CN111595065B - 一种轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置及方法 - Google Patents

一种轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置及方法，包括汽轮机、轴封溢流蒸汽管道、凝汽器、吸收式热泵发生器、吸收式热泵冷凝器、吸收式热泵蒸发器、水‑水换热器、疏水管道、吸收式热泵吸收器、溶液热交换器、凝结水出水截止阀、凝结水管路及冷却塔，该装置及方法采用汽轮机轴封溢流蒸汽作为驱动热源，且能够对间冷系统循环水余热进行回收，将热量传递给凝结水系统，机组经济性较高。

Description

一种轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置及方法
技术领域
本发明属于电厂余热回收利用技术领域，涉及一种轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置及方法。
背景技术
轴封系统是为保持凝汽器真空、汽轮机安全运行的重要系统。汽轮机在升负荷过程中，高压缸进汽流量增加，轴封蒸汽汽源由辅助蒸汽供汽逐渐过渡至高压缸汽封漏汽，达到自密封效果。同时，系统设置一路轴封蒸汽溢流管路，将多余蒸汽排至凝汽器。近年来，大容量、高参数机组在全国各地纷纷投运，新建机组蒸汽参数已经达到28MPa/600℃/620℃，轴封溢流蒸汽参数也随之提高，直接排至凝汽器是明显的工质和热量损失。如何利用具有较高蒸汽品质的轴封溢流蒸汽成为电厂余热利用的一个课题。
在我国北方地区，由于水资源匮乏及自身工作可靠性高，采用表面式凝汽器的哈蒙式间接空冷系统正成为大型火电厂汽轮机乏汽冷却的主要选择。间冷系统采用闭式循环，降低了对水资源的消耗，但换热效果相比湿冷系统有天然劣势。尤其在夏季工况下，间冷系统进水温度可以达到60℃左右，设计背压比同类湿冷机组高出10～15kPa，机组冷端损失较高。目前，对间冷系统循环水余热的利用，主要是针对具有供热需求的机组，利用汽轮机抽汽作为驱动热源，通过吸收式热泵机组将循环水余热用于冬季供暖中。这种利用方式具有较大的局限性，对于非供热机组，该部分能量未能充分利用。且利用汽轮机抽汽作为驱动热源，影响了机组热循环效率，机组经济性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置及方法，该装置及方法采用汽轮机轴封溢流蒸汽作为驱动热源，且能够对间冷系统循环水余热进行回收，将热量传递给凝结水系统，机组经济性较高。
为达到上述目的，本发明所述的轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置包括汽轮机、轴封溢流蒸汽管道、凝汽器、吸收式热泵发生器、吸收式热泵冷凝器、吸收式热泵蒸发器、水-水换热器、疏水管道、吸收式热泵吸收器、溶液热交换器、凝结水出水截止阀、凝结水管路及冷却塔；
汽轮机的出口与轴封溢流蒸汽管道的入口相连通，轴封溢流蒸汽管道的出口与吸收式热泵发生器的驱动热源入口及凝汽器的入口相连通，吸收式热泵发生器的驱动热源出口与水-水换热器的驱动热源进口相连通，水-水换热器的驱动热源出口通过疏水管道与凝汽器的入口相连通；
汽轮机的乏汽出口与凝汽器的入口相连通，凝汽器的凝结水出口分为两路，一路与吸收式热泵吸收器的凝结水入口相连通，吸收式热泵吸收器的凝结水出口与吸收式热泵冷凝器的凝结水入口相连通，吸收式热泵冷凝器的凝结水出口与水-水换热器的凝结水入口相连通，水-水换热器的凝结水出口经凝结水出水截止阀与凝结水管路相连通，另一路与凝结水管路相连通；
吸收式热泵发生器的蒸汽出口与吸收式热泵冷凝器的蒸汽入口相连通，吸收式热泵冷凝器的蒸汽出口与吸收式热泵蒸发器的蒸汽入口相连通，吸收式热泵蒸发器的蒸汽出口与吸收式热泵吸收器的入口相连通，吸收式热泵发生器的循环工质侧与吸收式热泵吸收器的循环工质通过溶液热交换器进行换热；
凝汽器的循环水出口与吸收式热泵蒸发器的循环水入口及冷却塔的循环水入口相连通，凝汽器的循环水入口与吸收式热泵蒸发器的循环水出口及冷却塔的出口相连通。
凝汽器的循环水出口与吸收式热泵蒸发器的循环水入口之间通过进水管道相连通；
凝汽器的循环水入口与吸收式热泵蒸发器的循环水出口之间通过回水管道相连通。
轴封溢流蒸汽管道的出口与吸收式热泵发生器的驱动热源入口通过发生器进汽调节阀相连通；
轴封溢流蒸汽管道的出口与凝汽器的入口之间通过轴封溢流旁路调节阀相连通。
凝汽器的凝结水出口与吸收式热泵吸收器的凝结水入口之间设置有凝结水进水调节阀；
凝汽器的凝结水出口与凝结水管路之间设置有凝结水旁路调节阀。
进水管道上设置循环水进水截止阀，回水管道上设置循环水出水截止阀。
疏水管道上设置疏水调节阀。
吸收式热泵冷凝器的蒸汽出口通过节流阀与吸收式热泵蒸发器的蒸汽入口相连通。
本发明所述的轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收方法包括以下步骤：
在机组启动阶段，先投入循环水及凝结水系统运行，当机组负荷升高，开启发生器进汽调节阀，驱动蒸汽进入吸收式热泵发生器中，吸收式热泵系统进入工作状态；在事故状态下，关闭发生器进汽调节阀，打开轴封溢流旁路调节阀，完成吸收式热泵系统的停运工作，并保持轴封母管压力稳定；在检修状态下，通过发生器进汽调节阀及疏水调节阀对驱动热源系统进行隔离；通过循环水进水截止阀及循环水出水截止阀完成循环水系统的隔离；通过凝结水进水调节阀及凝结水出水截止阀完成凝结水系统的隔离。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置及方法在具体操作时，采用轴封溢流蒸汽驱动吸收式热泵，对凝汽器输出的高温循环水乏热进行回收，将获得的热量送至凝结水系统对凝结水进行一次加热，轴封溢流蒸汽放热后的高温饱和水在水-水换热器中对凝结水进行二次加热，实现轴封溢流蒸汽与循环水余热的回收利用。循环水系统提取一部分热量后，减少了间冷系统的散热负荷，对降低机组背压有促进作用，同时，回收的热量用于加热凝结水，以提高机组的经济性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为汽轮机、2为轴封溢流蒸汽管道、3为凝汽器、4为吸收式热泵发生器、5为吸收式热泵冷凝器、6为吸收式热泵蒸发器、7为吸收式热泵吸收器、8为溶液热交换器、9为发生器进汽调节阀、10为轴封溢流旁路调节阀、11为循环水至吸收式热泵蒸发器进水管道、12为回水管道、13为水-水换热器、14为疏水管道、15为疏水调节阀、16为循环水进水截止阀、17为循环水出水截止阀、18为凝结水进水调节阀、19为凝结水旁路调节阀、20为凝结水出水截止阀、21为冷却塔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置包括汽轮机1、轴封溢流蒸汽管道2、凝汽器3、吸收式热泵发生器4、吸收式热泵冷凝器5、吸收式热泵蒸发器6、水-水换热器13、疏水管道14、吸收式热泵吸收器7、溶液热交换器8、凝结水出水截止阀20、凝结水管路及冷却塔21；汽轮机1的出口与轴封溢流蒸汽管道2的入口相连通，轴封溢流蒸汽管道2的出口与吸收式热泵发生器4的驱动热源入口及凝汽器3的入口相连通，吸收式热泵发生器4的驱动热源出口与水-水换热器13的驱动热源进口相连通，水-水换热器13的驱动热源出口通过疏水管道14与凝汽器3的入口相连通；汽轮机1的乏汽出口与凝汽器3的入口相连通，凝汽器3的凝结水出口分为两路，一路与吸收式热泵吸收器7的凝结水入口相连通，吸收式热泵吸收器7的凝结水出口与吸收式热泵冷凝器5的凝结水入口相连通，吸收式热泵冷凝器5的凝结水出口与水-水换热器13的凝结水入口相连通，水-水换热器13的凝结水出口经凝结水出水截止阀20与凝结水管路相连通，另一路与凝结水管路相连通；吸收式热泵发生器4的蒸汽出口与吸收式热泵冷凝器5的蒸汽入口相连通，吸收式热泵冷凝器5的蒸汽出口与吸收式热泵蒸发器6的蒸汽入口相连通，吸收式热泵蒸发器6的蒸汽出口与吸收式热泵吸收器7的入口相连通，吸收式热泵发生器4的循环工质侧与吸收式热泵吸收器7的循环工质通过溶液热交换器8进行换热；凝汽器3的循环水出口与吸收式热泵蒸发器6的循环水入口及冷却塔21的循环水入口相连通，凝汽器3的循环水入口与吸收式热泵蒸发器6的循环水出口及冷却塔21的出口相连通。凝汽器3的循环水出口与吸收式热泵蒸发器6的循环水入口之间通过进水管道11相连通；凝汽器3的循环水入口与吸收式热泵蒸发器6的循环水出口之间通过回水管道12相连通，其中，进水管道11上设置循环水进水截止阀16，回水管道12上设置循环水出水截止阀17。
凝汽器3的凝结水出口与吸收式热泵吸收器7的凝结水入口之间设置有凝结水进水调节阀18；凝汽器3的凝结水出口与凝结水管路之间设置有凝结水旁路调节阀19。
疏水管道14上设置疏水调节阀15，轴封溢流蒸汽管道2的出口与吸收式热泵发生器4的驱动热源入口通过发生器进汽调节阀9相连通；轴封溢流蒸汽管道2的出口与凝汽器3的入口之间通过轴封溢流旁路调节阀10相连通；吸收式热泵冷凝器5的蒸汽出口通过节流阀与吸收式热泵蒸发器6的蒸汽入口相连通。
本发明所述的轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收方法包括以下步骤：
在机组启动阶段，应先投入循环水及凝结水系统运行，当机组负荷升高，开启发生器进汽调节阀9，驱动蒸汽进入吸收式热泵发生器4中，吸收式热泵系统进入工作状态，事故状态下，关闭发生器进汽调节阀9，打开轴封溢流旁路调节阀10，完成吸收式热泵系统的停运工作，并保持轴封母管压力稳定，检修转态下，通过发生器进汽调节阀9及疏水调节阀15对驱动热源系统进行隔离；通过循环水进水截止阀16及循环水出水截止阀17完成循环水系统的隔离；通过凝结水进水调节阀18及凝结水出水截止阀20完成凝结水系统的隔离。
本发明与现有技术相比，不向外供热，可广泛用于非供热机组，本发明既可用于新建机组,也可用于现有机组改造，通过调整轴封蒸汽溢流流量及循环水流量，在机组负荷变化或环境温度改变时均可稳定运行。

Claims (4)

1.一种轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置，其特征在于，包括汽轮机(1)、轴封溢流蒸汽管道(2)、凝汽器(3)、吸收式热泵发生器(4)、吸收式热泵冷凝器(5)、吸收式热泵蒸发器(6)、水-水换热器(13)、疏水管道(14)、吸收式热泵吸收器(7)、溶液热交换器(8)、凝结水出水截止阀(20)、凝结水管路及冷却塔(21)；
汽轮机(1)的出口与轴封溢流蒸汽管道(2)的入口相连通，轴封溢流蒸汽管道(2)的出口与吸收式热泵发生器(4)的驱动热源入口及凝汽器(3)的入口相连通，吸收式热泵发生器(4)的驱动热源出口与水-水换热器(13)的驱动热源进口相连通，水-水换热器(13)的驱动热源出口通过疏水管道(14)与凝汽器(3)的入口相连通；
汽轮机(1)的乏汽出口与凝汽器(3)的入口相连通，凝汽器(3)的凝结水出口分为两路，一路与吸收式热泵吸收器(7)的凝结水入口相连通，吸收式热泵吸收器(7)的凝结水出口与吸收式热泵冷凝器(5)的凝结水入口相连通，吸收式热泵冷凝器(5)的凝结水出口与水-水换热器(13)的凝结水入口相连通，水-水换热器(13)的凝结水出口经凝结水出水截止阀(20)与凝结水管路相连通，另一路与凝结水管路相连通；
吸收式热泵发生器(4)的蒸汽出口与吸收式热泵冷凝器(5)的蒸汽入口相连通，吸收式热泵冷凝器(5)的蒸汽出口与吸收式热泵蒸发器(6)的蒸汽入口相连通，吸收式热泵蒸发器(6)的蒸汽出口与吸收式热泵吸收器(7)的入口相连通，吸收式热泵发生器(4)的循环工质侧与吸收式热泵吸收器(7)的循环工质通过溶液热交换器(8)进行换热；
凝汽器(3)的循环水出口与吸收式热泵蒸发器(6)的循环水入口及冷却塔(21)的循环水入口相连通，凝汽器(3)的循环水入口与吸收式热泵蒸发器(6)的循环水出口及冷却塔(21)的出口相连通；
轴封溢流蒸汽管道(2)的出口与吸收式热泵发生器(4)的驱动热源入口通过发生器进汽调节阀(9)相连通；
轴封溢流蒸汽管道(2)的出口与凝汽器(3)的入口之间通过轴封溢流旁路调节阀(10)相连通；
凝汽器(3)的凝结水出口与吸收式热泵吸收器(7)的凝结水入口之间设置有凝结水进水调节阀(18)；
凝汽器(3)的凝结水出口与凝结水管路之间设置有凝结水旁路调节阀(19)；
进水管道(11)上设置循环水进水截止阀(16)，回水管道(12)上设置循环水出水截止阀(17)；
疏水管道(14)上设置疏水调节阀(15)。
2.根据权利要求1所述的轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置，其特征在于，凝汽器(3)的循环水出口与吸收式热泵蒸发器(6)的循环水入口之间通过进水管道(11)相连通；
凝汽器(3)的循环水入口与吸收式热泵蒸发器(6)的循环水出口之间通过回水管道(12)相连通。
3.根据权利要求1所述的轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置，其特征在于，吸收式热泵冷凝器(5)的蒸汽出口通过节流阀与吸收式热泵蒸发器(6)的蒸汽入口相连通。
4.一种轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收方法，其特征在于，基于权利要求1-3任一项所述的轴封溢流蒸汽驱动的吸收式热泵余热回收装置，包括以下步骤：
在机组启动阶段，先投入循环水及凝结水系统运行，当机组负荷升高，开启发生器进汽调节阀(9)，驱动蒸汽进入吸收式热泵发生器(4)中，吸收式热泵系统进入工作状态；在事故状态下，关闭发生器进汽调节阀(9)，打开轴封溢流旁路调节阀(10)，完成吸收式热泵系统的停运工作，并保持轴封母管压力稳定；在检修状态下，通过发生器进汽调节阀(9)及疏水调节阀(15)对驱动热源系统进行隔离；通过循环水进水截止阀(16)及循环水出水截止阀(17)完成循环水系统的隔离；通过凝结水进水调节阀(18)及凝结水出水截止阀(20)完成凝结水系统的隔离。
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