CN114001397A - 一种可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统，热网回水管道的出口经第一机组中的凝汽器后分为三路，其中，第一路经吸收式热泵的吸热侧与首站换热器的吸热侧入口相连通，第二路与首站换热器的吸热侧入口相连通，第三路经余热回收装置与首站换热器的吸热侧入口相连通，首站换热器的吸热侧出口与热网水外供管道相连通；第二机组中凝汽器的出口经吸收式热泵的放热侧与第二机组中凝汽器的入口相连通，所述中低压缸连通管道上的抽汽口分为两路，其中一路经首站换热器的放热侧与凝结水管道相连通，另一路经吸收式热泵的放热侧与凝结水管道相连通，该系统能够实现深度余热回收，提高供热能力，经济性较高。

Description

一种可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统

技术领域

本发明属于大型火力发电机组高效热电联产技术领域，涉及一种可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统。

背景技术

近年来，国内有大量150MW、300MW等级机组实施了供热改造，最有代表性的供热形式包括中低压连通管打孔抽汽供热、低压缸零出力供热(也称切缸供热)、高背压供热(也称低真空供热)。

典型高背压供热是在供热期内将机组运行背压提高至40kPa～50kPa，将低压缸排汽全部用于供热，将机组凝汽器作为热网回水首级加热装置，可将50℃的热网回水加热至70℃左右，然后在将热网循环水引入首站换热器，通过其它机组抽汽供热，实现进一步提温。高背压供热的优点是经济性极高，机组无冷源损失，供热能力强，其缺点是凝汽器出口水温偏低、对热网循环水量需求大、调峰能力不足。

对于一个热电联产电厂而言，不宜对所有机组实施高背压供热改造，而必须同时让部分机组维持传统抽凝运行或低压缸零出力供热运行，以保证有大量0.3～0.5MPa的供热抽汽进入首站，实现热网循环水的进一步加热提温，以达到90℃以上的供水温度要求。而无论是传统抽凝运行或低压缸零出力供热运行机组，都存在大量的冷源损失，以典型300MW等级机组而言，低压缸零出力运行时乏汽量可达到65t/h以上(低压缸冷却蒸汽流量20t/h，给水泵汽轮机排汽流量可达45t/h)，而抽凝运行时乏汽量可达到150t/h以上。因此，在供热期内，尽管通过热电联产大幅提升了机组运行经济性，但仍然有大量的低压排汽余热未能充分利用，存在较大的节能挖潜空间。

此外，机组正常运行时还存在大量其它不同品位的乏热未得到有效回收，例如：锅炉连排疏水、吹灰疏水、锅炉定排疏水、采暖疏水、除氧器乏汽等。以典型300MW等级机组而言，其乏热规模大致如下：锅炉连排扩容器疏水温度约为357℃(运行压力按18MPa计算)，单台机组疏水流量约为10t/h；除氧器乏汽流量1t/h，压力0.2MPa；其它疏水流量总计约5t/h，压力0.2MPa。对于该类不同品位的乏热，目前国内有设备厂家开发了专用余热回收装置，该装置通过采用直混与表面换热相结合的方式，利用设备内部的循环冷却水进行热量的吸收和传输，最终通过表面式换热器加热低加给水。该方案可有效回收机组锅炉连排疏水、吹灰疏水、锅炉定排疏水、采暖疏水、除氧器乏汽等的余热，但同时因排挤机组低加抽汽，因此间接导致低压排汽乏热量增加，而使得其经济性无法充分发挥。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统，该系统能够实现深度余热回收，提高供热能力，经济性较高。

为达到上述目的，本发明所述的可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统包括吸收式热泵、热网水外供管道、凝结水管道、余热回收装置、首站换热器、冷凝水泵、第二机组及第一机组；

热网回水管道的出口经第一机组中的凝汽器后分为三路，其中，第一路经吸收式热泵的吸热侧与首站换热器的吸热侧入口相连通，第二路与首站换热器的吸热侧入口相连通，第三路经余热回收装置与首站换热器的吸热侧入口相连通，首站换热器的吸热侧出口与热网水外供管道相连通；

第二机组中凝汽器的出口经吸收式热泵的放热侧与第二机组中凝汽器的入口相连通，第二机组中中低压缸连通管道上设置有抽汽口，所述中低压缸连通管道上的抽汽口分为两路，其中一路经首站换热器的放热侧与凝结水管道相连通，另一路经吸收式热泵的放热侧与凝结水管道相连通。

第二机组中凝汽器的出口经凝结水泵及吸收式热泵的放热侧与第二机组中凝汽器的入口相连通。

热网回水管道的出口经第一机组中的凝汽器后分为三路，其中，第一路经第一阀门及吸收式热泵的吸热侧与首站换热器的吸热侧入口相连通，第二路经第二阀门与首站换热器的吸热侧入口相连通，第三路经第三阀门及余热回收装置与首站换热器的吸热侧入口相连通，首站换热器的吸热侧出口与热网水外供管道相连通。

所述中低压缸连通管道上的抽汽口经第四阀门及首站换热器的放热侧与凝结水管道相连通。

所述中低压缸连通管道上的抽汽口经第五阀门及吸收式热泵的放热侧与凝结水管道相连通。

凝结水管道上设置有冷凝水泵。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统在具体操作时，热网回水先在第一机组的凝汽器中吸热，然后进入到余热回收装置及吸收式热泵中吸热，最后再进入到首站换热器中吸热，通过余热回收装置收集机组锅炉连排疏水、吹灰疏水、锅炉定排疏水、采暖疏水及除氧器乏汽的余热，另外，第二机组中凝汽器输出的水进入到吸收式热泵中放热，第二机组中中低压缸连通管道的抽汽进入到首站换热器中放热，以实现深度余热回收，提高供热能力，经济性较高。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

其中，1为吸收式热泵、2为余热回收装置、3为首站换热器、4为凝结水泵、5为冷凝水泵、6为第一阀门、7为第二阀门、8为第三阀门、9为第四阀门、10为第五阀门、11为第二机组、12为第一机组。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图2，本发明所述的可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统包括吸收式热泵1、余热回收装置2、首站换热器3、凝结水泵4、冷凝水泵5、第一阀门6、第二阀门7、第三阀门8、第四阀门9、第五阀门10、第二机组11及第一机组12；

热网回水管道的出口经第一机组12中的凝汽器后分为三路，其中，第一路经第一阀门6及吸收式热泵1的吸热侧与首站换热器3的吸热侧入口相连通，第二路经第二阀门7与首站换热器3的吸热侧入口相连通，第三路经第三阀门8及余热回收装置2与首站换热器3的吸热侧入口相连通，首站换热器3的吸热侧出口与热网水外供管道相连通；

第二机组11中凝汽器的出口经凝结水泵4及吸收式热泵1的放热侧与第二机组11中凝汽器的入口相连通，第二机组11中中低压缸连通管道上设置有抽汽口，所述中低压缸连通管道上的抽汽口与第四阀门9的入口及第五阀门10的入口相连通，第四阀门9的出口经首站换热器3的放热侧与凝结水管道相连通，第五阀门10的出口经吸收式热泵1的放热侧与凝结水管道相连通，凝结水管道上设置有冷凝水泵5。

本发明的具体工作过程为：

热网回水经第一机组12中的凝汽器加热后进入到吸收式热泵1中进行吸热，然后进入到首站换热器3中进行吸热，第二机组11中凝汽器输出的水进入到吸收式热泵1中进行放热，然后返回至第二机组11中的凝汽器中，中低压缸连通管道输出的抽汽进入到首站换热器3中进行放热，然后进入到凝结水管道中。另外当存在锅炉连排疏水、吹灰疏水、锅炉定排疏水、采暖疏水及除氧器乏汽时，则将锅炉连排疏水、吹灰疏水、锅炉定排疏水、采暖疏水及除氧器乏汽通入到余热回收装置2中，并打开第三阀门8，将第一机组12中凝汽器输出的部分热网回水送入余热回收装置2中进行吸热，以实现锅炉连排疏水、吹灰疏水、锅炉定排疏水、采暖疏水及除氧器乏汽的余热利用。

实施例一

本实施例适用于所有大规模热电联产电厂，以典型2×300MW机组配置为例，按常规改造思路，最经济的方案是一台机组实施高背压供热改造，另一台机组实施低压缸零出力改造。采用本发明，能够实现不同低品位余热的耦合回收，具有显著的经济效益和环保效益。

在供热期可实现两台机组低品位余热的充分回收，余热负荷可达到57.5MW，其中，低压缸零出力供热机组(即切缸机组)低压余热(主要来源于低压缸冷却蒸汽余热、给水泵汽轮机排汽余热)负荷达到48.3MW，为连续负荷，2台机组其它低品余热(锅炉连排疏水、吹灰疏水、锅炉定排疏水、采暖疏水、除氧器乏汽等)达到9.2MW，为间断性负荷；

单个供热季总计可回收低品位余热约42万吉焦，年节约标煤量约1.7万吨，年减排二氧化碳约4.2万吨；

实施本发明的改造投资约3739万元，年增节煤收益可达到1341万元，2.8年即可收回全部投资，经济效益显著，具体技术经济性指标如表1所示。

表1

实施例二

以典型2×300MW机组配置为例，进行常规方案与本发明进行对比说明，热力参数如表2所示。

常规方案中1号机组高背压供热运行，2号机组低压缸零出力供热运行，热网循环水流量16000t/h，回水温度50℃，分两级加热升温，第一级加热在高背压机组凝汽器中，温升23.4℃，第二级加热在首站换热器3中，温升24.2℃，两台机组最大供热负荷达到885MW，按40W/平米供热指标折算总供热面积2213万平米。

本发明实现2台机组全部余热的充分回收；根据热力参数特点，第一级加热仍选择高背压机组凝汽器，温升23.4℃；第二级换热选择吸收式热泵1与余热回收装置并联布置(也可根据电厂场地实际情况选择串联布置)，温升6.8℃，其中，吸收式热泵1驱动汽源取自低压缸零出力机组供热抽汽；最后一级加热在首站换热器3中，汽源同样取自低压缸零出力机组供热抽汽，温升20.5℃，本发明总供热负荷为942.5MW，折合供热面积2356万平米。

表2

Claims (6)

1.一种可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统，其特征在于，包括吸收式热泵(1)、热网水外供管道、凝结水管道、余热回收装置(2)、首站换热器(3)、冷凝水泵(5)、第二机组(11)及第一机组(12)；

热网回水管道的出口经第一机组(12)中的凝汽器后分为三路，其中，第一路经吸收式热泵(1)的吸热侧与首站换热器(3)的吸热侧入口相连通，第二路与首站换热器(3)的吸热侧入口相连通，第三路经余热回收装置(2)与首站换热器(3)的吸热侧入口相连通，首站换热器(3)的吸热侧出口与热网水外供管道相连通；

第二机组(11)中凝汽器的出口经吸收式热泵(1)的放热侧与第二机组(11)中凝汽器的入口相连通，第二机组(11)中中低压缸连通管道上设置有抽汽口，所述中低压缸连通管道上的抽汽口分为两路，其中一路经首站换热器(3)的放热侧与凝结水管道相连通，另一路经吸收式热泵(1)的放热侧与凝结水管道相连通。

2.根据权利要求1所述的可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统，其特征在于，第二机组(11)中凝汽器的出口经凝结水泵(4)及吸收式热泵(1)的放热侧与第二机组(11)中凝汽器的入口相连通。

3.根据权利要求1所述的可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统，其特征在于，热网回水管道的出口经第一机组(12)中的凝汽器后分为三路，其中，第一路经第一阀门(6)及吸收式热泵(1)的吸热侧与首站换热器(3)的吸热侧入口相连通，第二路经第二阀门(7)与首站换热器(3)的吸热侧入口相连通，第三路经第三阀门(8)及余热回收装置(2)与首站换热器(3)的吸热侧入口相连通，首站换热器(3)的吸热侧出口与热网水外供管道相连通。

4.根据权利要求3所述的可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统，其特征在于，所述中低压缸连通管道上的抽汽口经第四阀门(9)及首站换热器(3)的放热侧与凝结水管道相连通。

5.根据权利要求4所述的可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统，其特征在于，所述中低压缸连通管道上的抽汽口经第五阀门(10)及吸收式热泵(1)的放热侧与凝结水管道相连通。

6.根据权利要求1所述的可实现低品位余热深度回收的梯级提温供热系统，其特征在于，凝结水管道上设置有冷凝水泵(5)。

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