CN105110400B - 汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统，包括汽轮机、发电机、凝汽器热井，汽轮机一端的排气口与凝汽器热井连接，凝汽器热井与凝汽器连接，凝汽器与凝结水分配器连接，凝汽器一端与低温多效结构连接，凝汽器另一端与海水连接，海水通过低温多效结构实现海水淡化；低温多效结构与凝结水分配器连接，低温多效结构与浓海水排出管道连接，凝结水分配器排出部分淡水，汽轮机的左侧设有抽气口，抽气口及排气口分别与蒸汽喷射器的进气口连接，蒸汽喷射器的出气口与低温多效结构的进气口连接，混合后的蒸汽作为海水淡化的热源。本发明利用凝汽器排汽潜热资源，解决了电厂需要投入大量的资金来建造冷却装置以及使用电能造成浪费的问题。

Description

汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种与汽轮机配套使用的汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统，适用于火力发电站汽轮机乏汽潜热的综合利用。

背景技术

能源是人类赖以生存的物质基础，人类社会的发展离不开优质能源和先进的科学技术，在当今世界，能源的发展是全世界、全人类共同关心的问题，是制约和影响世界社会经济发展的重要问题。当前世界面临着能源危机，中国能源危机更为严重，与此同时，世界淡水资源严重匮乏，全世界约有1/3的人生活在中度和高度缺水的地区。在过去的一个世纪里，人口增长和工业发展的扩张使人类对水的需求也大幅度增加。中国的淡水资源也比较匮乏，有关研究结果表明，我国潜在水资源总量为2.7万亿立方米，仅次于巴西、前苏联、美国和印尼而居第6位，但由于人口多，人均水资源占有量却大大低于世界平均水平，仅列世界第88位。

常规火电机组需要消耗利用大量的淡水水，有部分水不能够重复利用，造成能源和水的浪费，特别是在沿海地区，淡水更是匮乏，海水淡化的成本高，通过常规方法淡化后用于发电厂用的淡水、增加了大量的投资和生产成本。常规火电机组的汽轮机排汽由于温度(约50℃左右)和压力(负压)较低，这部分乏汽由于品质较差不能在汽轮机内继续做功，只能由低压缸排入凝汽器。通常排汽将通过热井直接排入凝汽器进行冷却，凝汽器内容布置管束，管束内通冷却水，汽轮机排汽在凝汽器内遇冷却水后凝结成水，凝汽器管束中的冷却水升温后通过机力通风塔或自然冷却塔重新冷却，然后冷却后的水重新作为冷却水打入凝汽器，如此循环使用。汽轮机排汽流量很大，在凝汽器中用冷却水进行冷却、凝结成凝结水，再通过给水泵组进入锅炉中循环加热使用。

以300MW等级容量机组为例，在TMCR工况下，汽轮机低压缸排汽流量约为573t/h，温度为52℃，经凝汽器换热后，温度降为37℃，在这个冷凝循环过程中，汽轮机排汽的热量通过冷却水带走，再用机力或自然的形式将热量排入大气中，这种热力系统不能够充分利用汽轮机乏汽的潜热，从而造成让费。从另一方面，为了降低经过凝汽器的冷却水，还需要投入大量的资金来建造冷却装置，若采用机力通风塔的形式，还会在运行过程中使用电能，造成进一步的浪费。

发明内容

本发明的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统；本专利系统不仅能够充分利用凝汽器排汽的潜热资源，取代原有电厂中的大部分冷却水系统，而且还能将海水淡化，缓解全球淡水资源紧张的状况，提高了热效率、降低了热量损失，在保证最大性能的同时，也有效地降低了成本，解决了现有技术中电厂中的凝汽器的冷却水需要降温处理、以便循环使用，需要投入大量的资金来建造冷却装置的问题，以及采用机力通风塔的形式存在的在运行过程中使用电能，造成进一步的浪费的问题。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统，包括汽轮机、发电机、凝汽器热井、凝汽器、凝结水分配器，汽轮机与发电机连接，所述汽轮机一端的排气口与凝汽器热井连接，所述凝汽器热井与凝汽器连接，所述凝汽器与凝结水分配器连接，所述凝汽器的管束一端与低温多效结构连接，凝汽器的管束另一端通过取水泵及管道与海水连接，海水通过低温多效结构加热后温度、压力逐级增加，实现海水淡化；低温多效结构通过管道与凝结水分配器连接，低温多效结构通过管道与浓海水排出管道连接，凝结水分配器通过淡水管道排出部分淡水，所述汽轮机的左侧设有抽气口，所述抽气口及右侧的排气口分别与蒸汽喷射器的进气口连接，蒸汽喷射器的出气口通过管道与低温多效结构的进气口连接，抽气口及排气口的两股蒸汽通过蒸汽压缩喷射器形成高压蒸汽将低压蒸汽压缩至较高的压力，实现低压蒸汽增压再利用，两股蒸汽通过预定的比例混合，混合后的蒸汽作为海水淡化的热源。

所述低温多效结构包括低温多效装置一、低温多效装置二、低温多效装置三，所述凝汽器的管束一端与低温多效装置一的水入口连接，海水从低温多效装置一出来后通过进料泵一及低温多效装置二的水入口进入低温多效装置二，海水从低温多效装置二出来后通过进料泵二及低温多效装置三的水入口进入低温多效装置三，所述低温多效装置一、低温多效装置二、低温多效装置三分别通过管道与凝结水分配器连接，低温多效装置三与浓海水排出管道连接，蒸汽喷射器的出口通过管道与低温多效装置三进气口连接，从低温多效装置三出气口出来的气体通过管道与低温多效装置二的进气口连接，低温多效装置二的出气口通过管道与低温多效装置一的进气口连接。

所述低温多效装置一、低温多效装置二、低温多效装置三的水入口位置分别设有喷淋装置。

所述喷淋装置包括喷淋环管，所述喷淋环管通过支吊架固定在低温多效装置一、低温多效装置二、低温多效装置三的顶部，环管上配有喷淋头。

所述抽气口的抽汽参数为：温度230℃，压力0.6Mpa；所述排气口的排气参数为：温度50℃，压力0.011Mpa，混合后的参数约为90℃，压力0.3Mpa。

低温多效装置一的出气口通过管道与凝汽器连接，经过低温多效装置一冷却后的部分气体变为凝结水通过管道进入凝结水分配器。

本发明的有益效果：

1.本发明采用电厂热力系统和多级海水淡化技术相结合，充分利用各系统的优点，实现了节能、海水淡化的目的，能够充分利用凝汽器排汽的潜热资源，取代原有电厂中的大部分冷却水系统，而且还能将海水淡化，缓解全球淡水资源紧张的状况。

2.本专利采用TVC装置对低压缸排汽和抽汽进行调节，使得热蒸汽能够满足多级海水淡化装置的需要；采用三级海水淡化装置，充分考虑到热交换过程中的热效率和热量损失，在保证最大性能的同时，也有效地降低了成本；海水通过低温多效结构加热后温度、压力逐级增加，实现海水淡化，充分利用汽轮机的排汽潜热将海水进行加热和脱气，保证了海水淡化的产水率，降低了海水淡化成本。

3.本发明充分利用了汽轮机排汽的潜热，一方面汽轮机排入凝汽器的乏汽对海水进行的预热和脱气，汽轮机排汽被冷却为凝结水；另一方面，汽轮机排汽通过蒸汽喷射器(TVC)与汽轮机抽气的高品质蒸汽混合后，共同作为低温多效海水淡化装置的热源，通过串联的3效单元对海水进行加热、闪蒸，从而达到对汽轮机排汽的潜热充分利用的目的，同时降低了冷却水冷却单元的投资费用和运行成本，解决了现有技术中电厂中的凝汽器的冷却水需要降温处理、以便循环使用，需要投入大量的资金来建造冷却装置的问题，以及采用机力通风塔的形式存在的在运行过程中使用电能，造成进一步的浪费的问题。

附图说明

图1为发明的结构示意图；

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

如图1所示，一种汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统，包括汽轮机1、发电机2、凝汽器热井3、凝汽器4、低温多效装置一5、进料泵一6、低温多效装置二7、进料泵二8、低温多效装置三9、凝结水分配器10，汽轮机1与发电机2连接，所述汽轮机1一端的排气口与凝汽器热井3连接，所述凝汽器热井3与凝汽器4连接，所述凝汽器4与凝结水分配器10连接，所述凝汽器4的管束一端与低温多效结构连接，凝汽器4的管束另一端通过取水泵及管道与海水连接，海水通过低温多效结构加热后温度、压力逐级增加，实现海水淡化，充分利用汽轮机1的排汽潜热将海水进行加热和脱气，保证了海水淡化的产水率；低温多效结构通过管道与凝结水分配器10连接，同时低温多效结构通过管道与浓海水排出管道连接，将末效未气化的浓海水排入大海或者其他容器处理，凝结水分配器10通过淡水管道排出部分淡水，所述汽轮机1的左侧设有抽气口，所述抽气口及右侧的排气口分别与蒸汽喷射器11(TVC)的进气口连接，蒸汽喷射器11的出气口通过管道与低温多效结构的进气口连接；所述抽气口的抽汽参数为：温度230℃，压力0.6Mpa；所述排气口的排气参数为：温度50℃，压力0.011Mpa。两股蒸汽通过蒸汽压缩喷射器(TVC)形成的高压蒸汽为动力,将低压蒸汽压缩至较高的压力,实现低压蒸汽增压再利用，两股蒸汽通过预定的比例混合，混合后的参数约为90℃，压力0.3Mpa左右，混合后的蒸汽作为海水淡化的热源。汽轮机排汽通过蒸汽喷射器与汽轮机抽气的高品质蒸汽混合后，共同作为低温多效海水淡化装置的热源，通过串联的多个低温多效装置单元对海水进行加热、闪蒸，从而达到对汽轮机排汽的潜热充分利用的目的。

所述低温多效结构包括低温多效装置一5、低温多效装置二7、低温多效装置三9，所述凝汽器4的管束一端与低温多效装置一5的水入口连接，海水从低温多效装置一5出来后通过进料泵一6及低温多效装置二的水入口进入低温多效装置二7，海水从低温多效装置二7出来后通过进料泵二8及低温多效装置三的水入口进入低温多效装置三9，所述低温多效装置一5、低温多效装置二7、低温多效装置三9的水入口位置分别设有喷淋装置，所述喷淋装置包括喷淋环管，所述喷淋环管通过支吊架固定在低温多效装置一5、低温多效装置二7、低温多效装置三9的顶部，环管上配有喷淋头。

所述低温多效装置一5、低温多效装置二7、低温多效装置三9分别通过管道与凝结水分配器10连接，低温多效装置三9与浓海水排出管道连接，蒸汽喷射器11的出口通过管道与低温多效装置三9进气口连接，从低温多效装置三9出气口出来的气体通过管道与低温多效装置二7的进气口连接，低温多效装置二7的出气口通过管道与低温多效装置一5的进气口连接，低温多效装置一5的出气口通过管道与凝汽器4连接，经过低温多效装置一5冷却后的部分气体变为凝结水通过管道进入凝结水分配器10。

海水淡化系统流程：将海水通过取水泵打入凝汽器4的管束内，充分利用汽轮机1的排汽潜热将海水进行加热和脱气，然后依次通过低温多效装置一5、进料泵一6、低温多效装置二7、进料泵二8、低温多效装置三9等低温多效装置，同时通过低温多效装置一5、低温多效装置二7、低温多效装置三9入水口处的喷淋装置，实现了加热温度逐级增加，以及压力逐级增加，保证了海水淡化的产水率，海水在低温多效装置一5内吸热后气化凝结产生部分淡水，未气化的海水通过给料泵6进入下一效蒸发器中进行吸热，依次类推，末效未气化的浓海水排入大海。

蒸汽系统流程：汽轮机1排汽将分为两路，一路作为海水加热和脱气的热源依次通过凝汽器热井3和凝汽器4，通过海水冷却为凝结水后排入凝结水分配器10中。另一路排汽由于品质较差，不能作为低温多效装置的加热蒸汽，因此需要汽轮机抽汽的高品质蒸汽作为动力蒸汽，汽轮机抽气和排汽通过蒸汽喷射器(TVC)后共同作为低温多效装置的加热蒸汽，依次通过低温多效装置三9、低温多效装置二7、低温多效装置一5后排入凝汽器。

本专利采用TVC装置对低压缸排汽和抽汽进行调节，使得热蒸汽能够满足多级海水淡化装置的需要。通过采用电厂热力系统和多级海水淡化技术相结合，充分利用各系统的特点，来达到节能、海水淡化的目的。另外采用三级海水淡化装置，充分考虑到热交换过程中的热效率和热量损失，在保证最大性能的同时，也有效地降低了成本。

与现有技术相比，本发明充分利用了汽轮机排汽的潜热。一方面，汽轮机排入凝汽器的乏汽对海水进行的预热和脱气，汽轮机排汽被冷却为凝结水；另一方面，汽轮机排汽通过蒸汽喷射器与汽轮机抽气的高品质蒸汽混合后，共同作为低温多效海水淡化装置的热源，通过由低温多效装置一、低温多效装置二、低温多效装置三等串联组成的低温多效结构对海水进行加热、闪蒸，达到对汽轮机排汽的潜热充分利用的目的。同时本发明降低了冷却水冷却单元的投资费用和运行成本，解决了现有技术电厂中的凝汽器的冷却水需要降温处理、以便循环使用，存在的需要投入大量的资金来建造冷却装置，以及现有技术中采用机力通风塔的形式、存在的在运行过程中使用电能，造成进一步的浪费的问题。上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统，其特征是，包括汽轮机、发电机、凝汽器热井、凝汽器、凝结水分配器，汽轮机与发电机连接，所述汽轮机一端的排气口与凝汽器热井连接，所述凝汽器热井与凝汽器连接，所述凝汽器与凝结水分配器连接，所述凝汽器的管束一端与低温多效结构连接，凝汽器的管束另一端通过取水泵及管道与海水连接，海水通过低温多效结构加热后温度、压力逐级增加，实现海水淡化；低温多效结构通过管道与凝结水分配器连接，低温多效结构通过管道与浓海水排出管道连接，凝结水分配器通过淡水管道排出部分淡水，所述汽轮机的左侧设有抽气口，所述抽气口及右侧的排气口分别与蒸汽喷射器的进气口连接，蒸汽喷射器的出气口通过管道与低温多效结构的进气口连接，抽气口及排气口的两股蒸汽通过蒸汽喷射器形成高压蒸汽将低压蒸汽压缩至较高的压力，实现低压蒸汽增压再利用，两股蒸汽通过预定的比例混合，混合后的蒸汽作为海水淡化的热源；

所述低温多效结构包括低温多效装置一、低温多效装置二、低温多效装置三，所述凝汽器的管束一端与低温多效装置一的水入口连接，海水从低温多效装置一出来后通过进料泵一及低温多效装置二的水入口进入低温多效装置二，海水从低温多效装置二出来后通过进料泵二及低温多效装置三的水入口进入低温多效装置三，所述低温多效装置一、低温多效装置二、低温多效装置三分别通过管道与凝结水分配器连接，低温多效装置三与浓海水排出管道连接，蒸汽喷射器的出口通过管道与低温多效装置三进气口连接，从低温多效装置三出气口出来的气体通过管道与低温多效装置二的进气口连接，低温多效装置二的出气口通过管道与低温多效装置一的进气口连接；

所述抽气口的抽汽参数为：温度230℃，压力0.6Mpa；所述排气口的排气参数为：温度50℃，压力0.011Mpa，混合后的参数约为90℃，压力0.3Mpa。

2.如权利要求1所述的汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统，其特征是，所述低温多效装置一、低温多效装置二、低温多效装置三的水入口位置分别设有喷淋装置。

3.如权利要求2所述的汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统，其特征是，所述喷淋装置包括喷淋环管，所述喷淋环管通过支吊架固定在低温多效装置一、低温多效装置二、低温多效装置三的顶部，环管上配有喷淋头。

4.如权利要求1所述的汽轮机乏汽潜热综合利用的热力系统，其特征是，低温多效装置一的出气口通过管道与凝汽器连接，经过低温多效装置一冷却后的部分气体变为凝结水通过管道进入凝结水分配器。