CN109556165A - 热电厂余热全回收的大通流管路供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，包括汽轮机组供热管网、余热热泵、热网加热器和间接冷却水塔，汽轮机组的高中压缸通过蒸汽管路与低压缸连接，凝汽器与低压缸连通。凝汽器通过循环水泵分为两路，一路与间接冷却水塔循环连接，一路通过主机循环水管路与余热热泵循环连接。供热管网的回水管路通过余热热泵连接到热网加热器的管程，或直接与热网加热器的管程连接，热网加热器的管程出口与供水管路连接。汽轮机中压缸的排汽出口连接到热网加热器加热器的壳程。本发明通过大通流管路供热系统将汽轮机的冷端余热量及辅机的各种散热量全部回收利用，提高了能源综合利用率，在不新增供热机组前提下，增加了30％的供热能力。

Description

热电厂余热全回收的大通流管路供热系统

技术领域

本发明属于电厂节能技术领域，涉及一种热电厂余热回收技术，具体涉及一种热电厂余热全回收的大通流管路供热系统。

背景技术

火电厂是一种高能耗企业，目前汽轮发电机组在冷凝工况下循环效率一般为40-48％，热电联产机组在供热季时机组热能利用率在60％左右。运行中有30％的冷端余热，通过循环水向大气排放，使机组效率下降、能源损失巨大，也降低了机组供热能力，增加了供热成本，并且造成对环境的污染。电厂循环冷却水余热属于低品位热源，直接向环境释放造成巨大的能源浪费，对环境会造成负面影响。

热电联产机组生产过程存在各种余热。其中凝汽器的冷端余热有量级大、集中性高的特点,它虽然能源品质较低，但随着科技的发展，目前已经能够大量提取且技术日益成熟。公开号为CN107869713A的发明专利申请公开“一种热电厂低品位余热再利用装置及方法，冷却塔和与冷却塔相连的循环水泵，在冷却塔的水槽内部设置有换热器，换热器设置有除盐水进口、除盐水出口、循环水进口管和循环水出口，除盐水进口通过除盐水泵与除盐水箱连接，除盐水出口通过除氧器与锅炉连接”。该专利申请利用冷却塔内循环水低品质热量加热除盐水温度，提高锅炉给的水温度，起到了余热回收、节能减排的效果。但是该专利申请没有实现汽轮机冷端余热及辅机散热量的全回收，发电厂低温余热尚有很大的潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，充分利用热电厂现有余热潜力，通过大通流管路供热系统，将发电厂的热量全部回收，提高能源综合利用率。

本发明的技术方案是：热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，包括汽轮机组和间接冷却水塔，汽轮机组包括高中压缸、低压缸和凝汽器，高中压缸通过蒸汽管路与低压缸连接，凝汽器位于低压缸的下部并与低压缸连通。系统还包括供热管网、余热热泵和热网加热器，凝汽器通过循环水泵分为两路，一路与间接冷却水塔循环连接，一路通过主机循环水管路与余热热泵循环连接，两路分别设有切换阀门。供热管网包括供水管路和回水管路，回水管路分为两路，一路通过余热热泵连接到热网加热器的管程，一路直接与热网加热器的管程连接，两路分别设有切换阀门，热网加热器的管程出口与供水管路连接。高中压缸的乏蒸汽出口通过蒸汽管路连接到热网加热器的壳程。

余热热泵为余热热泵为蒸汽热泵(蒸汽驱动吸收式热泵)或/和电热泵 (电驱动离心式热泵)，蒸汽热泵为1～18台，电热泵为1～10台。系统包括辅机冷却用水(闭冷水系统)单元，辅机冷却用水单元与凝汽器循环水的出入水管路并联连接。辅机冷却用水单元的循环水包括发电机氢气冷却器用水和定子线圈冷却水，主汽轮机、给水泵和汽轮机润滑油冷油器冷却水，以及辅机设备轴承冷却水等。汽轮机组为2台机组，热网循环泵四台并联连接，热网加热器为4台并联连接，每台热网加热器的出口和入口分别设有切换阀门。

在供热季时热机效率可达到60％，循环水余热全部回收后，机组循环热效率接近90％。两台超临界350MW的供热机组回收余热170MW，可年节约标煤5万吨，减少CO₂排放12.3万吨。相比大温差或高背压供热模式，本发明热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，通过大通流管路供热系统将热电循环水余热全利用，提高了能源综合利用率，在不新增供热机组前提下，增加了30％的供热能力，使供热成本大幅下降，推进了热电厂能源的全面节约和循环利用。

附图说明

图1为本发明热电厂余热全回收的大通流管路供热系统的流程示意图；

其中：1—1号汽轮机组、2—2号汽轮机组、3—高中压缸、4—低压缸、 5—2号机凝汽器、6—1号热网加热器、7—2号热网加热器、8—3号热网加热器、9—4号热网加热器、10—蒸汽热泵、11—2号机循环水泵、12—1 号机循环水泵、13-间接冷却水塔、14-蒸汽管路、15-1号机凝汽器、16 —主机循环水管路、17-切换阀门、18-热网循环水管路、19-2号机辅机冷却用水单元、20-1号机辅机冷却用水单元、21-电热泵、22-供水管路、 23-热网循环泵。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，如图1所示，包括供热管网、1号汽轮机组1、2号汽轮机组2、1号机辅机冷却用水单元20、 2号机辅机冷却用水单元19、9台蒸汽热泵10、10台电热泵21、4台热网加热器和间接冷却水塔13。4台热网加热器分别为1号热网加热器6、2热网号加热器7、3号热网加热器8和4号热网加热器9，4台热网加热器并联设置，每台加热器的出、入口分别设有切换阀门。汽轮机组包括高中压缸3、低压缸4和凝汽器，高中压缸通过蒸汽管路14与低压缸连接，凝汽器位于低压缸的下部并与低压缸联通。1号汽轮机组的1号机凝汽器15通过1号机循环水泵12分为两路，一路与间接冷却水塔循环连接，一路通过主机循环水管路与8台蒸汽热泵10循环连接，两路分别设有切换阀门17。 2号汽轮机组的2号机凝汽器5通过2号机循环水泵11分为两路，一路与间接冷却水塔循环连接，一路通过主机循环水管路与10台电热泵21循环连接，两路分别设有切换阀门17。1号机辅机冷却用水单元20与1号机凝汽器15出入水管路并联连接，2号机辅机冷却用水单元19与2号机凝汽器 5出入水管路并联连接。供热管网包括供水管路22和回水管路18，回水管路分为两路，一路通过9台蒸汽热泵10和10台电热泵21连接到4台热网循环泵23的入口，热网循环泵的出口连接到热网加热器的管程，一路直接通过4台热网循环泵23与热网加热器的管程连接，热网加热器的管程出口程与供水管路22连接。1号汽轮机组1的高中压缸的乏蒸汽出口通过蒸汽管路14连接到1号热网加热器6和2号热网加热器7的壳程。2号汽轮机组2的高中压缸的乏蒸汽出口通过蒸汽管路14连接到3号热网加热器8和 4号热网加热器9的壳程。1号机辅机冷却用水单元20的循环水为发电机转子、定子线圈产生的热量、主汽轮机、给水泵和汽轮机润滑油冷油器冷却水、辅机设备轴承冷却水，2号机辅机冷却用水单元19的循环水发电机转子、定子线圈产生的热量、主汽轮机、给水泵和汽轮机润滑油冷油器冷却水、辅机设备轴承冷却水。

本发明配置能够对循环水余热全部回收利用的余热热泵，采用具有大通流能力的全供热管路与其相匹配，满足热网加热器与余热回收的综合供热量要求。主机循环水管路与冷却塔循环和余热热泵循环之间进行切换，供热季将主机循环水管路切换为凝汽器→循环泵→余热热泵之间的闭式循环，在非供热季切回凝汽器→循环泵→冷却塔之间循环。蒸汽热泵是以消耗一部分能源(蒸汽)，使热能从低温热源向高温热源传递的设备。电热泵是通过电机驱动压缩机，介质在蒸发器与冷凝器之间的循环来提取机组冷端余热，提高机组效率，增加供热能力。

本发明热电厂余热全回收的大通流管路供热系统的运行过程为：供热季1号汽轮机组的1号机凝汽器15的42℃冷却水和1号机辅机冷却用水单元20的发电机转子、定子线圈冷却水和辅机设备轴承冷却水，温度为40℃，经1号机循环水泵12和主机循环水管路16到9台蒸气热泵10作热源，做完功降为30℃后返回1号机凝汽器和1号机辅机冷却用水单元20。同样2 号汽轮机组的1号机凝汽器5的冷却水和2号机辅机冷却用水单元19的主汽轮机、给水泵和汽轮机润滑油冷油器冷却水，温度为42℃，经2号机循环水泵11到10台电热泵21作热源，做完功降为30℃后返回2号机凝汽器和2号机辅机冷却用水单元19。供热管网的回收管路中50℃回水，分别进入9台蒸汽热泵10和10台电热泵21，通过蒸汽热泵和电热泵将供热管网中的循环水加热至70℃。70℃的供热管网中循环水经4台热网加热器加热至110℃，然后经供水管路22进入供热管网。非供热季切换回凝汽器→循环泵→冷却塔之间循环，通过切换阀门17进行切换。

在供热季将辅机冷却用水(闭冷水系统)切换为主机循环水供，使发电机转子、定子线圈产生的热量，主汽轮机及给水泵汽轮机润滑油冷油器的热量，以及发电生产过程中各辅机设备的轴承所产生的热量和各冷却器的热量全部由主机循环水带走，集中在余热热泵中进行提取，用于加热供热管网的循环水。

本发明在不依赖热力供热管网建设大温差供热系统的情况下，通过余热热泵技术完全回收利用电厂循环冷却水的余热，通过将闭冷水并入主机循环水，使发电生产过程中各冷却器及各辅机泵、风机的轴承散热量也进行了提取回收，真正实现了发电生产过程中的余热全部回收利用。与大温差或高背压供热模式相比，本发明的供热模式大幅减少了投资，适合长管线大容量的供热，促进了构建清洁低碳、安全高效的能源体系。

Claims (5)

1.一种热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，包括汽轮机组和间接冷却水塔(13)，所述汽轮机组包括高中压缸(3)、低压缸(4)和凝汽器，所述高中压缸通过蒸汽管路(14)与低压缸连接，所述凝汽器位于低压缸的下部并与低压缸连通；其特征是：所述系统还包括供热管网、余热热泵和热网加热器，所述凝汽器通过循环水泵分为两路，一路与间接冷却水塔循环连接，一路通过主机循环水管路(16)与余热热泵循环连接，两路分别设有切换阀门(17)；所述供热管网包括供水管路(22)和回水管路(18)，所述回水管路分为两路，一路通过余热热泵连接到热网加热器的管程，一路直接与热网加热器的管程连接，两路分别设有切换阀门(17)，所述热网加热器的管程出口与供水管路连接；所述汽轮机中压缸的乏蒸汽出口通过蒸汽管路(14)连接到热网加热器的壳程。

2.根据权利要求1所述的热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，其特征是：所述余热热泵为蒸汽热泵(10)或/和电热泵(21)，所述蒸汽热泵为1～20台，所述电热泵为1～10台。

3.根据权利要求1所述的热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，其特征是：所述系统包括辅机冷却用水单元，所述辅机冷却用水单元与凝汽器的出入水管路并联连接。

4.根据权利要求1所述的热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，其特征是：所述辅机冷却用水单元的循环水包括发电机转子和定子线圈的冷却水，主汽轮机、给水泵和汽轮机润滑油冷油器冷却水，以及辅机设备轴承冷却水。

5.根据权利要求1所述的热电厂余热全回收的大通流管路供热系统，其特征是：所述汽轮机组为2台机组，所述热网加热器为4台。