CN113357692A - 一种火电厂循环水余热回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火电厂循环水余热回收系统包括，电厂冷凝器，电厂冷凝器的进水端用于接入电厂循环水，电厂冷凝器的出水端和蒸发器的进水端相连通，蒸发器的出水端连通至冷却塔喷淋装置并进入电厂冷凝器循环使用；蒸发器的工质出口端和低温压缩机的工质入口端相连通，低温压缩机的工质出口端和中间换热器的第一侧的工质入口端相连通；中间换热器的第二侧的工质出口端和高温压缩机的工质入口端相连通，高温压缩机的工质出口端和热泵冷凝器的工质入口端相连通，热泵冷凝器的工质出口端和经济器的工质入口端相连通。相比传统吸收器热泵+尖峰加热器的循环水余热回收系统，本发明所述系统的热量利用效率提高80％。

Description

一种火电厂循环水余热回收系统
技术领域
本发明涉及余热回收技术，具体涉及一种火电厂循环水余热回收系统。
背景技术
随着国家能源消费改革、大气污染防治及节能减排低碳发展战略的推进，新型节能环保技术得到广泛关注。
目前，火电厂循环水余热利用主要采用蒸汽驱动的吸收式热泵提升至90℃，再采用尖峰加热器提升至120℃，而吸收式热泵的能量转化效率一般为1.6左右，尖峰加热器采用蒸汽直接加热，能量转换效率为1.0，现有余热利用系统综合能量转换效率仅为1.28，利用效率极低，产生了极大的能源浪费。专利文献CN102220888A公开了“热电厂循环水余热回收方法及系统”，该方案同样也是采用尖峰加热器的加热方式，同样也是存在能量转换效率低的问题。
火电厂的循环水量非常大，比如600MW电站循环水流量超过50000m3/h，余热资源多，节能潜力巨大，因此，研究如何提高火电厂循环水余热的利用效率具有重要的经济价值和环保效益。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术所存在的至少一技术问题，提供一种火电厂循环水余热回收系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种火电厂循环水余热回收系统，包括电厂冷凝器、冷却塔、低温压缩机、蒸发器、中间换热器、高温压缩机、经济器以及热泵冷凝器；
所述电厂冷凝器的进水端用于接入电厂循环水，电厂冷凝器的出水端和蒸发器的进水端相连通，蒸发器的出水端连通至冷却塔喷淋装置，冷却塔底部的水进入电厂冷凝器循环使用；
所述蒸发器的工质出口端和低温压缩机的工质入口端相连通，低温压缩机的工质出口端和中间换热器的第一侧的工质入口端相连通，中间换热器的第一侧的工质出口端和蒸发器的工质入口端相连通，以形成低温循环；
所述中间换热器的第二侧的工质出口端和高温压缩机的工质入口端相连通，高温压缩机的工质出口端和热泵冷凝器的工质入口端相连通，热泵冷凝器的工质出口端和经济器的工质入口端相连通，经济器的工质出口端和中间换热器的第二侧的工质入口端相连通，以形成高温循环。
进一步地，经所述热泵冷凝器加热后的水供应给供暖站使用，放热后的回水经供水泵送进入热泵冷凝器，以循环使用。
进一步地，所述的火电厂循环水余热回收系统还包括汽轮机，所述汽轮机的进水端用于接入电厂循环水，汽轮机的出水端和电厂冷凝器的进水端相连通。进一步地，在所述电厂冷凝器的出水端和蒸发器的进水端之间设置有循环水泵。
进一步地，所述循环水泵的安装位置要低于冷却塔底部液面以下。
进一步地，所述循环水泵采用变频泵。
进一步地，在所述中间换热器的第一侧的工质出口端和蒸发器的工质入口端之间连通设置有第一膨胀阀；在所述经济器的工质出口端和中间换热器的第二侧的工质入口端之间连通设置有第三膨胀阀。
进一步地，热泵冷凝器的工质出口端的工质还通过第二膨胀阀进入经济器气化吸热，以气态工质进入高温压缩机的喷气口。
进一步地，所述中间换热器采用双侧相变的板式换热器。
进一步地，所述低温循环的工质采用R134a冷媒；所述高温循环的工质采用R141b或R245fa或R1336mzz。
进一步地，所述热泵冷凝器采用钎焊换热器。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明提供一种火电厂循环水余热回收系统，通过循环水收集火电厂汽轮机乏汽的潜热热量，再利用两级压缩式热泵把热量转移至120℃高温热水，供应给供暖站使用，实现大温差的供暖需求，同时也为火电厂电厂调峰提供多余热源，本发明所采用的机械式热泵循环，余热利用效率高达2.3左右，相比传统吸收式+尖峰加热器的方式来说，热能的利用效率提高85％，。
本发明通过吸收循环水的热量，降低循环水温，可以降低冷却塔的处理量，减小冷却塔的规模，降低建造成本。
本发明通过闭式系统吸收循环水的余热，减少循环水与空气直接接触，大幅度减少了水量的散失，节约用水。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种火电厂循环水余热回收系统的组成示意图。
附图标记说明：1-电站锅炉；2-汽轮机；3-电厂冷凝器；4-冷却塔；5-循环水泵；6-蒸发器；7-低温压缩机；8-中间换热器；9-第一膨胀阀；10-高温压缩机；11-热泵冷凝器；12-第二膨胀阀；13-经济器；14-第三膨胀阀；15-供水泵。
具体实施方式
实施例：
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。术语“低温”、“高温”二者相对而言，并没有具体数值的限制。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
参阅图1所示，本实施例提供的一种火电厂循环水余热回收系统主要包括电站锅炉1、汽轮机2、电厂冷凝器3、冷却塔4、循环水泵5、蒸发器6、低温压缩机7、中间换热器8、第一膨胀阀9、高温压缩机10、热泵冷凝器11、第二膨胀阀12、经济器13、第三膨胀阀14、供水泵15以及配套的管道。
火电厂循环水系统温度常年维持在28-36℃直接，本发明方案以电厂循环水为热源，利用复叠式热泵技术，采用低温循环+高温循环的方式，直接把循环水的低品位热能，提升变成120℃的高品位热泵，供应给供暖站使用，实现大温差供暖。
具体地，该电厂冷凝器3的进水端用于接入电厂循环水即电站锅炉1出来的水，也就是说，电厂循环水主要是用来冷却电厂冷凝器3。优选地，在电厂循环水进入电厂冷凝器3之前还可以通过汽轮机2，冷却汽轮机2乏汽，以便降低汽轮机2排气压力，提高汽轮机2的发电效率。
而该电厂冷凝器3的出水端和蒸发器6的进水端相连通，蒸发器6的出水端连通至冷却塔4的喷淋装置，冷却塔4底部的水进入电厂冷凝器3循环使用；也就是说，被加热后的循环水进入系统的蒸发器6，降温后的低温循环水再经过冷却塔4的喷淋装置进一步降温，最终落入冷却塔4底部，以低温循环水再次进入电厂冷凝器3循环使用，如此，通过两级降温的耦合匹配，满足电厂冷凝器的进水温度需求。
该蒸发器6的工质出口端和低温压缩机7的工质入口端相连通，低温压缩机7的工质出口端和中间换热器8的第一侧的工质入口端相连通，中间换热器8的第一侧的工质出口端和蒸发器6的工质入口端相连通，以形成低温循环。也就是说，电厂循环水进入系统蒸发器6，低温循环系统的蒸发温度为30℃，低温气态工质进入低温压缩机7变成75℃的高压气态工质，然后在中间换热器8放热冷凝，冷凝的液态工质进入蒸发器6完成蒸发过程，该过程中吸收循环水热量，再次变为低温低压的气态工质进入低温压缩机7维持循环使用，经实践，整个低温循环的热能转化效率为3.9左右。
该中间换热器8的第二侧的工质出口端和高温压缩机10的工质入口端相连通，高温压缩机10的工质出口端和热泵冷凝器11的工质入口端相连通，热泵冷凝器11的工质出口端和经济器13的工质入口端相连通，经济器13的工质出口端和中间换热器8的第二侧的工质入口端相连通，以形成高温循环。该中间换热器8的第一侧为75℃左右的低温循环工质，第二侧为70℃左右的高温循环工质，换热温差保持在4-6℃，中间换热器8第二侧出口的中温低压气态高温循环工质进入高温压缩机10，提升至高温高压的气态工质，此时冷凝温度为125℃，然后经过热泵冷凝器11放热变成高压液态工质，大部分工质以液态形式进入经济器13再次降温，然后进入中间换热器8气化吸热，最终以中温低压气态工质进入高温压缩机10循环使用，经实践，整个高温循环的热能转化效率为3.8左右。
本系统在具体应用时，供暖站放热后的回水(温度为40℃左右)进入本发明系统，通过供水泵15进入热泵冷凝器11吸收热量升温，直至升高到120℃带压热水，供应给供暖站循环使用。
优选地，在该电厂冷凝器3的出水端和蒸发器6的进水端之间设置有循环水泵5，循环水泵5采用变频泵，通过改变循环水流量，达到实现不同电厂冷凝器冷却水温的目的，同时还适应系统的不同符合需求；且该循环水泵5的安装位置要低于冷却塔4底部液面以下。
优选地，在该中间换热器8的第一侧的工质出口端和蒸发器6的工质入口端之间连通设置有第一膨胀阀9，冷凝的液态工质经过第一膨胀阀9减压后进入蒸发器6气化吸收电厂循环水的热量。在经济器13的工质出口端和中间换热器8的第二侧的工质入口端之间连通设置有第三膨胀阀14。
此外，热泵冷凝器11的工质出口端的一部分工质还通过第二膨胀阀12进入经济器13气化吸热，以中压气态工质进入高温压缩机10的喷气口，一方面降低高温冷媒的过冷度，增加制热量，另一方面提高压缩机的压缩效率。
具体地，该中间换热器8采用双侧相变的板式换热器，实现双侧冷媒的高效相变换热过程。该热泵冷凝器11采用钎焊换热器，确保换热器具有一定的耐温和承压能力，供应120℃的带压高温水。该低温压缩机7和高温压缩机10依靠电力驱动或蒸汽驱动，便于火电厂直接使用；低温循环的工质采用R134a冷媒，高温循环的工质采用R141b、R245fa、R1336mzz(Z)或者混合高温工质等，其冷凝温度为125℃，如此，通过采用上述工质应用于本系统中，实现120℃热水供应的综合热量利用效率可达2.33，比传统吸收式+尖峰加热器的循环水余热利用系统提高约80％。
综上，本系统通过吸收利用火电厂28-36℃循环水热量，利用两级热泵循环，直接加热至120℃高温热泵，供应至供暖站使用，实现大温差供暖，实现120℃热水供应的综合热量利用效率可达2.33，相比常规吸收式热泵+尖峰换热器的余热利用系统，本发明系统的热量利用效率提高80％。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，包括电厂冷凝器、冷却塔、低温压缩机、蒸发器、中间换热器、高温压缩机、经济器以及热泵冷凝器；
所述电厂冷凝器的进水端用于接入电厂循环水，电厂冷凝器的出水端和蒸发器的进水端相连通，蒸发器的出水端连通至冷却塔喷淋装置，冷却塔底部的水进入电厂冷凝器循环使用；
所述蒸发器的工质出口端和低温压缩机的工质入口端相连通，低温压缩机的工质出口端和中间换热器的第一侧的工质入口端相连通，中间换热器的第一侧的工质出口端和蒸发器的工质入口端相连通，以形成低温循环；
所述中间换热器的第二侧的工质出口端和高温压缩机的工质入口端相连通，高温压缩机的工质出口端和热泵冷凝器的工质入口端相连通，热泵冷凝器的工质出口端和经济器的工质入口端相连通，经济器的工质出口端和中间换热器的第二侧的工质入口端相连通，以形成高温循环。
2.如权利要求1所述的火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，经所述热泵冷凝器加热后的水供应给供暖站使用，放热后的回水经供水泵送进入热泵冷凝器，以循环使用。
3.如权利要求1或2所述的火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，还包括汽轮机，所述汽轮机的进水端用于接入电厂循环水，汽轮机的出水端和电厂冷凝器的进水端相连通。
4.如权利要求1或2所述的火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，在所述电厂冷凝器的出水端和蒸发器的进水端之间设置有循环水泵。
5.如权利要求4所述的火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，所述循环水泵的安装位置要低于冷却塔底部液面以下；所述循环水泵采用变频泵。
6.如权利要求1所述的火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，在所述中间换热器的第一侧的工质出口端和蒸发器的工质入口端之间连通设置有第一膨胀阀；在所述经济器的工质出口端和中间换热器的第二侧的工质入口端之间连通设置有第三膨胀阀。
7.如权利要求1所述的火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，热泵冷凝器的工质出口端的工质还通过第二膨胀阀进入经济器气化吸热，以气态工质进入高温压缩机的喷气口。
8.如权利要求1或6或7所述的火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，所述中间换热器采用双侧相变的板式换热器。
9.如权利要求1所述的火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，所述低温循环的工质采用R134a冷媒；所述高温循环的工质采用R141b或R245fa或R1336mzz。
10.如权利要求1所述的火电厂循环水余热回收系统，其特征在于，所述热泵冷凝器采用钎焊换热器。
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