CN110966798A - 一种新型发电厂能源综合利用无温排水热力系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型发电厂能源综合利用无温排水热力系统，其特征在于，包括压缩机(9)，蒸发器(4)，节流装置(10)和冷凝器(6)；低压气态冷媒经过所述压缩机(9)加压后进入所述冷凝器(6)，在所述冷凝器(6)中冷媒与汽轮机给水系统进行热交换，经所述冷凝器(6)加热后的冷媒流经所述节流装置(10)，经所述节流装置(10)气化后的冷媒经过所述蒸发器(4)，冷媒在所述蒸发器(4)中将热量传递给汽轮机乏汽；在所述蒸发器(4)中冷凝后的冷媒重新进入了所述压缩机(9)。具有相当好的经济性和节能效果，而且避免了向环境排放温排水，整个热力系统不再依赖于水体热阱，即使在缺水和空气温度较高地区也有非常好的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及发电厂节能领域，特别是涉及核电、火电、光热、生物质等有乏热电厂的能源综合利用，属能源和节能领域。
背景技术
目前世界范围内发电厂的热力系统，通常采用蒸汽为工质的朗肯循环，一般来讲超临界火电机组循环效率大约在45％左右，大型核电机组一般为饱和蒸汽循环效率大约在35％左右。在世界上，绝大多数电力由热量转化而来，例如：锅炉、核反应堆、光热、可燃气、生物质等产生的热量，而这么庞大的热量只有平均不到40％转换为了电力，另外超过60％的大部分热量变成乏热，通过温排水等排到了环境中，大多数乏热都成为了水体热污染的污染源，这导致了地表水体温度的升高，降低水体溶解氧且加重水体污染，导致藻类生物的群落更替，加快水生生物的生化反应速度，破坏鱼类生存环境，危害人类健康。
如果有比该海区正常水温高4℃以上的热废水常年注入时，就会产生热污染的问题。而现有发电厂热力系统温排水的温度一般高于环境受纳水体温度6～11℃。目前世界上已经发生了一些热污染的危害事件。美国核电厂所导致的比斯坎湾热污染生物灭绝事件调查结果表明，在水温升高4℃以上的水域中，几乎所有的动植物绝迹，常见的硅藻、红藻和褐藻也消失了，而代之是高温种类的蓝绿藻大量地繁殖。
《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)规定，人为原因造成的天然水体水温的变化，周平均最大温升≤1℃，周平均最大温降≤2℃。国外的标准则是以保护鱼类为出发点，例如，美国规定，向河水中排放的热量不能使在任何月份的水温超过2.8℃，在湖泊和水库中则不允许超过1.6℃，在近海和海湾，夏季水温不允许超过该月平均温度的0.83℃，在冬季则不允许超过该月平均温度的1.2℃，由于人为的原因，海水的温度变化每小时不能超过0.56℃。
造成上述问题存在的原因是发电厂热量没有得到充分利用，由于乏热温度低，传统观点认为乏热(火用)值低没有利用价值，现有技术对于热力系统的乏热没有办法完全进行回收利用，从而造成大量低(火用)值的低品位热量流失，即造成了能量损失，也产生了大量的热污染。
本发明针对上述现有技术的不足之处，提供一种新型的发电厂能源综合利用无温排水热力系统。采用一套装置利用高品位能量将热力系统全部低品位乏热转换成较高品位的热量，用于能源综合利用，主要用途有如下几个方面：
1)用于回热，加热给水以提高热力系统效率；
2)海水淡化；
3)供热；
4)用于热力系统回热热源，加热给水；
5)制药厂，造纸厂，化工厂等需要中品位热量的设施；
6)机力通风冷却塔。本冷却塔用于启动停机，以及热用户需求不足时热量的平衡，可以将热力系统乏热散到空气。由于本发明将低品位乏热转换为较高品位热量，散热温度高，机力通风冷却塔造价可以大幅降低，同时对于空气温度不再敏感，在沙漠干旱等缺水地区同样有良好的应用效果。
发明内容
为了实现以上目的，本发明提供一种新型的发电厂能源综合利用无温排水热力系统。
本发明取消了传统热力系统中排放余热的最终热阱凝汽器和循环水系统，以及空冷系统，包括压缩机(9)，蒸发器(4)，节流装置(10)和冷凝器(6)；
低压气态冷媒经过所述压缩机(9)加压后进入所述冷凝器(6)，在所述冷凝器(6)中冷媒与汽轮机给水系统进行热交换，经所述冷凝器(6)加热后的冷媒流经所述节流装置(10)，经所述节流装置(10)气化后的冷媒经过所述蒸发器(4)，冷媒在所述蒸发器(4)中将热量传递给汽轮机乏汽；在所述蒸发器(4)中冷凝后的冷媒重新进入了所述压缩机(9)。
优选的，所述压缩机(9)出口经加压的冷媒可将热量传递给海水淡化系统，供热系统，热用户(12)，机力通风冷却塔(11)。
优选的，所述汽轮机乏汽在所述蒸发器(4)中与冷媒进行热交换，所述汽轮机乏汽在所述蒸发器(4)中凝结成为给水，所述给水由凝结水泵(5)输送到所述冷凝器(6)，所述给水在所述冷凝器(6)中吸收所述被加压冷媒的热量后进入原热力系统。所述给水被加热后，再通过原有的除氧器，给水泵，回热加热器后返回锅炉/核岛被加热形成蒸汽，通过汽轮机做功后又变成乏汽，从而形成循环。
优选的，所述压缩机(9)由小汽轮机(8)驱动。
从蒸发器(4)流出的热水由热水泵(16)加压后送入热用户管道(出水)，进入热用户换热器(12)内进行热交换，将热量传递给热用户，最后回到冷凝器(6)中(回水)吸收冷媒冷凝时产生的热量变成热水(出水)。
优选的，所述冷媒可为制冷剂氟利昂、氨或水。
优选的，所述蒸发器(4)的工作温度在10～18℃。
优选的，所述系统可设置抽真空装置和冷媒充液装置。
综上所述，本发明工作过程是一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，主系统将汽轮机循环系统产生的乏热增温后，传递给热用户循环系统，给水回热，视具体情况，能效比可达3～8具有相当好的经济性和节能效果，而且避免了向环境排放温排水，相比传统热力系统既无温排水，也没有冷却塔和水的蒸发损失，整个热力系统不再依赖于水体热阱，即使在缺水和空气温度较高地区也有非常好的经济性。
附图说明
图1一种新型的发电厂能源综合利用无温排水热力系统示意图；
其中：1核岛/锅炉；2汽轮机高中压缸；3汽轮机低压缸；4蒸发器；5凝结水泵；6冷凝器；7原有热力系统；8小汽轮机；9压缩机；10节流装置；11机力通风冷却塔；12热用户换热器；13热用户出水；14热用户回水；15核电MSR/锅炉再热器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了更清晰地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明取消了传统热力系统的冷凝器、循环水、空冷塔系统，由汽轮机低压缸3出来的乏汽被蒸发器4所冷凝，为了保证汽轮机的真空度，蒸发器中的工作温度在10～18℃，冷凝之后的给水，由凝结水泵5向前驱动通过冷凝器6，主机系统提取出来的乏热达到40～90℃，通过冷凝器6将热量传递给给水，给水通过原有热力系统7，经过除氧，给水泵升压，回热器加热后回到核岛/锅炉1，吸收热量再次变为蒸汽，蒸汽通过汽轮机高中压缸2，再通过核电MSR/锅炉再热器15的再热，通过汽轮机低压缸3做功发电，变成乏汽，形成热力循环。
如图1所示，在主系统中，冷媒通常为制冷剂氟利昂、氨或水等，主系统配有抽真空装置和充液装置以及其他有关的配套系统，首先低压气态冷媒被压缩机9加压进入冷凝器6并逐渐冷凝成高压液体，压缩机9由小汽轮机8所驱动，驱动蒸汽选择高压缸或者低压缸抽汽，小汽轮机8也可以选择背压汽轮机，利用主蒸汽作为驱动蒸汽，排汽由于温度较高，在冷凝过程中冷媒会释放出大量热能，这部分热能在冷凝器6中传给汽轮机给水回热加热器，在海水淡化，供热，其他热用户12，机力通风冷却塔11。随后压缩机中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流降压装置时，因为压力的突变而气化，形成气液混合物进入蒸发器。冷媒在蒸发器中不断气化，同时会吸收汽轮机乏汽中的热量使乏汽达到凝结。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压气体，重新进入了压缩机，如此循环往复。在这个循环中，可以保证汽轮机乏汽凝结温度较低，从而降低汽轮机背压，提高汽轮机的经济性；而蒸发器将热量传递给汽轮机给水，可以减少原汽轮机回热抽汽进一步提高汽轮机的经济性。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (7)
1.一种新型发电厂能源综合利用无温排水热力系统，其特征在于，包括压缩机(9)，蒸发器(4)，节流装置(10)和冷凝器(6)；
低压气态冷媒经过所述压缩机(9)加压后进入所述冷凝器(6)，在所述冷凝器(6)中冷媒与汽轮机给水系统进行热交换，经所述冷凝器(6)加热后的冷媒流经所述节流装置(10)，经所述节流装置(10)气化后的冷媒经过所述蒸发器(4)，冷媒在所述蒸发器(4)中将热量传递给汽轮机乏汽；在所述蒸发器(4)中冷凝后的冷媒重新进入了所述压缩机(9)。
2.如权利要求1所述的新型发电厂能源综合利用无温排水热力系统，其特征在于，所述压缩机(9)出口经加压的冷媒可将热量传递给海水淡化系统，供热系统，热用户(12)，机力通风冷却塔(11)。
3.如权利要求1所述的新型发电厂能源综合利用无温排水热力系统，其特征在于，所述汽轮机乏汽在所述蒸发器(4)中与冷媒进行热交换，所述汽轮机乏汽在所述蒸发器(4)中凝结成为给水，所述给水由凝结水泵(5)输送到所述冷凝器(6)，所述给水在所述冷凝器(6)中吸收所述被加压冷媒的热量后进入原热力系统。
4.如权利要求1所述的新型发电厂能源综合利用无温排水热力系统，其特征在于，所述压缩机(9)由小汽轮机(8)驱动。
5.如权利要求1所述的新型发电厂能源综合利用无温排水热力系统，其特征在于，所述冷媒可为制冷剂氟利昂、氨或水。
6.如权利要求1所述的新型发电厂能源综合利用无温排水热力系统，其特征在于，所述蒸发器(4)的工作温度在10～18℃。
7.如权利要求1所述的新型发电厂能源综合利用无温排水热力系统，其特征在于，所述系统可设置抽真空装置和冷媒充液装置。
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