CN105240062A - 一种带有膨胀功回收的余热回收供热系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带有膨胀功回收的余热回收供热系统，包括：汽轮机，透平机，离心压缩机，冷凝器，膨胀机，蒸发器，热网循环泵，尖峰加热器，冷却塔和凝汽器，离心压缩机，冷凝器，膨胀机和蒸发器通过管路连接成循环回路，汽轮机内的高温驱动蒸汽通过汽轮机喉部的引出管道通入透平机，驱动透平机做功，做功后的乏汽由透平机尾部排出到尖峰加热器；透平机做功驱动离心压缩机，膨胀机通过制冷剂的膨胀做功作为热网循环泵的动力源；该热网循环泵将市政热网回水打入冷凝器进行一级加热，然后进入尖峰加热器进行二级加热，达到需求供热温度后供出，给城市供热。

Description

一种带有膨胀功回收的余热回收供热系统

技术领域

本申请涉及一种带有膨胀功回收的余热回收供热系统，属于蒸汽余热梯级利用技术领域。

背景技术

现有技术的中的供热系统采暖抽汽压力温度都非常高，无法与供暖需求的温度压力相匹配。目前的余热回收技术采用吸收式热泵余热回收技术或者电压缩式热泵余热回收技术，无法充分利用蒸汽的余压，也无法充分利用蒸汽的余温，循环泵需要额外消耗电能作为驱动力，无法充分回收冷却塔循环水的余热，整个热力循环不够完善。

例如文献CN201401197Y公开了一种利用汽轮机乏汽热量来加热供热热水的凝汽系统，包括发电机、汽轮机、直接空冷系统，所述直接空冷系统包括空冷排汽管道、空冷排汽管道上阀门、空冷凝汽器、空冷风机、空冷凝结水管道、空冷凝结水管道上阀门、空冷抽真空管道、抽真空设备和凝结水收集装置，在所述直接空冷系统的空冷排汽管道上并联设置有一路汽水换热器系统，所述汽水换热器系统包括汽水换热器、汽水换热器凝结水管道、汽水换热器凝结水管道上阀门、汽水换热器进汽管道、汽水换热器进汽管道上阀门和汽水换热器抽真空管道，所述汽水换热器抽真空管道接入所述抽真空设备，汽水换热器凝结水管道接入所述凝结水收集装置。包括两路相对独立的凝汽器系统，其中一路为原直接空冷系统，主要由发电机1、汽轮机2、空冷排汽管道3、空冷排汽管道上阀门4、空冷凝汽器5、空冷风机6、空冷凝结水管道7、空冷凝结水管道上阀门8、空冷抽真空管道9、抽真空设备10和凝结水收集装置(排汽装置、凝结水箱)16组成。另一路为在原直接空冷系统排汽管路3(或汽轮机下方的凝结水收集装置16)上并联的汽水换热器系统，主要由汽水换热器11、汽水换热器凝结水管道12、汽水换热器凝结水管道上阀门13、汽水换热器进汽管道14、汽水换热器进汽管道上阀门15、凝结水收集装置(排汽装置、凝结水箱)16、汽水换热器抽真空管道17和抽真空设备10组成。在此凝汽器系统中，汽轮机2排出乏汽可通过空冷排汽管道3直接送入空冷凝汽器5内，空冷凝汽器5下部的空冷风机6使冷空气由下而上流过空冷凝汽器5外表面，使空气与汽轮机2排汽进行热交换，将乏汽冷凝成水，凝结水通过空冷凝结水管道7流进凝结水收集装置(排汽装置、凝结水箱)16，再送回外围系统18。汽轮机2排出乏汽也可通过汽水换热器进汽管道14送入汽水换热器11内，与热水进行热交换，乏汽冷凝成水。其中凝结水通过汽水换热器凝结水管道12流进凝结水收集装置(排汽装置、凝结水箱)16，再送回外围系统18，被加热后的热水送到供热系统用于用户供暖。抽真空设备10用于抽取空冷凝汽器5及汽水换热器11内的不凝性气体，维持系统的真空度并保证设备换热效率。在机组进行供热工况运行时，在系统真空达到要求的情况下，首先将空冷排汽管道上阀门4及空冷凝结水管道上阀门8关闭，将汽水换热器进汽管道上阀门15及汽水换热器凝结水管道上阀门13打开，即首先将汽轮机2排汽送入汽水换热器11中加热热水。在供热负荷变化，且汽轮机2剩余排汽量大于空冷凝汽器5防冻负荷(由空冷凝汽器换热性能决定)时，根据需要打开空冷排汽管道上阀门4及空冷凝结水管道上阀门8，同时启动空冷风机6，打开阀门的数量及启动空冷风机的数量、转速由运行要求决定，其目的是在汽水换热器的换热负荷根据供热需求变化时，维持系统的压力在要求范围内。在供热负荷变化，且汽轮机剩余排汽量不满足空冷凝汽器防冻负荷(由空冷凝汽器换热性能决定)时，关闭空冷排汽管道上阀门4及空冷凝结水管道上阀门8，同时关闭空冷风机6，根据需要调节汽轮机2的排汽量，其目的是在汽水换热器的换热负荷根据供热需求变化时，维持系统的压力在要求范围内。在机组进行非供暖工况运行时，汽水换热器凝结水管道上阀门13及汽水换热器进汽管道上阀门15关闭，汽水换热器11投入保养，而将汽轮机所有排汽送入空冷凝汽器5中冷凝。

发明内容

本申请的目的在于解决上述问题，提供一种新型的供热系统。

本申请所述的供热系统包括：汽轮机，透平机，离心压缩机，冷凝器，膨胀机，蒸发器，热网循环泵，尖峰加热器，冷却塔和凝汽器，所述的离心压缩机，冷凝器，膨胀机和蒸发器通过管路连接成循环回路，所述的汽轮机内的高温驱动蒸汽通过汽轮机喉部的引出管道通入透平机，驱动透平机做功，做功后的乏汽由透平机尾部排出到尖峰加热器；透平机做功驱动离心压缩机，把低温低压制冷剂蒸汽压缩为高温高压的制冷剂蒸汽；高温高压制冷剂蒸汽进入冷凝器，在冷凝器中放热凝结，凝结的制冷剂通过膨胀机膨胀做功，做功后制冷剂变为低温低压的液体，然后进入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发变为低温低压的制冷剂气体，再进一步被离心压缩机吸入压缩；所述的膨胀机通过制冷剂的膨胀做功作为热网循环泵的动力源；该热网循环泵将市政热网回水打入冷凝器进行一级加热，然后进入尖峰加热器进行二级加热，达到需求供热温度后供出，给城市供热。

由透平机尾部排出的乏汽进入尖峰加热器对市政热网回水进行二级加热，换热后乏汽变为凝水排出。

所述的汽轮机通过管路与凝汽器连通，汽轮机排出的乏汽在该凝汽器中放热凝结；所述的冷却塔内的冷却水通入该凝汽器对乏汽进行冷却；从该凝汽器出来的冷却水进入蒸发器为制冷剂提供热源；从该蒸发器出来的冷却水重新回到冷却塔被冷却。

与现有技术相比，本申请技术方案的有益效果是：

本申请的供热系统能够回收膨胀机做功作为热网循环泵的动力源，对蒸汽进行分级利用，用蒸汽的高压部分驱动透平机，低压部分作为尖峰加热热源。与现有技术相比具有下列优势：

1充分利用蒸汽的余压进行做功；

2充分利用蒸汽的余温进行加热；

3回收膨胀机做功作为循环泵的驱动力；

4充分回收冷却塔循环水余热；

5提高整个热力循环的热力完善度，完善整个过程。

附图说明

图1为本申请所述的供热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请所述的供热系统包括：汽轮机1，透平机2，离心压缩机3，冷凝器4，膨胀机5，蒸发器6，热网循环泵7，尖峰加热器8，冷却塔9和凝汽器10，所述的离心压缩机3，冷凝器4，膨胀机5和蒸发器6通过管路连接成循环回路，所述的汽轮机1内的高温驱动蒸汽通过汽轮机1喉部的引出管道通入透平机2，驱动透平机2做功，做功后的乏汽由透平机2尾部排出到尖峰加热器8；透平机2做功驱动离心压缩机3，把低温低压制冷剂蒸汽压缩为高温高压的制冷剂蒸汽；高温高压制冷剂蒸汽进入冷凝器4，在冷凝器4中放热凝结，凝结的制冷剂通过膨胀机5膨胀做功，做功后制冷剂变为低温低压的液体，然后进入蒸发器6，在蒸发器6中吸热蒸发变为低温低压的制冷剂气体，再进一步被离心压缩机3吸入压缩；所述的膨胀机5通过制冷剂的膨胀做功作为热网循环泵7的动力源；该热网循环泵7将市政热网回水打入冷凝器4进行一级加热，然后进入尖峰加热器8进行二级加热，达到需求供热温度后供出，给城市供热。

由透平机2尾部排出的乏汽进入尖峰加热器8对市政热网回水进行二级加热，换热后乏汽变为凝水排出。

所述的汽轮机1通过管路与凝汽器10连通，汽轮机1排出的乏汽在该凝汽器10中放热凝结；所述的冷却塔9内的冷却水通入该凝汽器10对乏汽进行冷却；从该凝汽器10出来的冷却水进入蒸发器6为制冷剂提供热源；从该蒸发器6出来的冷却水重新回到冷却塔9被冷却。

所述的膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得能量的机械。膨胀机按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。活塞膨胀机主要适用于高压力比和小流量的中小型高、中压深低温设备。透平膨胀机与活塞膨胀机相比，具有流量大、结构简单、体积小、效率高和运转周期长等特点，适用于大中型深低温设备。

活塞膨胀机使气体在可变容积中膨胀，输出外功。这种膨胀机分立式和卧式两种。采用较多的是立式结构，曲轴、连杆、十字头、活塞、进气阀和排气阀等是运动件，分别装在机身、气缸和中间座中，其作用近似于往复活塞压缩机，但其进、排气阀系借进、排气凸轮定时启闭。活塞膨胀机由于存在进、排气阀流动阻力、不完全膨胀、摩擦热、外热与内部热交换等引起的冷量损失，一般绝热效率为：高压膨胀机65～85％，中压膨胀机60～70％。不用凸轮传动机构的无阀和单阀膨胀机减少了膨胀机的运动件，提高了机器运转可靠性。采用加填充剂的聚四氟乙烯密封元件代替用油润滑的金属制密封元件，避免润滑油带入深低温精馏区或液化区，保证了安全。

透平膨胀机以气体膨胀时速度能的变化来传递能量。这种膨胀机有单级和双级、立式和卧式、冲动式和反动式之分。一般采用单级向心径流反动膨胀机，传出的外功由发电机、鼓风机或油制动器所吸收。它近似于单级离心压缩机，但具有调节进气量用的(可调叶片)导流器。低速轴承用油强制润滑，高速的采用气体轴承。透平膨胀机由于有喷嘴损失、叶轮损失、余速损失、轮盘摩擦损失、泄漏损失、窜流损失和外热侵入损失，一般绝热效率为：中压膨胀机65～75％，低压膨胀机75～85％。

下面进一步详细介绍本发明的供热系统的原理及流程：

蒸汽流程：汽轮机1出来高温驱动蒸汽经过透平机2驱动透平做功，透平尾部排出的乏汽进入尖峰加热器8，放热凝结成水后进入电厂原水系统。

制冷剂流程：透平机2做功驱动离心压缩机3，把低温低压制冷剂蒸汽压缩为高温高压的制冷剂蒸汽，高温高压制冷剂蒸汽进入冷凝器4，在冷凝器中放热凝结为高温高压制冷剂，被冷却的制冷剂通过膨胀机5膨胀做功，制冷剂变为低温低压的液体，然后进入蒸发器6，在蒸发器中吸热蒸发变为低温低压制冷剂气体，再进一步被压缩机吸入压缩，完成一个完整的循环。

热网水系统：市政热网回水通过热网循环泵7把低温回水打入冷凝器4进行一级加热，然后进入尖峰加热器进行二级加热，达到需求供热温度供出，给城市供热。

综上所述，即为本申请实施例内容，而显然本申请的实施方式并不仅限于此，其可根据不同应用环境，利用本申请的功能实现相应的需求。

Claims (3)

1.一种带有膨胀功回收的余热回收供热系统，其特征在于，包括：汽轮机，透平机，离心压缩机，冷凝器，膨胀机，蒸发器，热网循环泵，尖峰加热器，冷却塔和凝汽器，所述的离心压缩机，冷凝器，膨胀机和蒸发器通过管路连接成循环回路，所述的汽轮机内的高温驱动蒸汽通过汽轮机喉部的引出管道通入透平机，驱动透平机做功，做功后的乏汽由透平机尾部排出到尖峰加热器；透平机做功驱动离心压缩机，把低温低压制冷剂蒸汽压缩为高温高压的制冷剂蒸汽；高温高压制冷剂蒸汽进入冷凝器，在冷凝器中放热凝结，凝结的制冷剂通过膨胀机膨胀做功，做功后制冷剂变为低温低压的液体，然后进入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发变为低温低压的制冷剂气体，再进一步被离心压缩机吸入压缩；所述的膨胀机通过制冷剂的膨胀做功作为热网循环泵的动力源；该热网循环泵将市政热网回水打入冷凝器进行一级加热，然后进入尖峰加热器进行二级加热，达到需求供热温度后供出，给城市供热。

2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，由透平机尾部排出的乏汽进入尖峰加热器对市政热网回水进行二级加热，换热后乏汽变为凝水排出。

3.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于，所述的汽轮机通过管路与凝汽器连通，汽轮机排出的乏汽在该凝汽器中放热凝结；所述的冷却塔内的冷却水通入该凝汽器对乏汽进行冷却；从该凝汽器出来的冷却水进入蒸发器为制冷剂提供热源；从该蒸发器出来的冷却水重新回到冷却塔被冷却。