CN204438295U - 提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，包括汽轮机、空冷岛、凝结水箱、乏汽换热系统、余热利用系统和连接管路；汽轮机的乏汽出口分别与所述空冷岛、乏汽换热系统和余热利用系统相连接，所述空冷岛和乏汽换热系统分别通过连接管路与所述凝结水箱连接；所述余热利用系统包括吸收式热泵机组、板式换热器；所述吸收式热泵机组、板式换热器和连接管路组成四路余热利用通路。本实用新型能够提高15％的余热回收效率，与此同时，降低投资费用，增强系统可靠性。

Description

提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统

技术领域

本实用新型属于能源技术领域，具体涉及一种提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统。

背景技术

我国北方地区富煤贫水，且冬季寒冷。为了达到节能，节水，为城市提供取暖热源的目的，我国北方地区在城市周边建设的普遍是燃煤热电联产空冷机组。热电联产是一种公认的节能技术，产出相同数量的热力和电力，热电联产方式较热电分产可节约30％左右的燃煤。

燃煤热电联产空冷机组的总热效率一般在45％-60％，除去由锅炉排烟、排污散热带走的热量外，汽轮机排汽损失约占电厂总能损失的30％左右。如果能将这部分低品位能量有效的利用起来，则能够大大提高火电厂的循环效率。随着热泵技术的发展，对这部分低温热量的提取回收已经成为可能。利用热泵技术提取汽轮机排汽汽化潜热不但可以提高机组整体循环效率，而且还可以在不增加热源的前提下，增加机组供热量，最大限度的满足热用户的供热需求。

燃煤电厂作为能源的消耗大户，“十一五”期间，在机组热端做了大量节能技改工作，如汽轮机通流节能技术改造取得了显著的节能效果。而要完成“十二五”节能减排任务，热端的潜力已不大，必须从冷端入手。

对于空冷机组，空冷凝汽器凝结时放出的汽化潜热直接被冷却介质空气带走。对于1台300MW等级的空冷机组，按照年利用小时4000小时计算，每年被冷却介质空气带走的热量折合标煤约20万吨，如果将50％的汽化潜热回收，则每年可以节约10万吨标煤，减少二氧化碳21万多吨。

现有的提取电厂空冷机组排汽汽化潜热系统的优缺点分析：

(1)实用新型专利CN201010173487.5提供的技术方案中，传热介质通过两次换热后进入热泵机组。该方案存在两个缺点：第一，要实现第二次换热过程，电厂必须再增加一套水循环管路和循环水泵，无形中增加了电厂的投资，而且运行过程中增加了水泵的电耗，使得系统较为复杂，可靠性降低；第二，该方案中，传热介质经过第一次换热后温度约为40℃，第二次换热过程中由于换热器效率的因素，传热介质的温度约为35℃。根据热泵的特性，热泵需要提取能量的热源品味越高，则热泵需要付出的代价越低，这也符合热力学第二定律，简而言之，传热介质(热源)经过第二次换热后温度降低了5℃，使得热泵的性能(COP)降低，根据经验粗略估算会导致热泵的性能系数下降0.2左右，使得热泵偏离高效运行工况点。

(2)实用新型专利CN 202792190 U中提供的技术方案中，空冷机组排汽直接引入到热泵机组，提高了热源的温度，使得热泵可以在较为高效的工况点运行，而且在实际电厂余热利用改造中有实际应用。但是该技术方案中也存在两个缺点：第一，若要将汽轮机低压缸排汽直接引入热泵机组，则必须将庞大的热泵机房建造在空冷岛下方，否则会增加负压侧的体积，且为了维持乏汽流动顺畅必须加大真空泵的功率。将庞大的热泵机房建造在空冷岛下方究竟会对空冷岛入口空气流场及温度场造成多大影响，目前还没有相关研究文献提出，但是或多或少都会产生一些不利影响。其次，如果某些电厂空冷岛底部没有合适的建造热泵机房的位置，则上述方案就不能有效的实施。第二，北方地区电厂除了建造空冷机组外，在一些还有部分水源可利用的地区，还建造了“干湿”联合冷却系统，这样可以有效的提高机组夏季带负荷能力和经济性，对于这类机组进行余热利用改造，上述方案则很难在现实中实现。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种新的提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，能够提高约15％的余热回收效率，与此同时，降低投资费用，增强系统可靠性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，包括汽轮机、空冷岛、凝结水箱、乏汽换热系统、余热利用系统和连接管路；

汽轮机的乏汽出口分别与所述空冷岛、乏汽换热系统和余热利用系统相连接，所述空冷岛和乏汽换热系统分别通过连接管路与所述凝结水箱连接；

所述余热利用系统包括吸收式热泵机组、板式换热器；所述吸收式热泵机组、板式换热器和连接管路组成四路余热利用通路；第一路为所述乏汽换热系统与所述吸收式热泵机组余热热源进口直接连接，所述乏汽换热系统提供热能；第二路为所述汽轮机的抽汽出口管道与所述吸收式热泵机组的驱动蒸汽进口直接连接，所述汽轮机抽汽作为吸收式热泵驱动汽源，并且为热网提供热能；第三路为热网回水与所述热泵机组的热网回水进口连接，为热网回水提供热能；第四路为所述板式换热器利用第二路和第三路的余热为热网提供热能。

将板式换热器用于吸收驱动蒸汽疏水热量，能提高乏汽余热回收装置性能5％。

进一步的，所述乏汽换热系统的乏汽进口连接管路上设有流量调节阀。

进一步的，所述吸收式热泵机组为溴化锂吸收式热泵机组。

进一步的，所述乏汽换热系统包括乏汽换热器、循环水泵和真空泵，所述乏汽换热器第一端口与所述汽轮机的乏汽出口管道相连接，所述乏汽换热器第二端口通过抽气管道与所述真空泵相连接，所述乏汽换热器第三端口与循环水泵相连接，所述循环水泵与所述吸收式热泵机组的余热热源出口相连接，所述乏汽换热器第四端口直接与所述吸收式热泵机组的余热热源进口相连接，所述乏汽换热器第五端口与所述凝结水箱相连接。

进一步的，所述循环水泵与所述吸收式热泵机组的乏汽进口之间设有补水箱。

进一步的，所述乏汽换热器与所述吸收式热泵机组的余热热源进口连接管路上设有流量调节阀。

本实用新型的有益效果：本实用新型中减少一套冷却水循环装置，增加余热水温度约5℃，使得整体余热回收机组性能提高约10％；将板式换热器用于吸收驱动蒸汽疏水热量，还能提高该套乏汽余热回收装置性能5％。将驱动蒸汽疏水引入板式换热器，让其加热部分热网回水后再进入凝结水箱可以更进一步提高利用效率，优化了现有技术方案。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1实用新型结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型公开一种提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，包括汽轮机1、空冷岛2、凝结水箱3、乏汽换热系统、余热利用系统和连接管路；

汽轮机1的乏汽出口分别与空冷岛2、乏汽换热系统和余热利用系统相连接，空冷岛2和乏汽换热系统分别通过连接管路与凝结水箱3连接；

余热利用系统包括吸收式热泵机组8、板式换热器9；吸收式热泵机组8、板式换热器9和连接管路组成四路余热利用通路；第一路为乏汽换热系统与吸收式热泵机组8余热热源进口直接连接，乏汽换热系统提供热能；第二路为汽轮机1的抽汽出口管道与吸收式热泵机组8的驱动蒸汽进口直接连接，汽轮机1抽汽作为吸收式热泵驱动汽源，并且为热网提供热能；第三路为热网回水与热泵机组8的热网回水进口连接，为热网回水提供热能；第四路为板式换热器9利用第二路和第三路的余热为热网提供热能。

在本实施例中，乏汽换热系统的乏汽进口连接管路上设有流量调节阀。吸收式热泵机组8为溴化锂吸收式热泵机组。

乏汽换热系统包括乏汽换热器4、循环水泵6和真空泵5，乏汽换热器4第一端口与汽轮机1的乏汽出口管道相连接，乏汽换热器4第二端口通过抽气管道与真空泵5相连接，乏汽换热器4第三端口与循环水泵6相连接，循环水泵6与吸收式热泵机组8的余热热源出口相连接，乏汽换热器4第四端口直接与吸收式热泵机组8的余热热源进口相连接，乏汽换热器4第五端口与凝结水箱3相连接。

循环水泵6与吸收式热泵机组8的余热热源出口之间设有补水箱7。

乏汽换热器4与吸收式热泵机组8的余热热源进口连接管路上设有流量调节阀。

本实用新型的工作过程：汽轮机1低压缸排汽一部分进入空冷岛2，一部分进入乏汽换热器4，进入乏汽换热器4的低压缸排汽释放汽化潜热后凝结成水汇入凝结水箱3。进入空冷岛2的低压缸排汽经过空冷岛2散热后凝结成水后一并汇入凝结水箱3，然后共同进入汽轮机热力系统参与循环。

进入乏汽换热器4的低压缸排汽释放的汽化潜热被循环冷却水吸收，循环冷却。

水作为传热介质将热量带入吸收式热泵机组8以供提取。吸收式热泵机组8在驱动蒸汽的作用下，将这部分热量提取出来后，与驱动蒸汽带入的热量一同传递给热网回水，将热网回水进行加热，从而利用了汽轮机低压缸排汽释放的汽化潜热。

驱动蒸汽在吸收式热泵机组8中释放热量凝结成水后仍有较高的温度，将该疏水引入板式换热器9后加热部分热网回水，经过换热后的疏水与热网首站疏水汇合后根据温度接近原则排入热力系统，从而使得这部分能量按照能级匹配的原理得到有效利用。

热网回水被吸收式热泵机组8加热后进入热网首站，被加热到更高的满足热用户需求的温度后供给热用户。

本实用新型与之前的相关系统相比：之前的乏汽余热回收装置在热泵机组与冷却循环水之间增加了板式换热器。其缺点为：1、增加一台循环水泵，增加电耗；2、降低了进入热泵前的余热水温度(40℃降低至35℃)，由于余热水温降低，降低了热泵机组的COP导致热泵性能降。3、多一套换热系统增加了投资，降低了系统的可靠性，增加了工人工作量。

冷却循环水系统没有补水水箱，这样无法满足泵的汽蚀余量和系统补水需求，现实中这套循环水系统无法正常运行。

本实用新型中减少一套冷却水循环装置，增加余热水温度5℃，使得整体余热回收机组性能提高10％；将板式换热器用于吸收驱动蒸汽疏水热量，还能提高该套乏汽余热回收装置性能5％；

目前的技术方案中，驱动蒸汽在热泵中方热凝结成水后一般被直接排入凝结水箱或者除氧器。根据实际经验，这部分疏水温度一般在80℃左右，凝结水箱供热季温度约40℃，除氧器温度约为175℃，根据能级匹配原理，直接排入这两个地方都不够十分合理。这部分疏水还有一定的热利用价值，将其引入板式换热器，让其加热部分热网回水后再进入凝结水箱可以更进一步提高利用效率，优化了原有的技术方案。

综上，本实用新型能效提高15％的余热回收性能，与此同时，降低投资费用，增强可靠性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，其特征在于，包括汽轮机、空冷岛、凝结水箱、乏汽换热系统、余热利用系统和连接管路；

汽轮机的乏汽出口分别与所述空冷岛、乏汽换热系统和余热利用系统相连接，所述空冷岛和乏汽换热系统分别通过连接管路与所述凝结水箱连接；

所述余热利用系统包括吸收式热泵机组、板式换热器；所述吸收式热泵机组、板式换热器和连接管路组成四路余热利用通路；第一路为所述乏汽换热系统与所述吸收式热泵机组余热热源进口直接连接，所述乏汽换热系统提供热能；第二路为所述汽轮机的抽汽出口管道与所述吸收式热泵机组的驱动蒸汽进口直接连接，所述汽轮机抽汽作为吸收式热泵驱动汽源，并且为热网提供热能；第三路为热网回水与所述热泵机组的热网回水进口连接，为热网回水提供热能；第四路为所述板式换热器利用第二路和第三路的余热为热网提供热能。

2.根据权利要求1所述的提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，其特征在于，所述乏汽换热系统的乏汽进口连接管路上设有流量调节阀。

3.根据权利要求1所述的提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，其特征在于，所述吸收式热泵机组为溴化锂吸收式热泵机组。

4.根据权利要求1所述的提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，其特征在于，所述乏汽换热系统包括乏汽换热器、循环水泵和真空泵，所述乏汽换热器第一端口与所述汽轮机的乏汽出口管道相连接，所述乏汽换热器第二端口通过抽气管道与所述真空泵相连接，所述乏汽换热器第三端口与循环水泵相连接，所述循环水泵与所述吸收式热泵机组的余热热源出口管道相连接，所述乏汽换热器第四端口直接与所述吸收式热泵机组的余热热源进口管道相连接，所述乏汽换热器第五端口与所述凝结水箱相连接。

5.根据权利要求4所述的提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，其特征在于，所述循环水泵与所述吸收式热泵机组的乏汽进口之间设有补水箱。

6.根据权利要求4所述的提取电厂空冷机组排汽汽化潜热的系统，其特征在于，所述乏汽换热器与所述吸收式热泵机组的余热热源进口连接管路上设有流量调节阀。