CN202813542U - 一种电厂余热提取与供热阶梯加热的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电厂余热提取与供热阶梯加热的系统，包括锅炉以及与所述锅炉相连的汽轮发电机组，还包括通过峰载热网加热器用蒸汽管路与所述汽轮发电机组相连的峰载热网加热器、以及分别与所述峰载热网加热器相连的热力站换热器和热泵，所述汽轮发电机组还通过热泵驱动蒸汽管路与所述热泵相连，且所述热泵还与第一余热载体相连。本实用新型仅需改造电厂内部供热系统，无需改造二次热网，对于直接空冷机组，无需增加凝汽器，可直接回收机组乏汽余热，系统简单，初投资较少，易于在电厂中大规模推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种余热利用系统，特别是涉及一种电厂余热提取与供热阶梯加热的系统。
背景技术
我国目前的供热方式大多为采用热电联产机组的采暖抽汽，通过汽水换热器，将城市热网回水经基载热网加热器和峰载热网加热器加热后对外供热。该方式供热能力受机组抽汽量的限制较大，不利于扩大供热面积。
同时，尽管热电联产的供热机组比纯凝机组能源利用率高，但是由于电厂工艺流程的限制，仍然不可避免地存在着各种能量损失，如辅机循环水余热损失、机组冷端损失、排烟热损失、锅炉排污损失等。
（一）电厂余热损失
1、辅机循环水余热损失
电厂闭式循环冷却水系统的功能是向汽轮机、锅炉、发电机的辅助设备提供冷却水。该系统为一闭式回路，用开式冷却水系统中的水（即辅机循环水）流经闭式循环冷却水热交换器来冷却闭式循环冷却水系统中的冷却水。
对于海边电厂，开式冷却水系统工质为海水，经水泵升压、闭式热交换器换热后升温的海水再排入至大海；对于内陆等水资源较为匮乏的地区，开式冷却水为循环系统，经闭式换热器升温后的开式冷却水进入自然通风冷却塔、强制（机力）通风冷却塔冷却，冷却后的循环水再次进入闭式热交换器循环使用。
2、主机冷端损失
发电机组的排汽经凝汽设备冷却后作为锅炉给水供机组循环使用，对于水冷机组，由水泵站在江河取水作为凝汽设备冷却水供水，冷却水在凝汽器内吸收机组排汽的冷凝热升温后直接排放至江河下游；对于直接空冷机组，环境空气与机组排汽在室外的空冷凝汽器中，通过冷却风机的强制通风进行热交换，机组排汽的冷凝热直接排放至大气；对于间接空冷机组，机组排汽在凝汽器中由循环冷却水冷却，吸收机组排汽冷凝热升温后的冷却水经冷却塔冷却后再次供凝汽设备循环使用。无论哪种冷却方式，都会造成严重的环境污染和资源浪费。
除了上述损失，电厂排烟热损失、锅炉排污损失等都构成了电厂能源损失的一部分，都是一种资源的浪费，与此同时还带来对周围环境的影响，如对周围环境造成热污染、使空气湿度增加并伴随着水资源的浪费等。由于该部分能量属于低品位热源，较难提取、利用，该浪费是电厂中一直存在的问题。
（二）供热方式
我国热电联产机组目前的供热方式大多为采用汽水换热器，将城市热网回水经基载热网加热器和峰载热网加热器通过机组采暖抽汽加热后对外供热。该方式供热能力受机组抽汽量的限制较大，不利于扩大供热面积，同时相对于发电容量而言抽汽供热能力偏小，仍然存在巨大的冷端损失。
为了回收机组排汽余热，增加热网输送能力，也曾经有人提出过一些技术方案。
授权实用新型专利200810101065.X提出了一种大温差集中供热系统，该方案在电厂内部采用凝汽器、蒸汽吸收式热泵和汽水换热器组合的方式回收电厂余热并逐级加热大热网的供热热水，在末端利用热水吸收式热泵和水-水换热器组合的方式逐级降低大热网的回水温度，增大了高温热水的供、回水温差。系统如图1所示，汽轮机100末级排汽进入凝汽器200中加热循环水，被冷却凝结后再返回锅炉加热；汽轮机100抽出的蒸汽分为两路，一路作为驱动热源进入蒸汽吸收式热泵300，回收循环水余热，并加热大热网，另一路进入汽水换热器400，直接加大大热网，蒸汽凝结水再返回锅炉加热；循环冷却水进入凝汽器200中，被汽轮机排汽加热后送出，作为低位热源进入蒸汽吸收式热泵300，放热降温后再返回凝汽器200，完成循环；大热网低温回水返回电厂后，首先进入凝汽器200，被预热升温后送出，进入蒸汽吸收式热泵300被第二次加热后送出，再进入汽水换热器400中被第三次加热，加热到大热网供水温度后送出电厂，大热网高温供水被输送到末端热力站，首先作为驱动热源进入热水吸收式热泵500，放热降温后进入水水换热器600加热二次侧供热热水，降温后再次进入热水吸收式热泵500作为低位热源，最终放热降温到大热网回水温度后返回电厂，完成循环。
上述技术方案不仅需要改造电厂内部的供热系统，同时需要改造二次热网，对于直接空冷机组，还需要增加凝汽器，系统复杂，初投资和运行成本均较高，很难在实际中大规模推行。同时该方案要求机组排汽温度要高于热网回水温度，由于热网回水温度的限制，势必要求机组在运行中背压维持在较高的水平，影响机组发电量，同时由于空冷岛防冻或外界热用户较少并不能将全部机组排汽余热提取利用等原因，在较高的运行背压下仍有大部分汽机排汽由空冷岛冷却，本身就是一种资源的浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种简单易行的电厂余热提取与供热阶梯加热的系统，供热介质低温段回收电厂余热，以解决电厂余热排放造成的环境污染、资源浪费，同时可进一步满足逐年增加的供热面积的需求，增加电厂收益。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种电厂余热提取与供热阶梯加热的系统，包括锅炉以及与所述锅炉相连的汽轮发电机组，还包括通过峰载热网加热器用蒸汽管路与所述汽轮发电机组相连的峰载热网加热器、以及分别与所述峰载热网加热器相连的热力站换热器和热泵，所述汽轮发电机组还通过热泵驱动蒸汽管路与所述热泵相连，且所述热泵还与第一余热载体相连。
优选地，所述第一余热载体为辅机循环水、或主机排汽、或锅炉排烟、或锅炉排污的低品位热源。
更优选地，所述第一余热载体为气体或液体。
优选地，所述热泵还可以由烟气或锅炉排污提供驱动热源。
优选地，所述热泵上还设有热泵驱动蒸汽凝结水管路。
基于上述技术方案，本实用新型的优点是：
本实用新型仅需改造电厂内部供热系统，无需改造二次热网，对于直接空冷机组，无需增加凝汽器，可直接回收机组乏汽余热，系统简单，初投资较少，易于在电厂中大规模推广；该方案余热来源广泛，余热载体可为机组辅机或主机循环冷却水、机组排汽、烟气、锅炉排污水等以及其它热量不能充分利用的生产或生活中的排热热源；对于回收直接空冷机组乏汽余热方案，机组无需在高背压下运行，在不影响运行参数前提下，大规模地回收电厂余热对外供热，减少向环境的热污染和热排放；采用该方案由于大大提高了电厂的能源利用效率，因此将大大减少热电厂的碳排放，节能减排效果显著，如果将余热利用的节能成果补贴到发电煤耗上，发电标煤耗将大幅下降。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为现有技术的结构示意图；
图2为本实用新型的结构示意图；
其中：
（1）锅炉，（2）汽轮发电机组，（3）峰载热网加热器，（4）热力站换热器，（5）热泵，（6）峰载热网加热器用蒸汽，（7）峰载热网加热器疏水，（8）热泵驱动蒸汽，（9）热泵驱动蒸汽凝结水，（10）提取余热后的第二余热载体，（11）第一余热载体，（12）第一热网供水，（13）第二热网供水，（14）热网回水。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
参见图2，其中示出本实用新型电厂余热提取与供热阶梯加热的系统的优选实施例，包括余热载质系统、热网水系统、蒸汽系统、蒸汽凝结水系统组成，其中余热载质系统由第一余热载体11以及提取余热后的第二余热载体10组成；热网水系统由热力站换热器4、第一热网供水12（热泵出口）、第二热网供水13（峰载热网加热器出口）、热网回水14管路组成；蒸汽系统由峰载热网加热器3、峰载热网加热器用蒸汽6管路、热泵5、热泵驱动蒸汽8管路组成；蒸汽凝结水系统由峰载热网加热器疏水7管路、热泵驱动蒸汽凝结水9管路组成。其中，第一余热载体11进入热泵5，热泵5提取其余热，提取余热后的第二余热载体10返回至机组热力系统循环使用；电厂的采暖抽汽进入热泵5作为热泵驱动蒸汽8，经热泵5取热冷凝后的热泵驱动蒸汽凝结水9返回至机组的主凝结水系统；热网回水14经热泵5提升温度后，进入峰载热网加热器3经再次加热后作为热网供水13对外供热；峰载热网加热器用蒸汽6优选为电厂采暖抽汽，峰载热网加热器疏水7返回至机组热力系统循环使用；并且，除上述的热泵5与峰载热网加热器3串联的梯级加热外，还可以采用热泵多级串联、热泵与汽水换热器多级串联、热泵与水水换热器多级串联、热泵与汽水换热器或水水换热器多级串联的方式；并且，热泵5可以是单套热泵，也可以是多套并联或串联的热泵机组，同时可以留有备用。
图2述的电厂余热提取与供热阶梯加热系统工艺流程中的第一余热载质可以是电厂中的辅机循环水、主机排汽、锅炉排烟、锅炉排污等会造成环境污染和资源浪费的低品位热源，载质形式可以是气体或液体，只需对这些余热载质进行处理，达到热泵要求后通过管路送入热泵即可。
本实用新型提取电厂余热转化为对外供暖热源，减少了热量向环境中的排放，降低了环境污染和资源浪费；热泵的能效系数COP（Coefficient of Performance）可恒大于1，而传统汽水换热器恒小于1，相比之下，在供热量、发电量相同的情况下，利用热泵提取电厂余热供热阶梯加热的方案能效系数较高、能耗较低，可以降低电厂煤耗进而降低大气污染物的排放，或者在总能耗相同的情况下增加电厂对外供电负荷或增加对外提供热源的能力；对于湿冷电厂，由于部分或全部循环水不经冷却塔而是经过热泵冷却，减少了电厂的汽水损失，对于采用强制通风冷却塔的间接空冷电厂，还可为降低冷却塔风机的电耗从而使厂用电率降低；对于直接空冷电厂，部分或全部机组排汽不需由空冷凝汽器冷却而是经过热泵冷却，大大降低了冷却风机的出力，从而使厂用电率降低。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (5)
1.一种电厂余热提取与供热阶梯加热的系统，包括锅炉（1）以及与所述锅炉（1）相连的汽轮发电机组（2），其特征在于：还包括通过峰载热网加热器用蒸汽（6）管路与所述汽轮发电机组（2）相连的峰载热网加热器（3）、以及分别与所述峰载热网加热器（3）相连的热力站换热器（4）和热泵（5），所述汽轮发电机组（2）还通过热泵驱动蒸汽（8）管路与所述热泵（5）相连，且所述热泵（5）还与第一余热载体（11）相连。
2.根据权利要求1所述的电厂余热提取与供热阶梯加热的系统，其特征在于：所述第一余热载体（11）为辅机循环水、或主机排汽、或锅炉排烟、或锅炉排污的低品位热源。
3.根据权利要求2所述的电厂余热提取与供热阶梯加热的系统，其特征在于：所述第一余热载体（11）为气体或液体。
4.根据权利要求2所述的电厂余热提取与供热阶梯加热的系统，其特征在于：所述热泵（5）还可以由烟气或锅炉排污提供驱动热源。
5.根据权利要求2所述的电厂余热提取与供热阶梯加热的系统，其特征在于：所述热泵（5）上还设有热泵驱动蒸汽凝结水（9）管路。
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