CN106705020A - 自吸热式换热器组合 - Google Patents

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    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/32—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines
    • F22D1/325—Schematic arrangements or control devices therefor
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Abstract

自吸热式换热器组合，属于一种热交换器组合的热电技术领域，是两个换热器与制冷机的组合，用于介质封闭循环的火电、核电以及乏热发电。循环泵前面的工作介质吸收后面的工作介质的热量，达到废热的吸收和再利用，提高热利用率。外界冷源只用于最后一级换热器的冷却，带走的热量很少，并且降低了河水污垢的沉淀，免除凝汽器的清洗，并可省略低温加热器和高温加热器。热电转化效率大幅提高。

Description

自吸热式换热器组合
技术领域
本发明涉及一种热电转换设备，尤其涉及两级及以上换热器与冷泵组合成自吸热式的热电转换装置。
背景技术
现在使用中的火电和核电厂，采用河水或冷却塔给汽轮机提供低温热源，散发了大量的热能，这也是效率无法提高的主要原因，并造成热污染，而且要消耗大量的燃料，浪费大量的水资源。同时需定期停机清洗凝汽器。
发明内容
本发明针对火电厂、核电厂以及乏热发电厂的浪费和污染两大难题，提出自吸热式换热器组合。
本发明所采用的技术方案是：
锅炉的过热器蒸汽出口与汽轮机的工质入口通过管道密闭连通连接，汽轮机的工质出口与高温换热器的热介质入口管道密闭连通连接，高温换热器的热介质出口与低温换热器的热介质入口管道密闭连通连接，低温换热器的热介质出口与循环泵的入口管道密闭连通连接，循环泵的出口与高温换热器的冷却介质入口管道密闭连通连接，高温换热器的冷却介质出口与锅炉的省煤器通过管道密闭连通连接；低温换热器的冷却介质入口通过管道连接到节流膨胀阀的低压端口，低温换热器的冷却介质出口通过管道连接到压缩机低压端口，压缩机的高压端通过管道连通到散热器的介质入口，散热器的介质出口通过管道连接到节流膨胀阀的高压端口。
工质的流动次序依次是：锅炉过热器、汽轮机介质入口、汽轮机叶片、汽轮机介质出口、高温换热器的热介质入口、高温换热器内部热介质通道、高温换热器的热介质出口、低温换热器的热介质入口、低温换热器内部热介质通道、低温换热器的热介质出口、循环泵入口、循环泵出口、高温换热器的冷却介质入口、高温换热器内部的冷却介质通道、高温换热器的冷却介质出口，然后返回锅炉省煤器。来自冷泵的冷却介质的循环依次是：低温换热器冷却介质入口、低温换热器内部的冷却介质通道、低温换热器冷却介质出口、压缩机介质入口、压缩机介质出口、散热器、节流膨胀阀高压端、节流膨胀阀低压端，最后返回低温换热器冷却介质入口。
自吸热原理是：在低温换热器中，下行的工质将热能传递给来自于冷泵系统的制冷液，越往下，其温度越低，经循环泵加压后进入高温换热器的冷却介质入口。在高温换热器中，来自汽轮机的下行工质，将热量传递给来自低温换热器的上行工质，使上行的工质温度逐渐升高而接近于汽轮机排出工质的温度，然后进入锅炉进行下一周期的循环，达到工质进入锅炉前的预热目的，而无需从汽轮机引出蒸汽预热返回锅炉的工质。
在本发明中所涉及的冷泵，虽然其工作时需要耗费一部分能量，但在低温换热器内部，使下行的热介质温度大为降低，而这些介质在上行返回高温换热器冷却介质通道后，能吸收大量的热，能使高温换热器热介质通道中下行的热介质温度大幅降低，提高汽轮机出口端的真空度。汽轮机排除的能量约占锅炉提供能量的2/3，现在的换热器换热效率能达90%以上，即经过高温换热器换热后，进入低温换热器热介质通道的能量，不到汽轮机排除热量的10%，而冷泵的制冷效率能达到300%以上，2/3×10%÷300%=1/45，同时提高了汽轮机排气口的真空度，汽轮机的效率也提高，所以总效率会更高。
或者在高温换热器热介质出口与低温换热器热介质入口之间的管道上串联和/或并联除氧器和/或工质补给器，或者在高温换热器的下底面或下部侧面安装除氧器和/或工质补给器，或者在低温换热器上下底面或侧面安装除氧器和/或工质补给器，或者在低温换热器热介质出口与循环泵之间的管道上串联和/或并联除氧器和/或工质补给器，或者在循环泵与高温换热器的冷却介质入口之间的管道上串联和/或并联除氧器和/或工质补给器。
或者锅炉换成集热器，用于吸收太阳能或另外的设备产生的余热并使余热转化成机械能。
或者将汽轮机换成水轮机，用于工作介质未气化相变情况下的乏热转化为机械能。
或者低温换热器的冷却介质入口和出口不直接与节流膨胀阀以及压缩机连通，而是通过第三个换热器耦合的间接连接，即换热器一侧连接顺序为：低温换热器冷却介质出口、第三个换热器热介质通道、低温换热器冷却介质入口；换热器另一侧连接顺序为：节流膨胀阀的低压端口、第三个换热器的冷介质通道、压缩机的低压端口、散热器、节流膨胀阀的高压端口。
或者取消循环泵，依靠工作介质的热胀冷缩自动形成对流循环。即低温换热器的热介质出口与高温换热器的冷却介质入口通过管道连通连接。
所述的高温换热器和低温换热器，或者分别各是一个或多个换热器按照工质出入口首尾相连、冷却介质出入口首尾相连的方式组成两级以上的换热器组合。各换热器内部结构与现使用中的凝汽器或其它类型的热交换器一样。
本发明实施例提供自吸热式换热器组合，通过将来自于汽轮机的、需要冷却的乏汽的热量，不是传递给外界，而是传递给即将返回锅炉的上行冷工质，既达到下行的工质温度降低，提高汽轮机的低压端的真空度，同时又达到加热返回锅炉的工质，将热能回收再次利用，提高转化效率。而且不必从汽轮机引出蒸汽余热即将进入锅炉的工质，从而省略高压加热器和低压加热器及相关引热输送管道。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图：工质循环示意图。
1-锅炉、2-汽轮机、3-高温换热器、4-低温换热器、5-压缩机、6-节流膨胀阀、7-散热器、8-循环泵。
具体实施方式
为实现本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的思路是将返回锅炉1的工质用来冷却汽轮机2输出的蒸汽，同时将返回锅炉1的工质加热。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中，锅炉1的过热器蒸汽出口与汽轮机2的工质入口通过管道密闭连通连接，汽轮机2的工质出口与高温换热器3的热介质入口管道密闭连通连接，高温换热器3的热介质出口与除氧器、工质补给器管道密闭连通连接，除氧器、工质补给器与低温换热器4的热介质入口管道密闭连通连接，低温换热器4的热介质出口与循环泵8的入口管道密闭连通连接，循环泵8的出口与高温换热器3的冷却介质入口管道密闭连通连接，高温换热器3的冷却介质出口与锅炉1的省煤器通过管道密闭连通连接。或者除氧器、工质补给器与循环泵8串联和/或并联安装在低温换热器4的热介质出口与高温换热器3的冷却介质入口之间的任一管道上，或者除氧器和/或工质补给器直接安装在高温换热器3的下部或低温换热器的侧面或底面。低温换热器4的冷却介质入口通过管道连接到节流膨胀阀6的低压端，低温换热器4的冷却介质出口通过管道连接到压缩机的低压端。或者增加第三个换热器，低温换热器冷却介质出口和入口分别连接到第三个换热器的热介质入口和出口；压缩机5的低压端和节流膨胀阀6的低压端分别连接到第三个换热器的冷介质出口和入口。
或者锅炉1换成集热器，用于吸收太阳能或其它的设备产生的余热。
或者将汽轮机2换成水轮机，取消冷泵系统和/或循环泵，即循环泵两端的管道直达连通，让自来水或河水自动流经低温换热器冷却介质通道。用于工作介质未发生气化相变情况下的乏热转化为机械能，取消冷泵系统和循环泵的目的是使内部能耗减小，依靠物体的热胀冷缩形成对流来驱动水轮机工作。
采用自吸热式换热器组与冷泵的组合，外界能源只用于低温换热器4的冷却和循环泵8的工作，所需冷却介质流量很小，系统向外界排热也非常少，两个循环系统分别封闭循环，不会留下污垢，取消了换热器的清洗。
所以采用本发明的火电厂、核电厂不但燃料消耗大大减小，达到节能减排、节约水资源、效率大大提高，而且为电厂节省清洗的时间和资金，提高电厂的产能。

Claims (1)

1.自吸热式换热器组合，由锅炉、汽轮机或水轮机、高温换热器、低温换热器、循环泵、冷泵系统以及相应的连接管道组成，其特征在于：锅炉（1）的过热器蒸汽出口与汽轮机（2）的工质入口通过管道密闭连通连接，汽轮机（2）的工质出口与高温换热器（3）的热介质入口管道密闭连通连接，高温换热器（3）的热介质出口与低温换热器（4）的热介质入口管道密闭连通连接，低温换热器（4）的热介质出口与循环泵（8）的入口管道密闭连通连接，循环泵（8）的出口与高温换热器（3）的冷却介质入口管道密闭连通连接，高温换热器（3）的冷却介质出口与锅炉（1）的省煤器通过管道密闭连通连接，低温换热器（4）的冷却介质入口通过管道连接到节流膨胀阀（6）的低压端口，低温换热器（4）的冷却介质出口通过管道连接到压缩机（5）低压端口，压缩机（5）的高压端通过管道连通到散热器（7）的介质入口，散热器（7）的介质出口通过管道连接到节流膨胀阀（6）的高压端口；
或者在高温换热器（3）热介质出口与低温换热器（4）热介质入口之间的管道上串联和/或并联除氧器和/或介质补给器，或者在高温换热器（3）的底面或侧面安装除氧器和/或介质补给器，或者在低温换热器底面或下部的侧面安装除氧器和/或介质补给器，或者在低温换热器（4）与循环泵（8）之间的管道上串联和/或并联除氧器和/或介质补给器，或者在循环泵（8）与高温换热器（3）的冷却介质入口之间的管道上串联和/或并联除氧器和/或介质补给器；
或者锅炉（1）换成集热器，用于吸收太阳能或其它的设备产生的余热；
或者将汽轮机（2）换成水轮机，用于工作介质未发生气化相变情况下的乏热转化为机械能；
或者低温换热器（4）的冷却介质入口和出口不直接与节流膨胀阀（6）以及压缩机（5）连通，而是通过增加第三个换热器耦合的间接连接，即第三个换热器一侧连接顺序为：低温换热器（4）冷却介质出口、第三个换热器的热介质通道、低温换热器（4）冷却介质入口；第三个换热器另一侧连接顺序为：节流膨胀阀（6）的低压端口、第三个换热器的冷介质通道、压缩机（5）的低压端口、散热器（7）、节流膨胀阀的高压端口；
或者取消循环泵（8），低温换热器（4）的热介质出口与高温换热器（3）的冷却介质入口通过管道连通连接。
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