述的一种电厂乏汽能量回收利用系统，其特征在于凝汽冷却器内为工质的相变过程，即通过工质的蒸发吸热过程来达到冷凝乏汽的目的，同时回收了乏汽冷凝过程中放出的热量，该相变工质为天然工质二氧化碳或者二氧化碳混合工质。
3.根据权利1所述的一种电厂乏汽能量回收利用系统，其特征在于驱动压缩机的较小功率汽轮机(1)的水蒸汽来自发电汽轮机的低压缸，其出口与高温换热器(3)进口相连接。
4.根据权利1所述的汽动压缩机，其特征在于压缩机的驱动主要利用蒸汽的背压而完成。
5.根据权利1所述的高温换热器，其特征在于也利用了汽动压缩机出口的蒸汽能量来加热水或者空气等来利用热量。
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