CN107477650A - 一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，包括热网加热系统，乏汽换热系统，压缩式热泵系统。压缩式热泵系统采用蒸汽驱动，蒸发器与凝汽器通过冷却循环水管路连接进行换热，热网回水依次经过热泵冷凝器、热泵压缩机乏汽换热器、汽轮机蒸汽直接加热换热器进行三级加热，整体温度可提升60℃~80℃。本发明的冷凝热回收系统在原有热电厂基础上，增加了蒸汽驱动的压缩式热泵，对冷凝热进行回收利用，进一步提高热网供水的温度，并且各系统可独立或合作运行，热量回收效率高，改造成本低。

Description

一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统
技术领域
本发明涉及一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，属于热电厂余热回收的技术领域。
背景技术
热电厂一般是通过燃煤锅炉加热产生蒸汽，推动汽轮机转动切割磁感线来发电。但是热能发电的效率低下，通过汽轮机的蒸汽仍有60％左右的热能没有利用起来，直接散失到环境中，造成能源浪费，产生的乏汽还需通过空冷或水冷进行降温后排放，提高了生产成本。因此热电厂一般采用热电联产技术回收热量进行供暖，目前多采用吸收式热泵回收冷凝热，但吸收式热泵能效较低，一般为0.4~2，且发生器需要的温度较高，在30℃左右；传统的压缩式热泵能效高，在3~6左右，但采用高品质的电能驱动，降低了能效比。因此针对热电厂采用蒸汽驱动压缩式热泵运转，可以提高能效比，就地取材，最大限度的回收利用蒸汽热量。基于此本发明提出了一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，热量回收效率高，且易于在现有热电厂基础上进行热量回收改进，降低了整改成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用蒸汽驱动的压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，包括热网加热系统，乏汽换热系统，压缩式热泵系统，所述热网加热系统包括锅炉汽轮机、第一换热器和增压泵；所述乏汽换热系统包括空冷岛和凝汽器；所述压缩式热泵系统包括压缩机，热泵汽轮机，冷凝器，蒸发器，节流阀和第二换热器；所述汽轮机出口抽提部分蒸汽通过管道分别与第一换热器和热泵汽轮机连接，排出的乏汽分别与空冷岛和凝汽器连接，所述热泵汽轮机与压缩机连接，排出的乏汽进入第二换热器进行换热，所述凝汽器的循环水进出口管路与蒸发器连接，热网回水通过管道分别与冷凝器和增压泵连接，经过第二换热器和第一换热器换热后用于热网供水。
所述锅炉汽轮机乏汽出口管路上设有三通阀，分别与空冷岛和凝汽器连接，通往空冷岛和凝汽器的管路上分别设有流量调节阀。
所述热泵汽轮机出口抽提部分蒸汽管道上设有三通阀，分别与第一换热器和热泵汽轮机连接，通往第一换热器和热泵汽轮机的管路上分别设有流量调节阀。
所述热网回水管路上设有三通阀，分别与冷凝器和增压泵连接，通往冷凝器和增压泵的管路上分别设有流量调节阀。
所述热网回水管路上设有除污器，位于三通阀前。
所述汽轮机出口抽提部分蒸汽压力在0.4MPa（绝压）以上。
所用压缩式热泵的冷媒为R134a，制热效率在5.0以上。
所述冷却循环水管路经过蒸发器换热后降温幅度可达15℃~25℃。
所述热网回水分别经过冷凝器换热、第二换热器和第一换热器换热后，整体温度可提升60℃~80℃。
本发明的有益效果是：本发明的冷凝热回收系统是在原有热电厂基础上，增加了蒸汽驱动的压缩式热泵，对冷凝热进行回收利用，进一步提高热网供水的温度，各系统可独立或合作运行，热量回收效率高，改造成本低。
附图说明
图1为燃煤电厂冷凝热回收系统示意图；
其中，1-锅炉汽轮机；2-空冷岛；3-第一换热器；4-第二换热器；5-增压泵；6-冷凝器；7-除污器；8-流量调节阀；9-压缩机；10-热泵汽轮机；11-蒸发器；12-节流阀；13-凝汽器。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步阐释，但这仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的特征及原理所做的等效变化，均包括于本发明专利申请范围内。
如图1所示，本发明提供了一种利用蒸汽驱动的压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，包括热网加热系统，乏汽换热系统，压缩式热泵系统（图中虚线框所示）。供热时，从锅炉汽轮机1抽提0.5MPa（绝压）、286℃的蒸汽，经过三通一路输送至热泵系统，驱动热泵汽轮机10带动压缩机9做功带动热泵循环工作，热网回水经冷凝器6换热后进入增压泵5，与热泵汽轮机10排出的乏汽在第二换热器4内换热，从而对热网回水进行两级加热；另一路输送至第一换热器3，对热网回水进行三级加热后成为凝结水返回锅炉。锅炉汽轮机排出的乏汽经过三通一路输送至空冷岛2散热，另一路进入凝汽器13，热泵冷端蒸发器11与凝汽器13循环冷却水形成回路，乏汽在凝汽器13表面与蒸发器11产生的循环冷却水进行换热，吸收的余热为热泵蒸发器11提供热源，蒸发器入11口管路上循环水温度为35℃，出口管路上循环水温度为20℃，用于凝汽器13内乏汽的冷却。热网回水经过除污器7除污后，经三通一路输送至冷凝器6内与冷媒换热，另一路直接连接至增压泵5，加压后进入换热器进行进一步换热升温。各分支管路上均设有流量调节阀12，方便对蒸汽及热网回水的流量进行控制和通断，从而选择合适的加热方式。
所用压缩式热泵采用蒸汽驱动，制热效率在5.0以上；采用的冷媒为R134a，对大气环境无影响。
热网回水温度为50℃，经过冷凝器6换热后温度为77.5℃，经过第二换热器和第一换热器换热后温度达到110℃。
本发明中，空冷岛系统与凝汽器13系统各自独立，空冷岛2可自行正常运转。首站系统与热泵系统各自独立，首站可不依赖于热泵单独运行。在整个采暖期，热网循环水泵全开，保证供回水温度在合理区间。初寒和末寒热泵部分运行，最大限度的回收余热供热；尖寒时期，热泵全部投运，同时通过调节第一换热器的蒸汽进入量来调节供水温度。
本发明的冷凝热回收系统是在原有热电厂基础上，增加了蒸汽驱动的压缩式热泵，对冷凝热进行回收利用，进一步提高热网供水的温度，各系统可独立或合作运行，热量回收效率高，改造成本低。

Claims (9)

1.一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，包括热网加热系统，乏汽换热系统，压缩式热泵系统，其特征在于：所述热网加热系统包括锅炉汽轮机、第一换热器和增压泵；所述乏汽换热系统包括空冷岛和凝汽器；所述压缩式热泵系统包括压缩机，热泵汽轮机，冷凝器，蒸发器，节流阀和第二换热器；所述汽轮机出口抽提部分蒸汽通过管道分别与第一换热器和热泵汽轮机连接，排出的乏汽分别与空冷岛和凝汽器连接，所述热泵汽轮机与压缩机连接，排出的乏汽进入第二换热器进行换热，所述凝汽器的冷却循环水进出口管路与蒸发器连接，热网回水通过管道分别与冷凝器和增压泵连接，经过第二换热器和第一换热器换热后用于热网供水。
2.根据权利要求1所述的一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，其特征在于：所述锅炉汽轮机乏汽出口管路上设有三通阀，分别与空冷岛和凝汽器连接，通往空冷岛和凝汽器的管路上分别设有流量调节阀。
3.根据权利要求1所述的一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，其特征在于：所述热泵汽轮机出口抽提部分蒸汽管道上设有三通阀，分别与第一换热器和热泵汽轮机连接，通往第一换热器和热泵汽轮机的管路上分别设有流量调节阀。
4.根据权利要求1所述的一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，其特征在于：所述热网回水管路上设有三通阀，分别与冷凝器和增压泵连接，通往冷凝器和增压泵的管路上分别设有流量调节阀。
5.根据权利要求1所述的一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，其特征在于：所述热网回水管路上设有除污器，位于三通阀前。
6.根据权利要求1-5所述的一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，其特征在于：所述汽轮机出口抽提部分蒸汽压力绝压在0.4MPa以上。
7.根据权利要求1-5所述的一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，其特征在于：所述压缩式热泵的冷媒为R134a，制热效率在5.0以上。
8.根据权利要求1-5所述的一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，其特征在于：所述冷却循环水管路经过蒸发器换热后降温幅度可达15℃~25℃。
9.根据权利要求1-5任一项所述的一种利用压缩式热泵回收燃煤电厂冷凝热系统，其特征在于：所述热网回水分别经过冷凝器换热、第二换热器和第一换热器换热后，整体温度可提升60℃~80℃。
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