CN113375208B - 燃煤机组耦合吸收式热泵的供热方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热方法及系统，热网循环水泵4、机组供热凝汽器5、小汽机乏汽加热器6、吸收式热泵7、尖峰加热器8、热网供水管道、第一控制阀a、第二控制阀b、第三控制阀c、第一机组汽轮机中压缸排汽和第四控制阀d。本发明提高燃煤电站效率及运行灵活性和减少资源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤机领域，尤其是涉及一种燃煤机组耦合吸收式热泵的供热方法、系统及装置。
背景技术
我国火电技术进步从提高初参数、蒸汽再热等方式向全工况运行、余热深度利用等方向转变。同时，北方地区开展集中供热，减少小型供热锅炉污染物的排放，改善冬季北方雾霾多发的环境问题。因此，火电机组进行热电联产对我国节能减排工作具有重要意义。
目前热电联产机组多采用抽凝式汽轮机、背压式汽轮机或者使凝器式汽轮机在供热工况下提高背压运行，提高燃煤电站效率及运行灵活性，减少污染物排放以及资源消耗是燃煤电站长期关注的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃煤机组耦合吸收式热泵的供热方法、系统及装置，旨在解决提高燃煤电站效率及运行灵活性和污染物排放以及资源消耗。
本发明提供一种燃煤机组耦合吸收式热泵的供热系统，包括：
包括，热网循环水泵4、机组供热凝汽器5、小汽机乏汽加热器6、吸收式热泵7、尖峰加热器8、热网供水管道、第一控制阀a、第二控制阀b、第三控制阀(c)、第一机组汽轮机中压缸排汽和第四控制阀(d)；所述热网循环水泵4入口与热网回水相连接，所述热网循环水泵4与所述机组供热凝汽器5的冷侧工质入口连接，所述机组供热凝汽器5的冷侧工质出口与所述小汽机乏汽加热器6冷侧工质入口及所述吸收式热泵7被加热工质入口相连接，所述吸收式热泵7被加热工质入口和所述小汽机乏汽加热器6冷侧工质入口相连接，所述吸收式热泵7被加热工质出口分别与所述小汽机乏汽加热器6冷侧工质出口、所述第一控制阀a入口和所述第三控制阀c入口连接，所述第一机组汽轮机中压缸排汽与所述第四控制阀d入口相连接，所述尖峰加热器8热侧工质入口与所述第四控制阀d出口相连接，所述尖峰加热器8冷侧工质入口与所述第一控制阀a出口相连接，所述尖峰加热器8冷侧工质出口与所述第二控制阀b入口相连接，所述第二控制阀b出口与所述第三控制阀c出口及所述热网供水管道相连接；
所述系统包括热网循环水泵小汽机(3)和第一机组低压汽轮机(2)，所述机组中压汽轮机排汽分别与所述第一机组低压汽轮机(2)入口和所述热网循环水泵小汽机(3)入口连接，所述热网循环水泵小汽机(3)出口与所述小汽机乏汽加热器(6)热侧工质入口和所述热网循环水泵(4)连接；
所述系统包括：第二机组凝汽器热井(10)、第二机组低压汽轮机(9)和第二机组中压汽轮机，所述机组供热凝汽器(5)热侧工质入口与所述第二机组低压汽轮机(9)排汽连接，所述机组供热凝汽器(5)热侧工质出口与所述第二机组凝汽器热井(10)连接；
所述系统包括：第一机组凝汽器热井(1)，所述第一机组凝汽器热井(1)与所述第一机组低压汽轮机(2)乏汽出口、所述吸收式热泵(7)冷源工质出口、所述尖峰加热器(8)热侧工质出口和所述小汽机乏汽加热器(6)热侧工质出口连接。
本发明还提供一种燃煤机组耦合吸收式热泵7的供热方法，包括：
S1、热网回水先经过所述热网循环水泵4增压，增压后进入所述机组供热凝汽器5被加热到一定温度范围；
S2、热网回水从机组供热凝汽器5出来后分流为两部分，一部分经过所述吸收式热泵7被加热到一定温度范围，另一部分通过所述小汽机乏汽加热器6被加热到一定温度范围，两部分加热后汇合；
S3、汇合后根据需求分流，一部分热网回水进入所述尖峰加热器8冷侧工质入口，另一部分进入第三控制阀c，通过所述第一控制阀a、所述第二控制阀b、所述第三控制阀c和所述第四控制阀d调整进入所述尖峰加热器8的所述第一机组中压缸汽轮机排汽及热网水量，调整后的热网回水从与尖峰加热器8出口连接的第二控制阀b出来后，与从第三控制阀c出来的热网回水合路后输入热网供水管道调整热网供水到不同温度。
采用本发明实施例，提高燃煤电站效率及运行灵活性和资源消耗。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1是本发明实施例的燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热系统的示意图；
图2是本发明实施例的燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热方法的流程图。
附图标记说明：
1：第一机组凝汽器热井；2：第一机组低压汽轮机；3：热网循环水泵小汽机；4：热网循环水泵；5：机组供热凝汽器；6：小汽机乏汽加热器；7：吸收式热泵；8：尖峰加热器；9：第二机组低压汽轮机；10：第二机组凝汽器热井；a：第一控制阀；b：第二控制阀；c：第三控制阀；d：第四控制阀。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，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，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系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装置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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“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，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接。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中的具体含义。
系统实施例
根据本发明实施例，提供了一种燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热系统，图1是本发明实施例的燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热系统的示意图，如图1所示，具体包括：
热网循环水泵4、机组供热凝汽器5、小汽机乏汽加热器6、吸收式热泵7、尖峰加热器8、热网供水管道、第一控制阀a、第二控制阀b、第三控制阀c、第一机组汽轮机中压缸排汽和第四控制阀d；热网循环水泵4入口与热网回水相连接，热网循环水泵4与机组供热凝汽器5的冷侧工质入口连接，机组供热凝汽器5的冷侧工质出口与小汽机乏汽加热器6冷侧工质入口及吸收式热泵7被加热工质入口相连接，吸收式热泵7被加热工质入口和小汽机乏汽加热器6冷侧工质入口相连接，吸收式热泵7被加热工质出口分别与小汽机乏汽加热器6冷侧工质出口、第一控制阀a入口和第三控制阀c入口连接，第一机组汽轮机中压缸排汽与第四控制阀d入口相连接，尖峰加热器8热侧工质入口与第四控制阀d出口相连接，尖峰加热器8冷侧工质入口与第一控制阀a出口相连接，尖峰加热器8冷侧工质出口与第二控制阀b入口相连接，第二控制阀b出口与第三控制阀c出口及热网供水管道相连接。
系统包括热网循环水泵小汽机3和第一机组低压汽轮机2，机组中压汽轮机排汽分别与第一机组低压汽轮机2入口和热网循环水泵小汽机3入口连接，热网循环水泵小汽机3出口与小汽机乏汽加热器6热侧工质入口和热网循环水泵4连接。
系统包括：第二机组凝汽器热井10、第二机组低压汽轮机9和第二机组中压汽轮机，机组供热凝汽器5热侧工质入口与第二机组低压汽轮机9排汽连接，机组供热凝汽器5热侧工质出口与第二机组凝汽器热井10连接。
系统包括：第一机组凝汽器热井，第一机组凝汽器热井与第一机组低压汽轮机2、吸收式热泵7、尖峰加热器8和小汽机乏汽加热器6连接。
根据上述系统具体实施方法如下：
本发明实施例采用朗肯循环为动力循环，耦合吸收式热泵，利用燃煤机组冷端余热，同时为用户提供热、电两种能源。通过冷端-吸收式热泵-抽汽过程的耦合优化，本发明实施例可大幅度提高燃煤机组的能量利用率。本系统将热网回水加热过程分为3个阶段：先在供热凝汽器中利用汽轮机乏汽潜热加热，之后分流为两部分，一部分作为被加热工质通过吸收式热泵被加热，另一部分通过小汽机乏汽加热器利用乏汽余热，汇合之后根据需求分流部分工质进入尖峰加热器，利用汽轮机抽气加热至设定温度。系统通过合理分配不同阶段加热热源，合理利用系统余热，机组的能量利用率较高，通过调整分流进入尖峰加热器比例，满足不同供热期所需热网供水温度，具有运行灵活性。
热网回水温度在40℃以上，热网供水温度多在70-120℃，为了满足热负荷在不同时期的变化，同时为了合理利用抽汽热量，本发明实施例提出一种燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热系统及运行方法。
系统包括吸收式热泵1、供热凝汽器2、尖峰加热器3、汽轮机4、发电机5以及第一控制阀a、第二控制阀b、第三控制阀c和第四控制阀d，其特征在于：热网回水依次经过吸收式热泵1冷源侧、供热凝汽器2和吸收式热泵1加热侧，之后分流为两股，一股经过第一控制阀a进入尖峰加热器3进一步被加热，之后经过第二控制阀b与另一股经过第三控制阀c的热网水进行混合，完成热网供水加热整个流程；
包括第一机组低压汽轮机2、热网循环水泵小汽机3、热网循环水泵4、机组供热凝汽器5、吸收式热泵7、尖峰加热器8、第二机组低压汽轮机(9)以及第一控制阀a、第二控制阀b、第三控制阀c和第四控制阀d，其特征在于：热网回水首先经过热网循环水泵4完成增压过程，之后先经过机组供热凝汽器5加热，之后分流为两部分，一部分作为被加热工质通过吸收式热泵7被加热，另一部分通过小汽机乏汽加热器6被加热，汇合之后根据需求分流部分工质进入尖峰加热器8，完成热网供水加热整个流程，#1机组中压汽轮机排汽分别与第一机组低压汽轮机2入口、热网循环水泵小汽机3入口、吸收式热泵7驱动蒸汽入口及尖峰加热器8热侧工质入口相连接；
第一机组低压汽轮机2排汽一部分进入吸收式热泵7冷源入口，其余部分进入#1机组凝汽器热井；
热网循环水泵4入口与热网回水相连接，出口与机组供热凝汽器5冷侧工质入口相连接，热网循环水泵4动力由热网循环水泵小汽机3提供，热网循环水泵小汽机3驱动蒸汽来自#1机组中压汽轮机排汽，驱动蒸汽做功之后进入小汽机乏汽加热器6热侧工质入口，放热之后汇入#1机组凝汽器热井；
机组供热凝汽器5热侧工质入口与第二机组低压汽轮机9排汽相连接，热侧工质出口与#2机组凝汽器热井(第二机组凝汽器热井10)相连接，冷侧工质入口与热网循环水泵4出口连接，冷侧工质出口与小汽机乏汽加热器6冷侧工质入口及吸收式热泵7被加热工质入口相连接；
吸收式热泵7工质为溴化锂溶液，吸收式热泵7冷源入口与第一机组低压汽轮机2排汽相连接，冷源工质出口汇入#1机组凝汽器热井；吸收式热泵7驱动蒸汽来自#1机组中压汽轮机(第一机组中压汽轮机)排汽，驱动蒸汽做功之后汇入#1机组凝汽器热井(第一机组凝汽热井)；吸收式热泵7被加热工质入口与机组供热凝汽器冷侧工质出口和小汽机乏汽加热器6冷侧工质入口相连接，出口分别与小汽机乏汽加热器6冷侧工质出口、第一控制阀a入口和第三控制阀c入口相连接；
汽轮机中压缸抽汽与第四控制阀d入口相连接，尖峰加热器3热侧工质入口与第四控制阀d出口相连接，热侧工质出口汇入#1机组凝汽器热井，尖峰加热器3冷侧工质入口与第一口控制阀a出口相连接，冷侧工质出口与第二控制阀b入口相连接，第二控制阀b出口与第三控制阀c出口及热网供水管道相连接；
热网回水先经过热网循环水泵4增压0.4-0.6MPa，之后进入机组供热凝汽器5被加热至60-70℃，之后分流为两部分，一部分经过吸收式热泵7被加热至85-90℃，另一部分通过小汽机乏汽加热器6利用小汽机乏汽余热被加热至85-90℃，汇合之后根据需求分流部分工质进入尖峰加热器8，调整进入尖峰加热器8的汽轮机抽汽及热网水量，可以调整热网供水温度在85-105℃之间，满足不同供热时期的温度需求。
本发明提高燃煤电站效率及运行灵活性，减少污染物排放以及资源消耗；
采用高背压机组乏汽先加热热网给水，之后将抽凝机组乏汽作为吸收式热泵冷源，合理利用冷端余热，提高能量利用率，同时可以显著降低机组综合发电煤耗率。
采用汽轮机抽汽驱动热网循环水泵，并将小汽机乏汽用于加热热网水，合理利用汽轮机抽汽的压力和热量，实现能量的梯级利用，可以降低机组的发电煤耗率。
通过调整进入尖峰加热器的汽轮机抽气及热网水量，可以调整热网供水温度在85-105℃之间，满足不同供热时期的温度需求，系统有较好的灵活性。
方法实施例
根据本发明实施例，提供了燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热方法，图2是本发明实施例的燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热方法的流程图，如图2所示，具体包括：
S1、热网回水先经过热网循环水泵4增压，增压后进入机组供热凝汽器5被加热到一定温度范围；
S2、热网回水从机组供热凝汽器5出来后分流为两部分，一部分经过吸收式热泵7被加热到一定温度范围，另一部分通过小汽机乏汽加热器6被加热到一定温度范围，两部分加热后汇合；
S3、汇合后根据需求分流，一部分热网回水进入尖峰加热器8冷侧工质入口，另一部分进入第三控制阀c，通过第一控制阀a、第二控制阀b、第三控制阀c和第四控制阀d调整进入尖峰加热器8和第一机组中压缸汽轮机排汽及热网水量，调整后的热网回水从与尖峰加热器8出口连接的第二控制阀b出来后，与从第三控制阀c出来的热网回水合路后输入热网供水管道调整热网供水到不同温度。
S1具体包括：
第一机组中压汽轮机排汽到热网循环水泵小汽机3，热网循环水泵小汽机3为热网循环水泵4提供驱动蒸汽将热网回水增压，增压后进入机组供热凝汽器5，第一机组中压汽轮机排汽到机组供热凝汽器5，放热后加热机组供热凝汽器5中的热网回水，放热后的蒸汽进入第二机组凝汽热井。
S2具体包括：第一机组汽轮机中压缸排汽一部分进入到第一机组低压汽轮机2做功，一部分作为驱动蒸汽进入热网循环水泵小汽机3，一部分作为驱动蒸汽进入吸收式热泵7热源工质入口，蒸汽从第一机组低压汽轮机2出来后，一部分进入第一机组凝汽热井1，另一部分进入吸收式热泵7冷源工质入口放热之后汇入第一机组凝汽器热井1；蒸汽从热网循环水泵小汽机3出来后进入小汽机乏汽加热器6热侧工质入口，放热之后汇入第一机组凝汽器热井1；蒸汽进入吸收式热泵7热源工质入口放热之后汇入第一机组凝汽器热井1；热网回水从机组供热凝汽器5出来后分流为两部分，一部分进入所述吸收式热泵7被加热工质入口，另一部分进入所述小汽机乏汽加热器6冷侧工质入口，被加热之后在吸收式热泵7被加热工质出口汇合。
S3具体包括：
汇合后根据需求分流，一部分热网回水通过第一控制阀a进入述尖峰加热器8冷侧工质入口，机组汽轮机中压缸排汽后经过第四控制阀d输入尖峰加热器8放热后输入到第一机组凝汽器热井，在尖峰加热器8加热后输出到第四控制阀d，另一部分热网回水进入第三控制阀c，与第四控制阀d流出的热网回水合路输入热网供水管道。
本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替本发明各实施例技术方案，并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。
Claims (5)
1.一种燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热系统，其特征在于，包括，热网循环水泵(4)、机组供热凝汽器(5)、小汽机乏汽加热器(6)、吸收式热泵(7)、尖峰加热器(8)、热网供水管道、第一控制阀(a)、第二控制阀(b)、第三控制阀(c)、第一机组汽轮机中压缸排汽和第四控制阀(d)；所述热网循环水泵(4)入口与热网回水相连接，所述热网循环水泵(4)与所述机组供热凝汽器(5)的冷侧工质入口连接，所述机组供热凝汽器(5)的冷侧工质出口与所述小汽机乏汽加热器(6)冷侧工质入口及所述吸收式热泵(7)被加热工质入口相连接，所述吸收式热泵(7)被加热工质入口和所述小汽机乏汽加热器(6)冷侧工质入口相连接，所述吸收式热泵(7)被加热工质出口分别与所述小汽机乏汽加热器(6)冷侧工质出口、所述第一控制阀(a)入口和所述第三控制阀(c)入口连接，所述第一机组汽轮机中压缸排汽与所述第四控制阀(d)入口相连接，所述尖峰加热器(8)热侧工质入口与所述第四控制阀(d)出口相连接，所述尖峰加热器(8)冷侧工质入口与所述第一控制阀(a)出口相连接，所述尖峰加热器(8)冷侧工质出口与所述第二控制阀(b)入口相连接，所述第二控制阀(b)出口与所述第三控制阀(c)出口及所述热网供水管道相连接；
所述系统包括热网循环水泵小汽机(3)和第一机组低压汽轮机(2)，所述机组中压汽轮机排汽分别与所述第一机组低压汽轮机(2)入口和所述热网循环水泵小汽机(3)入口连接，所述热网循环水泵小汽机(3)出口与所述小汽机乏汽加热器(6)热侧工质入口和所述热网循环水泵(4)连接；
所述系统包括：第二机组凝汽器热井(10)、第二机组低压汽轮机(9) 和第二机组中压汽轮机，所述机组供热凝汽器(5)热侧工质入口与所述第二机组低压汽轮机(9)排汽连接，所述机组供热凝汽器(5)热侧工质出口与所述第二机组凝汽器热井(10)连接；
所述系统包括：第一机组凝汽器热井(1)，所述第一机组凝汽器热井(1)与所述第一机组低压汽轮机(2)乏汽出口、所述吸收式热泵(7)冷源工质出口、所述尖峰加热器(8)热侧工质出口和所述小汽机乏汽加热器(6)热侧工质出口连接。
2.一种燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热方法，其特征在于，基于上述权利要求1的燃煤机组耦合吸收式热泵的冷端余热供热系统，所述方法具体包括：
S1、热网回水先经过所述热网循环水泵(4)增压，增压后进入所述机组供热凝汽器(5)被加热到一定温度范围；
S2、热网回水从机组供热凝汽器(5)出来后分流为两部分，一部分经过所述吸收式热泵(7)被加热到一定温度范围，另一部分通过所述小汽机乏汽加热器(6)被加热到一定温度范围，两部分加热后汇合；
S3、汇合后根据需求分流，一部分热网回水进入所述尖峰加热器(8)冷侧工质入口，另一部分进入第三控制阀(c)，通过所述第一控制阀(a)、所述第二控制阀(b)、所述第三控制阀(c)和所述第四控制阀(d)调整进入所述尖峰加热器(8)和所述第一机组中压缸汽轮机排汽及热网水量，调整后的热网回水从与尖峰加热器(8)出口连接的第二控制阀(b)出来后，与从第三控制阀(c)出来的热网回水合路后输入热网供水管道调整热网供水到不同温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S1具体包括：
第一机组中压汽轮机排汽到热网循环水泵小汽机(3)，热网循环水泵小汽机(3)为热网循环水泵(4)提供驱动蒸汽将热网回水增压，增压后进入所述机组供热凝汽器(5)，第一机组中压汽轮机排汽到机组供热凝汽器(5)，放热后加热机组供热凝汽器(5)中的热网回水，放热后的蒸汽进入第二机组凝汽热井。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括，所述S2具体包括：第一机组汽轮机中压缸排汽一部分进入到第一机组低压汽轮机(2)做功，一部分作为驱动蒸汽进入热网循环水泵小汽机(3)，一部分作为驱动蒸汽进入吸收式热泵(7)热源工质入口，蒸汽从第一机组低压汽轮机(2)出来后，一部分进入第一机组凝汽器 热井(1)，另一部分进入吸收式热泵(7)冷源工质入口放热之后汇入第一机组凝汽器热井(1)；蒸汽从热网循环水泵小汽机(3)出来后进入小汽机乏汽加热器(6)热侧工质入口，放热之后汇入第一机组凝汽器热井(1)；蒸汽进入吸收式热泵(7)热源工质入口放热之后汇入第一机组凝汽器热井(1)；热网回水从机组供热凝汽器(5)出来后分流为两部分，一部分进入所述吸收式热泵(7)被加热工质入口，另一部分进入所述小汽机乏汽加热器(6)冷侧工质入口，被加热之后在吸收式热泵(7)被加热工质出口汇合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：
汇合后根据需求分流，一部分热网回水通过第一控制阀(a)进入所述尖峰加热器(8)冷侧工质入口，机组汽轮机中压缸排汽后经过第四控制阀(d)输入尖峰加热器(8)放热后输入到第一机组凝汽器热井(1)，在尖峰加热器(8)加热后输出到第四控制阀(d)，另一部分热网回水进入第三控制阀(c)，与第四控制阀(d)流出的热网回水合路输入热网供水管道。
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