CN202007693U - 一种电厂低温废热的回收装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电厂低温废热的回收装置，具体地说是一种利用正逆耦合循环实现热电联供，从而减少甚至避免电厂汽轮机冷源损失的技术。该电厂低温废热的回收装置，由水水换热器、汽水换热器、吸收式热泵、凝汽器组成，所述的水水换热器的供热端通过管路与采暖用户相连，所述的水水换热器的采热端通过管路分别与汽水换热器、吸收式热泵相连，所述汽水换热器通过管路分别与吸收式热泵、汽轮机相连，所述吸收式热泵通过管路分别与汽轮机、凝汽器相连。本实用新型具有结构设计合理、能大大提高供热能力、有效利用废热、安全环保可靠的优点。

Description

一种电厂低温废热的回收装置
技术领域
本实用新型涉及一种电厂低温废热的回收装置，具体地说是一种利用正逆耦合循环实现热电联供，从而减少甚至避免电厂汽轮机冷源损失的技术。
背景技术
近年来，随着社会的日益发展与进步，国家对资源节约、环境保护、能源的综合利用等方面的要求逐步提高。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。这是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是提高人民生活质量，维护中华民族长远利益的必然要求。
目前，北方各大中城市的热电联产集中供热事业不同程度的面临城市建筑不断增加的现状，需要集中供热网为更多的建筑解决采暖需求，但城市热网的热源严重不足，而新增热电厂又带来环境问题，为各地环保部门所严格控制。如果采用天然气供热，或联合循环热电联供方式虽然可以减轻环境污染问题，但天然气价格昂贵，对于气源不足的城市很难满足供暖需求。
从发电机组系统能量分布上可以知道，300MW亚临界纯凝机组的能量利用率约为38%，其中约45%作为冷凝热排放到大气中；而300MW亚临界抽汽供热机组的能量利用率可以提高到60%，其中约20%作为冷凝热排放到大气中。也就是说即便是对于抽汽供热机组，仍然有约20%的冷凝热被作为废热排放掉。如何恰当利用本部分热量，对于提高电厂的能量利用率和增加供热面积都有很大的益处。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、能大大提高供热能力、有效利用废热、安全环保可靠的电厂低温废热的回收装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是该电厂低温废热的回收装置，其结构特点是：由水水换热器、汽水换热器、吸收式热泵、凝汽器组成，所述的水水换热器的供热端通过管路与采暖用户相连，所述的水水换热器的采热端通过管路分别与汽水换热器、吸收式热泵相连，所述汽水换热器通过管路分别与吸收式热泵、汽轮机相连，所述吸收式热泵通过管路分别与汽轮机、凝汽器相连。
本实用新型所述的吸收式热泵与凝汽器相连的管路和冷却塔或前池相连。
本实用新型所述的吸收式热泵为蒸汽型加热型热泵。
本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：本实用新型的使用，在供热工况下，避免电厂的冷源损失，机组的效率可以达到70%以上，在不新建热电联产电厂或热水炉的情况下，可使电厂的供热能力增加60%以上，大大增加电厂的供热能力。在非供热工况下，只需关闭抽汽和关停吸收式热泵就可以使汽轮机变为纯凝机组，从而提高机组在非供热工况下的供电效率，也就是说该系统可以克服背压式机组在夏季供电效率较低的缺点。
本技术可以在电厂原有供热量的基础上增加约60%的供热量，从而大大提高其供热能力，同时由于回收的为低品位的热能，提高电厂的供热能力基本不影响其发电能力。在夏季，关闭抽汽和关停吸收式热泵就可以使汽轮机变为纯凝机组，从而提高机组在夏季的供电效率，也就是说该系统可以克服背压式机组在夏季供电效率较低的缺点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
标号说明：采暖用户1、水水换热器2、.汽水换热器3、热网凝水管4、进热网换热器管5、吸收式热泵6、汽轮机7、汽轮机排气管8、发电机9、凝汽器10、冷却塔11、二次热网供水管12、二次热网回水管13、热网供水管14、热网回水管15、进吸收式热泵管16、热泵凝水管17、进吸收式热泵冷却水管18、出吸收式热泵冷却水管19、进冷却塔冷却水管20、出冷却塔冷却水管21、水水换热器进水管22。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
实施例1：如图1所示，本实施例由水水换热器2、.汽水换热器3、热网凝水管4、进热网换热器管5、吸收式热泵6、汽轮机7、汽轮机排气管8、发电机9、凝汽器10、冷却塔11、二次热网供水管12、二次热网回水管13、热网供水管14、热网回水管15、进吸收式热泵管16、热泵凝水管17、进吸收式热泵冷却水管18、出吸收式热泵冷却水管19、进冷却塔冷却水管20、出冷却塔冷却水管21、水水换热器进水管22组成，水水换热器2的供热端通过二次热网供水管12、二次热网回水管13与采暖用户1相连，水水换热器2的采热端通过水水换热器进水管22、热网回水管15分别与汽水换热器3、吸收式热泵6相连，汽水换热器3通过热网供水管14、进热网换热器管5分别与吸收式热泵6、汽轮机7相连，吸收式热泵6通过进吸收式热泵管16、进吸收式热泵冷却水管18、出吸收式热泵冷却水管19分别与汽轮机7、凝汽器10相连。出吸收式热泵冷却水管19和冷却塔11通过进冷却塔冷却水管20、出冷却塔冷却水管21相连。汽轮机7和凝汽器10通过汽轮机排气管8相连。发电机9与汽轮机7相连。在汽水换热器3上设置有热网凝水管4。在吸收式热泵6上设置有热泵凝水管17。
汽轮机7为抽汽供热机组，其抽汽压力宜选择0.5MPa左右。如果在役机组改造，可根据抽汽压力优化选择最佳的循环水温度和吸收式热泵6的型号；如果为新建机组，可根据循环水温度、吸收式热泵6型号等优化选择最佳的抽汽压力。所述的水水换热器2、.汽水换热器3，根据需要的热网进水温度和加热用蒸汽量优化选择最佳的换热面积和型式。所述的吸收式热泵6为蒸汽型加热型热泵，利用汽轮机7的抽汽作为吸收式热泵6的驱动力，实现低温热源的能量向高温热源搬运。所述的冷却塔11或前池的作用是当供热负荷较低，吸收式热泵6不能回收全部冷凝热时，用来释放冷凝水的热量，调节进入冷凝器的循环水温度。
使用中，以一台300MW抽汽供热机组为例，说明本实例的执行情况。汽轮机7的一部分进汽被抽出作为吸收式热泵6的驱动力和汽水换热器3用热源，汽轮机7的排汽被循环冷却水冷却。循环水在凝汽器10中吸收热量后，通过上塔或进入合理的前的支管进入吸收式热泵6，在吸收式热泵6中放热后被送至凝汽器10。热网回水进入吸收式热泵6吸收热量后，温度提高至80℃左右，为了适应热用户或热站的需要进入原有的或新增的汽水换热器3被进一步加热至需要的温度，作为热网供水供给采暖用户1。
该利用正逆耦合循环回收电厂低温废热技术的工作过程如下：
机组在低负荷时运行调整措施：减少抽汽供热汽轮机7的抽汽量，以满足供热负荷要求；当机组的抽汽量减少时，冷凝器10的热负荷将增加，而抽汽量减少，吸收式热泵6吸收的驱动力将减少，因而从循环水中吸收的热量也相应减少。为了达到凝汽器10的热平衡，保持循环水的温度，需要将循环水的部分热量散失到大气中。为此，需要通过调节分配进入吸收式热泵6和冷却塔11的循环水量，达到能量的平衡。当汽水换热器3需要的热网进水温度提高时，可通过增加抽汽，从而增加汽水换热器3的蒸汽流量，增加出吸收式热泵6的热网供水吸收的热量，从而提高出汽水换热器3的热网供水的温度。
通过本项目的所获得的收益情况分析：
节煤量分析
改造后1台300MW抽汽供热机组，按额定工况下运行每年可回收循环水余热235.1万GJ，相当于回收余热折合节能8.03万吨标准煤。另外，由于凝汽背压升高，造成采暖期发电煤耗提高，一个采暖期增加煤耗1.14万吨标准煤； 由于热泵系统增加用电1235KW，一次采暖期总用电量533.5万kW·h，折算成标煤为1827吨。总之，本方案实际节能量：8.08-1.14-0.18=6.76万吨标煤，减排CO2 18万吨。
供电煤耗分析
供电煤耗的变化情况如表1所示。对于300MW纯凝机组，其供电煤耗在321g/kWh左右；如果改为抽汽供热机组，其供电煤耗可以下降约49g/kWh，达到约272g/kWh；如果采用本技术进一步回收冷凝器的余热，其供电煤耗可以下降111g/kWh，达到210g/kWh。由于本技术回收的为冷凝器的排汽冷凝热，故对汽轮机做功能力影响很小，而冷凝器的排汽冷凝热在传统热力循环中被直接排放浪费掉了，而采用正逆耦合循环系统后，部分甚至全部排汽冷凝热被作为逆循环的热源回收利用了，从而减少乃至避免了正循环中的冷源损失，取得了很好的节能效果。
表1 不同系统的供电煤耗分析
纯凝工况煤耗 供热工况煤耗 本方案煤耗
供电煤耗 321 g/kWh 272 g/kWh 210 g/kWh
相对下降 49 111
经济性分析
采用正逆耦合循环回收汽轮机排汽冷凝热用于集中供热的方案，在供热期额定工况下通过回收利用循环水余热可以增加供热约150MW，以单位面积供热负荷为60W计算，可以增加供热面积250万平方米。通过调节机组之间的供热负荷，使机组基本在额定工况下运行，以一个供热期为6个月（4320小时）计算，机组改造后每年可增加供热量约230万GJ，按22元/GJ计算，每年供热销售收入可以增加约5060万元。
但采用正逆耦合循环后，由于热泵每年增加用电费用约202万元，每年增加维护费用30万元；由于凝汽器背压升高，在相同供热量下增加煤耗费用约912万元；由于节水可以减少水资源使用费用约112万元。
总之，本方案实施后每年产生的综合经济效益为：5060-202 -30 -912 +112 =4028万元/年。初步估计采用正逆耦合循环后，系统改造需要增加投资约1.5亿元。采用本技术通过申请政府的节能奖励资金可以获得专项奖励资金约1350万元。综上所述，基于以上分析本方案的静态投资回收期约为（15000－1350）÷4028≈3.4年。
本实用新型中的吸收式热泵6为蒸汽型加热型热泵。冷却塔11也可以用前池代替。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种电厂低温废热的回收装置，其特征是：由水水换热器、汽水换热器、吸收式热泵、凝汽器组成，所述的水水换热器的供热端通过管路与采暖用户相连，所述的水水换热器的采热端通过管路分别与汽水换热器、吸收式热泵相连，所述汽水换热器通过管路分别与吸收式热泵、汽轮机相连，所述吸收式热泵通过管路分别与汽轮机、凝汽器相连。
2.根据权利要求1所述的电厂低温废热的回收装置，其特征是：所述的吸收式热泵与凝汽器相连的管路和冷却塔或前池相连。
3.根据权利要求1或2所述的电厂低温废热的回收装置，其特征是：所述的吸收式热泵为蒸汽型加热型热泵。
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