CN110822763A - 一种可以双效运行的电厂余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以双效运行的电厂余热回收系统，包括：凝汽器、蒸发器、驱动机组、冷凝器、节流阀、汽轮机抽气阀和汽轮机抽气管路，其中，驱动机组由吸收器、低压发生器、高压发生器和溶液泵组成，低压发生器与高压发生器并联，吸收器中的溶液通过溶液泵送入到低压发生器和高压发生器中，高温烟气通过烟气管路从电厂烟囱处引入到低压发生器中，过热蒸汽通过汽轮机抽气管路从汽轮机处引入到高压发生器中，汽轮机抽气管路上设置有汽轮机抽气阀。本发明的有益之处在于：(1)低压发生器与高压发生器可以双效运行，不仅保证了随时可以向外提供稳定的热量，而且可以满足不同的热量需求；(2)结构简洁，占地面积小，无安全隐患，实用性好。

Description

一种可以双效运行的电厂余热回收系统

技术领域

本发明涉及一种电厂余热回收系统，具体涉及一种可以双效运行的电厂余热回收系统，属于能源回收利用技术领域。

背景技术

我国煤炭资源丰富，原煤占能源可采总储量的58.8％，这在客观上决定了我国以煤炭为主的能源利用格局。

目前，我国绝大多数热电厂的低温循环水以及高温烟气都是直接排放的，大量的余热资源未能得到充分利用，不仅造成了能源浪费，还造成了环境污染，然而少数具备余热利用措施的热电厂也并未对热电厂的余热资源进行综合利用，普遍呈现余热资源利用效率偏低的困境。

通常，北方地区冬季采暖是通过汽轮机抽汽来实现的，由于热用户所需蒸汽参数很难与电厂抽汽参数完全匹配，所以所抽蒸汽在供给热用户之前一般都会通过减温减压等装置进行调整，使得二次蒸汽参数能达到热用户的供暖要求，然而，减温减压过程存在相当大的高品位能量损耗。另外，这种做法相当于直接用高品位能源来供热，这就降低了电厂发电效率。此外，由于整个供暖季节都是采用汽轮机抽汽，所以这种做法更是一种耗能较高的做法。

对于热电厂来说，能源浪费集中在循环水余热的浪费和烟气余热的浪费上。循环水余热和烟气余热这两种余热各有特点，具体的：

(1)循环水余热

火力发电厂的汽轮机乏汽一般通过开式循环冷却或闭式循环冷却的方式直接排放掉，形成巨大的冷端损失，其热损失占汽水循环热的45％以上。在凝汽器中用循环水冷却乏汽使其冷却为凝结水时，循环水的温度通常在30～40℃，循环水这部分热量是良好的低温热源，温度和流量都较为稳定，且水质相对洁净。

(2)烟气余热

对于大中型热电厂来说，排烟温度通常在110～150℃，有时候高达200℃，与之相应的烟气热损失相当于燃料热量的5％～12％，因此烟气余热是电厂中的另一种余热资源。回收烟气余热的同时，也可以回收烟气中水蒸汽的冷凝余热，使水蒸汽得到冷凝，解决热电厂消白烟问题。

充分回收利用热电厂的循环水余热和烟气余热对提高电厂能源利用率、降低机组供电煤耗、提高能源品位、保护生态环境、提升企业竞争力等都将起到重大作用。

中国专利CN201811270319.0公开了一种电厂余热和清洁能源综合利用系统，该综合利用系统以循环水余热作低温热源，以烟气余热和太阳能作驱动热源。该综合利用系统综合利用了电厂的循环水余热和烟气余热以及清洁能源——太阳能，虽然能源利用率较高，但从技术角度出发，仍存在一定的缺陷，具体的：

一、太阳能有明显的不稳定性，随着天气变化、季节变化、昼夜变化，太阳能的获取得不到时时保障；

二、槽式太阳能集热器占有一定的面积，在电厂空地或厂房顶部设置槽式太阳能集热器有着一定的安全隐患，并且原则上大部分电厂不允许在厂房顶部设置其他设备，有的电厂也没有太多空地供设置槽式太阳能集热器；

三、虽然具有烟气和太阳能两种驱动能源，但是吸收式热泵向外提供的采暖水只有75℃，若要向城市热网中提供更高温度的热水(例如110℃的热水)，则需要增设循环热水管道，循环热水管道中需要设置汽-水换热器，由汽-水换热器对从吸收式热泵流出的热水进行二级加热，结构比较复杂。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种供热稳定性好、占地面积小、可以满足不同热量需求并且结构简洁的电厂余热回收系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种可以双效运行的电厂余热回收系统，其特征在于，该电厂余热回收系统以电厂循环水作低温热源，以高温烟气作主要驱动能源，以过热蒸汽作补充驱动能源，该电厂余热回收系统的结构包括：凝汽器、蒸发器、驱动机组、冷凝器、节流阀、汽轮机抽气阀和汽轮机抽气管路，其中：

前述凝汽器的乏汽入口与汽轮机的乏汽出口连接；

前述蒸发器的循环水入口和循环水出口分别与凝汽器的循环水出口和循环水入口连接，前述蒸发器的冷剂蒸汽出口与驱动机组的冷剂蒸汽入口连接；

前述驱动机组由吸收器、低压发生器、高压发生器和溶液泵组成，其中，低压发生器与高压发生器并联，吸收器中的溶液通过溶液泵送入到低压发生器和高压发生器中，低压发生器和高压发生器中的溶液依靠重力返回到吸收器中，吸收器的冷剂蒸汽入口与蒸发器的冷剂蒸汽出口连接，吸收器的回水入口和回水出口分别与待加热的回水和冷凝器的热水入口连接，高温烟气通过烟气管路从电厂烟囱处引入到低压发生器中，过热蒸汽通过汽轮机抽气管路从汽轮机处引入到高压发生器中，汽轮机抽气阀设置在汽轮机抽气管路上，低压发生器和高压发生器的冷剂蒸汽出口与冷凝器的冷剂蒸汽入口连接；

前述冷凝器的冷剂出口与蒸发器的冷剂入口连接，节流阀设置在连接冷凝器与蒸发器的冷剂管路上，冷凝器的热水出口与热用户管网连接。

前述的可以双效运行的电厂余热回收系统，其特征在于，前述驱动机组具有多级并且串联，每一级驱动机组都与烟气管路和汽轮机抽气管路连接。

前述的可以双效运行的电厂余热回收系统，其特征在于，前述驱动机组具有二级或三级。

本发明的有益之处在于：

(1)在驱动机组中同时设置低压发生器和高压发生器，以高温烟气作主要驱动能源，以过热蒸汽作补充驱动能源，二者分别驱动低压发生器和高压发生器，低压发生器与高压发生器可以双效运行，不仅保证了随时可以向外提供稳定的热量，而且可以满足不同的热量需求；

(2)补充驱动能源——过热蒸汽来自于汽轮机，并且只需通过汽轮机抽气管路和汽轮机抽气阀就可以从汽轮机处引入到高压发生器中，结构简洁，占地面积小，无安全隐患，实用性好；

(3)用循环水余热作低温热源，用烟气余热和过热蒸汽作驱动热源，同时回收了电厂的两大余热——循环水余热和烟气余热，实现了电厂余热的高效利用；

(4)多级驱动机组串联，极大的提高了电厂余热的热效率。

附图说明

图1是本发明提供的可以双效运行的电厂余热回收系统的一个具体实施例的组成示意图。

图中附图标记的含义：1-汽轮机；2-凝汽器；3-蒸发器；4-一级吸收器；5-一级低压发生器；6-一级高压发生器；7-一级溶液泵；8-二级吸收器；9-二级低压发生器；10-二级高压发生器；11-二级溶液泵； 12-三级吸收器；13-三级低压发生器；14-三级高压发生器；15-三级溶液泵；16-冷凝器；17-节流阀；18-汽轮机抽汽阀；19-汽轮机抽汽管路。

具体实施方式

本发明提供的可以双效运行的电厂余热回收系统以电厂循环水作低温热源，以高温烟气作主要驱动能源，以过热蒸汽作补充驱动能源。

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1，本发明提供的可以双效运行的电厂余热回收系统的结构包括：凝汽器2、蒸发器3、驱动机组、冷凝器16、节流阀17、汽轮机抽气阀18和汽轮机抽气管路19。

凝汽器2是用来冷却汽轮机乏汽从而使汽轮机乏汽变为凝结水的，故凝汽器2的乏汽入口与汽轮机1的乏汽出口连接。

蒸发器3是一种换热器，其内装有冷剂。蒸发器3的循环水入口与凝汽器2的循环水出口连接，蒸发器3的循环水出口与凝汽器2的循环水入口连接，从凝汽器2流出的循环水进入到蒸发器3中并与蒸发器3中的冷剂进行热交换，蒸发器3中的冷剂从循环水中吸取热量后蒸发形成冷剂蒸汽。蒸发器3的冷剂蒸汽出口与驱动机组的冷剂蒸汽入口连接。

驱动机组是用来将温度较低的回水加热至所需温度的。驱动机组既可以是一级单独运行，也可以是多级串联同时运行，当采用多级驱动机组串联同时运行时，可以极大的提高电厂余热的热效率。一般情况下，驱动机组设置二级或三级基本就可以达到很好的效果了。图1 所示的是三级驱动机组串联同时运行。下面我们以第一级驱动机组为例，详细介绍驱动机组的组成结构。第一级驱动机组由一级吸收器4、一级低压发生器5、一级高压发生器6和一级溶液泵7组成。其中，一级低压发生器4与一级高压发生器6并联，一级吸收器4中的溶液 (稀溴化锂溶液)通过一级溶液泵7送入到一级低压发生器5和一级高压发生器6中，一级低压发生器5中的溶液(中浓度溴化锂溶液) 和一级高压发生器6中的溶液(高浓度溴化锂溶液)依靠重力返回到一级吸收器4中，一级吸收器4的冷剂蒸汽入口与蒸发器3的冷剂蒸汽出口连接，一级吸收器4的回水入口和回水出口分别与待加热的回水和冷凝器16的热水入口连接，高温烟气通过烟气管路从电厂烟囱处引入到一级低压发生器5中，过热蒸汽通过汽轮机抽气管路19从汽轮机1处引入到一级高压发生器6中，汽轮机抽气阀18设置在汽轮机抽气管路19上，一级低压发生器5和一级高压发生器6的冷剂蒸汽出口与冷凝器16的冷剂蒸汽入口连接。当采用多级驱动机组串联同时运行时，每一级驱动机组都与烟气管路和汽轮机抽气管路19 连接。

冷凝器16也是一种换热器。冷凝器16的冷剂出口与蒸发器3的冷剂入口连接，节流阀17设置在连接冷凝器16与蒸发器3的冷剂管路上，冷凝器16的热水出口与热用户管网连接。

本发明提供的可以双效运行的电厂余热回收系统的工作过程如下：

凝汽器2冷却从汽轮机1出来的乏汽，使乏汽变为凝结水，凝结水通过循环水管道进入蒸发器3中，在蒸发器3中与冷剂进行热交换，循环水降温后通过循环水管道又流回凝汽器2，冷剂吸收循环水的热量成为冷剂蒸汽，冷剂蒸汽进入到一级驱动机组中的吸收器——一级吸收器4里，一级吸收器4里的溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽后被稀释成溴化锂稀溶液，溴化锂浓溶液在被稀释的过程中放出吸收热，放出的吸收热加热回水，使回水的温度升高，稀释得到的溴化锂稀溶液则由一级溶液泵7送往一级低压发生器5和一级高压发生器6，其中，在一级低压发生器5中溴化锂稀溶液被主要驱动能源——高温烟气加热浓缩成中浓度溴化锂溶液，在一级高压发生器6中溴化锂稀溶液被补充驱动能源——过热蒸汽加热浓缩成高浓度溴化锂溶液，浓缩得到的中浓度溴化锂溶液和高浓度溴化锂溶液都依靠重力返回到一级吸收器4中，以便进行下一次循环，加热浓缩过程产生的冷剂蒸汽进入到下一级驱动机组(二级驱动机组)的吸收器——二级吸收器8里，从二级低压发生器9和二级高压发生器10出来的冷剂蒸汽进入到下一级驱动机组(三级驱动机组)的吸收器——三级吸收器12里，从三级低压发生器13和三级高压发生器14出来的冷剂蒸汽则进入到冷凝器16中，温度较低的回水经过一级吸收器4、二级吸收器8和三级吸收器12依次加热后成为所需的温度较高的热水，该热水流入到冷凝器16中，在冷凝器16中再进行一次热交换，成为温度更高的热水，该温度更高的热水可作为供水直接流入热用户管网中，冷剂蒸汽在冷凝器16中进行热交换后成为高压、低温冷剂，该高压、低温冷剂经节流阀17节流降压后回到蒸发器3中，准备开始新的循环。当用热需求不高时，关闭汽轮机抽汽阀18，驱动机组仅由高温烟气驱动，即仅低压发生器运行(单效运行)；当用热需求较高时，仅由高温烟气驱动驱动机组是不能满足要求的，此时需开启汽轮机抽汽阀 18，用从汽轮机1处抽来的过热蒸汽作补充驱动能源，由高温烟气和过热蒸汽一起驱动驱动机组，此时，吸收器中的溴化锂稀溶液由溶液泵分别送往低压发生器和高压发生器中，低压发生器与高压发生器一起运行(双效运行)。也就是说，根据实际用热需要的不同，可以随需打开或关闭汽轮机抽气阀18，以选择驱动能源的类型。

由于我们在驱动机组中同时设置了低压发生器和高压发生器，并以高温烟气作主要驱动能源，以过热蒸汽作补充驱动能源，二者分别驱动低压发生器和高压发生器，所以低压发生器与高压发生器可以双效运行，这样不仅保证了随时可以向外提供稳定的热量，而且可以满足不同的热量需求。

另外，由于补充驱动能源——过热蒸汽来自于汽轮机，并且只需通过汽轮机抽气管路和汽轮机抽气阀就可以从汽轮机处引入到高压发生器中，所以本发明提供的可以双效运行的电厂余热回收系统结构简洁，占地面积小，无安全隐患，实用性好。

此外，补充驱动能源——过热蒸汽是品位更高的能源，该电厂余热回收系统通常都用烟气驱动，仅在实际用热需求量较大并且烟气驱动不足以满足需要时，才考虑用品位更高的能源——过热蒸汽驱动，即才考虑利用汽轮机抽汽驱动。该电厂余热回收系统以汽轮机抽汽驱动作为代价，提高了循环水余热的能源品位。

综上，本发明提供的可以双效运行的电厂余热回收系统既实现了电厂两大余热——循环水余热和烟气余热同时回收，又保证了随时可以向外提供稳定的热量，而且很好的满足了不同的热量需求，在节约资源、保护环境、提高能源品位等方面具有积极的意义。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种可以双效运行的电厂余热回收系统，其特征在于，该电厂余热回收系统以电厂循环水作低温热源，以高温烟气作主要驱动能源，以过热蒸汽作补充驱动能源，该电厂余热回收系统的结构包括：凝汽器(2)、蒸发器(3)、驱动机组、冷凝器(16)、节流阀(17)、汽轮机抽气阀(18)和汽轮机抽气管路(19)，其中：

所述凝汽器(2)的乏汽入口与汽轮机(1)的乏汽出口连接；

所述蒸发器(3)的循环水入口和循环水出口分别与凝汽器(2)的循环水出口和循环水入口连接，所述蒸发器(3)的冷剂蒸汽出口与驱动机组的冷剂蒸汽入口连接；

所述驱动机组由吸收器、低压发生器、高压发生器和溶液泵组成，其中，低压发生器与高压发生器并联，吸收器中的溶液通过溶液泵送入到低压发生器和高压发生器中，低压发生器和高压发生器中的溶液依靠重力返回到吸收器中，吸收器的冷剂蒸汽入口与蒸发器(3)的冷剂蒸汽出口连接，吸收器的回水入口和回水出口分别与待加热的回水和冷凝器(16)的热水入口连接，高温烟气通过烟气管路从电厂烟囱处引入到低压发生器中，过热蒸汽通过汽轮机抽气管路(19)从汽轮机(1)处引入到高压发生器中，汽轮机抽气阀(18)设置在汽轮机抽气管路(19)上，低压发生器和高压发生器的冷剂蒸汽出口与冷凝器(16)的冷剂蒸汽入口连接；

所述冷凝器(16)的冷剂出口与蒸发器(3)的冷剂入口连接，节流阀(17)设置在连接冷凝器(16)与蒸发器(3)的冷剂管路上，冷凝器(16)的热水出口与热用户管网连接。

2.根据权利要求1所述的可以双效运行的电厂余热回收系统，其特征在于，所述驱动机组具有多级并且串联，每一级驱动机组都与烟气管路和汽轮机抽气管路(19)连接。

3.根据权利要求2所述的可以双效运行的电厂余热回收系统，其特征在于，所述驱动机组具有二级或三级。

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