CN202851099U - 改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统，所述改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、改进型吸收式热泵、冷却塔、低加装置，其中所述改进型吸收式热泵的发生器和冷凝器之间设置了压缩机a，吸收器和蒸发器之间设置了压缩机b，并通过从汽轮机中抽出部分高温汽体驱动改进型吸收式热泵。本实用新型通过改进型吸收式热泵和冷却塔同时实现对凝汽器冷却水降温，并通过改进型吸收式热泵将汽轮机排放热蒸汽中的热量转移用来将凝汽器排出的液化凝结回水以及驱动出口排出的凝结水加热后返回锅炉，从而减少热排放，改善凝汽效果，提高汽轮机输出功率，降低了发电成本。

Description

改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽轮发电系统，特别是涉及改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统。

背景技术

发电系统是将机械能转变为电能的一种机器，通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。用汽轮机驱动的发电系统，由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电系统发电，做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。

现有技术中对于汽轮发电系统所排放的高温热蒸汽一般采用水冷或者空冷。冷却过程是系统排放的废热与环境的能量之间转换的过程。水冷的传热系数为1762W（m²K）,空汽做冷却介质的传热系数为62W（m²K）。传热系数表征了传热过程的强烈程度，数值越大传热过程越强。由于空冷系统传热系数小，经济效能差，因此目前主要采用水冷却系统。

水冷却系统需要消耗大量的水能源作为冷却水，并且无论水冷还是风冷都会将汽轮机排放的高温蒸汽中的热量带走，据统计火力发电的热效率平均只有35%-40%，而能量大部分被冷却系统带走并产生大量废热，降低了热量的利用效率。对于排出的废热虽然可以通过收集利用，但是发电厂往往距离市区比较远，需要将排放的废热加热到一个很高的温度，然后再从从发电厂输送到市区换热站，由于运输温度高于环境温度很多，因此在运输过程中热量损失严重，且热膨胀冷却对管道及相关设备要求较高，从而造成无法有效利用排放的废热。因此急需一种采用其他冷却技术辅助水冷或者空汽冷却的综合制冷系统来降低凝汽器中的温度与蒸汽压，同时实现热能回收再利用，从而有效提高发电热点转换效率。

吸收式热泵是一种可以转移热量的技术，通常用于空调等制冷设备。吸收式热泵其是以热能为动力、以水为制冷剂、溴化锂溶液为吸收剂，利用吸收原理来实现制冷的。它由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器等多个部件组成。按驱动热源种类可分为蒸汽型、直燃型、热水型等。其设备安装简单，全部以热能为动力，无噪音，但其应用时具有如下缺点：

(1)热源要求过高：热源必须采用一定温度，如高于90℃的废热源水才能将溴化锂溶液中的水分蒸发，而许多废弃热源温度较低，不能被有效利用，例如40-90℃的热源。

(2)热源的转换效率低：由于在发生器和蒸发器中液体变为汽体，因此降低了发生器和蒸发器中真空度，使得液体中水分变为汽体更加困难，同理在冷凝器和吸收器中由于汽体转变为液体，压强降低，从而阻碍汽体进一步变为液体，因此使得整体的转换效率降低。

由于吸收式热泵存在以上的这些缺陷，导致现有技术中吸收式热泵技术的用途收到一定限制。

发明内容

本实用新型是为了解决以上现有技术中的不足而完成的，本实用新型通过对现有技术的吸收式热泵进行了改进，在发生器和冷凝器之间设置了压缩机a，在吸收器和蒸发器之间设置了压缩机b，压缩机a使发生器中真空度增加，使冷凝器中压强增加从而促进发生器中液体变为汽体，并促进冷凝器中汽体变为液体，因此降低了发生器中溶液水分蒸发所需要的温度，同时压缩机a促使冷凝器中的汽体更容易凝结，压缩机b使吸收器中压强增加，蒸发器中真空度增加从而促进蒸发器中液体水变为汽体，吸收器中汽体变为液体，因此大幅度提高了热泵的效率。从而使得从汽轮机中抽出一部分热蒸汽就能驱动本实用新型中的吸收式热泵，辅助冷却塔对排放的热蒸汽进行降温、凝结，并通过热泵将汽轮机中排放到凝汽器的热蒸汽中的热量转移，使用该热量将凝汽器冷凝后热蒸汽凝结回水以及驱动出口排出的凝结水进行补热，然后再重新补充到锅炉中。从而充分利用汽轮机排放的乏汽、蒸汽中的热量、减少热排放。提高了冷却效果以及热能回收利用率降低了发电成本。

本实用新型的改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统其特征在于：所述改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统包括锅炉、抽汽阀、汽轮机、发电机、凝汽器、改进型吸收式热泵、冷却塔、低加装置，所述汽轮机具有抽汽口和排汽口，所述凝汽器具有进汽口、凝结水出口、冷却水入口、冷却水出口，所述冷却塔具有冷却塔入水口、冷却塔出水口，所述改进型吸收式热泵具有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、压缩机a、压缩机b、驱动入口、驱动出口、冷水入口、冷水出口、制热入口a、制热入口b、制热出口a、制热出口b，所述压缩机a设置在发生器和冷凝器之间，所述压缩机b设置在吸收器和蒸发器之间。

上述的改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统其特征在于：所述改进型吸收式热泵的驱动入口和驱动出口设置在发生器上，制热入口a、制热出口a设置在冷凝器上，制热入口b、制热出口b设置在吸收器上，冷水入口、冷水出口设置在蒸发器上。

上述的改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统其特征在于：所述低加装置、锅炉、汽轮机、发电机、通过管道依次相连，所述汽轮机抽汽口通过管道及抽汽阀和改进型热泵驱动入口相连，汽轮机排汽口通过管道和凝汽器进汽口相连，所述凝汽器的凝结水出口通过管道和来自改进型吸收式热泵的驱动出口的管道汇合，并和改进型吸收式热泵的制热入口b相连，改进型吸收式热泵的制热入口a和制热出口b相通，制热出口a通过管道和低加装置相连，所述凝汽器的冷却水出口通过管道分为两路，分别和冷却塔入水口和改进型吸收式热泵的冷水入口相连，改进型吸收式热泵的冷水出口和冷却塔出水口通过管道汇合后和凝汽器的冷却水入口相连。

上述的改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统其特征在于：所述改进型吸收式热泵的发生器通过管道及压缩机a和冷凝器相连接，发生器底部带有三条管道，第一条通过循环泵和吸收器中的喷淋装置相连，第二条通过循环泵和发生器内部上方喷淋装置相连，第三条管道通过循环泵和吸收器底部相连，冷凝器通过管道及循环泵和蒸发器连接，蒸发器通过管道及压缩机b和吸收器连接，蒸发器底部通过循环泵及管道和蒸发器内部上方喷淋装置连接。

本实用新型通过用对吸收式热泵进行改进，大大提高了热泵的效率，因此可以有效利用汽轮机抽出的部分热蒸汽驱动吸收式热泵对热量产生搬运作用，在冷凝器中辅助对排放的热蒸汽进行降温、凝结，降低了凝汽器中的压强和温度提高了发电效率，并通过热泵将这些热量有效转移，使用该热量将凝汽器内冷凝后热蒸汽凝结回水以及驱动出口排出的水进行补热，并重新补充到锅炉中循环利用，从而充分利用了汽轮机排放的蒸汽中的热量、减少热排放，冷却效果改善也能增强凝汽器凝汽效果，改善汽轮机输出功率，通过提高热电转换率和热能回收利用两个方面降低了发电成本。

附图说明

图1   本实用新型的热改进热泵辅助凝汽冷却发电系统

图2   本实用新型的改进型吸收式热泵

图号说明

1…锅炉，2…抽汽阀， 3…汽轮机，4…发电机，5…凝汽器，

6…改进型吸收式热泵，7…冷却塔，8…低加装置，9…抽汽口

10…排汽口，11…进汽口，12…凝结水出口，13…冷却水入口

14…冷却水出口，15…冷却塔入水口，16…冷却塔出水口，

17…驱动入口，18…驱动出口，19…冷水入口，20…冷水出口，

21…制热入口b，22…制热入口a，23…制热出口b，24…制热出口a

25…发生器，26…冷凝器，27…蒸发器，28…吸收器，29…循环泵

30…压缩机a，31…压缩机b。

具体实施方式

下面结合附图的图1和图2对本实用新型的改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统和利用该发电系统发电的方法作进一步详细说明。

本实用新型的热改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统，请参考图1，2，所述改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统包括锅炉1、抽汽阀2、汽轮机3、发电机4、凝汽器5、改进型吸收式热泵6、冷却塔7、低加装置8，所述汽轮机具有抽汽口9和排汽口10，所述凝汽器具有进汽口11、凝结水出口12、冷却水入口13、冷却水出口14，所述冷却塔具有冷却塔入水口15、冷却塔出水口16，所述改进型吸收式热泵具有发生器25、冷凝器26、蒸发器27、吸收器28、循环泵29、压缩机a30、压缩机b31、驱动入口17、驱动出口18、冷水入口19、冷水出口20、制热入口a22、制热入口b21、制热出口a24、制热出口b23，所述压缩机a30设置在发生器25和冷凝器26之间，所述压缩机b31设置在吸收器28和蒸发器27之间。

在本实用新型优选实施例中所述改进型吸收式热泵的驱动入口17和驱动出口18设置在发生器上25，制热入口a22、制热出口a24设置在冷凝器上26，制热入口b21、制热出口b23设置在吸收器28上，冷水入口19、冷水出口2027设置在蒸发器上。

在本实用新型另一优选实施例中所述低加装置8、锅炉1、汽轮机3、发电机4通过管道依次相连，所述汽轮机3抽汽口9通过管道及抽汽阀2和改进型热泵驱6的驱动入口17相连，汽轮机排汽口10通过管道和凝汽器进汽口11相连，所述凝汽器5的凝结水出口12通过管道和来自改进型吸收式热泵6的驱动出口18的管道汇合，并和改进型吸收式热泵6的制热入口b21相连，改进型吸收式热泵的制热入口a22和制热出口b23相通，制热出口a24通过管道和低加装置8相连，所述凝汽器5的冷却水出口14通过管道分为两路，分别和冷却塔入水口15和改进型吸收式热泵的冷水入口19相连，改进型吸收式热泵6的冷水出口20和冷却塔出水口16通过管道汇合后和凝汽器5的冷却水入口13相连。

在本实用新型另一优选实施例中，所述改进型吸收式热泵6的发生器25通过管道及压缩机a30和冷凝器26相连接，发生器25底部带有三条管道，第一条通过循环泵（图中未给出编号）和吸收器中的喷淋装置相连，第二条通过循环泵29和发生器25内部上方喷淋装置相连，第三条管道通过循环泵（图中未给出编号）和吸收器28底部相连，冷凝器26通过管道及循环泵（图中未给出编号）和蒸发器27连接，蒸发器27通过管道及压缩机b和吸收器28连接，蒸发器27底部通过循环泵（图中未给出编号）及管道和蒸发器27内部上方喷淋装置连接。

下面将参考图1、图2对本实用新型改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统进行发电的原理进行描述，其发电原理包括以下步骤：

步骤1，加热锅炉1，使锅炉1中的水受热产生蒸汽，蒸汽通过管道进入汽轮机3，汽轮机3输出动力使发电机4产生电力；

步骤2，抽汽阀通过抽汽口9从汽轮机3中抽取部分高压热蒸汽，进入改进吸收式热泵驱动入口17并输送到改进型吸收式热泵发生器25中，驱动热泵工作；

步骤3，汽轮机排汽口10排出的热蒸汽通过管道进入凝汽器5中，冷却塔出水口16通过管道和改进型吸收式热泵蒸发器27上的冷水出口20的管道汇合并从凝汽器冷却水入口13将冷却水送入凝汽器5，吸收凝汽器5中热蒸汽的热量后温度升高，从凝汽器冷却水出口14排出并分为两部分，一部分通过管道从冷却塔入水口15返回冷却塔降温，另一部分通过管道以及冷水入口19返回改进型吸收式热泵6并在吸收热泵的蒸发器27中放出热量降温，随后从冷水出口排出再次进入凝汽器5；

步骤4，从改进型吸收式热泵的驱动出口18排出的凝结水通过管道和从凝汽器5的凝结水出口12排出的凝结水汇合后通过管道和制热入口b21相连，进入改进型吸收式热泵的吸收器28，先吸收溴化锂汽浓溶液吸收水蒸汽释放的相变热和溶解热升温，然后从制热出口b23排出后进入制热入口a22，再在冷凝器中吸收水蒸汽凝结热后从制热出口a24排出，通过管道进入低加装置8，再通过管道进入锅炉1完成循环；

上述的改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统的发电方法其特征在于所述改进型吸收式热泵制冷并输出热水的步骤包括；

步骤a，发生器25中的喷淋装置通过循环泵29将发生器底部溴化锂稀溶液喷淋为液滴，所述液滴与驱动入口17进入的来自汽轮机3中抽取的热蒸汽管道接触，吸收热量后水分汽化，压缩机a30通过管道抽取发生器25中的汽体进入冷凝器26，同时保持发生器25维持较高真空度；在冷凝器26中蒸汽遇到制热入口a22进来的热水，放出热量，变成冷凝水液滴，制热入口a22中进入的凝结回水水通吸收了蒸汽放出的热量升高温度并从制热出口a24排出，压缩机a30使发生器25中压强降低，使冷凝器26中压强增加从而促进发生器25中液体中水分变为汽水蒸汽，并促进冷凝器26中汽水蒸汽变为液体；

步骤b，冷凝器26中的冷凝水通过管道及循环泵进入蒸发器，并被蒸发器27中喷淋装置喷淋为液滴，液滴和蒸发器冷水入口19的管道接触吸收其中热量变为汽低温低压水蒸汽，管道中冷水温度降低，并从蒸发器27的冷水出口20排出完成制冷、降温、热回收过程；

步骤c，冷凝器26中的蒸汽通过管道被压缩机b31抽入吸收器28，来自发生器25下部的溴化锂浓溶液通过循环泵和管道进入吸收器28的喷淋装置，并被喷淋为液滴，蒸汽和液滴相遇吸收溶解，水由汽态变为液态放出热量，热量传递给制热入口b21中进来的凝结回水，凝结回水吸收热量升温后由制热入口b21排出，压缩机b31使蒸发器27中压强降低，吸收器28中压强升高从而促进蒸发器27中液体变为汽体，吸收器28中汽体变为液体；

步骤d，吸收器28中的溴化锂浓溶液吸收蒸汽后变为溴化锂稀溶液，并通过管道及循环泵再次输送到发生器，完成循环。

在本实用新型中从凝汽器凝结水出口排出的凝结水温度为30~55℃。驱动出口排出的水温度为50~90℃，冷水入口进入的水的温度为20~55℃，冷水出口排出的水温度为15~50℃，制热出口a、制热出口b中排出的热水温度为60~130℃。

从上述实施方式来看，本实用新型通过用对吸收式热泵进行改进，大大提高了热泵的效率，因此可以有效利用汽轮机抽出的部分热蒸汽驱动吸收式热泵对热量产生搬运作用，在凝汽器中辅助对汽轮机排放的热蒸汽进行降温、凝结，降低了凝汽器中的压强和温度提高了发电效率，并通过热泵将这些热量有效转移，使用该热量将凝汽器冷凝后热蒸汽凝结回水以及驱动出口排出的水进行补热，并重新补充到锅炉中循环利用，从而充分利用了汽轮机排放的蒸汽中的热量、减少热排放，减少了锅炉能耗，通过提高热电转换率和热能回收利用两个方面降低了发电成本。

上述仅对本实用新型中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统，其特征在于：所述改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统包括锅炉、抽汽阀、汽轮机、发电机、凝汽器、改进型吸收式热泵、冷却塔、低加装置，所述汽轮机具有抽汽口和排汽口，所述凝汽器具有进汽口、凝结水出口、冷却水入口、冷却水出口，所述冷却塔具有冷却塔入水口、冷却塔出水口，所述改进型吸收式热泵具有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、压缩机a、压缩机b、驱动入口、驱动出口、冷水入口、冷水出口、制热入口a、制热入口b、制热出口a、制热出口b，所述压缩机a设置在发生器和冷凝器之间，所述压缩机b设置在吸收器和蒸发器之间。

2.根据权利要求1所述的改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统其特征在于：所述改进型吸收式热泵的驱动入口和驱动出口设置在发生器上，制热入口a、制热出口a设置在冷凝器上，制热入口b、制热出口b设置在吸收器上，冷水入口、冷水出口设置在蒸发器上。

3.根据权利要求2所述的改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统其特征在于：所述低加装置、锅炉、汽轮机、发电机通过管道依次相连，所述汽轮机抽汽口通过管道及抽汽阀和改进型热泵驱动入口相连，汽轮机排汽口通过管道和凝汽器进汽口相连，所述凝汽器的凝结水出口通过管道和来自改进型吸收式热泵的驱动出口的管道汇合，并和改进型吸收式热泵的制热入口b相连，改进型吸收式热泵的制热入口a和制热出口b相通，制热出口a通过管道和低加装置相连，所述凝汽器的冷却水出口通过管道分为两路，分别和冷却塔入水口和改进型吸收式热泵的冷水入口相连，改进型吸收式热泵的冷水出口和冷却塔出水口通过管道汇合后和凝汽器的冷却水入口相连。

4.根据权利要求2或3所述的改进型吸收式热泵型抽汽式汽轮发电系统其特征在于：所述改进型吸收式热泵的发生器通过管道及压缩机a和冷凝器相连接，发生器底部带有三条管道，第一条通过循环泵和吸收器中的喷淋装置相连，第二条通过循环泵和发生器内部上方喷淋装置相连，第三条管道通过循环泵和吸收器底部相连，冷凝器通过管道及循环泵和蒸发器连接，蒸发器通过管道及压缩机b和吸收器连接，蒸发器底部通过循环泵及管道和蒸发器内部上方喷淋装置连接。

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