CN115013852A - 一种多机组供热的疏水余热深度回收利用装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多机组供热的疏水余热深度回收利用装置及方法，包括低参数抽汽机组、高参数抽汽机组、基本热网加热器、尖峰热网加热器、疏水集水器和吸收式热泵；低参数抽汽机组出口连接基本热网加热器热端进口，热网加热器热端出口连接吸收式热泵热端进口，吸收式热泵热端出口连接疏水集水器进口；基本热网加热器冷端进口连接热网回水，基本热网加热器冷端出口连接吸收式热泵；高参数抽汽机组出口连接吸收式热泵热端进口，吸收式热泵热端出口连接尖峰热网加热器冷端进口，尖峰热网加热器冷端出口连接热网供水。提高热网加热器出口疏水热量的品位，实现疏水热量的深度回收利用。
Description
技术领域
本发明属于供热蒸汽余热利用领域，涉及一种多机组供热的疏水余热深度回收利用装置及方法。
背景技术
在供热领域，集中供热、长输供热有利于提高大型热电联产机组的利用率，减少分散式锅炉供热引起的化石能源消耗和碳排放，具有广阔的应用前景。
集中供热热源一般为某区域内装机容量相对较大的火电厂，厂内通常具有多个装机容量不同、供热抽汽不同的热电联产机组，因此，厂内的供热抽汽一般也分为低参数供热蒸汽和高参数供热蒸汽。其中，低参数供热蒸汽压力和温度一般在0.1MPa、120℃左右，高参数供热蒸汽压力和温度可以达到0.7MPa、250℃。由于参数的不同，低参数供热蒸汽通常用于基本加热器，高参数供热蒸汽用于尖峰加热器，热网回水先后经过基本加热器和尖峰加热器，被逐级加热。两种蒸汽在加热器中被冷却为70℃左右的疏水。
但现有高参数的蒸汽直接用于供热，由于传热温差较大，能量品位损失较大，降低了能量利用效率和供热经济性。在长距离供热中，由于长输管网回水温度在70℃左右，因此热网加热器的疏水出口温度为70℃左右，仍具有一定的热量，该部分热量尚未得到有效利用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多机组供热的疏水余热深度回收利用装置及方法，提高热网加热器出口疏水热量的品位，实现疏水热量的深度回收利用。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，包括低参数抽汽机组、高参数抽汽机组、基本热网加热器、尖峰热网加热器、疏水集水器和吸收式热泵；
低参数抽汽机组出口连接基本热网加热器热端进口，热网加热器热端出口连接吸收式热泵热端进口，吸收式热泵热端出口连接疏水集水器进口；基本热网加热器冷端进口连接热网回水，基本热网加热器冷端出口连接吸收式热泵；
高参数抽汽机组出口连接吸收式热泵热端进口，吸收式热泵热端出口连接尖峰热网加热器冷端进口，尖峰热网加热器冷端出口连接热网供水。
优选的，高参数抽汽机组出口分为两路，一路连接吸收式热泵热端进口，另一路连接尖峰热网加热器热端进口。
进一步，尖峰热网加热器热端出口连接吸收式热泵热端进口。
优选的，吸收式热泵包括发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器；高参数抽汽机组出口连接发生器的热端进口，发生器的热端出口连接蒸发器的热端进口，蒸发器的热端出口连接疏水集水器进口；发生器溶剂出口端依次连接冷凝器的热端、蒸发器的冷端和吸收器的溶液进口；发生器的溶液出口连接吸收器的溶液进口，吸收器的溶液出口连接发生器的溶液进口；基本热网加热器冷端出口连接吸收器的冷端进口，吸收器的冷端出口连接冷凝器的冷端进口，冷凝器的冷端出口连接尖峰热网加热器冷端进口。
进一步，冷凝器的冷端与蒸发器的冷端之间连接有溶剂节流阀。
进一步，发生器的冷端出口连接有溶液换热器的热端进口，溶液换热器的热端出口连接有吸收器的热端进口，吸收器的热端出口连接溶液换热器的冷端进口，溶液换热器的冷端出口与发生器的冷端进口连接。
进一步，溶液换热器的热端出口和吸收器的热端进口之间设置有溶液膨胀阀，吸收器的热端出口和溶液换热器的冷端进口之间设置有溶液泵。
优选的，低参数抽汽机组的抽汽参数小于0.25MPa和194℃，高参数抽汽机组的抽汽参数大于等于0.25MPa和194℃。
一种基于上述任意一项所述多机组供热的疏水余热深度回收利用装置的方法，其特征在于，包括以下过程：
由低参数抽汽机组来的低参数抽汽首先进入热网基本加热器，被热网回水冷却为70℃左右的疏水，而后进入吸收式热泵回路中，被吸收式热泵回路内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器；
高参数抽汽由高参数抽汽机组出来后，进入吸收式热泵回路中，被吸收式热泵回路内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器；
热网回水首先进入热网基本加热器中，吸收低参数抽汽放出的热量，而后进入吸收器中，吸收溶液吸收过程中产生的热量；再进入吸收式热泵回路中，吸收溶剂冷凝的热量，最后进入尖峰热网加热器中，吸收热量，使尖峰热网加热器中的热网供水出口温度达到供热水要求。
优选的，高参数抽汽由高参数抽汽机组出来后，分为两部分，一部分进入吸收式热泵回路中的发生器，被发生器内的溶液冷却，自身变为温度较低的疏水，同热网基本加热器来的疏水一同进入吸收式热泵回路中的蒸发器，被蒸发器内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器；高参数抽汽的另一部分进入尖峰热网加热器，被热网回水冷却为温度较低的疏水，同热网基本加热器和发生器来的疏水一同进入吸收式热泵回路中的蒸发器，被蒸发器内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器；
发生器的驱动热源为来自于高参数抽汽机组中的温度较高的高参数抽汽，发生器内的溶液吸收高参数抽汽的热量，溶液中的溶剂吸热蒸发，发生器内的原有溶液浓度升高，蒸发出的气态溶剂进入冷凝器中；溶剂在冷凝器中同热网水进行换热，自身被冷凝为液态，经过溶剂节流阀降压后进入蒸发器中，在蒸发器中，吸收来自于热网基本加热器、发生器、尖峰热网加热器的疏水热量而被再次蒸发，蒸发后的溶剂由蒸发器进入到吸收器中；发生器内的浓溶液温度升高后，首先进入溶液换热器，同来自于吸收器的稀溶液进行换热，换热后的浓溶液经过溶液膨胀阀节流降压后，进入吸收器吸收来自于蒸发器的溶剂，释放热量，而后经过溶液泵增压进入到溶液换热器，回收浓溶液的热量后，进入发生器，完成溶液的循环。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
在多机组供热中，利用高参数抽汽的热量品位驱动吸收式热泵，实现高品位热量的有效利用，减少大温差传热的有效能损失。低参数蒸汽和高参数蒸汽在热网基本加热器、热网尖峰加热器、发生器中被冷却后变成的疏水均进入吸收式热泵蒸发器中，利用低压的溶剂蒸发过程实现疏水余热的进一步深度回收利用。通过分级加热实现热网水的温度提升，提高了热量传递全过程中的温差均匀性，降低了传热过程的不可逆损失。本发明降低了高参数蒸汽加热热网水过程中的传热温差，减少了能量品位的损失，提高了能量利用效率和供热经济性；降低了疏水的最终温度，实现了疏水热量的深度回收利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1-低参数抽汽机组；2-高参数抽汽机组；3-基本热网加热器；4-尖峰热网加热器；5-疏水集水器；6-发生器；7-冷凝器；8-蒸发器；9-吸收器；10-溶液换热器；11-溶液膨胀阀；12-溶液泵；13-溶剂节流阀。
具体实施方式
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。
需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，为本发明所述的多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，包括低参数抽汽机组1、高参数抽汽机组2、基本热网加热器3、尖峰热网加热器4、疏水集水器5、发生器6、冷凝器7、蒸发器8、吸收器9、溶液换热器10、溶液膨胀阀11、溶液泵12、溶剂节流阀13。
低参数抽汽机组1出口连接基本热网加热器3热端进口，热网加热器3热端出口连接吸收式热泵热端进口，吸收式热泵热端出口连接疏水集水器5进口；基本热网加热器3冷端进口连接热网回水，基本热网加热器3冷端出口连接吸收式热泵。
高参数抽汽机组2出口连接吸收式热泵热端进口，吸收式热泵热端出口连接尖峰热网加热器4冷端进口，尖峰热网加热器4冷端出口连接热网供水。
高参数抽汽机组2出口分为两路，一路连接吸收式热泵热端进口，另一路连接尖峰热网加热器4热端进口，尖峰热网加热器4热端出口连接吸收式热泵热端进口。
本实施例中，低参数抽汽机组1的抽汽参数小于0.25MPa和194℃，高参数抽汽机组2的抽汽参数大于等于0.25MPa和194℃。
吸收式热泵包括发生器6、冷凝器7、蒸发器8和吸收器9；高参数抽汽机组2出口连接发生器6的热端进口，发生器6的热端出口连接蒸发器8的热端进口，蒸发器8的热端出口连接疏水集水器5进口；发生器6溶剂出口端依次连接冷凝器7的热端、蒸发器8的冷端和吸收器9的溶液进口；发生器6的溶液出口连接吸收器9的溶液进口，吸收器9的溶液出口连接发生器6的溶液进口；基本热网加热器3冷端出口连接吸收器9的冷端进口，吸收器9的冷端出口连接冷凝器7的冷端进口，冷凝器7的冷端出口连接尖峰热网加热器4冷端进口。
冷凝器7的冷端与蒸发器8的冷端之间连接有溶剂节流阀13。
发生器6的冷端出口连接有溶液换热器10的热端进口，溶液换热器10的热端出口连接有吸收器9的热端进口，吸收器9的热端出口连接溶液换热器10的冷端进口，溶液换热器10的冷端出口与发生器6的冷端进口连接。
溶液换热器10的热端出口和吸收器9的热端进口之间设置有溶液膨胀阀11，吸收器9的热端出口和溶液换热器10的冷端进口之间设置有溶液泵12。
低参数抽汽机组1、基本热网加热器3、蒸发器8和疏水集水器5构成低参数抽汽回路；高参数抽汽机组2、尖峰热网加热器4、发生器6、蒸发器8和疏水集水器5构成高参数抽汽回路；基本热网加热器3、吸收器9、冷凝器7和尖峰热网加热器4构成热网循环水回路；发生器6、溶液换热器10、溶液膨胀阀11、溶液泵12和吸收器9构成吸收式热泵溶液以下简称溶液回路；发生器6、冷凝器7、溶剂节流阀13、蒸发器8和吸收器9构成吸收式热泵溶剂以下简称溶剂回路。
本发明中的供热热源包括低参数抽汽机组1和高参数抽汽机组2。其中，由低参数抽汽机组1来的低参数抽汽首先进入热网基本加热器3，被热网回水冷却为70℃左右的疏水，而后进入吸收式热泵回路中的蒸发器8，被蒸发器8内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器5。
高参数抽汽由高参数抽汽机组2出来后，分为两部分。一部分进入吸收式热泵回路中的发生器6，被发生器6内的溶液冷却，自身变为温度较低的疏水，同热网基本加热器3来的疏水一同进入吸收式热泵回路中的蒸发器8，被蒸发器8内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器5。高参数抽汽的另一部分进入尖峰热网加热器4，被热网回水冷却为温度较低的疏水，同热网基本加热器3和发生器6来的疏水一同进入吸收式热泵回路中的蒸发器8，被蒸发器8内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器5。
热网基本加热器3、发生器6、尖峰热网加热器4出口的疏水余热通过吸收式热泵进行深度回收利用。发生器6的驱动热源为来自于高参数抽汽机组2中的温度较高的高参数抽汽，发生器6内的溶液吸收高参数抽汽的热量，溶液中的溶剂吸热蒸发，发生器6内的原有溶液浓度升高，蒸发出的气态溶剂进入冷凝器7中。溶剂在冷凝器7中同热网水进行换热，自身被冷凝为液态，经过溶剂节流阀13降压后进入蒸发器8中，在蒸发器8中，吸收来自于热网基本加热器3、发生器6、尖峰热网加热器4的疏水热量而被再次蒸发，蒸发后的溶剂由蒸发器8进入到吸收器9中。发生器6内的浓溶液温度升高后，首先进入溶液换热器10，同来自于吸收器9的稀溶液进行换热，换热后的浓溶液经过溶液膨胀阀11节流降压后，进入吸收器9吸收来自于蒸发器8的溶剂，释放热量，而后经过溶液泵12增压进入到溶液换热器，回收浓溶液的热量后，进入发生器6，完成溶液的循环。经过上述过程，热网基本加热器3、发生器6、尖峰热网加热器4出口的疏水温度均可降低至40℃左右，实现热量的深度利用。
热网回水首先进入热网基本加热器3中，吸收低参数抽汽放出的热量，而后进入吸收器9中，吸收溶液吸收过程中产生的热量；再进入冷凝器7中，吸收溶剂冷凝的热量，最后进入尖峰热网加热器4中，吸收高参数抽汽放出的热量，尖峰热网加热器4中的热网供水出口温度达到供热水要求，从而实现本发明装置的供热功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主题内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (10)
1.一种多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，其特征在于，包括低参数抽汽机组(1)、高参数抽汽机组(2)、基本热网加热器(3)、尖峰热网加热器(4)、疏水集水器(5)和吸收式热泵；
低参数抽汽机组(1)出口连接基本热网加热器(3)热端进口，热网加热器(3)热端出口连接吸收式热泵热端进口，吸收式热泵热端出口连接疏水集水器(5)进口；基本热网加热器(3)冷端进口连接热网回水，基本热网加热器(3)冷端出口连接吸收式热泵；
高参数抽汽机组(2)出口连接吸收式热泵热端进口，吸收式热泵热端出口连接尖峰热网加热器(4)冷端进口，尖峰热网加热器(4)冷端出口连接热网供水。
2.根据权利要求1所述的多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，其特征在于，高参数抽汽机组(2)出口分为两路，一路连接吸收式热泵热端进口，另一路连接尖峰热网加热器(4)热端进口。
3.根据权利要求2所述的多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，其特征在于，尖峰热网加热器(4)热端出口连接吸收式热泵热端进口。
4.根据权利要求1所述的多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，其特征在于，吸收式热泵包括发生器(6)、冷凝器(7)、蒸发器(8)和吸收器(9)；高参数抽汽机组(2)出口连接发生器(6)的热端进口，发生器(6)的热端出口连接蒸发器(8)的热端进口，蒸发器(8)的热端出口连接疏水集水器(5)进口；发生器(6)溶剂出口端依次连接冷凝器(7)的热端、蒸发器(8)的冷端和吸收器(9)的溶液进口；发生器(6)的溶液出口连接吸收器(9)的溶液进口，吸收器(9)的溶液出口连接发生器(6)的溶液进口；基本热网加热器(3)冷端出口连接吸收器(9)的冷端进口，吸收器(9)的冷端出口连接冷凝器(7)的冷端进口，冷凝器(7)的冷端出口连接尖峰热网加热器(4)冷端进口。
5.根据权利要求4所述的多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，其特征在于，冷凝器(7)的冷端与蒸发器(8)的冷端之间连接有溶剂节流阀(13)。
6.根据权利要求4所述的多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，其特征在于，发生器(6)的冷端出口连接有溶液换热器(10)的热端进口，溶液换热器(10)的热端出口连接有吸收器(9)的热端进口，吸收器(9)的热端出口连接溶液换热器(10)的冷端进口，溶液换热器(10)的冷端出口与发生器(6)的冷端进口连接。
7.根据权利要求6所述的多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，其特征在于，溶液换热器(10)的热端出口和吸收器(9)的热端进口之间设置有溶液膨胀阀(11)，吸收器(9)的热端出口和溶液换热器(10)的冷端进口之间设置有溶液泵(12)。
8.根据权利要求1所述的多机组供热的疏水余热深度回收利用装置，其特征在于，低参数抽汽机组(1)的抽汽参数小于0.25MPa和194℃，高参数抽汽机组(2)的抽汽参数大于等于0.25MPa和194℃。
9.一种基于权利要求1-8任意一项所述多机组供热的疏水余热深度回收利用装置的方法，其特征在于，包括以下过程：
由低参数抽汽机组(1)来的低参数抽汽首先进入热网基本加热器(3)，被热网回水冷却为70℃左右的疏水，而后进入吸收式热泵回路中，被吸收式热泵回路内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器(5)；
高参数抽汽由高参数抽汽机组(2)出来后，进入吸收式热泵回路中，被吸收式热泵回路内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器(5)；
热网回水首先进入热网基本加热器(3)中，吸收低参数抽汽放出的热量，而后进入吸收器(9)中，吸收溶液吸收过程中产生的热量；再进入吸收式热泵回路中，吸收溶剂冷凝的热量，最后进入尖峰热网加热器(4)中，吸收热量，使尖峰热网加热器(4)中的热网供水出口温度达到供热水要求。
10.根据权利要求9所述的多机组供热的疏水余热深度回收利用方法，其特征在于，高参数抽汽由高参数抽汽机组(2)出来后，分为两部分，一部分进入吸收式热泵回路中的发生器(6)，被发生器(6)内的溶液冷却，自身变为温度较低的疏水，同热网基本加热器(3)来的疏水一同进入吸收式热泵回路中的蒸发器(8)，被蒸发器(8)内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器(5)；高参数抽汽的另一部分进入尖峰热网加热器(4)，被热网回水冷却为温度较低的疏水，同热网基本加热器(3)和发生器(6)来的疏水一同进入吸收式热泵回路中的蒸发器(8)，被蒸发器(8)内的溶剂进一步冷却，疏水温度降低至40℃左右，而后进入疏水集水器(5)；
发生器(6)的驱动热源为来自于高参数抽汽机组(2)中的温度较高的高参数抽汽，发生器(6)内的溶液吸收高参数抽汽的热量，溶液中的溶剂吸热蒸发，发生器(6)内的原有溶液浓度升高，蒸发出的气态溶剂进入冷凝器(7)中；溶剂在冷凝器(7)中同热网水进行换热，自身被冷凝为液态，经过溶剂节流阀(13)降压后进入蒸发器(8)中，在蒸发器(8)中，吸收来自于热网基本加热器(3)、发生器(6)、尖峰热网加热器(4)的疏水热量而被再次蒸发，蒸发后的溶剂由蒸发器(8)进入到吸收器(9)中；发生器(6)内的浓溶液温度升高后，首先进入溶液换热器(10)，同来自于吸收器(9)的稀溶液进行换热，换热后的浓溶液经过溶液膨胀阀(11)节流降压后，进入吸收器(9)吸收来自于蒸发器(8)的溶剂，释放热量，而后经过溶液泵(12)增压进入到溶液换热器，回收浓溶液的热量后，进入发生器(6)，完成溶液的循环。
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