CN1804512A

CN1804512A - 利用热力循环低温废热并减少冷却水蒸发的节能供热技术

Info

Publication number: CN1804512A
Application number: CNA2006100423035A
Authority: CN
Inventors: 李华玉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2006-07-19

Abstract

本发明提供了一种利用热力循环低温废热并减少冷却水蒸发的节能供热技术，属于低温废热利用技术领域。以蒸汽动力循环的废热作余热，采用吸收式热泵或压缩一吸收复合式热泵技术，以汽轮机抽汽和电能作驱动能源，与传统的抽汽式供热相结合，热泵完成供热循环第一阶段加热，抽汽完成第二阶段加热。热泵供热满足用户部分或全部需求。本发明用废热替代了部分抽汽，总体上增大了发电效率，减少了循环冷却水的蒸发量。根据需要，可将机组设计成热泵/制冷机组，实现冬季供热、夏季制冷，一机两用。吸收式热泵/制冷机组经济性好。

Description

利用热力循环低温废热并减少冷却水蒸发的节能供热技术

技术领域：

本发明属于热能动力工程中低温余热利用节能技术领域。

背景技术：

热电联产中采用抽汽式供热或集中式供热是一种常见的形式，与单独的热力发电厂和单独的传统供热相比较，它具有很好的节能经济效益。但是，这种方式的热电联产仍有不足：①这种供热方式中的所有热量仍全部来自于燃料的燃烧热(燃料燃烧将化学能转化为热能，加热水产生蒸汽)；②蒸汽动力循环中仍有大量废热需要排放到环境中；③废热的排放需要冷却水的大量蒸发来实现，消耗掉大量的水。

抽汽式供热或抽汽式集中供热的重要用途之一是冬季供暖，热用户用热温度要求低；抽汽式集中供热范围较大，往往需要较远的传输距离，需要采用热水输送热量，以高温热水供，以低温热水回。这两种情况的存在使进一步采用节能技术成为可能。

另外，现阶段夏季制冷主要是各用户自身配置制冷机组，采用高品位能耗(燃油、燃气或耗电)，能耗成本高，采用集中供冷可降低能耗成本。

发明内容：

本发明的主要目的是要提供一种利用热力循环低温废热并减少冷却水蒸发的节能供热技术。另外，可以实现热泵/制冷机组进行冬季供热和夏季制冷，一机两用。

本发明的目的是这样实现的，采用吸收式热泵技术，以汽轮机抽汽作为吸收式热泵驱动能源，均以蒸汽动力循环的部分废热作为热泵余热源；热泵供热满足用户部分或全部用热需求。或者采用吸收式热泵技术或压缩-吸收复合式热泵供热技术，以少许电能和一定量汽轮机抽汽作为压缩-吸收复合式热泵的驱动能源，获取废热，热泵系统供热满足用户需求。

在两种技术方案中，动力循环的部分废热得到了利用，替代了部分抽汽，减少了抽汽量，增大了发电效率，也减少了循环冷却水的蒸发量。

利用本发明提供的热泵装置，可以设计成热泵/制冷两用机组，用于冬季用于供热和集中供热，夏季用于供冷和集中供冷，实现一机两用、一套系统两种功能，降低供热、制冷的能耗成本，降低设备投资，提高设备利用率。

附图说明：

图1是依据本发明所提供的采用吸收式热泵供热系统与传统抽汽式供热系统相结合的供热方案流程示意图。

图2是依据本发明所提供的采用吸收式热泵供热系统与传统抽汽式供热相结合且余热来自于汽轮机出口乏汽的供热方案流程示意图。

图3是依据本发明所提供的以抽汽为吸收式热泵的驱动能，提升一部分循环低温废热的温度加以利用，完全替代原传统抽汽供热方案流程示意图。

图4是依据本发明所提供的余热来自于汽轮机出口的乏汽，以抽汽为吸收式热泵的驱动能，提升一部分循环低温废热的温度加以利用，完全替代原传统抽汽供热方案流程示意图。

图5是依据本发明所提供的采用压缩-吸收复合式热泵供热方案流程示意图。

图6是依据本发明所提供的采用余热来自于汽轮机出口乏汽的压缩-吸收复合式热泵供热方案流程示意图。

图7是依据本发明所提供的采用压缩-吸收复合式热泵供热与传统的抽汽式供热相结合的供热方案流程示意图。

图8是依据本发明所提供的采用余热来自于汽轮机出口乏汽的压缩-吸收复合式热泵供热与传统的抽汽式供热相结合的供热方案流程示意图。

图9是依据本发明所提供的在低温废热利用和对外供热上，压缩式部分和吸收式部分均为串联流程的压缩-吸收复合式热泵供热与传统的抽汽式供热相结合的供热方案流程示意图。

图10是依据本发明所提供的冬季供热、夏季供冷方案流程示意图。

图中，I为示意性蒸汽动力循环系统(包括冷却系统)，II为示意性热泵供热系统(包括热用户)。1-锅炉，2-汽轮机，3-发电机，4-冷凝器，5-给水泵，6-吸收式热泵，7-压缩式热泵，8-换热器，9-冷却水循环泵，10-冷却塔，11-循环泵，12-电动机，F1、F2、F3为阀门。

具体实施方式：

下面结合附图来详细描述本发明。

1.在热力发电厂中，以部分抽汽为热泵的驱动能，提升一部分循环低温废热的温度加以利用，替代原传统抽汽供热方案，减少抽汽量。与传统的抽汽式供热相结合，热泵系统完成供热循环第一阶段加热，由抽汽继续完成第二阶段加热。热泵以最大负荷运行；并使热泵负荷占的比例尽可能大。

2.以少量的电能和一定的抽汽作为系统的驱动能，它能够获取更低温度的废热；可满足用户更高温度的用热需求或替代更大比例的供热负荷；可降低吸收式热泵发生器内溶液的温度，降低或避免溶液对设备的腐蚀。具体应用方案：①在热力发电厂中，少量电能和一定抽汽为热泵的驱动能，提升一部分循环低温废热的温度加以利用，替代原传统抽汽供热方案，减少抽汽量。②与传统的抽汽式供热相结合，热泵系统完成供热循环第一阶段加热，由抽汽继续完成第二阶段加热。

若机组提供的供热参数能够满足供热需求，热泵机组将根据用户需求进行变负荷运行，以达到节能最大化之目的。

3.将机组设计成热泵/制冷机组，可以实现冬季供热、夏季制冷。在夏季制冷时，机组按制冷模式运行，采用吸收式机组时，汽轮机抽汽作为机组的驱动能，蒸汽动力装置的循环冷却水作为制冷机组的冷却介质，对用户提供冷负荷；采用压缩-吸收复合式机组时，驱动能为电能和汽轮机抽汽。

如图1-9所示，系统由两部分组成，即蒸汽动力循环系统(包括冷却系统)I和热泵供热系统(包括热用户)II。蒸汽动力循环系统包括锅炉1、汽轮机2、发电机3、冷凝器4和循环泵5。热泵供热系统包括吸收式热泵或压缩-吸收复合式热泵、热用户。

如图1所示，汽轮机2的抽汽分两路：一路直接连接换热器8，另一路连接吸收式热泵6。这样部分抽汽作为吸收式热泵6的驱动能，来自冷凝器4的冷却水经阀F1进入吸收式热泵6的蒸发器为热泵提供余热，热泵产热用于完成供热循环第一阶段加热，由抽汽在换热器8继续完成第二阶段加热。在利用该方案时，热泵以最大负荷设计、使热泵负荷占的比例尽可能大，并按照最大负荷运行。

如图2，余热来自于汽轮机出口乏汽，即把汽轮机2部分出口乏汽管线与吸收式热泵6相连，乏汽经热泵6提取热量后经冷凝水泵11送入锅炉1，冷却水在冷凝器4和冷却塔10之间直接循环。采用该技术组成的热泵供热系统，以用户的最大热需求作为热泵系统的设计热负荷，根据用户的具体用热需求进行供热参数和负荷调整。

图3所示是以抽汽为吸收式热泵的驱动能，提升一部分循环低温废热的温度加以利用，完全替代原传统抽汽供热方案流程，汽轮机2的抽汽管线连接吸收式热泵，冷凝器4的出口管线连接热泵6后再连到冷却塔10，这样来自冷凝器4的冷却水的低温废热被热泵6提取利用。

图4所示是余热来自于汽轮机出口乏汽，以抽汽为吸收式热泵的驱动能，提升一部分循环低温废热的温度加以利用，完全替代原传统抽汽供热方案流程，汽轮机2的抽汽管线连接吸收式热泵6，汽轮机2的乏汽分两路：一路连接冷凝器4入口，另一路连接吸收式热泵6后出口管路经冷凝水泵11连接到锅炉1，冷却水在冷凝器4和冷却塔10之间直接循环。

图5所示是采用压缩-吸收复合式热泵供热方案流程，在吸收式热泵6和低温废热之间安装了压缩式热泵7，由压缩式部分获取来自冷凝器4的低温废热，吸收式部分对外供热。

图6所示是余热来自于汽轮机出口乏汽的压缩-吸收复合式热泵供热方案流程，在方案中，汽轮机2的出口乏汽分两路：一路连接冷凝器4入口，另一路连接压缩式热泵7后其出口管路经冷却水泵11连接到锅炉1，这样由压缩式部分获取来自出口乏气的余热，吸收式部分对外供热。

图7所示是采用压缩-吸收复合式热泵供热与传统的抽汽式供热相结合的供热方案流程，在该技术方案中，汽轮机的抽汽分两路：一路连接换热器8，另一路连接吸收式热泵6。在吸收式热泵6与低温废热之间安装压缩式热泵7，冷凝器4的出口连接到压缩式热泵7，这样由热泵系统完成供热循环第一阶段加热，由抽汽继续完成第二阶段加热；热泵以最大负荷设计、使热泵负荷占的比例尽可能大，并按照最大负荷运行。

图8所示是余热来自于汽轮机出口乏汽的压缩-吸收复合式热泵供热与传统的抽汽式供热相结合的供热方案流程，此时汽轮机2、换热器8、吸收式热泵6、压缩式热泵7的连接方式与图8相同，只是改变压缩式热泵7的余热提取方式：将汽轮机2的部分出口乏汽连接到压缩式热泵7，经压缩式热泵7提取热量后通过冷却水泵11输出到锅炉。而冷却液直接在冷凝器4和冷却塔10之间循环。

图9所示为在低温废热利用和对外供热上，压缩式部分和吸收式部分均为串联流程的压缩-吸收复合式热泵供热与传统的抽汽式供热相结合的供热方案流程，此时，由冷凝器4出来的低温废热管线连接到吸收式热泵6，经吸收式热泵6提取热量后再输出到压缩式热泵7，由压缩式热泵7进一步提取热量后进入冷却塔10。待加热的冷流体先由压缩式热泵7初步加热，再进入吸收式热泵6升温后再进入换热器8加温后对外供热。需要指出的是，压缩——吸收复合式热泵系统还有其它形式的具体组合方式。

图10所示为采用吸收式热泵/制冷机组，实现冬季供热、夏季供冷方案流程——制热时，阀门F1、F2、F5、F6打开，其余关闭；制冷时阀门F3、F4、F7、F8、F9打开，其余关闭。制冷时，机组6按照制冷模式运行，汽轮机抽汽作为制冷机组6的驱动能；来自冷却塔10的循环冷却水中的一部分进入机组6的吸收器和发生器带走机组的对外排热量，升温后进入冷却塔10进行降温再用；供冷介质进入机组6的蒸发器放出热量、进行降温后对外供冷。

本发明可以实现的效果：

1.动力循环的低温废热得到一定的利用，同时减少了冷却水的蒸发量。

2.降低供热成本，具有较好的节能和环保效益，经济效益和社会效益显著。

3.溴化锂机组可以实现一机两用，节省设备投资，提高设备利用率。3.

4.采取压缩-吸收复合式热泵系统时，可以将吸收式部分发生器出口浓溶液的温度降低，保证设备不因溶液温度过高而产生腐蚀。

在蒸汽动力循环装置中应用本发明，将减少蒸汽热动力循环的低温排热量，提高能源利用率，降低能耗；减少燃烧产物的排放，具有环保效益；减少冷却水的用量和蒸发量。

Claims

1.一种利用热力循环低温废热并减少冷却水蒸发的节能供热技术，其特征是以蒸汽动力循环的部分废热作为热泵余热源，采用吸收式热泵技术，以汽轮机抽汽作为吸收式热泵驱动能源，热泵供热满足用户部分或全部用热需求；或者采用压缩—吸收复合式热泵供热技术，以电能和汽轮机抽汽作为压缩—吸收复合式热泵的驱动能源，获取废热，热泵系统供热满足用户需求；也可以将机组设计成热泵/制冷两用机组，实现冬季供热、夏季制冷，一机两用。

2.根据权利要求1所述的节能供热技术，其特征是利用热力发电厂中蒸汽动力循环中汽轮机抽汽或外部热能为第一类吸收式热泵的驱动能，蒸汽动力循环的低温废热为余热，驱动热连同提高了温度的废热共同构成系统的供热，替代传统的抽汽式供热。

3.根据权利要求1所述的节能供热技术，其特征是在以汽轮机抽汽进行集中供热的热力发电厂中，采用压缩—吸收复合式热泵，由电机驱动压缩式热泵，蒸汽动力循环的汽轮机抽汽驱动吸收式热泵，以汽轮机中间抽汽为驱动热、利用循环低温废热的热泵供热为前段加热、传统抽汽供热技术为后段再加热的串联集中供热系统。

4.根据权利要求1所述的节能供热技术，其特征是当机组以制冷模式运行时，汽轮机抽汽作为机组的驱动能，蒸汽动力装置的循环冷却水作为制冷机组的冷却介质，对用户提供冷负荷。