CN105626170A - 一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统及其工作方法 - Google Patents

一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统及其工作方法，该系统包括依次连接的锅炉、汽轮机高中压缸、供热抽汽压力调节装置、汽轮机低压缸、凝汽器和凝结水泵，凝汽器的出口连接多级热泵凝结水加热系统，多级热泵凝结水加热系统的出口连接回热加热系统，回热加热系统的出口连接锅炉入口；所述大热电比热电联产系统中的发电系统全部或部分取消汽轮机抽汽，以增加汽轮机凝汽量，进而降低最小凝汽量限制下的汽轮机发电量，同时增加多级热泵凝结水加热系统进行凝结水加热，再消耗部分热电联产机组发电量，从而降低同一供热负荷下的最低热电联产机组发电量。

Description

一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统及其工作方法
技术领域
本发明属于热电联产机技术领域，具体涉及一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统及其工作方法。
背景技术
我国的集中供热地区，大部分供热热负荷由热电联产机组承担。受热电联产机组最小凝汽流量的限制，热电联产机组供应一定热负荷对应存在最低的对外供电量，即热电联产机组供热、供电比例受热电联产机组热电比的限制。随着我国发电装机容量的增长，机组利用小时数普遍偏低，北方冬季地区由于热电联产机组电负荷最低输出功率的限制，电网负荷不足的情况尤其突出。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统及其工作方法，该系统中全部或部分取消汽轮机回热系统抽汽，以增加汽轮机凝汽量，进而降低最小凝汽量限制下的汽轮机发电量，同时增加多级热泵凝结水加热系统进行凝结水加热，再消耗部分机组发电量，从而降低同一供热负荷下的最低热电联产机组发电量。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统，包括依次连接的锅炉1、汽轮机高中压缸2、供热抽汽压力调节装置3、汽轮机低压缸4、凝汽器5和凝结水泵6，所述凝结水泵6的出口连接多级热泵凝结水加热系统7，多级热泵凝结水加热系统7的出口连接回热加热系统8，回热加热系统8的出口连接锅炉1入口；所述大热电比热电联产系统中的发电系统全部或部分取消汽轮机抽汽9，汽轮机低压缸4排汽凝结水在多级热泵凝结水加热系统7中进行加热。
所述多级热泵凝结水加热系统7包括并联在凝汽器5与冷却塔间的n级热泵系统，所述n级热泵系统中的第一级热泵系统包括依次连接的第一级热泵节流阀101、第一级热泵蒸发器102、第一级热泵压缩机103和第一级热泵冷凝器104。
所述多级热泵凝结水加热系统7中的热泵系统级数为1～5级。
所述多级热泵凝结水加热系统7中的热泵热源采用汽轮机排汽或火电厂循环水。
所述多级热泵凝结水加热系统7中的多级热泵均采用电机驱动。
上述所述的采用多级热泵的大热电比热电联产系统的工作方法，锅炉给水经锅炉1后吸热蒸发，蒸汽进入汽轮机高中压缸2做功，而后部分蒸汽抽出供热，供热抽汽压力调节装置3用于调节供热抽汽压力，汽轮机低压缸4排汽经凝汽器5凝结，经凝结水泵6升压后，进入多级热泵凝结水加热系统7进行加热；在多级热泵凝结水加热系统7中，火电厂凝结水逐级经过第一级热泵冷凝器104、第二级热泵冷凝器204、第n级热泵冷凝器n04进行加热；在第一级热泵系统中，热泵工质经第一级热泵节流阀101后进入第一级热泵蒸发器102吸收循环水的热量蒸发，而后进入第一级热泵压缩机103升温升压后进入第一级热泵冷凝器104放热，而后返回第一级热泵节流阀101完成热泵循环；火电厂凝结水经多级热泵凝结水加热系统7加热后，送入汽轮机回热系统8，汽轮机回热系统8采用汽轮机抽汽9对锅炉给水进行加热而后送入锅炉1完成循环。
与传统的热电联产系统比较本发明具有如下优点：
1、本发明部分或全部取消汽轮机抽汽，可以大幅度突破热电联产机组最小凝汽量的限制降低热电联产机组最低负荷，同时采用多级热泵消耗部分电能用于凝结水加热，进一步降低机组对外供电负荷，从而提高热电比。
2、本发明增大汽轮机低压缸蒸汽流量，可以提高低压缸效率，采用多级热泵回收汽轮机排汽或循环水热力可实现火电厂废热的有效利用。
附图说明
图1是本发明一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统示意图。
图2是多级热泵凝结水加热系统示意图。
图中：101为第一级热泵节流装置、102为第一级热泵蒸发器、103为第一级热泵压缩机、104为第一级热泵冷凝器、201为第二级热泵节流装置、202为第二级热泵蒸发器、203为第二级热泵压缩机、204为第二级热泵冷凝器、n01为第n级热泵节流装置、n02为第n级热泵蒸发器、n03为第n级热泵压缩机、n04为第n级热泵冷凝器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明的工作原理如下：
热电联产机组热电比表示机组供热量与发电量的比例，可以表示为下式：
x = Q h × 10 - 6 Q e
式中Qh为热电联产机组供热量，GJ，Qe为热电联产机组发电量，kJ。
热电联产机组的某一热负荷条件下的最大热电比对应这一供热负荷下的最低发电量，最低发电量受热电联产汽轮机组最小凝汽量的限制。因此提高热电联产热机热电比，就要设法突破这一限制。为此，本发明提出全部或部分取消汽轮机抽汽，以增大同一汽轮机新蒸汽流量下的汽轮机排汽量，进而可以降低某一热负荷条件下的最低新蒸汽量，进而降低某一热负荷条件下的最低发电量。
在火力发电厂中，回热是指在汽轮机分级抽出部分蒸汽，引入加热器，对凝结水或者给水进行预加热，以提高火电厂热效率的方法。因此，全部或部分取消汽轮机抽汽会削弱汽轮机的回热，会降低火电厂的热效率。而热泵是通过消耗部分电能，将低品位能源回收利用的装置。为此，本发明增设了多级热泵凝结水加热系统进行凝结水加热，以提高火电厂循环热效率，同时消耗部分机组发电量，减小机组供电量，进而进一步提高热电联产机组热电比。
如图1所示，本发明一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统，包括依次连接的锅炉1、汽轮机高中压缸2、供热抽汽压力调节装置3、汽轮机低压缸4、凝汽器5和凝结水泵6，所述凝结水泵6的出口连接多级热泵凝结水加热系统7，多级热泵凝结水加热系统7的出口连接回热加热系统8，回热加热系统8的出口连接锅炉1入口；所述大热电比热电联产系统中的发电系统全部或部分取消汽轮机抽汽9，汽轮机低压缸4排汽凝结水在多级热泵凝结水加热系统7中进行加热。
如图2所示，所述多级热泵凝结水加热系统7包括并联在凝汽器5与冷却塔间的n级热泵系统，所述n级热泵系统中的第一级热泵系统包括依次连接的第一级热泵节流阀101、第一级热泵蒸发器102、第一级热泵压缩机103和第一级热泵冷凝器104。
作为本发明的优选实施方式，所述多级热泵凝结水加热系统7中的热泵系统级数为1～5级。
作为本发明的优选实施方式，所述多级热泵凝结水加热系统7中的热泵热源采用汽轮机排汽或火电厂循环水。这样可以回收部分废热用于热电联产机组热力循环，提高系统热效率。
作为本发明的优选实施方式，所述多级热泵凝结水加热系统7中的多级热泵均采用电机驱动。这样可以消耗部分热电联产机组的发电量，进一步降低热电联产机组的对外供电量。
如附图所示，本发明采用多级热泵的大热电比热电联产系统的工作方法，锅炉给水经锅炉1后吸热蒸发，蒸汽进入汽轮机高中压缸2做功，而后部分蒸汽抽出供热，供热抽汽压力调节装置3用于调节供热抽汽压力，汽轮机低压缸4排汽经凝汽器5凝结后，经凝结水泵升压后，进入多级热泵凝结水加热系统7进行加热；在多级热泵凝结水加热系统7中，汽轮机低压缸4部分排汽经凝汽器5凝结，逐级经过第一级热泵冷凝器104、第二级热泵冷凝器204、第n级热泵冷凝器n04进行加热；在n级热泵系统中，以第一级热泵系统为例，热泵工质经第一级热泵节流阀101后进入第一级热泵蒸发器102吸收循环水的热量蒸发，而后进入第一级热泵压缩机103升温升压后进入第一级热泵冷凝器104放热，而后返回第一级热泵节流阀101完成热泵循环；火电厂凝结水经多级热泵凝结水加热系统7加热后，送入汽轮机回热系统8，汽轮机回热系统8采用汽轮机抽汽9对锅炉给水进行加热而后送入锅炉1完成循环。
常规热电联产系统由包括锅炉1、汽轮机高中压缸2、供热抽汽压力调节装置3、汽轮机低压缸4、凝汽器5、凝结水泵6、回热加热系统8、汽轮机抽汽9构成。锅炉给水经锅炉1后吸热蒸发，蒸汽进入汽轮机高中压缸2做功，而后部分蒸汽抽出供热，供热抽汽压力调节装置3用于调节供热抽汽压力，汽轮机低压缸4排汽经凝汽器5凝结，经凝结水泵6升压后，送入汽轮机回热系统8，汽轮机回热系统8采用汽轮机抽汽9的热量对锅炉给水进行加热而后送入锅炉完成循环。

Claims (6)

1.一种采用多级热泵的大热电比热电联产系统，包括依次连接的锅炉(1)、汽轮机高中压缸(2)、供热抽汽压力调节装置(3)、汽轮机低压缸(4)、凝汽器(5)和凝结水泵(6)，其特征在于：所述凝结水泵(6)的出口连接多级热泵凝结水加热系统(7)，多级热泵凝结水加热系统(7)的出口连接回热加热系统(8)，回热加热系统(8)的出口连接锅炉(1)入口；所述大热电比热电联产系统中的发电系统全部或部分取消汽轮机抽汽(9)，汽轮机低压缸(4)排汽凝结水在多级热泵凝结水加热系统(7)中进行加热。
2.根据权利要求1所述的采用多级热泵的大热电比热电联产系统，其特征在于：所述多级热泵凝结水加热系统(7)包括并联在凝汽器(5)与冷却塔间的n级热泵系统，所述n级热泵系统中的第一级热泵系统包括依次连接的第一级热泵节流阀(101)、第一级热泵蒸发器(102)、第一级热泵压缩机(103)和第一级热泵冷凝器(104)。
3.根据权利要求2所述的采用多级热泵的大热电比热电联产系统，其特征在于：所述多级热泵凝结水加热系统(7)中的热泵系统级数为1～5级。
4.根据权利要求2所述的采用多级热泵的大热电比热电联产系统，其特征在于：所述多级热泵凝结水加热系统(7)中的热泵热源采用汽轮机排汽或火电厂循环水。
5.根据权利要求2所述的采用多级热泵的大热电比热电联产系统，其特征在于：所述多级热泵凝结水加热系统(7)中的多级热泵均采用电机驱动。
6.权利要求2所述的采用多级热泵的大热电比热电联产系统的工作方法，其特征在于：锅炉给水经锅炉(1)后吸热蒸发，蒸汽进入汽轮机高中压缸(2)做功，而后部分蒸汽抽出供热，供热抽汽压力调节装置(3)用于调节供热抽汽压力，汽轮机低压缸(4)排汽经凝汽器(5)凝结后形成凝结水，经凝结水泵(6)升压后，进入多级热泵凝结水加热系统(7)进行加热；在多级热泵凝结水加热系统(7)中，火电厂凝结水逐级经过第一级热泵冷凝器(104)、第二级热泵冷凝器(204)、第n级热泵冷凝器(n04)进行加热；在第一级热泵系统中，热泵工质经第一级热泵节流阀(101)后进入第一级热泵蒸发器(102)吸收循环水的热量蒸发，而后进入第一级热泵压缩机(103)升温升压后进入第一级热泵冷凝器(104)放热，而后返回第一级热泵节流阀(101)完成热泵循环；火电厂凝结水经多级热泵凝结水加热系统(7)加热后，送入汽轮机回热系统(8)，汽轮机回热系统(8)采用汽轮机抽汽(9)对锅炉给水进行加热而后送入锅炉(1)完成循环。
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