CN114754398A - 可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统及方法 - Google Patents

可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统及方法，热电联产系统包括汽轮机、加热器、除氧器、吸收式热泵以及蒸汽引射装置，本发明将热网回水和热网回汽的加热管路分开，分为回水管路和回汽管路，利用温度较低的冷凝器交换器和温度稍高的引射器热交换器对热网回水进行二次加热，对居民热网进行供水供热，利用热泵中的吸收器实现由中品质热得到高品质热，并对热网回汽进行加热，对工业热网进行供汽；本实施例可分别对热网用水和热网用汽的供热量进行调控，大大降低了能源浪费，提高了汽轮机的蒸汽热量利用率。

Description

可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统及方法
技术领域
本发明涉及热电联产技术领域，特别是涉及一种可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统及方法。
背景技术
近年来，我国工业供热量持续增长，中国是燃煤大国，未来较长时期内，清洁燃煤集中供热仍是实现环境保护与成本压力平衡、实现低碳供热的最有效方式。同时，随着国内城市化比率增大，城市企业以及居民对供热需求也随之增加。由于目前大多数城市采用集中供热的方式，将一部分供热需求由热电厂承担，传统热电厂运行时，利用汽轮机抽汽作为热泵的热源，增加热网的供热量。工业热网用汽和居民热网用水的温度不同，若采用现有的汽轮机直接抽汽对热网回水和热网回汽同时加热，从能量利用的角度上来看，经济性较差，对汽轮机的蒸汽能源利用率不高。
发明内容
为了克服现有技术中的对汽轮机的蒸汽能源利用率不高的缺陷，本发明提供一种可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统及方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，包括汽轮机、凝汽器、加热器、除氧器、吸收式热泵以及蒸汽引射装置，所述汽轮机通过第一汽道与所述加热器连通，所述汽轮机通过第二汽道与所述除氧器连通；其中，
所述蒸汽引射装置包括低压阀、高压阀、蒸汽引射器和引射器热交换器，所述低压阀连通所述第一汽道与所述蒸汽引射器的低压进口，所述高压阀连通所述第二汽道与所述蒸汽引射器的高压进口，所述蒸汽引射器的蒸汽出口与所述引射器热交换器连接；
所述吸收式热泵包括吸收器、发生器和冷凝器，所述吸收器与所述发生器连接，所述发生器与所述冷凝器连接，所述吸收器通过吸收器抽汽阀与所述第二汽道连接，所述发生器通过发生器抽汽阀与所述第二汽道连接，所述吸收器抽汽阀和所述发生器抽汽阀为调节阀，所述吸收器包括吸收器热交换器，所述冷凝器包括冷凝器热交换器；
热网回水依次通过所述冷凝器热交换器和所述引射器热交换器并先后被所述冷凝器热交换器和所述引射器热交换器加热；
热网回汽通过所述吸收器热交换器并被所述吸收器热交换器加热。
优选地，所述热网回水的回水管路依次穿过所述冷凝器热交换器和所述引射器热交换器后输出，所述回水管路的进水口与所述冷凝器热交换器的入口连接，所述冷凝器热交换器的出口与所述引射器热交换器的入口连接，所述引射器热交换器的出口与所述回水管路的出水口连接。
优选地，所述发生器还包括发生器循环泵和发生器热交换器，所述发生器热交换器的出口与所述发生器循环泵的入口连接，所述发生器循环泵的出口与所述除氧器连接。
优选地，所述发生器热交换器包括换热管路，所述换热管路的入口与所述发生器抽汽阀连接，所述换热管路的出口与所述发生器循环泵的入口连接；
所述换热管路为蛇形或环形。
优选地，所述冷凝器与所述除氧器连接，所述冷凝器内的冷凝水通过冷凝水泵输送回所述除氧器。
优选地，所述冷凝器与所述吸收器连接，所述冷凝器内的冷凝水通过冷凝器节流阀输送至所述吸收器。
优选地，所述吸收器与所述发生器之间连接有溶液泵、溶液热交换器和发生器节流阀；所述吸收器的稀溶液出口与所述溶液热交换器的第一入口连通，且通过所述溶液热交换器通入所述发生器中，所述发生器的浓溶液出口与所述溶液热交换器的第二入口相连通，且经所述溶液热交换器后通入吸收器中，所述溶液泵和所述发生器节流阀设置在所述溶液热交换器和所述发生器之间，所述溶液泵用于将浓溶液从所述发生器导向所述吸收器。
优选地，所述引射器热交换器与所述除氧器连接，流入所述引射器热交换器的蒸汽输送回所述除氧器。
优选地，所述吸收式热泵为第二类溴化锂吸收式热泵。
为实现上述目的，本发明还采用了如下技术方案：
一种可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产方法，包括上述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，包括如下步骤：
控制所述发生器抽汽阀从所述第一汽道抽取蒸汽，与所述发生器进行热交换，所述发生器将热量传递至所述冷凝器；
控制所述低压阀从所述第一汽道抽取蒸汽，控制所述高压阀从所述第二汽道抽取蒸汽，两股蒸汽在所述蒸汽引射器内混合，被引射进入所述引射器热交换器；
热网回水与所述冷凝器热交换器接触，进行第一次加热；
热网回水与所述引射器热交换器接触，进行第二次加热；
控制所述吸收器抽汽阀从所述第一汽道抽取蒸汽，输送进所述吸收器，所述吸收器将热量传递给所述吸收器热交换器；
热网回汽与所述吸收器热交换器接触，进行加热。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
上述技术方案中所提供的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统及方法，将热网回水和热网回汽的加热管路分开，分为回水管路和回汽管路，利用温度较低的冷凝器交换器和温度稍高的引射器热交换器对热网回水进行二次加热，对居民热网进行供水供热，利用热泵中的吸收器实现由中品质热得到高品质热，并对热网回汽进行加热，对工业热网进行供汽；本实施例可分别对热网用水和热网用汽的供热量进行调控，大大降低了能源浪费，提高了汽轮机的蒸汽热量利用率。
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为本发明的实施方式中提供的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统的示意图。
附图标记说明：
1、汽轮机；11、凝汽器；12、加热器；13、除氧器；14、第一汽道；15、第二汽道；16、凝结水泵；2、蒸汽引射器；21、低压阀；22、高压阀；23、引射器热交换器；3、吸收式热泵；31、吸收器；311、吸收器抽汽阀；32、发生器；321、发生器抽汽阀；322、发生器循环泵；33、冷凝器；331、冷凝水泵；34、溶液热交换器；35、溶液泵；36、发生器节流阀；4、热网回水；5、热网回汽。
具体实施方式
下面将结合附图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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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”、“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。
目前国内城市中工业用汽和居民采暖需求和供暖能力不足的矛盾日渐显现。所以提高现有的供热机组的供热能力能有效缓解城市供热短缺的问题，目前通过技术升级改造提高现有设备供热能力经济性更高。传统热电厂在加热热网回水时，直接将抽汽加热热网回水，加热温差大，可用能损失较大。当需要高品质蒸汽时，往往需要抽取汽轮机更高品质的蒸汽，造成汽轮机做功能力下降。并且，目前热电厂不仅仅提供居民供暖热源，而且还提供周边工业区所需的更高品质的蒸汽热源，传统的热电厂采用抽取两股不同抽汽点来满足需求，但该方案所需的抽汽为高品位热源，不符合能量经济性利用原则。
为解决以上问题，如附图1所示，本发明实施例提供了一种可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，包括汽轮机1、凝汽器11、加热器12、除氧器13、吸收式热泵3以及蒸汽引射装置，汽轮机1的排汽管道与凝汽器11连接，凝汽器11将汽轮机1的排汽凝结成水，而后由凝结水泵16输送至加热器 12，汽轮机1通过第一汽道14与加热器12连通，加热器12将排汽凝结成的水重新加热，输送至汽轮机1中，同时，加热器12中的部分水输送至除氧器13，且汽轮机1通过第二汽道15与除氧器13连通，除氧器13用于除去水中的氧气及其他气体，保证给水的品质，且进一步加热锅炉给水；第二汽道15中的蒸汽温度高于第一汽道14中的蒸汽温度。
蒸汽引射装置的作用为混合第一汽道14和第二汽道15的蒸汽，提高较低温度的蒸汽的利用率，具体的，蒸汽引射装置包括低压阀21、高压阀22、蒸汽引射器2和引射器热交换器23，低压阀21连通第一汽道14与蒸汽引射器2的低压进口，用于引导第一汽道14内的蒸汽，高压阀22连通第二汽道15与蒸汽引射器2的高压进口，用于引导第二汽道15内的蒸汽，而后，高温蒸汽和较低温的蒸汽在蒸汽引射器2内混合，蒸汽引射器2的蒸汽出口与引射器热交换器 23连接。
同时，本实施例中的吸收式热泵3用于吸收第一汽道14的部分较低温度的蒸汽，实现由中品质热得到高品质热，其中的冷凝器33在进行冷凝时也会产生热量，利用这部分热量先对热网回水4进行第一次加热，两者温度差较小，减小了由换热造成的可用能损失；而后，利用引射器热交换器23对热网回水4进行第二次加热，从引射器热交换器23中出来的热网回水4的温度到达要求，可用于居民热网供水供热。
本实施例将吸收式热泵与蒸汽引射装置结合，充分利用中低品质的热量，对热网回水进行二次加热，减小了换热端差，节省了汽轮机高品质蒸汽的消耗，提高了能量利用效率。
具体的，热网回水4的回水管路依次穿过冷凝器热交换器(未画出)和引射器热交换器23后输出，回水管路的进水口与冷凝器热交换器的入口连接，冷凝器热交换器的出口与引射器热交换器23的入口连接，引射器热交换器23的出口与回水管路的出水口连接。
优选地，引射器热交换器23与除氧器13连接，流入引射器热交换器23的蒸汽温度下降，而后输送回除氧器13，作为蒸汽补充，节省了除氧器13的蒸汽消耗。
本实施例中的吸收式热泵3，其中的吸收器31上连接有吸收器抽汽阀311，吸收器抽汽阀311连接吸收器31和第一汽道14，热泵热交换器为吸收器热交换器(未画出)，吸收器热交换器直接加热热网回汽5，蒸汽通过吸收器抽汽阀 311输入吸收器31中，改变吸收器热交换器的温度，吸收器21作为高压区，利用汽轮机的中低品位的抽汽热能来提供更高品位的热量，提升至比抽汽更高的温度，充分挖掘汽轮机抽汽供热能力，节省了汽轮机高品质蒸汽的消耗，提高了机组经济性和能量利用效率。位于高压区的吸收器31的工质在热泵循环中，压力最高，温度最高，可用能最大。对于常规的热泵而言，本发明实施例的吸收式热泵能输出更高温度，加热热网回汽。吸收器热交换器的热源一部分来源于第一汽道14内的蒸汽热量，另一部分来源于吸收器31内的溶液吸收蒸汽所释放的热量，实现由中品质热得到高品质热。从吸收器热交换器中出来的热网回汽5的温度到达要求，可用于工业热网供汽。
本实施例将热网回水4和热网回汽5的加热管路分开，分为回水管路和回汽管路，利用温度较低的冷凝器热交换器和温度稍高的引射器热交换器23对热网回水4进行二次加热，对居民热网进行供水供热，利用热泵中的吸收器31实现由中品质热得到高品质热，并对热网回汽5进行加热，对工业热网进行供汽；本实施例可分别对热网用水和热网用汽的供热量进行调控，大大降低了能源浪费，提高了汽轮机1的蒸汽热量利用率。
输入吸收式热泵3的蒸汽在降温后可重新输回除氧器13，节省了除氧器13 的蒸汽消耗，具体的，发生器32还包括发生器循环泵322和发生器热交换器(未画出)，发生器热交换器的出口与发生器循环泵322的入口连接，发生器循环泵322的出口与除氧器13连接。
发生器热交换器包括换热管路(未画出)，换热管路的入口与发生器抽汽阀321连接，换热管路的出口与发生器循环泵322的入口连接，为提高热量利用率，换热管路为蛇形或环形，实现充分换热。
优选地，冷凝器33接收发生器32产生的蒸汽，并进行冷凝；本实施例中，冷凝器33与除氧器13连接，冷凝器33内的冷凝水通过冷凝水泵331输送回除氧器13，作为补充水，节省了除氧器13的蒸汽消耗，还考虑了吸收式热泵内的工质与汽轮机内的工质的物质平衡。
当然，在其他实施例中，冷凝器33可与吸收器31连接，冷凝器33内的冷凝水通过冷凝器33节流阀输送至吸收器31，吸收器31中的溶液吸收水，产生更多热量，用于加热热网回汽5。
本实施例中的吸收式热泵3可为第二类溴化锂吸收式热泵。当然，在其他实施例中，吸收式热泵可采用工质为其他溶液的第二类吸收式热泵。
吸收器31与发生器32之间连接有溶液泵35、溶液热交换器34和发生器节流阀36，吸收器31的稀溶液出口与溶液热交换器34的第一入口连通，且通过溶液热交换器34通入发生器32中，发生器32的浓溶液出口与溶液热交换器34 的第二入口相连通，且经溶液热交换器34后通入吸收器31中，溶液泵35和发生器节流阀36设置在溶液热交换器34和发生器之间，溶液泵35将浓溶液由低压区输送至高压区，本实施例中，高压区为吸收器31，低压区为发生器32，溶液泵35将浓溶液从发生器32导向吸收器31，发生器节流阀36用于调节流向吸收器31的浓溶液流量。
本发明实施例还公开一种可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产方法，包括上述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，包括如下步骤：
控制发生器抽汽阀321从第一汽道14抽取蒸汽，与发生器32进行热交换，发生器32将热量传递至冷凝器33；
控制低压阀21从第一汽道14抽取蒸汽，控制高压阀22从第二汽道15抽取蒸汽，两股蒸汽在蒸汽引射器2内混合，被引射进入引射器热交换器23；
热网回水4与冷凝器热交换器接触，进行第一次加热；
热网回水4与引射器热交换器接触，进行第二次加热；
控制吸收器抽汽阀311从第一汽道14抽取蒸汽，输送进吸收器31，吸收器 31将热量传递给吸收器热交换器；
热网回汽5与吸收器热交换器接触，进行加热。
本实施例的方法将吸收式热泵3、蒸汽引射器2与汽轮机1结合，同时将吸收式热泵3中的吸收器31作为高压区，利用中品位的抽汽热能来提供更高品位的热量，可能地更大程度利用抽汽热能；通过充分挖掘汽轮机抽汽供热能力，利用吸收式热泵3将现有的抽汽作为热源加热居民热网热水和工业热网用汽。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，其特征在于，包括汽轮机、加热器、除氧器、至少一个吸收式热泵以及至少一组蒸汽引射装置，所述汽轮机通过第一汽道与所述加热器连通，所述汽轮机通过第二汽道与所述除氧器连通；其中，
所述蒸汽引射装置包括低压阀、高压阀、蒸汽引射器和引射器热交换器，所述低压阀连通所述第一汽道与所述蒸汽引射器的低压进口，所述高压阀连通所述第二汽道与所述蒸汽引射器的高压进口，所述蒸汽引射器的蒸汽出口与所述引射器热交换器连接；
所述吸收式热泵包括吸收器、发生器和冷凝器，所述吸收器与所述发生器连接，所述发生器与所述冷凝器连接，所述吸收器通过吸收器抽汽阀与所述第二汽道连接，所述发生器通过发生器抽汽阀与所述第二汽道连接，所述吸收器抽汽阀和所述发生器抽汽阀为调节阀，所述吸收器包括吸收器热交换器，所述冷凝器包括冷凝器热交换器；
热网回水依次通过所述冷凝器热交换器和所述引射器热交换器并先后被所述冷凝器热交换器和所述引射器热交换器加热；
热网回汽通过所述吸收器热交换器并被所述吸收器热交换器加热。
2.根据权利要求1所述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，其特征在于，所述热网回水的回水管路依次穿过所述冷凝器热交换器和所述引射器热交换器后输出，所述回水管路的进水口与所述冷凝器热交换器的入口连接，所述冷凝器热交换器的出口与所述引射器热交换器的入口连接，所述引射器热交换器的出口与所述回水管路的出水口连接。
3.根据权利要求1所述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，其特征在于，所述发生器还包括发生器循环泵和发生器热交换器，所述发生器热交换器的出口与所述发生器循环泵的入口连接，所述发生器循环泵的出口与所述除氧器连接。
4.根据权利要求3所述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，其特征在于，
所述发生器热交换器包括换热管路，所述换热管路的入口与所述发生器抽汽阀连接，所述换热管路的出口与所述发生器循环泵的入口连接；
所述换热管路为蛇形或环形。
5.根据权利要求1所述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，其特征在于，所述冷凝器与所述除氧器连接，所述冷凝器内的冷凝水通过冷凝水泵输送回所述除氧器。
6.根据权利要求1所述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，其特征在于，所述冷凝器与所述吸收器连接，所述冷凝器内的冷凝水通过冷凝器节流阀输送至所述吸收器。
7.根据权利要求1所述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，其特征在于，所述吸收器与所述发生器之间连接有溶液泵、溶液热交换器和发生器节流阀；所述吸收器的稀溶液出口与所述溶液热交换器的第一入口连通，且通过所述溶液热交换器通入所述发生器中，所述发生器的浓溶液出口与所述溶液热交换器的第二入口相连通，且经所述溶液热交换器后通入吸收器中，所述溶液泵和所述发生器节流阀设置在所述溶液热交换器和所述发生器之间，所述溶液泵用于将浓溶液从所述发生器导向所述吸收器。
8.根据权利要求1所述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，其特征在于，所述引射器热交换器与所述除氧器连接，流入所述引射器热交换器的蒸汽输送回所述除氧器。
9.根据权利要求1所述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，其特征在于，所述吸收式热泵为第二类溴化锂吸收式热泵。
10.一种可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产方法，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的可同时加热热网用水和热网用汽的热电联产系统，包括如下步骤：
控制所述发生器抽汽阀从所述第一汽道抽取蒸汽，与所述发生器进行热交换，所述发生器将热量传递至所述冷凝器；
控制所述低压阀从所述第一汽道抽取蒸汽，控制所述高压阀从所述第二汽道抽取蒸汽，两股蒸汽在所述蒸汽引射器内混合，被引射进入所述引射器热交换器；
热网回水与所述冷凝器热交换器接触，进行第一次加热；
热网回水与所述引射器热交换器接触，进行第二次加热；
控制所述吸收器抽汽阀从所述第一汽道抽取蒸汽，输送进所述吸收器，所述吸收器将热量传递给所述吸收器热交换器；
热网回汽与所述吸收器热交换器接触，进行加热。
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