CN204421140U - 一种低真空与热泵技术联合的大型供热机组乏汽余热回收系统 - Google Patents
一种低真空与热泵技术联合的大型供热机组乏汽余热回收系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种低真空与热泵(压缩式或吸收式)技术联合的大型供热机组乏汽余热回收系统，乏汽余热回收的方法是：对各台机组设置乏汽接入管道，将提高背压的乏汽引至乏汽/水换热器凝结放热；热网回水与旁通水混合，进入各乏汽/水换热器被串联加热，再按原比例分流；而后热网水进入热泵冷凝器被二级加热，旁通水进入热泵蒸发器降温返回再次与热网回水混合；热泵出口热网水进入热网加热器被三级加热。这种设置旁通水的方法将低真空与热泵两种技术结合，解决了热泵技术投资大、占地大的问题，又避免了大幅提高背压对大型机组末级安全的影响，提高大型供热机组乏汽余热回收的可实施性，使回收全部的乏汽余热成为可能。
Description
技术领域
本发明属于热电联产余热回收领域，特别涉及到对大型供热机组的乏汽余热的回收利用。
背景技术
我国燃煤火电机组占发电装机总容量的70％以上，大型抽凝两用机组在城市集中供热方面逐渐发挥着主力军的作用。为保证机组末级运行安全，大量低压缸排汽(乏汽)需要通过凝汽器排放到环境中，其热量占到机组耗煤折合热量的21％，构成能源的浪费。在现有的大型供热机组乏汽余热回收技术中，低真空运行技术和热泵技术倍受关注，并在一些实际工程中得以应用。
低真空运行技术的应用尤其适用于末级叶片较短的空冷供热机组，但受机组末级运行安全因素制约，背压提高的幅度仍然受限，除非在余热回收工况更换末级转子，由此会给机组运行带来不便，不易被电厂接受。热泵技术主要包括汽动压缩式热泵和吸收式热泵两种，利用蕴含在原本用于供热的供热抽汽中的做功能力，回收乏汽余热，在基本不增加额外能耗的情况下，提高系统的供热能力和能源利用效率，但是在电厂设置热泵占用场地大、投资大，也降低了乏汽余热利用的可实施性。
发明内容
本发明的目的是针对现有大型供热机组低压缸排汽造成的巨大冷源损失，将低真空技术和热泵技术结合，提出一种新型乏汽余热回收系统。特别提出一种通过增设乏汽接入管道、乏汽/水换热器、旁通水管路和热泵(压缩式或吸收式)的新型乏汽余热回收系统，提高大型供热机组乏汽余热利用的可实施性。
本发明解决其技术问题所采用的方案如下：
一种低真空与热泵技术联合的大型供热机组乏汽余热回收系统，为充分提取机组乏汽余热，适度提高机组背压，设置乏汽接入管道、乏汽/水换热器、旁通水管路和热泵(汽动压缩式或吸收式)。对各台机组设置乏汽接入管道，将提高背压的乏汽引至乏汽/水换热器凝结放热；热网回水与旁通水混合，进入各乏汽/水换热器被串联加热，再按原比例分流；而后热网水进入热泵冷凝器被二级加热，旁通水进入热泵蒸发器降温返回再次与热网回水混合；热泵出口热网水进入热网加热器被三级加热。
所述提高机组背压，在保障大型机组末级安全性的前提下，按照热网回水与旁通水被串联加热的流向，不同程度地提高各台机组的背压，后一级机组的背压要高于前一级机组的背压。
一种实现上述大型供热机组乏汽余热回收加热热网水系统，包括热电联产组件及乏汽余热回收系统的组件，其中：所述的热电联产组件包括：汽轮机组及其连接管道、空冷岛，来自锅炉的主蒸汽接汽轮机蒸汽入口，抽汽管道接乏汽/水换热器；所述的乏汽余热回收系统组件：乏汽接入管道，旁通水管路，乏汽水/换热器、热泵(汽动压缩式或吸收式)，其中：旁通水管路连接旁通水和热网回水，乏汽接入管道连接乏汽水/换热器和机组低压缸排汽管道。
所述热泵，可以选择汽动压缩式热泵和蒸汽型溴化锂吸收式热泵。当机组抽汽压力较高时，选择汽动压缩式热泵，其中：抽汽驱动膨胀机带动压缩式热泵，抽汽做功后再进入热网加热器作为热网水三级加热的热源；当机组抽汽压力较低时，可直接用抽汽驱动蒸汽型溴化锂吸收式热泵，机组抽汽一部分进入吸收式热泵作为驱动热源，另一部分作为热网加热器作为热网水三级加热的热源。
本发明的有益效果是：一方面，设置的旁通水增加了乏汽/水换热器的进水流量，可以降低乏汽/水换热器的水侧温升，使回收全部的乏汽余热成为可能，又避免了机组背压的大幅提高，进而保证大型供热机组的末级安全。另一方面，由于很大比例乏汽余热是通过乏汽/水换热器的直接换热实现回收，大幅降低了热泵的设置容量，解决了热泵回收余热技术的投资大、占地大的问题，提高了大型供热机组乏汽余热回收的可实施性，进而大幅度提高电厂的供热能力和能源利用效率。
附图说明
图1是低真空与汽动压缩式热泵联合的电厂乏汽余热利用系统流程简图(实施例1)。
图2是低真空和吸收式热泵联合的电厂乏汽余热利用系统流程简图(实施例2)。
图中：1.1号汽轮机，2.2号汽轮机，3.空冷岛，4.1号乏汽/水换热器，5.2号乏汽/水换热器，6.热泵(汽动压缩式/吸收式)，7.热网加热器，P1.1号汽轮机抽汽管道，P2.2号汽轮机抽汽管道，P3.抽汽主管道，P4.混合水管道，P5.旁通水管道，P6.热网回水管道，P7.热网水供水管道，EM.膨胀机，CM.压缩机，C.冷凝器，C1/C2.冷凝器进/出口，E.蒸发器，E1/E2.蒸发器进/出口，EV.膨胀阀，A.吸收器，G.发生器，P循环泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
当汽轮机的抽汽压力较高时，采用汽动压缩式热泵机组，在图1所示的实施例1中，热网水管道P6与旁通水管道P5接入混合水管道P4，P4与乏汽/水换热器5的入口51，乏汽/水换热器5的出口与乏汽/水换热器4串联连接；乏汽/水换热器4的出口42与压缩式热泵机组连接：42管道经过三通阀分为61和61两部分，旁通水按照原流量经由62与压缩式热泵蒸发器E入口E1相连，压缩式热泵蒸发器出口E2与管道P5连接，通过管道P5与热网回水P6管道连接混合；热网水按照原流量经由61与冷凝器入口C1相连；冷凝器出口C2接热网加热器7水侧入口管道72；热网加热器水侧出口73与热网水供水管道P7连接。P1和P2两根抽汽管道接入P3主抽汽管道，P3管道与膨胀机EM进汽口EM1连接，膨胀机出口EM2与热网加热器7的进汽口71连接，蒸汽的凝汽出口为74。
系统工作时，乏汽进入乏汽/水换热器凝结放热，旁通水与热网回水混合依次进入串联连接的乏汽/水换热器被乏汽加热，实现余热利用。之后旁通水和热网水按照原比例分流：加热后的旁通水进入压缩式热泵的蒸发器降温，排出后再次与返回电厂的热网回水混合；加热后的热网水在能源利用站内被压缩式热泵的冷凝器加热，随之进入热网加热器被蒸汽加热；汽轮机抽汽进入膨胀机带动压缩式热泵循环；做功后的抽汽进入热网加热器作为三级加热热网水的热源。
实施例2：
若汽轮机抽汽压力较低时，如图2所示，可直接用抽汽驱动蒸汽型溴化锂吸收式热泵。乏汽/水换热器的出水口42的管道分为61和61管道。旁通水按照原流量经由62管道与吸收式热泵的蒸发器E入口E1连接，蒸发器出口E2与P5管道连接。61管道与冷凝器入口C1连接，出口C2与热网加热器7的水侧的入口72连接。其他连接方式及工作原理同实施例1。
系统工作时，依次被乏汽加热后的混合水从乏汽/水换热器4的出口42排出，之后按照原流量分别进入吸收式热泵机组，加热后的旁通水进入吸收式热泵的蒸发器降温，排出口再次与返回电厂的热网回水混合；加热后的热网水在吸收式热泵的冷凝器被加热，随之进入热网加热器被蒸汽三级加热。汽轮机抽汽分别进入吸收式热泵的发生器和热网加热器
本发明中新增的乏汽/水换热器、膨胀机CM、压缩式热泵、以及蒸汽型吸收式热泵9均为成熟产品。
各设备的具体实施方式分别说明如下：
1.汽轮机，根据热电联产的生产量确定，为常用设备；
2.冷却塔，根据汽轮机排汽热量确定，为常用设备；
3.乏汽/水换热器，根据加热温度确定，为非标设计设备；
4.膨胀机，根据加热温度、汽轮机抽汽参数，为常用设备；
5.压缩式热泵，根据加热温度温度确定，为非标设计设备；
6.蒸汽溴化锂吸收式热泵，根据加热温度，此为非标设计设备；
7.阀门，根据管径确定大小。
本发明的方法是在热电联产原有供热流程的基础上，当汽轮机的抽汽压力较高时，通过增设乏汽接入管道、乏汽/水换热器、旁通水管路和压缩式热泵，对各台机组设置乏汽接入管道，将提高背压的乏汽引至乏汽/水换热器凝结放热；热网回水与旁通水混合，进入各乏汽/水换热器被串联加热，再按原比例分流；而后热网水进入热泵冷凝器被二级加热，旁通水进入热泵蒸发器降温返回再次与热网回水混合；热泵出口热网水进入热网加热器被三级加热。或者当汽轮机抽汽压力较低时，采用蒸汽型吸收式热泵，抽汽一部分带动蒸汽型吸收式热泵运行，一部分进入热网加热器，如图2所示。一方面为了降低乏汽/水换热器的水侧温升，设置旁通水增加了乏汽/水换热器的进水流量，使得回收全部的乏汽余热成为可能，又避免了机组背压的大幅度提高，保证大型供热机组的末级安全。另一方面解决了热泵回收余热技术的投资大、占地大的问题，提高了大型供热机组乏汽余热回收的可实施性。
Claims (4)
1.一种低真空与热泵技术联合的大型供热机组乏汽余热回收系统，其特征在于，在原热电联产集中系统基础上适度提高机组背压，设置乏汽接入管道、乏汽/水换热器、旁通水管路和热泵机组，热泵机组可单独采用压缩式热泵或者吸收式热泵，也可采用压缩式热泵和吸收式热泵联合的方式；对各台机组设置乏汽接入管道，将提高背压的乏汽引至乏汽/水换热器凝结放热；返回电厂的热网回水与旁通水混合，进入各乏汽/水换热器被串联加热，再按原比例分流；而后热网水进入热泵冷凝器被二级加热，旁通水进入热泵蒸发器降温返回再次与热网回水混合；热泵出口热网水进入热网加热器被三级加热。
2.如权利要求1所述的一种低真空与热泵技术联合的大型供热机组乏汽余热回收系统，其特征在于，设置旁通水管路，将返回电厂的热网回水与旁通水混合，用于增加乏汽/水换热器的进水流量，可以降低乏汽/水换热器的水侧温升，进而避免机组背压的大幅度提高，保证大型供热机组的末级安全。
3.如权利要求1所述的一种低真空与热泵技术联合的大型供热机组乏汽余热回收系统，其特征在于，适度提高机组背压，使乏汽的饱和温度提高，对各台机组设置乏汽接入管道，将乏汽引入汽/水换热器，对热网回水与旁通水进行串联梯级加热；在保障大型机组末级安全性的前提下，按照热网回水与旁通水被串联加热的流向，不同程度地提高各台机组的背压，后一级机组的背压要高于前一级机组的背压。
4.如权利要求1所述的一种低真空与热泵技术联合的大型供热机组乏汽余热回收系统，其特征在于，被乏汽/水换热器加热后，旁通水进入热泵蒸发器，回收旁通水从乏汽/水换热器中携带的乏汽余热量，热网水则进入热泵冷凝器被二级加热，旁通水进入热泵蒸发器降温后返回再次与热网回水混合。
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