CN111472855A

CN111472855A - 一种汽轮发电装置

Info

Publication number: CN111472855A
Application number: CN201910061306.0A
Authority: CN
Inventors: 宋惠军; 宋强; 宋劲松; 宋扬; 宋欢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2020-07-31

Abstract

本发明公开了一种汽轮发电装置，旨在提供一种能提取冷却水中的热能用于发电的汽轮发电装置。它包括汽水系统由汽轮机、凝汽器、循环水泵、凝结水泵、低温加热器、给水泵、锅炉组成，所述低温加热器为热泵，所述凝汽器凝结水通道出口、所述凝结水泵、所述热泵冷凝器的凝结水通道、所述给水泵顺序连接，在所述热泵蒸发器与所述凝汽器冷却水通道之间设置有热交换装置。本发明适用于凝汽式火力发电厂。

Description

一种汽轮发电装置

技术领域

本发明涉及一种汽轮发电系统，特别涉及一种汽轮发电系统的汽水装置。

背景技术

现有的凝汽式火力发电系统都是基于郎肯循环原理，其动力汽水系统包括锅炉、汽轮机、凝汽器、凝结水泵、低温加热器、给水泵。该动力汽水系统的工作原理是：水在锅炉中被加热成蒸汽，蒸汽进入汽轮机推动汽轮机的叶片做功，汽轮机带动发电机发电，做完功的乏汽（蒸汽）离开汽轮机后进入凝汽器，在凝汽器内，乏汽经过冷却水冷却后凝结成凝结水，凝结水经凝结水泵送入低温加热器加热后，再由给水泵将加热后的凝结水打入锅炉加热成蒸汽，然后蒸汽再进入汽轮机做功，这样周而复始不断地做功。这种发电系统的缺点是冷却水从乏汽中吸收来的热能难以再利用，直接排放既造成环境污染，又浪费能源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽轮发电装置，它能提取冷却水中的热能并将其搬运到凝结水中用于发电，从而减少环境污染，节约能源。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：一种汽轮发电装置，包括汽水系统由汽轮机、凝汽器、循环水泵、凝结水泵、低温加热器、给水泵、锅炉组成，所述低温加热器为热泵，所述凝汽器凝结水通道出口、所述凝结水泵、所述热泵冷凝器的凝结水通道、所述给水泵顺序连接，在所述热泵蒸发器与所述凝汽器冷却水通道之间设置有热交换装置。

本发明还可以：所述热泵的功率与所述热泵工作介质的工作温度相适配，所述热泵有足够的能力搬走冷却水中的热量，控制冷却水的温度，从而保证热泵在允许的工作温度范围内工作。当单台热泵的功率无法满足实际需要的问题时，可以采用多台热泵并联使用，即：所述热泵由两套以上分热泵组成，所述两套以上分热泵的连接方式为并联连接。所述热泵既可以是空气源热泵也可以为水源热泵。所述热交换装置既可以选用空气为传热介质，也可以选用水作为传热介质。所述热交换装置可以由所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述水源热泵蒸发器以及冷却水组成，所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述水源热泵蒸发器的循环水通道、所述循环水泵顺序连接成闭合回路，所述冷却水密封在所述的闭合回路中。所述热交换装置还可以由所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述水源热泵蒸发器以及江水或湖水组成，所述江水或湖水、所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述水源热泵蒸发器的循环水通道、所述江水或湖水顺序连通。所述热交换装置也可以由所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、大型污水换热装置、江水或湖水、所述水源热泵蒸发器、中介水循环水泵以及中介水组成，所述江水或湖水、所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述大型污水换热装置的污水通道、所述江水或湖水顺序连通，所述大型污水换热装置的净水通道、所述水源热泵蒸发器的循环水通道以及所述中介水循环水泵组成闭合的中介水循环回路，在所述闭合的中介水循环回路中设置有中介水。所述大型污水换热装置的净水通道通过支架设置在所述污水通道中，在所述污水通道的出水端设置有阻挡高温污水层纵向流动的阻挡装置。所述的阻挡装置由横向阻挡板和水位控制板组成，在所述横向阻挡板下方设有污水通道，所述水位控制板位于污水出水口处，并且低于所述横向阻挡板。所述的污水通道为污水排水槽，在所述污水排水槽进水口处的污水排水槽底部设置有井坑，在所述污水排水槽进水口处的上部设置有滤网，所述的净水通道由两根以上换热管组成，所述的两根以上换热管一端设置有分流器另一端设置有合流器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：⑴热泵提取冷却水中携带的热量并送给凝结水用于发电，节能；⑵减少冷却水对环境排放的热量，保护环境；⑶热泵的功率与热泵工作介质的工作温度相适配，也就是说热泵有足够的能力把冷却水的热量搬走，控制温度，从而保证热泵在允许的温度范围内工作；⑷从乏汽中搬走热量，可以降低汽轮机出口乏汽的饱和温度和压力，加大汽轮机的压力差，从而提高汽轮发电机组的效率；⑸由于稳定的高温污水层停留在上面，而低温污水从下面流过，因此在上层污水中吸收热量，效率更高；⑹由于将污水中的杂质进行了分离，因此大型污水换热装置不易堵塞。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1为冷却水封闭的单台热泵汽水系统原理图；

图2为冷却水封闭的多台热泵汽水系统原理图；

图3为冷却水开放的多台热泵汽水系统原理图；

图4为冷却水开放的多台热泵间接传热汽水系统原理图；

图5为大型污水换热装置半剖俯视图；

图6为大型污水换热装置A-A线的剖视图；

图7为大型污水换热装置B-B线的剖视图。

图中：乏汽1 凝汽器2 凝结水泵3 凝结水4 压缩机5 冷凝器6 加热后的凝结水7节流阀8 蒸发器9 冷却水10 循环水泵11 中介水12 大型污水换热装置13 中介水循环水泵14 污水通道进口15 污水通道出口16 净水通道进口17 净水通道出口18 分流器19 合流器20 换热管21 支架22 横向阻挡板23 井坑24 滤网25 纵向排渣口26 污水排水槽侧壁27 横向下排渣口28横向上排渣口29 水位控制板30 保温盖板31。

具体实施方式

案例一：

在图1中，一种汽轮发电装置的汽水系统由汽轮机、凝汽器2、循环水泵11、凝结水泵3、热泵、给水泵、锅炉组成，所述热泵由压缩机5、冷凝器6、节流阀8及蒸发器9组成。凝汽器2的凝结水通道出口、凝结水泵3、冷凝器6的凝结水通道、给水泵、锅炉、汽轮机及凝汽器2的乏汽1进口顺序连接。循环水泵11的出口、凝汽器2的冷却水通道、蒸发器9的循环水通道、循环水泵11的进口顺序闭合连接，形成封闭的冷却水循环回路，冷却水10设置在封闭的冷却水循环回路中。

在本装置中，热泵可以吸收蒸发器9中冷却水10的热量，并将这些热量运送给进入冷凝器6中的凝结水4，凝结水4变成加热后的凝结水7后，经给水泵进入锅炉变为蒸汽，再进入汽轮机做功，汽轮机带动发电机发电，从而减少热排放，节约能源。另外，通过加大热泵的功率或者减少冷却水10流量的方法，使上述热泵的功率与上述热泵工作介质的工作温度相适配，也就是说让热泵有足够的能力搬走蒸发器9中冷却水10的热量，从而控制蒸发器的温度，保证热泵在正常的工作温度范围内工作。

案例二：

在图2中，一种汽轮发电装置的汽水系统由汽轮机、凝汽器2、循环水泵11、凝结水泵3、热泵、给水泵、锅炉组成，所述热泵由多台分热泵组成，所述分热泵由压缩机5、冷凝器6、节流阀8及蒸发器9组成。凝汽器2的凝结水通道出口、凝结水泵3、各冷凝器6的凝结水通道、给水泵、锅炉、汽轮机及凝汽器2的乏汽1进口按照图2的原理图顺序连接。循环水泵11的出口、凝汽器2的冷却水通道、各蒸发器9的循环水通道、循环水泵11的进口按照图2的原理图顺序闭合连接，形成封闭的冷却水循环回路，冷却水10在封闭的冷却水循环回路中循环。

在图2的装置中，热泵可以吸收各蒸发器9中冷却水10的热量，并将这些热量运送给进入各冷凝器6中的凝结水4用于发电，从而减少热排放，节约能源。另外，通过采用并联的多台分热泵以加大热泵的功率或者减少冷却水10流量的方法，使上述热泵的功率与上述热泵工作介质的工作温度相适配，也就是说让热泵有足够的能力搬走各蒸发器9中冷却水10的热量，从而控制各蒸发器9的温度，保证热泵在正常的工作温度范围内工作。

案例三：

在图3中，一种汽轮发电装置的汽水系统由汽轮机、凝汽器2、循环水泵11、凝结水泵3、热泵、给水泵、锅炉组成，所述热泵由多台分热泵组成，所述分热泵由压缩机5、冷凝器6、节流阀8及蒸发器9组成。凝汽器2的凝结水通道出口、凝结水泵3、各冷凝器6的凝结水通道、给水泵、锅炉、汽轮机及凝汽器2的乏汽1进口按照图3的原理图顺序连接。江水或湖水、循环水泵11、凝汽器2的冷却水通道、各蒸发器9的循环水通道、江水或湖水按照图3的原理图顺序闭合连接，形成开放的冷却水循环回路，冷却水10在开放的冷却水循环回路中循环。

案例三与案例二的基本原理相同，区别是：案例三中，冷却水10采用开放的江水或湖水。

案例四：

在图4中，一种汽轮发电装置的汽水系统由汽轮机、凝汽器2、循环水泵11、大型污水换热装置13、凝结水泵3、热泵、给水泵、锅炉组成，所述热泵由多台分热泵组成，所述分热泵由压缩机5、冷凝器6、节流阀8及蒸发器9组成。如图5、图6、图7所示，所述大型污水换热装置13由污水通道进口15、污水通道出口16、净水通道进口17、净水通道出口18、分流器19、合流器20、换热管21、支架22、横向阻挡板23、井坑24 、滤网25、纵向排渣口26、污水排水槽侧壁27、横向下排渣口28、横向上排渣口29、水位控制板30及保温盖板31组成。凝汽器2的凝结水通道出口、凝结水泵3、各冷凝器6的凝结水通道、给水泵、锅炉、汽轮机及凝汽器2的乏汽1进口按照图4的原理图顺序连接。江水或湖水、循环水泵11、凝汽器2的冷却水通道、大型污水换热装置13的污水通道、江水或湖水按照图4的原理图顺序闭合连接，形成开放的冷却水循环回路，冷却水10在开放的冷却水循环回路中循环。中介水循环水泵14的出口、大型污水换热装置13的净水通道、各蒸发器9的循环水通道、中介水循环水泵14的进口按照图4的原理图顺序闭合连接，形成封闭的中介水循环回路，中介水12在所述中介水循环回路中循环。所述大型污水换热装置的净水通道通过支架设置在所述污水通道中，在所述污水通道的出水端设置有阻挡高温污水层纵向流动的阻挡装置。所述的阻挡装置由横向阻挡板23和水位控制板30组成，在所述横向阻挡板23下方设有污水通道，所述水位控制板30位于污水出水口处，并且低于所述横向阻挡板23。所述的污水通道为污水排水槽，在所述污水排水槽进水口处的污水排水槽底部设置有井坑24，在所述污水排水槽进水口处的上部设置有滤网25，所述的净水通道由两根以上换热管21组成，所述的两根以上换热管21一端设置有分流器19另一端设置有合流器20。高温冷却水10停留在污水排水槽的上层与换热管21交换热量，低温冷却水10经污水排水槽的下层、横向阻挡板23的下方，从水位控制板30的上方溢出，井坑24可以收集密度大的杂质，滤网25可以阻拦密度小的杂质，横向下排渣口28、横向上排渣口29、纵向排渣口26用于排放杂质。

Claims

1.一种汽轮发电装置，包括汽水系统由汽轮机、凝汽器、循环水泵、凝结水泵、低温加热器、给水泵、锅炉组成，其特征是：所述低温加热器为热泵，所述凝汽器凝结水通道出口、所述凝结水泵、所述热泵冷凝器的凝结水通道、所述给水泵顺序连接，在所述热泵蒸发器与所述凝汽器冷却水通道之间设置有热交换装置。

2.根据权利要求1所述的汽轮发电装置，其特征是：所述热泵的功率与所述热泵工作介质的工作温度相适配。

3.根据权利要求2所述的汽轮发电装置，其特征是：所述热泵由两套以上分热泵组成，所述两套以上分热泵的连接方式为并联连接。

4.根据权利要求3所述的汽轮发电装置，其特征是：所述热泵为水源热泵。

5.根据权利要求4所述的汽轮发电装置，其特征是：所述热交换装置由所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述水源热泵蒸发器以及冷却水组成，所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述水源热泵蒸发器的循环水通道、所述循环水泵顺序连接成闭合回路，所述冷却水密封在所述的闭合回路中。

6.根据权利要求4所述的汽轮发电装置，其特征是：所述热交换装置由所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述水源热泵蒸发器以及江水或湖水组成，所述江水或湖水、所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述水源热泵蒸发器的循环水通道、所述江水或湖水顺序连通。

7.根据权利要求4所述的汽轮发电装置，其特征是：所述热交换装置由所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、大型污水换热装置、江水或湖水、所述水源热泵蒸发器、中介水循环水泵以及中介水组成，所述江水或湖水、所述循环水泵、所述凝汽器冷却水通道、所述大型污水换热装置的污水通道、所述江水或湖水顺序连通，所述大型污水换热装置的净水通道、所述水源热泵蒸发器的循环水通道以及所述中介水循环水泵组成闭合的中介水循环回路，在所述闭合的中介水循环回路中设置有中介水。

8.根据权利要求7所述的汽轮发电装置，其特征是：所述大型污水换热装置的净水通道通过支架设置在所述污水通道中，在所述污水通道的出水端设置有阻挡高温污水层纵向流动的阻挡装置。

9.根据权利要求8所述的汽轮发电装置，其特征是：所述的阻挡装置由横向阻挡板和水位控制板组成，在所述横向阻挡板下方设有污水通道，所述水位控制板位于污水出水口处，并且低于所述横向阻挡板。

10.根据权利要求9所述的汽轮发电装置，其特征是：所述的污水通道为污水排水槽，在所述污水排水槽进水口处的污水排水槽底部设置有井坑，在所述污水排水槽进水口处的上部设置有滤网，所述的净水通道由两根以上换热管组成，所述的两根以上换热管一端设置有分流器另一端设置有合流器。