CN106052174A - 一种火电站尾水回收装置及利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种火电站尾水回收装置及利用方法，其特征在于：通过水轮机(1)直接驱动制冷压缩机(11)；制冷循环系统中的第一冷凝器(12)和第二冷凝器(31)布置在压力前池(7)里并被水冷却；第二蒸发器(32)冬季采用自然制冷方式，夏季和过渡季采用机械制冷方式；第一制冷压缩机(11)、第二气管(17)、第一蒸发器(14)、第一膨胀阀(13)、第一液管(16)、第一冷凝器(12)和第一气管(15)依次串联；所述的第一蒸发器(14)、冷冻水回水管(26)、辅机设备冷却水系统(23)、冷冻水供水管(27)、泵组(9)和水过滤器(22)依次串联；它相对于现有技术，具有循环用水、梯级用水、一水多用的优点。

Description

一种火电站尾水回收装置及利用方法
技术领域
本发明涉及到直流冷却水系统，更加具体来说是一种火电站尾水回收装置及利用方法。
背景技术
火电站厂址设计位置较高，在百年控制洪水位以上。
采用直流式冷却水系统的火电站位于南方水资源丰富的地区，距水源地较近，其排水口的温排水水面与水源地(江、河、水库等)全年P＝97％枯水位平接。火电站回收循环水排水(尾水)水头具有得天独厚的优势。
为提高济效益,目前国内采用直流式冷却水系统的火电站在循环水排水落差的利用上一般是通过设置水轮发电机来实现节能目的，暨通过水轮机驱动发电机，再经过变、配电设备将产生的电力用于厂用电系统。下表为部分火电站水轮发电机组装机情况。
电站辅机设备冷却水系统通常有开式系统和闭式系统，冷却水源均来自工业循环水，为常温地表水冷却。工业循环水循环水泵扬程需包括吸入水头，故水泵功率较大，且其流量巨大，各辅机设备冷却水系统所配冷却器的设计换热面积相应也较大。另外，开式辅机冷却水系统水质较差，只能对一些对冷却水水质要求不高的辅机设备，如冷油器、真空泵等进行冷却，对冷却水水质要求较高的辅机设备，则需设置闭式热交换器进行冷却水系统隔绝，闭式辅机冷却水系统水质较好，但这样就会产生换热端差，最终降低系统换热效率，从投资和运行效率来看都不经济。
以某电厂为例，根据夏季纯凝工况全厂水量平衡图，辅机冷却需用水3500t/h，如所有辅机设备冷却水温差平均按8℃计算，则需32564kW的冷却能力。如将此部分开式常温冷却水改为闭式冷冻水进行辅机设备冷却，按水源热泵机组COP≌6计算，根据上表，全部水源热泵出力：(1250×4)×6＝30000kW，而冷却水温差则可提高到30℃以上，冷却水循环流量只需原来的1/3，也根据上表，吸水水头如按尾水水头一样的话，取平均10m计算，水泵扬程可降低10m，因此，水泵功率可减少(200×3－75×3)＝375kW。按火电厂全年运行小时数为5000h计算，全年可节约运行费用5000×375×0.4÷10000＝75(万元)。和原水轮发电机方案相比，产生的经济效益也更加可观；也可避免挤占火电站上网电量，相对增加火电站经济效益。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种火电站尾水回收装置。
本发明包括一种火电站尾水回收装置，其特征在于：在压力前池的出口处设置有水能回收涵洞，在所述的水能回收涵洞和尾水涵管之间设置有水轮机，在所述的压力前池出水口安装有滤网，且与所述的水能回收涵洞相贯通，在所述的水能回收涵洞上设置有蝶阀，所述的尾水涵管尾部插入到水源地中，在所述的水轮机的后方设置有调速装置，所述的调速装置后方设置有第一制冷压缩机，所述的第一制冷压缩机的数量与所述的水轮机的数量相匹配；
所述的第一制冷压缩机、第二气管、第一蒸发器、第一膨胀阀、第一液管、第一冷凝器和第一气管形成一个机械制冷回路I；
所述的第二制冷压缩机、第五气管、第三气管、第二冷凝器、第二液管、第二膨胀阀、第二蒸发器、第六气管依次串联形成一个机械制冷回路II；
所述的第二冷凝器、第二液管、第二蒸发器、第四气管、第三气管依次串联形成一个自然制冷回路III；
所述的第一蒸发器、冷冻水回水管、辅机设备冷却水系统、冷冻水供水管、泵组和水过滤器形成一个闭式冷冻水回路IV；
所述的冷凝器、冷凝器位于所述的压力前池上部，并淹没在水中。所述的冷凝器、冷凝器被循环水排水自然冷却。
阀门、冷冻水泵、止回阀、阀门依次连接形成线路Ⅴ，多个所述的线路Ⅴ并联形成泵组。
第一电动蝶阀、第二电动蝶阀分别位于所述的第二蒸发器的出水管、进水管上；所述的第三蝶阀位于所述的冷冻水回水管上，并在所述的第二蒸发器的出水管、进水管与所述的冷冻水回水管连接点的中间。
所述的第二膨胀阀与第一电磁阀串联并与所述的第二电磁阀并联。
所述的第三电磁阀位于所述的第四气管上；第四电磁阀位于所述的第五气管上；所述的第五电磁阀位于所述的第六气管上。
本发明的第二目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种一种火电站尾水回收装置的利用方法。
本发明还包括一种火电站尾水回收装置的利用方法，其特征在于：它包括如下步骤；
①、所述第一制冷压缩机排出的高温高压制冷剂气体通过第一气管进入所述第一冷凝器里冷凝放热，制冷剂变成高温高压液体，通过所述第一液管进入第一膨胀阀被节流减压后，在所述第一蒸发器里蒸发吸热，同时将从所述冷冻水回水管进入第一蒸发器里的水进行冷却，制冷剂变成低温低压气体，通过第二气管17再次被所述的第一制冷压缩机吸入；
②、当在夏季和过渡季节进行制冷循环时；关闭第二电磁阀、第三电磁阀，打开第一电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀，所述的第二制冷压缩机排出的高温高压制冷剂气体通过第五气管、第三气管进入所述的第二冷凝器里冷凝放热，制冷剂变成高温高压液体，通过所述的第二液管进入第二膨胀阀被节流减压后，在所述第二蒸发器里蒸发吸热，同时将从所述冷冻水回水管进入第二蒸发器里的水进行冷却，制冷剂变成低温低压气体，通过第六气管再次被所述的第二制冷压缩机吸入；
③、当在冬季进行制冷循环时，关闭第一电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀，打开第二电磁阀、第三电磁阀，制冷剂气体通过所述的第四气管、第三气管进入所述的第二冷凝器里冷凝放热，制冷剂变成液体，通过所述的第二液管进入所述的第二蒸发器里蒸发吸热，同时将从所述冷冻水回水管进入第二蒸发器里的水进行冷却，制冷剂重新变成气体，完成一个自然制冷循环。
在上述技术方案中：在步骤②中，当所述第二制冷压缩机工作时，关闭第三电动蝶阀，打开第一电动蝶阀和第二电动蝶阀；当所述的第二制冷压缩机不工作时，关闭第一电动蝶阀、第二电动蝶阀，打开第三电动蝶阀。
在上述技术方案中：在步骤③中，关闭第三电动蝶阀，打开第一电动蝶阀、第二电动蝶阀，通过第二蒸发器对冷冻水回水管和冷冻水供水管内的水先进行预冷，以进一步减少冷冻水泵冬季运行台数和冷冻水循环水量。
在上述技术方案中：所述冷冻水泵采用变频控制。
在上述技术方案中：所述的冷冻水泵、水过滤器的进、出水口处均设置有阀门；所述冷冻水泵的出水口处还设置有止回阀。
在上述技术方案中：所述水轮机、调速装置、第一制冷压缩机、第二制冷压缩机、第一蒸发器、第二蒸发器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、泵组、水过滤器、第一电动蝶阀、第二电动蝶阀、第三电动蝶阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀等均集中布置在主厂房内。
本发明具有如下技术优点：1、通过水轮机驱动制冷压缩机，无需发电机、制冷压缩机电机，简化系统，并做到循环用水、梯级用水、一水多用，使水资源得到综合利用，提高电站水务管理水平。2、本装置随电站主机同步运行，通过将开式冷却水系统改为闭式冷却水系统和将现有技术中电站辅机设备常温地表水冷却水源改为冷冻水冷却水源，大大减少所需冷却水量和循环水泵功率，并提高冷却水水质，从而优化辅机设备冷却水系统冷却方式和提高冷却效率，节省投资和运行费用，应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：水轮机1、蝶阀2、水能回收涵洞3、滤网4、尾水涵管5、水源地6、压力前池7、调速装置8、泵组9、第一制冷压缩机11、第一冷凝器12、第一膨胀阀13、第一蒸发器14、第一气管15、第一液管16、第二气管17、冷冻水泵21、水过滤器22、辅机设备冷却水系统23、止回阀24、阀门25、冷冻水回水管26、冷冻水供水管27、出水管28、进水管29、第二冷凝器31、第二蒸发器32、第二液管33、第三气管34、第四气管35、第一电动蝶阀36、第二电动蝶阀37、第三电动蝶阀38、第二制冷压缩机41、第二膨胀阀42、第一电磁阀43、第二电磁阀44、第三电磁阀45、第四电磁阀46、第五电磁阀47、第五气管48、第六气管49。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
参照图1所示：一种火电站尾水回收装置，其特征在于：在压力前池7的出口处设置有水能回收涵洞3，在所述的水能回收涵洞3和尾水涵管5之间设置有水轮机1，在所述的压力前池7出水口安装有滤网4，且与所述的水能回收涵洞3相贯通，在所述的水能回收涵洞3上设置有蝶阀2，所述的尾水涵管5尾部插入到水源地6中，在所述的水轮机1的后方设置有调速装置8，所述的调速装置8后方设置有第一制冷压缩机11，所述的第一制冷压缩机11的数量与所述的水轮机1的数量相匹配；
所述的第一制冷压缩机11、第二气管17、第一蒸发器14、第一膨胀阀13、第一液管16、第一冷凝器12和第一气管15形成一个机械制冷回路I；
所述的第二制冷压缩机41、第五气管48、第三气管34、第二冷凝器31、第二液管33、第二膨胀阀42、第二蒸发器32、第六气管49依次串联形成一个机械制冷回路II；
所述的第二冷凝器31、第二液管33、第二蒸发器32、第四气管35、第三气管34依次串联形成一个自然制冷回路III；
所述的第一蒸发器14、冷冻水回水管26、辅机设备冷却水系统23、冷冻水供水管27、泵组9和水过滤器22形成一个闭式冷冻水回路IV；
所述的冷凝器12、冷凝器31位于所述的压力前池7上部，并淹没在水中。所述的冷凝器12、冷凝器31被循环水排水自然冷却。
阀门25、冷冻水泵21、止回阀24、阀门25依次连接形成线路Ⅴ，多个所述的线路Ⅴ并联形成泵组9。
第一电动蝶阀36、第二电动蝶阀37分别位于所述的第二蒸发器32的出水管28、进水管29上；所述的第三蝶阀38位于所述的冷冻水回水管26上，并在所述的第二蒸发器32的出水管28、进水管29与所述的冷冻水回水管26连接点的中间。
所述的第二膨胀阀42与第一电磁阀43串联并与所述的第二电磁阀44并联。
所述的第三电磁阀45位于所述的第四气管35上；第四电磁阀46位于所述的第五气管48上；所述的第五电磁阀47位于所述的第六气管49上。
本发明还包括一种火电站尾水回收装置的利用方法，其特征在于：它包括如下步骤；
①、所述第一制冷压缩机11排出的高温高压制冷剂气体通过第一气管15进入所述第一冷凝器12里冷凝放热，制冷剂变成高温高压液体，通过所述第一液管16进入第一膨胀阀13被节流减压后，在所述第一蒸发器14里蒸发吸热，同时将从所述冷冻水回水管26进入第一蒸发器14里的水进行冷却，制冷剂变成低温低压气体，通过第二气管17再次被所述的第一制冷压缩机11吸入；
②、当在夏季和过渡季节进行制冷循环时；关闭第二电磁阀44、第三电磁阀45，打开第一电磁阀43、第四电磁阀46、第五电磁阀47，所述的第二制冷压缩机41排出的高温高压制冷剂气体通过第五气管48、第三气管34进入所述的第二冷凝器31里冷凝放热，制冷剂变成高温高压液体，通过所述的第二液管33进入第二膨胀阀42被节流减压后，在所述第二蒸发器32里蒸发吸热，同时将从所述冷冻水回水管26进入第二蒸发器32里的水进行冷却，制冷剂变成低温低压气体，通过第六气管49再次被所述的第二制冷压缩机41吸入；
③、当在冬季进行制冷循环时，关闭第一电磁阀43、第四电磁阀46、第五电磁阀47，打开第二电磁阀44、第三电磁阀45，制冷剂气体通过所述的第四气管35、第三气管34进入所述的第二冷凝器31里冷凝放热，制冷剂变成液体，通过所述的第二液管33进入所述的第二蒸发器32里蒸发吸热，同时将从所述冷冻水回水管26进入第二蒸发器32里的水进行冷却，制冷剂重新变成气体，完成一个自然制冷循环。
在步骤②中，随着尾水跌水和辅机设备冷却的情况，所述的第二制冷压缩机41作为调峰机组使用。当所述第二制冷压缩机41工作时，关闭第三电动蝶阀38，打开第一电动蝶阀36和第二电动蝶阀37；当所述的第二制冷压缩机41不工作时，关闭第一电动蝶阀36、第二电动蝶阀37，打开第三电动蝶阀38。
在步骤③中，关闭第三电动蝶阀38，打开第一电动蝶阀36、第二电动蝶阀37，通过第二蒸发器32对冷冻水回水管26和冷冻水供水管27内的水先进行预冷，以进一步减少冷冻水泵21冬季运行台数和冷冻水循环水量。
所述冷冻水泵21采用变频控制。
所述的冷冻水泵21、水过滤器22的进、出水口处均设置有阀门25；所述冷冻水泵21的出水口处还设置有止回阀24。
所述水轮机1、调速装置8、第一制冷压缩机11、第二制冷压缩机41、第一蒸发器14、第二蒸发器32、第一膨胀阀13、第二膨胀阀42、泵组9、水过滤器22、第一电动蝶阀36、第二电动蝶阀37、第三电动蝶阀38、第一电磁阀43、第二电磁阀44、第三电磁阀45、第四电磁阀46、第五电磁阀47等均集中布置在主厂房内。
所述本电站尾水回收装置采用智能化控制。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火电站尾水回收装置，其特征在于：在压力前池(7)的出口处设置有水能回收涵洞(3)，在所述的水能回收涵洞(3)和尾水涵管(5)之间设置有水轮机(1)，在所述的压力前池(7)出水口安装有滤网(4)，且与所述的水能回收涵洞(3)相贯通，在所述的水能回收涵洞(3)上设置有蝶阀(2)，所述的尾水涵管(5)尾部插入到水源地(6)中，在所述的水轮机(1)的后方设置有调速装置8，所述的调速装置(8)后方设置有第一制冷压缩机(11)，所述的第一制冷压缩机(11)的数量与所述的水轮机(1)的数量相匹配；
所述的第一制冷压缩机(11)、第二气管(17)、第一蒸发器(14)、第一膨胀阀(13)、第一液管(16)、第一冷凝器(12)和第一气管(15)形成一个机械制冷回路I；
所述的第二制冷压缩机(41)、第五气管(48)、第三气管(34)、第二冷凝器(31)、第二液管(33)、第二膨胀阀(42)、第二蒸发器(32)、第六气管(49)依次串联形成一个机械制冷回路II；
所述的第二冷凝器(31)、第二液管(33)、第二蒸发器(32)、第四气管(35)、第三气管(34)依次串联形成一个自然制冷回路III；
所述的第一蒸发器(14)、冷冻水回水管(26)、辅机设备冷却水装置(23)、冷冻水供水管(27)、泵组(9)和水过滤器(22)形成一个闭式冷冻水回路IV；
所述的冷凝器(12)、冷凝器(31)位于所述的压力前池(7)上部，并淹没在水中。
2.根据权利要求1所述的一种火电站尾水回收装置，其特征在于：阀门(25)、冷冻水泵(21)、止回阀(24)、阀门(25)依次连接形成线路Ⅴ，多个所述的线路Ⅴ并联形成泵组(9)。
3.根据权利要求1或2所述的一种火电站尾水回收装置，其特征在于：第一电动蝶阀(36)、第二电动蝶阀(37)分别位于所述的第二蒸发器(32)的出水管(28)、进水管(29)上；所述的第三蝶阀(38)位于所述的冷冻水回水管(26)上，并在所述的第二蒸发器(32)的出水管(28)、进水管(29)与所述的冷冻水回水管(26)连接点的中间。
4.根据权利要求3所述的一种火电站尾水回收装置，其特征在于：所述的第二膨胀阀(42)与第一电磁阀(43)串联并与所述的第二电磁阀(44)并联。
5.根据权利要求4所述的一种火电站尾水回收装置，其特征在于：所述的第三电磁阀(45)位于所述的第四气管(35)上；第四电磁阀(46)位于所述的第五气管(48)上；所述的第五电磁阀(47)位于所述的第六气管(49)上。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种火电站尾水回收装置的利用方法，其特征在于：它包括如下步骤；
①、所述第一制冷压缩机(11)排出的高温高压制冷剂气体通过第一气管(15)进入所述第一冷凝器(12)里冷凝放热，制冷剂变成高温高压液体，通过所述第一液管(16)进入第一膨胀阀(13)被节流减压后，在所述第一蒸发器(14)里蒸发吸热，同时将从所述冷冻水回水管(26)进入第一蒸发器(14)里的水进行冷却，制冷剂变成低温低压气体，通过第二气管(17)再次被所述的第一制冷压缩机(11)吸入；
②、当在夏季和过渡季节进行制冷循环时；关闭第二电磁阀(44)、第三电磁阀(45)，打开第一电磁阀(43)、第四电磁阀(46)、第五电磁阀(47)，所述的第二制冷压缩机(41)排出的高温高压制冷剂气体通过第五气管(48)、第三气管(34)进入所述的第二冷凝器(31)里冷凝放热，制冷剂变成高温高压液体，通过所述的第二液管(33)进入第二膨胀阀(42)被节流减压后，在所述第二蒸发器(32)里蒸发吸热，同时将从所述冷冻水回水管(26)进入第二蒸发器(32)里的水进行冷却，制冷剂变成低温低压气体，通过第六气管(49)再次被所述的第二制冷压缩机(41)吸入；
③、当在冬季进行制冷循环时，关闭第一电磁阀(43)、第四电磁阀(46)、第五电磁阀(47)，打开第二电磁阀(44)、第三电磁阀(45)，制冷剂气体通过所述的第四气管(35)、第三气管(34)进入所述的第二冷凝器(31)里冷凝放热，制冷剂变成液体，通过所述的第二液管(33)进入所述的第二蒸发器(32)里蒸发吸热，同时将从所述冷冻水回水管(26)进入第二蒸发器(32)里的水进行冷却，制冷剂重新变成气体，完成一个自然制冷循环。
7.根据权利要求6中所述的一种火电站尾水回收装置的利用方法：在步骤②中，当所述第二制冷压缩机(41)工作时，关闭第三电动蝶阀(38)，打开第一电动蝶阀(36)和第二电动蝶阀(37)；当所述的第二制冷压缩机(41)不工作时，关闭第一电动蝶阀(36)、第二电动蝶阀(37)，打开第三电动蝶阀(38)。
8.根据权利要求6或7中所述的一种火电站尾水回收装置的利用方法：在步骤③中，关闭第三电动蝶阀(38)，打开第一电动蝶阀(36)、第二电动蝶阀(37)，通过第二蒸发器(32)对冷冻水回水管(26)和冷冻水供水管(27)内的水先进行预冷。
9.根据权利要求8中所述的一种火电站尾水回收装置的利用方法：所述的冷冻水泵(21)、水过滤器(22)的进、出水口处均设置有阀门(25)；所述冷冻水泵(21)的出水口处还设置有止回阀(24)。
10.根据权利要求9中所述的一种火电站尾水回收装置的利用方法：所述水轮机(1)、调速装置(8)、第一制冷压缩机(11)、第二制冷压缩机(41)、第一蒸发器(14)、第二蒸发器(32)、第一膨胀阀(13)、第二膨胀阀(42)、泵组(9)、水过滤器(22)、第一电动蝶阀(36)、第二电动蝶阀(37)、第三电动蝶阀(38)、第一电磁阀(43)、第二电磁阀(44)、第三电磁阀(45)、第四电磁阀(46)、第五电磁阀(47)等均集中布置在主厂房内。
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