CN111219905B - 发电厂集中制冷加热系统冷热源组合配置结构和操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了发电厂集中制冷加热系统冷热源的组合配置结构和操作方法，结构包括热水型溴机、风冷冷水机组、水‑水整体式换热机组以及热水型溴机、风冷冷水机组、水‑水整体式换热机组的连接结构。本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式，通过热水型溴机或风冷冷水机组向空调制冷提供冷水，水‑水整体式换热机组提供空调热水；热水型溴机的冷却水取自发电厂工艺系统的开式循环冷却水系统，无需建设冷却塔。本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式利用废热进行集中制冷供热，可以很好地适应发电厂不同的运行状态变化和用户冷负荷波动的情况，节约占地面积和投资，提高能源利用率。

Description

发电厂集中制冷加热系统冷热源组合配置结构和操作方法
技术领域
本发明涉及一种发电厂集中制冷加热系统冷热源的组合配置结构和操作方法。
背景技术
随着火力发电机组容量的提高和社会的发展，发电厂内设置的工艺性空调系统、舒适性空调系统的能耗大幅增加，合理地配置制冷加热系统的冷热源与节能有着密切的关系。发电厂广泛采用的电制冷空调机组，利用机械压缩时制冷剂发生物理变化来完成热能的转移，按冷却方式可以分为水源空调机组和空气源空调机组。水源空调机组需要布置在室内，且需要设置冷却水系统；空气源空调机组不需要冷却水系统，露天布置，节省安装空间。吸收式制冷机组，可以利用发电厂废热产生的热水、蒸汽等作为热驱动源，配置冷却水系统带走热量制备冷水，从而实现废热利用，提高能源的梯级利用率。发电厂空调系统常规冷却水系统由冷却塔、冷却水泵等主要设备以及管道阀门及附件组成。冷却塔分为开式冷却塔和闭式冷却塔。
现有的发电厂集中制冷供热系统还不能完全利用发电厂废热，且冷热源设备占地面积大，投资高。现有集中制冷加热系统的冷热源设备通常包括热水型溴化锂机组/蒸汽型溴化锂机组、水冷冷水机组、冷却塔、水泵、板式换热器等设备，为周边用户提供用于空调或工业用的冷热源，占地面积较大，投资高。因此，有必要寻求一种既能满足发电厂用户供冷、供热需求，又能充分利用废热，提高能源利用率，节省机房占地面积和投资的集中制冷加热系统或者结构。
发明内容
本发明涉及一种发电厂集中制冷加热系统冷热源的组合配置结构和操作方法，在满足发电厂空调冷热负荷、生活用热水需求的同时，达到节约占地面积与初投资、提高能源利用率的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
发电厂集中制冷加热系统冷热源的组合配置结构，包括热水型溴机、风冷冷水机组以及水-水整体式换热机组；
热水型溴机的冷水供水管和风冷冷水机组的冷水供水管相连且连接至分水器；热水型溴机的冷水回水管与风冷冷水机组的冷水回水管相连且连接至冷水循环泵；
热水型溴机的冷却供水管与溴冷机冷却水加压泵相连，溴冷机冷却水加压泵的冷却供水管连接至开式循环水辅机冷却水供水母管；热水型溴机的冷却回水管与开式循环水辅机冷却水回水母管相连；
热水型溴机的热水供水管与烟气换热器相连，热水型溴机的热水回水管也与烟气换热器相连；水-水整体式换热机组的热水一次侧供回水管与烟气换热器相连。
作为优选方式，热水型溴机的冷水供水管和风冷冷水机组的冷水供水管上均设置有蝶阀；热水型溴机的冷水回水管与风冷冷水机组的冷水回水管上均设置有电动蝶阀，在电动蝶阀的两侧分别设置蝶阀。
作为优选方式，热水型溴机与溴冷机冷却水加压泵之间的冷却供水管上设置有蝶阀。
作为优选方式，溴冷机冷却水加压泵按2x100％配置，均为工频运行；
两个溴冷机冷却水加压泵分别位于第一冷却供水支管和第二冷却供水支管上。
作为优选方式，第一冷却供水支管上从一端到另一端依次设置蝶阀、手摇刷式过滤器、蝶阀、柔性接头、大小头、溴冷机冷却水加压泵、大小头、柔性接头、压力表、温度计、止回阀和蝶阀；第二冷却供水支管与第一冷却供水支管的结构一致。
作为优选方式，热水型溴机的热水供水管上设置电动蝶阀、温度计和蝶阀；热水型溴机的热水回水管上设置温度计和蝶阀。热水型溴机的热水供水管和热水回水管上还设置压力表。
作为优选方式，水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水供水管上设置蝶阀；烟气换热器与水-水整体式换热机组之间的热水回水管上设置热水循环泵连接段；
热水循环泵连接段的一端到另一端设置蝶阀、止回阀、压力变送器、柔性接头、大小头、热水循环泵、大小头、柔性接头、手摇刷式过滤器和蝶阀。
作为优选方式，热水循环泵连接段设置并联的两段。
作为优选方式，水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水回水管还连接除盐水装置，水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水回水管与除盐水装置之间的管道上设置电动调节阀和压力变送器。
作为优选方式，水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水供回水管还与生活热水换热一次管网连接。
发电厂集中制冷加热系统冷热源的组合配置结构操作方法，包括以下四种工况：
工况1：热水型溴机运行，向全厂用户提供空调用冷水，冷却水取自开式循环水辅机冷却水回水母管，风冷冷水机组和水-水整体式换热机组关闭；
工况2：风冷冷水机组全部运行，向全厂用户供冷；热水型溴机、水-水整体式换热机组关闭；
工况3：风冷冷水机组部分运行，向全厂用户供冷；热水型溴机、水-水整体式换热机组关闭；
工况4：供热工况：水-水整体式换热机组运行，向全厂用户提供空调用热水；热水型溴机、风冷冷水机组关闭；
工况1为供冷正常运行期工况，热水型溴机投入运行，风冷冷水机组关闭；工况2、工况3为调试期工况，在发电厂启动及检修期无回收余热和开式循环冷却水时使用；工况4为供热正常运行期工况。
本发明的有益效果是：
本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式，通过热水型溴化锂吸收式冷水机组(即热水型溴机)或风冷冷水机组向空调制冷提供冷水。溴冷机(即热水型溴机)在正常工况运行时使用，利用发电厂余热为用户提供冷负荷；电冷机(风冷冷水机组)在发电厂启动及检修期无余热或开式循环冷却水时使用，以及在正常运行工况时作为溴冷机的备用。当用户冷负荷改变时，对应不同的运行状态可以通过调节溴冷机的热水供水量或电冷机开启台数来适应冷负荷的变化。因此，本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式可以很好地适应发电厂不同的运行状态变化和用户冷负荷波动的情况。
本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式，热水型溴化锂吸收式冷水机组的冷却水取自发电厂工艺系统的开式循环冷却水系统，省去了暖通专业自建冷却塔的投资与占地面积。作为检修工况与备用的风冷冷水机组，利用室外空气带走热量，可以布置在制冷站的屋面上，节约占地。因此，本发明提出的冷热源组合方式整体布局紧凑，与外专业采用合并布置的方案，克服了现有系统方案设备种类多，投资高，占地面积大的缺陷。
本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式中设置了整体式水-水换热机组。烟气换热器提供的热源水不仅可以提供高温生活热水，提供给热水型溴化锂机组作为驱动能源制备空调冷水，而且可作为整体式换热机组的热源制备空调热水，为全厂用户提供热负荷，进一步消纳富余的废热。本发明提出冷热源组合方式克服了现有集中制冷供热系统余热消纳途径单一的缺陷。
总而言之，本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式，集供冷、供热及生活热水一次热源于一体，余热消纳途径不单一，系统功能多样化；布置紧凑，节约了投资与占地面积；能充分利用废热，提高能源利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A区域的结构示意图；
图3为图1中B区域的结构示意图；
图4为图1中C区域的结构示意图；
图5为图1中D区域的结构示意图；
图6为图1中E区域的结构示意图；
图7为图1中F区域的结构示意图；
图8为图1中G区域的结构示意图；
图9为图1中H区域的结构示意图；
图10为图1中I区域的结构示意图；
图11为图1中J区域的结构示意图；
图12为图1中K区域的结构示意图；
图13为图1中L区域的结构示意图；
图14为图1中M区域的结构示意图；
图15为图1中N区域的结构示意图；
图16为图1中O区域的结构示意图；
图17为图1中P区域的结构示意图；
图18为图1-图17的图例和名称示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如果含有术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如果存在第一特征在第二特征之上或之下，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。如果存在第一特征在第二特征之下、下方和下面，包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
现有集中制冷加热系统冷热源设备种类多、数量大，冷却水系统设置冷却塔等设备，导致占地面积大、投资高，且系统不能充分利用废热，能源利用率低。
实施例一
如图1-图18所示，发电厂集中制冷加热系统冷热源的组合配置结构，包括热水型溴机、风冷冷水机组以及水-水整体式换热机组；
热水型溴机的冷水供水管和风冷冷水机组的冷水供水管相连且连接至分水器；热水型溴机的冷水回水管与风冷冷水机组的冷水回水管相连且连接至冷水循环泵；
热水型溴机的冷却供水管与溴冷机冷却水加压泵相连，溴冷机冷却水加压泵的冷却供水管连接至开式循环水辅机冷却水供水母管；热水型溴机的冷却回水管与开式循环水辅机冷却水回水母管相连；
热水型溴机的热水供水管与烟气换热器相连，热水型溴机的热水回水管也与烟气换热器相连；水-水整体式换热机组的热水一次侧供回水管与烟气换热器相连。
本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式，通过热水型溴机或风冷冷水机组向空调制冷提供冷水，水-水整体式换热机组提供空调热水；热水型溴机的冷却水取自发电厂工艺系统的开式循环冷却水系统，无需建设冷却塔。随着运行工况的变化或用户冷负荷发生波动时，调整风冷冷水机组的运行状况。热水型溴机在正常制冷工况运行时使用，风冷冷水机组在发电厂启动及检修期供冷时使用，以及在正常制冷运行工况时作为溴冷机的备用；水-水整体式换热机组在供热工况运行时使用。
本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式利用废热进行集中制冷供热，可以很好地适应发电厂不同的运行状态变化和用户冷负荷波动的情况，节约占地面积和投资，提高能源率。
热水型溴机的冷水供水管和风冷冷水机组的冷水供水管上均设置有蝶阀；热水型溴机的冷水回水管与风冷冷水机组的冷水回水管上均设置有电动蝶阀，在电动蝶阀的两侧分别设置蝶阀。
热水型溴机与溴冷机冷却水加压泵之间的冷却供水管上设置有蝶阀。溴冷机冷却水加压泵按2x100％配置，均为工频运行；
两个溴冷机冷却水加压泵分别位于第一冷却供水支管和第二冷却供水支管上。第一冷却供水支管上从一端到另一端依次设置蝶阀、手摇刷式过滤器、蝶阀、柔性接头、大小头、溴冷机冷却水加压泵、大小头、柔性接头、压力表、温度计、止回阀和蝶阀；第二冷却供水支管与第一冷却供水支管的结构一致。
热水型溴机的热水供水管上设置电动蝶阀、温度计和蝶阀；热水型溴机的热水回水管上设置温度计和蝶阀。热水型溴机的热水供水管和热水回水管上还设置压力表。
水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水供水管上设置蝶阀；烟气换热器与水-水整体式换热机组之间的热水回水管上设置热水循环泵连接段；
热水循环泵连接段的一端到另一端设置蝶阀、止回阀、压力变送器、柔性接头、大小头、热水循环泵、大小头、柔性接头、手摇刷式过滤器和蝶阀。
热水循环泵连接段设置并联的两段。水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水回水管还连接除盐水装置，水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水回水管与除盐水装置之间的管道上设置电动调节阀和压力变送器。
水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水供回水管还与生活热水换热一次管网连接。
实施例二
水-水整体式换热机组分别与分水器和集水器连接，其中，水-水整体式换热机组通过热水供水管与分水器连接，水-水整体式换热机组通过热水回水管与集水器连接。水-水整体式换热机组于集水器之间的热水回水管还连接除盐水装置，水-水整体式换热机组于集水器之间的热水回水管与除盐水装置之间的管道上安装电动蝶阀和压力变送器，如图5所示。
如图16所示，分水器与集水器连接，分水器可以给用户(图中标注有用户1、用户2、用户3和用户4)提供冷水和热水。如图17所示，集水器可以用于回收冷水或者热水。
在热水型溴机与分水器之间的管道上设置有电动阀门V1，在分水器与水-水整体式换热机组之间的管道上设置有电动阀门V3，在分水器与冷水循环泵之间的管道上设置有电动阀门V2，在集水器与水-水整体式换热机组之间的管道上设置有电动阀门V4。在分水器和集水器之间的管路上安装自力式压差控制阀。在分水器和集水器上均安装温度计或者温度仪表。分水器和集水器均通过球阀连接外部管路。
实施例三
发电厂集中制冷加热系统冷热源的组合配置结构操作方法，包括以下四种工况：工况1：热水型溴机运行，向全厂用户提供空调用冷水，冷却水取自开式循环水辅机冷却水回水母管(也称为：发电厂工艺系统的开式循环冷却水系统供水管)，风冷冷水机组和水-水整体式换热机组关闭；
工况2：风冷冷水机组全部运行，向全厂用户供冷；热水型溴机、水-水整体式换热机组关闭；
工况3：风冷冷水机组部分运行，向全厂用户供冷；热水型溴机、水-水整体式换热机组关闭；
工况4：供热工况：水-水整体式换热机组运行，向全厂用户提供空调用热水；热水型溴机、风冷冷水机组关闭；
工况1为供冷正常运行期工况，热水型溴机投入运行，风冷冷水机组关闭；工况2、工况3为调试期工况，在发电厂启动及检修期无余热或开式循环冷却水时使用；工况4为供热正常运行期工况。各设备外部管路接口的电动阀门(电动蝶阀)的开/关状态与对应设备的开/关状态一致，其他电动阀门V1-V4在各种工况状态下的开闭情况如表1所示。
表1
不同工况下，设备运行情况如表2所示。
表2
注：表中“/”表示所在工况下设备不运行。
由于本实施例所介绍的方法为实施本发明实施例中一种发电厂集中制冷加热系统冷热源的组合配置结构所采用的，故而本发明实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的具体实施方式以及各种变化形式，所以在此对于装置如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中的方法，都属于本发明的保护范围。
本发明具有以下优势：
(1)热水型溴机利用废热制冷，水-水整体式换热机组利用废热供热，充分利用废热，能源利用率高；
(2)热水型溴机、风冷冷水机组作为制冷设备，风冷冷水机组在非正常运行工况时使用，也可作为备用制冷机组，适应发电厂不同的运行状态变化和冷负荷波动情况；
(3)热水型溴机的冷却水利用发电厂工艺系统的开始循环水系统，不需要建造冷却塔与专用冷却水，节约占地面积与设备投资。
总而言之，本发明提出的集中制冷加热系统冷热源组合方式，集供冷、供热及生活热水一次热源于一体，余热消纳途径不单一，充分利用发电厂废热，能充分利用废热，提高能源利用率，具备满足全厂用户冷、热负荷需求的功能，系统功能多样化；采用与外专业合并布置的方案以节约占地面积，布置紧凑，节约了投资与占地面积。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.发电厂集中制冷加热系统冷热源组合配置结构，其特征在于：包括热水型溴机、风冷冷水机组以及水-水整体式换热机组；
热水型溴机的冷水供水管和风冷冷水机组的冷水供水管相连且连接至分水器；热水型溴机的冷水回水管与风冷冷水机组的冷水回水管相连且连接至冷水循环泵；
热水型溴机的冷却供水管与溴冷机冷却水加压泵相连，溴冷机冷却水加压泵的冷却供水管连接至开式循环水辅机冷却水供水母管；热水型溴机的冷却回水管与开式循环水辅机冷却水回水母管相连；
热水型溴机的热水供水管与烟气换热器相连，热水型溴机的热水回水管也与烟气换热器相连；水-水整体式换热机组的热水一次侧供回水管与烟气换热器相连；
热水型溴机的冷水供水管和风冷冷水机组的冷水供水管上均设置有蝶阀；热水型溴机的冷水回水管与风冷冷水机组的冷水回水管上均设置有电动蝶阀，在电动蝶阀的两侧分别设置蝶阀；
热水型溴机与溴冷机冷却水加压泵之间的冷却供水管上设置有蝶阀；
溴冷机冷却水加压泵按2x100%配置，均为工频运行；两个溴冷机冷却水加压泵分别位于第一冷却供水支管和第二冷却供水支管上；
第一冷却供水支管上从一端到另一端依次设置蝶阀、手摇刷式过滤器、蝶阀、柔性接头、大小头、溴冷机冷却水加压泵、大小头、柔性接头、压力表、温度计、止回阀和蝶阀；第二冷却供水支管与第一冷却供水支管的结构一致；
水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水供水管上设置蝶阀；烟气换热器与水-水整体式换热机组之间的热水回水管上设置热水循环泵连接段；
热水循环泵连接段的一端到另一端设置蝶阀、止回阀、压力变送器、柔性接头、大小头、热水循环泵、大小头、柔性接头、手摇刷式过滤器和蝶阀。
2.根据权利要求1所述的发电厂集中制冷加热系统冷热源组合配置结构，其特征在于：热水型溴机的热水供水管上设置电动蝶阀、温度计和蝶阀；热水型溴机的热水回水管上设置温度计和蝶阀。
3.根据权利要求1所述的发电厂集中制冷加热系统冷热源组合配置结构，其特征在于：两台热水循环泵并联设置。
4.根据权利要求1所述的发电厂集中制冷加热系统冷热源组合配置结构，其特征在于：水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水回水管还连接除盐水装置，水-水整体式换热机组与烟气换热器之间的热水回水管与除盐水装置之间的管道上设置电动调节阀和压力变送器。
5.如权利要求1所述的发电厂集中制冷加热系统冷热源组合配置结构操作方法，其特征在于，包括以下四种工况：
工况1：热水型溴机运行，向全厂用户提供空调用冷水，冷却水取自开式循环水辅机冷却水回水母管，风冷冷水机组和水-水整体式换热机组关闭；
工况2：风冷冷水机组全部运行，向全厂用户供冷；热水型溴机、水-水整体式换热机组关闭；
工况3：风冷冷水机组部分运行，向全厂用户供冷；热水型溴机、水-水整体式换热机组关闭；
工况4：供热工况：水-水整体式换热机组运行，向全厂用户提供空调用热水；热水型溴机、风冷冷水机组关闭；
工况1为供冷正常运行期工况，热水型溴机投入运行，风冷冷水机组关闭；工况2、工况3为调试期工况，在发电厂启动及检修期无回收余热和开式循环冷却水时使用；工况4为供热正常运行期工况。
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