CN113375211B - 燃煤机组供热系统、及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统及其运行方法，该系统包括：热网循环水泵(3)对流入的热网回水完成增压过程后，热网回水出口与第二机组供热凝汽器(4)连接，增压后的热网回水经过第二机组供热凝汽器(4)加热并通过两个出口将其分流为两部分，其中一个出口与第一吸收式热泵(6)连接，分流出来的一部分作为被加热工质通过第一吸收式热泵(6)被加热，另一个出口与第二吸收式热泵(7)连接，分流出来的另一部分通过第二吸收式热泵(7)被加热后汇合，#1机组中压汽轮机排汽分别与第一机组低压汽轮机(1)入口、热网循环水泵小汽机(2)入口、蒸汽喷射器(5)高压工质入口及第二吸收式热泵(7)驱动蒸汽入口相连通。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤机组供热技术领域，尤其是涉及一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统及其运行方法。
背景技术
发展绿色火电，开展高效清洁发电是我国火电行业的发展指南。随着我国技术发展及发展理念的转变，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，替代小型供热锅炉，是改善冬季北方雾霾多发的有效办法。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，由于热网回水温度在40℃以上，热网供水温度多在70-120℃，抽凝式机组汽轮机抽气温度较高，直接用于加热热网水有较大的不可逆损失，背压式汽轮机或者使凝器式汽轮机提高背压运行时，可以利用汽轮机乏汽加热热网水，可以合理利用冷端损失，抽凝式机组与高背压机组热电负荷特性如图1所示。在300MW机组中，热负荷为0-250MW时，高背压机组的电负荷范围明显小于抽凝机组的电负荷范围，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，亟须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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统及其运行方法，旨在解决现有技术中的上述问题。
本发明提供一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统，包括：第一机组低压汽轮机1、热网循环水泵小汽机2、热网循环水泵3、第二机组供热凝汽器4、蒸汽喷射器5、第一吸收式热泵6、第二吸收式热泵7以及第二机组低压汽轮机8，其中：
热网循环水泵3对流入的热网回水完成增压过程后，热网回水出口与第二机组供热凝汽器4连接，增压后的热网回水经过第二机组供热凝汽器4加热并通过两个出口将其分流为两部分，其中一个出口与第一吸收式热泵6连接，分流出来的一部分作为被加热工质通过第一吸收式热泵6被加热，另一个出口与第二吸收式热泵7连接，分流出来的另一部分通过第二吸收式热泵7被加热后汇合，#1机组中压汽轮机排汽分别与第一机组低压汽轮机1入口、热网循环水泵小汽机2入口、蒸汽喷射器5高压工质入口及第二吸收式热泵7驱动蒸汽入口相连通。
本发明提供一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统的运行方法，用于所述的耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统，具体包括：
将热网回水经过热网循环水泵3增压预定压力值；
增加后进入#2机组供热凝汽器4被加热至第一预定温度；
加热后分流为两部分，一部分经过第一吸收式热泵6被加热至第二预定温度，另一部分通过第二吸收式热泵7被加热至第三预定温度；
两部分分别加热后汇合并对外供热，蒸汽引射器5利用汽轮机抽汽引射热网循环水泵小汽机2乏汽，提升蒸汽压力用于驱动第一吸收式热泵5，通过调整进入第二吸收式热泵7的热网水及驱动蒸汽，调整热网供水温度的范围。
采用本发明实施例，通过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。此外，本发明实施例采用汽轮机抽汽驱动热网循环水泵，同时耦合蒸汽喷射器，用汽轮机抽汽引射小汽机乏汽，提升压力用于驱动热泵，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。并且，本发明实施例通过调整进入第二吸收式热泵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。
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是现有技术中的抽凝式机组与高背压机组热电负荷特性对比的示意图；
图2是本发明实施例的耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统的示意图；
图3是本发明实施例的耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统的运行方法的流程图。
具体实施方式
为了提高燃煤机组能源利用率及运行灵活性，减少污染物排放及资源消耗，本发明实施例提供了一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统及运行方法。本发明实施例采用朗肯循环为动力循环，耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵，利用燃煤机组汽轮机抽汽和冷端余热，同时为用户提供热、电两种能源。通过冷端-蒸汽喷射器-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。本发明实施例将热网回水加热过程分为2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，分别进入第一、第二吸收式热泵被加热，汇合之后对外供热。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，通过调整分流进入第二吸收式热泵的抽汽及热网水比例，满足不同供热期所需热负荷，具有较好的运行灵活性。
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通。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，提供了一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统，图2是本发明实施例的耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统的示意图，如图2所示，1为#1机组低压汽轮机、2为热网循环水泵小汽机、3为热网循环水泵、4为#2机组供热凝汽器、5为蒸汽喷射器、6为第一吸收式热泵、7为第二吸收式热泵、8为#2机组低压汽轮机。
根据本发明实施例的耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统具体包括：第一机组低压汽轮机1、热网循环水泵小汽机2、热网循环水泵3、第二机组供热凝汽器4、蒸汽喷射器5、第一吸收式热泵6、第二吸收式热泵7以及第二机组低压汽轮机8，其中：
热网循环水泵3对流入的热网回水完成增压过程后，热网回水出口与第二机组供热凝汽器4连接，增压后的热网回水经过第二机组供热凝汽器4加热并通过两个出口将其分流为两部分，其中一个出口与第一吸收式热泵6连接，分流出来的一部分作为被加热工质通过第一吸收式热泵6被加热，另一个出口与第二吸收式热泵7连接，分流出来的另一部分通过第二吸收式热泵7被加热后汇合，#1机组中压汽轮机排汽分别与第一机组低压汽轮机1入口、热网循环水泵小汽机2入口、蒸汽喷射器5高压工质入口及第二吸收式热泵7驱动蒸汽入口相连通。
在本发明实施例中，第一机组低压汽轮机1排汽接口与吸收式热泵7和#1机组凝汽器热井连接，排汽的一部分进入吸收式热泵7冷源入口，排汽的其余部分进入#1机组凝汽器热井。
在本发明实施例中，热网循环水泵3入口与热网回水相连通，热网循环水泵3出口与#2机组供热凝汽器4冷侧工质入口相连通，热网循环水泵3与热网循环水泵小汽机2连接并提供动力，#1机组中压汽轮机排汽与热网循环水泵小汽机2连接并提供驱动蒸汽，驱动蒸汽做功之后进入蒸汽喷射器5低压工质入口。
在本发明实施例中，#2机组供热凝汽器4热侧工质入口与#2机组低压汽轮机8排汽和第一吸收式热泵6冷源入口相连通，热侧工质出口与#2机组凝汽器热井相连通，冷侧工质入口与热网循环水泵3出口连通，冷侧工质出口与第一吸收式热泵6被加热工质入口及第二吸收式热泵7被加热工质入口相连通。
在本发明实施例中，第一吸收式热泵6冷源工质出口汇入#2机组凝汽器热井；第一吸收式热泵6与蒸汽喷射器5出口连接并获取其提供的驱动蒸汽，驱动蒸汽做功之后汇入#1机组凝汽器热井；第一吸收式热泵6被加热工质出口分别与第二吸收式热泵7被加热工质出口和热网供水相连通。
在本发明实施例中，第二吸收式热泵7冷源工质出口汇入#1机组凝汽器热井；第二吸收式热泵7与#1机组中压汽轮机排汽连接，并获取其提供的驱动蒸汽，该驱动蒸汽做功之后汇入#1机组凝汽器热井。
也就是说，在本发明实施例中：
热网回水首先经过热网循环水泵3完成增压过程，之后先经过#2机组供热凝汽器4加热，之后分流为两部分，一部分作为被加热工质通过第一吸收式热泵6被加热，另一部分通过第二吸收式热泵7被加热，汇合之后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#1机组低压汽轮机1入口、热网循环水泵小汽机2入口、蒸汽喷射器5高压工质入口及第二吸收式热泵7驱动蒸汽入口相连通；#1机组低压汽轮机1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3入口与热网回水相连通，出口与#2机组供热凝汽器4冷侧工质入口相连通，热网循环水泵3动力由热网循环水泵小汽机2提供，热网循环水泵小汽机2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蒸汽喷射器5低压工质入口；#2机组供热凝汽器4热侧工质入口与#2机组低压汽轮机8排汽和第一吸收式热泵6冷源入口相连通，热侧工质出口与#2机组凝汽器热井相连通，冷侧工质入口与热网循环水泵3出口连通，冷侧工质出口与第一吸收式热泵6被加热工质入口及第二吸收式热泵7被加热工质入口相连通；第一吸收式热泵6工质为溴化锂溶液，第一吸收式热泵6冷源工质出口汇入#2机组凝汽器热井；第一吸收式热泵6驱动蒸汽来自蒸汽喷射器5出口，驱动蒸汽做功之后汇入#1机组凝汽器热井；第一吸收式热泵6被加热工质出口分别与第二吸收式热泵7被加热工质出口和热网供水相连通；第二吸收式热泵7工质为溴化锂溶液，第二吸收式热泵7冷源工质出口汇入#1机组凝汽器热井；第二吸收式热泵7驱动蒸汽来自#1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。
采用本发明实施例，通过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。此外，本发明实施例采用汽轮机抽汽驱动热网循环水泵，同时耦合蒸汽喷射器，用汽轮机抽汽引射小汽机乏汽，提升压力用于驱动热泵，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。并且，本发明实施例通过调整进入第二吸收式热泵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，提供了一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统的运行方法，用于上述耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统，图3是本发明实施例的耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统的运行方法的流程图，如图3所示，根据本发明实施例的耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统的运行方法具体包括：
步骤301，将热网回水经过热网循环水泵3增压预定压力值；
步骤302，增加后进入#2机组供热凝汽器4被加热至第一预定温度；
步骤303，加热后分流为两部分，一部分经过第一吸收式热泵6被加热至第二预定温度，另一部分通过第二吸收式热泵7被加热至第三预定温度；
步骤304，两部分分别加热后汇合并对外供热，蒸汽引射器5利用汽轮机抽汽引射热网循环水泵小汽机2乏汽，提升蒸汽压力用于驱动第一吸收式热泵5，通过调整进入第二吸收式热泵7的热网水及驱动蒸汽，调整热网供水温度的范围。
以下对本发明实施例的上述技术方案进行举例说明。
首先，热网回水先经过热网循环水泵3增压0.4-0.6MPa，之后进入#2机组供热凝汽器4被加热至60-70℃，之后分流为两部分，一部分经过第一吸收式热泵6被加热至85-90℃，另一部分通过第二吸收式热泵7被加热至85-120℃，汇合之后对外供热，蒸汽引射器5利用汽轮机抽汽引射热网循环水泵小汽机2乏汽，提升蒸汽压力用于驱动第一吸收式热泵5，通过调整进入第二吸收式热泵7的热网水及驱动蒸汽，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。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本文件的实施例而已，并不用于限制本文件。对于本领域技术人员来说，本文件可以有各种更改和变化。凡在本文件的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本文件的权利要求范围之内。
Claims (5)
1.一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统，其特征在于，包括：第一机组低压汽轮机(1)、热网循环水泵小汽机(2)、热网循环水泵(3)、第二机组供热凝汽器(4)、蒸汽喷射器(5)、第一吸收式热泵(6)、第二吸收式热泵(7)以及第二机组低压汽轮机(8)，其中：
热网循环水泵(3)对流入的热网回水完成增压过程后，热网回水出口与第二机组供热凝汽器(4)连接，增压后的热网回水经过第二机组供热凝汽器(4)加热并通过两个出口将其分流为两部分，其中一个出口与第一吸收式热泵(6)连接，分流出来的一部分作为被加热工质通过第一吸收式热泵(6)被加热，另一个出口与第二吸收式热泵(7)连接，分流出来的另一部分通过第二吸收式热泵(7)被加热后汇合，#1机组中压汽轮机排汽分别与第一机组低压汽轮机(1)入口、热网循环水泵小汽机(2)入口、蒸汽喷射器(5)高压工质入口及第二吸收式热泵(7)驱动蒸汽入口相连通；
第一机组低压汽轮机(1)排汽接口与吸收式热泵(7)和#1机组凝汽器热井连接，排汽的一部分进入吸收式热泵(7)冷源入口，排汽的其余部分进入#1机组凝汽器热井；
热网循环水泵(3)入口与热网回水相连通，热网循环水泵(3)出口与#2机组供热凝汽器(4)冷侧工质入口相连通，热网循环水泵(3)与热网循环水泵小汽机(2)连接并提供动力，#1机组中压汽轮机排汽与热网循环水泵小汽机(2)连接并提供驱动蒸汽，驱动蒸汽做功之后进入蒸汽喷射器(5)低压工质入口；
所述#2机组供热凝汽器(4)热侧工质入口与#2机组低压汽轮机(8)排汽和第一吸收式热泵(6)冷源入口相连通，热侧工质出口与#2机组凝汽器热井相连通，冷侧工质入口与热网循环水泵(3)出口连通，冷侧工质出口与第一吸收式热泵(6)被加热工质入口及第二吸收式热泵(7)被加热工质入口相连通；
第一吸收式热泵(6)冷源工质出口汇入#2机组凝汽器热井；第一吸收式热泵(6)与蒸汽喷射器(5)出口连接并获取其提供的驱动蒸汽，驱动蒸汽做功之后汇入#1机组凝汽器热井；第一吸收式热泵(6)被加热工质出口分别与第二吸收式热泵(7)被加热工质出口和热网供水相连通；
第二吸收式热泵(7)冷源工质出口汇入#1机组凝汽器热井；第二吸收式热泵(7)与#1机组中压汽轮机排汽连接，并获取其提供的驱动蒸汽，该驱动蒸汽做功之后汇入#1机组凝汽器热井。
2.一种耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统的运行方法，用于权利要求1所述的耦合蒸汽喷射器及吸收式热泵的燃煤机组供热系统，其特征在于，所述方法具体包括：
将热网回水经过热网循环水泵(3)增压预定压力值；
增加后进入#2机组供热凝汽器(4)被加热至第一预定温度；
加热后分流为两部分，一部分经过第一吸收式热泵(6)被加热至第二预定温度，另一部分通过第二吸收式热泵(7)被加热至第三预定温度；
两部分分别加热后汇合并对外供热，蒸汽引射器(5)利用汽轮机抽汽引射热网循环水泵小汽机(2)乏汽，提升蒸汽压力用于驱动第一吸收式热泵(6)，通过调整进入第二吸收式热泵(7)的热网水及驱动蒸汽，调整热网供水温度的范围。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定压力值的范围为：0.4-0.6MPa。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一预定温度的范围为：60-70℃；第二预定温度的范围为：85-90℃；所述第三预定温度的范围为：85-120℃。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热网供水温度的范围为：85-105℃。
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