CN204691833U - 一种循环水余热利用装置 - Google Patents

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刘德荣
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Abstract

本实用新型公开了一种循环水余热利用装置,包括汽轮机,及通过排汽管道与其相连的凝汽器,所述凝汽器通过循环水泵与冷却塔相连通,通过凝结水泵与热泵相连通;所述凝汽器与冷却塔相连通的管线上设有连通热泵的热泵进水管路和循环管路;所述汽轮机设有连通热泵的热泵高压供汽管道,热泵高压供汽管道经热泵通过疏水管路连通至凝汽器。本实用新型设计新颖、系统结构简单、改造工作量小且使用操作方便,能有效回收循环水余热,大幅提高汽轮机发电效率,降低发电煤耗,大幅减少现有汽轮机排汽造成的冷端损失,降低全厂补水率,减少煤炭消耗,降低有害气体排放,具有极强的节能减排效果。

Description

一种循环水余热利用装置
技术领域
本实用新型涉及循环水余热利用领域,是一种利用热泵回收循环水余热并加热凝结水的装置。
背景技术
汽轮机循环水系统是汽轮机冷端的主要组成部分,循环水在凝汽器内冷却汽轮机排汽,在冷却塔内通过直接或间接的方式进行冷却,冷却后经循环水泵升压重新进行循环。它的功能是将冷却水(海水)送至凝汽器去冷却汽轮机排汽,以维持凝汽器的真空,使汽水循环得以继续。目前,循环水系统主要应用在直接水冷系统及间接空冷中。直接水冷系统是由凝汽器、冷却塔、拦污栅、循环水泵、出口液控蝶阀、循环水供水系统等组成。其系统基本流程为:冷却塔→循泵房前池→拦污栅→旋转滤网→循环水泵→出口电动蝶阀→供水管路→凝汽器→回水管路→冷却塔。间接空冷系统是指汽轮机排汽以水为中间介质,将排汽与空气之间的热交换分两次进行:一次为蒸汽与冷却水之间在凝汽器中换热;一次为冷却水和空气在空冷塔里换热。它主要由凝汽器、冷却塔、循环水泵、循环水供水系统、循环水冷却单元及抽真空系统等组成,其中采用表面式凝汽器的为表凝式间接空冷,采用混合式凝汽器的为混凝式间接空冷。其系统基本流程为:冷却塔→循环水泵→出口电动蝶阀→供水管路→凝汽器→回水管路→间接空冷冷却单元。
汽轮机排汽所蕴含的热量经循环水带走,通过直接或间接的方式释放到环境中去,一般300MW超临近机组,主蒸汽焓值约为3500KJ/Kg,汽轮机排汽焓值约为2400KJ/Kg,排汽流量约为650t/h。凝结水焓值约为200-300KJ/Kg。从能源利用的角度来看,燃料燃烧发热量中只有40%左右转变为电能,凝汽式汽轮机的排汽蕴含着50%以上的热量,但该能量品质较低,很难被直接利用,只能通过水或空气直接排放到环境中,这不仅造成了能量的巨大浪费,也对环境造成了极大的影响。
为增加水在锅炉内吸热过程的平均温度,降低换热温差引起的损,提高整个机组的效率,汽轮机排汽在冷端系统内冷却后,在进入锅炉前,需对其进行预加热。凝结水经凝结水泵升压,进入抽汽回热系统,其主要包括:抽汽管道、抽汽电动门、抽汽逆止门、低压加热器、除氧器及高压加热器、疏水管道等。该系统主要是利用汽轮机抽汽来加热凝结水及给水。从热能法的观点看,从汽轮机抽出的部分蒸汽未能继续在汽轮机内做功,在做内功量一定时增加了新汽耗量。
近几年,国内电力行业开始关注和研究汽轮机冷端系统优化,但大多数研究机构主要着眼于汽轮机冷端性能的监测和优化控制、凝汽器的污垢问题以、循环水二次滤网问题、空冷凝汽器提高散热效率、提高机组真空等方面,无法最大限度的利用汽轮机排汽所蕴含的热量。
近年来,随着热泵技术的不断成熟及单机容量的不断增大,热泵被越来越广泛的用在余热利用的各个领域。热泵是一种以蒸汽或燃料为驱动,将热量从低温热源向高温热源泵送的循环系统。它由发生器01、冷凝器02、蒸发器03、吸收器04及换热器05等主要部件及溶液泵和工质泵等辅助部分组成,如图1所示。蒸汽或燃料在发生器内释放热量Qg,加热溴化锂稀溶液并产生冷剂蒸汽,冷剂蒸汽进入冷凝器,释放冷凝热Qc加热流经冷凝器传热管内的热水,自身冷凝成液体后经节流阀进入蒸发器,冷剂水经工质泵喷淋到蒸发器传热管表面,吸收流经传热管内的低温热源的热量Qe,使热源释放热量后流出机组,冷剂水吸收热量后汽化成冷剂蒸汽,进入吸收器,被发生器浓缩后的溴化锂溶液返回吸收器后喷淋,吸收从蒸发器过来的冷剂蒸汽,并放出吸收热Qa,加热流经吸收器传热管内的冷水。冷水流经吸收器、冷凝器升温后,从热水出口排出。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种循环水余热利用装置。本实用新型设计新颖、系统结构简单、改造工作量小且使用操作方便,能有效回收循环水余热,大幅提高汽轮机发电效率,降低发电煤耗,大幅减少现有汽轮机排汽造成的冷端损失,降低全厂补水率,减少煤炭消耗,降低有害气体排放,具有极强的节能减排效果。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:
一种循环水余热利用装置,包括汽轮机,及通过排汽管道与其相连的凝汽器,所述凝汽器通过循环水泵与冷却塔相连通,通过凝结水泵与热泵相连通;所述凝汽器与冷却塔相连通的管线上设有连通热泵的热泵进水管路和循环管路;所述汽轮机设有连通热泵的热泵高压供汽管道,热泵高压供汽管道经热泵通过疏水管路连通至凝汽器。
进一步地,所述热泵高压供汽管道上设置有抽汽逆止门及抽汽电动门,所述抽汽电动门须为电动截止阀,抽汽逆止门须为快关式逆止阀。
进一步地,所述循环水泵进口设有电动截止阀Ⅰ,出口设有液控蝶阀,循环水回水至冷却塔设有电动隔离阀。
进一步地,所述热泵进水管路上设有进水电动阀,循环管路上设有电动阀。
进一步地,所述凝结水泵与热泵通过凝结水进热泵管路相连通,通过凝结水出热泵管路连通下一台加热器。
进一步地,所述凝结水进热泵管路上设有电动截止阀Ⅱ,凝结水出热泵管路上设有电动截止阀Ⅲ;在热泵进、出口管路间设有热泵凝结水旁路阀。
进一步地,所述输水管路上设有电动截止阀Ⅳ。
进一步地,所述热泵采用多组并列运行。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
1、设计新颖。该设计的主要特点是将循环水直接引入热泵,采用来自汽轮机抽汽的高压蒸汽对热泵进行驱动,利用凝结水吸收循环水余热。
2、系统结构简单、改造工作量小且使用操作方便。该设计在循环水回水至冷却塔前增加电动隔离阀,将循环水回水引入热泵,循环水在热泵内放热后,进入循环水泵入口电动截止阀后,重新参与循环。循环水可以在冷却塔与热泵之间自由、无扰切换。将凝结水由原低压加热器引入热泵,吸收循环水热量后,进入更高一级加热器。由于凝结水在进、出热泵管路上设计有进口电动截止阀Ⅰ、出口电动截止阀Ⅱ及热泵凝结水旁路阀,可根据热泵情况方便、灵活的在加热器与热泵间切换。
3、节能效果明显。该设计利用热泵可将低温热源向高温热源泵送热量的特性,将循环水余热充分利用,不仅减少了汽轮机排汽的损失、更减少了原有回热系统的抽汽量,减轻了对环境的热污染。该设计可以大幅提高汽轮机发电效率,降低发电煤耗,减少现有汽轮机排汽造成的冷端损失,具有极强的节能减排效果。
4、大幅降低全厂补水率。对于直接水冷机组,机组正常运行时,循环水的损失主要由蒸发损失、风吹损失和排污损失三部分组成。当热泵投入运行后,热泵在回收循环水热量的同时,降低了循环水的温度,减少了循环水在冷却塔中的各项损失。据估算300MW机组,每年可节约循环水量100万吨左右。
5、节约用煤量。煤炭在燃烧时,释放出的热量被锅炉内水吸收产生蒸汽,经管道进入换热器,锅炉效率越高煤炭的利用率越高。热泵在投入运行后,回收了大量的热量,可减少锅炉出力,节约大量的煤炭。据估算300MW机组,每年可节约煤炭9万吨左右。
6、减少有害气体排放。煤炭在燃烧的过程中,会释放出大的废气,按照每吨煤排放CO22.62吨,SO28.5kg NOx 7.4kg计算,每年可减少CO2排放21万吨,减少SO2排放6吨,减少NOx排放6吨。
综上所述,本实用新型设计新颖、系统结构简单、改造工作量小且使用操作方便,能有效回收循环水余热,大幅提高汽轮机发电效率,降低发电煤耗,大幅减少现有汽轮机排汽造成的冷端损失,降低全厂补水率,减少煤炭消耗,降低有害气体排放,具有极强的节能减排效果。
附图说明
图1为热泵工作原理示意图。
图2为本实用新型结构示意图。
附图标记说明:1-汽轮机;2-热泵;3-热泵高压供汽管道;4-抽汽逆止门;5-抽汽电动门;6-排汽管道;7-凝汽器;8-冷却塔;9-循环水泵;10-电动截止阀Ⅰ;11-液控蝶阀;12-电动隔离阀;13-热泵进水管路;14-进水电动阀;15-循环管路;16-电动阀;17-凝结水泵;18-凝结水进热泵管路;19-电动截止阀Ⅱ;20-凝结水出热泵管路;21-电动截止阀Ⅲ;22-热泵凝结水旁路阀;23-疏水管路;24-电动截止阀Ⅳ。
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。
如图2所示,本实用新型循环水余热利用装置,包括汽轮机1,及通过排汽管道6与其相连的凝汽器7,凝汽器7通过循环水泵9与冷却塔8相连通,通过凝结水泵17与热泵2相连通;所述凝汽器7与冷却塔8相连通的管线上设有连通热泵2的热泵进水管路13和循环管路15;汽轮机1设有连通热泵2的热泵高压供汽管道3,热泵高压供汽管道3经热泵2通过疏水管路23连通至凝汽器7。
其中,热泵高压供汽管道3上设置有抽汽逆止门4及抽汽电动门5,抽汽电动门5须为电动截止阀,抽汽逆止门4须为快关式逆止阀,要求关闭时间不大于1秒。
循环水泵9进口设有电动截止阀Ⅰ10,出口设有液控蝶阀11,循环水回水至冷却塔8设有电动隔离阀12。
热泵进水管路13上设有进水电动阀14,循环管路15上设有电动阀16。
凝结水泵17与热泵2通过凝结水进热泵管路18相连通,通过凝结水出热泵管路20连通下一台加热器。
凝结水进热泵管路18上设有电动截止阀Ⅱ19,凝结水出热泵管路20上设有电动截止阀Ⅲ21;在热泵2进、出口管路间设有热泵凝结水旁路阀22。
疏水管路23上设有电动截止阀Ⅳ24。
热泵2可以采用多组并列运行,每组热泵均参照本要求执行。可根据机组不同负荷,决定投运热泵的数量。
本实用新型的原理是,汽轮机1抽汽至热泵高压供汽管道3上,设有抽汽逆止门4及抽汽电动门5。汽轮机1排汽经过排汽管道6进入凝汽器7,汽轮机1排汽在凝汽器内经来自循环水泵9升压后的循环水冷却成凝结水。循环水泵供水来自冷却塔8或热泵循环水侧出口,循环水经冷却塔或热泵冷却后重新进入循环水泵9进行循环。循环水泵9进口设有电动截止阀Ⅰ10,出口设有液控蝶阀11,循环水回水至冷却塔设有电动隔离阀12,循环水经热泵进水管路13进入热泵,循环水经热泵冷却后经循环管路15进入循环水泵9入口电动截止阀Ⅰ10后,在热泵进水管路13上设有进水电动阀14,在热泵循环水出水管路上设有电动阀16。凝结水经凝结水泵17增压后通过凝结水进热泵管路18进入热泵,在汽轮机抽汽驱动下吸收循环水余热,凝结水升温后,从热泵凝结水出热泵管路20进入下一台加热器。所示凝结水进热泵管路18上设有电动截止阀Ⅱ19,凝结水出热泵管路20上设有电动截止阀Ⅲ21,凝结水在热泵进、出口管路间设有热泵凝结水旁路阀22。热泵驱动蒸汽在热泵内做工后凝结成水,经疏水管路23排至凝汽器7,疏水管路23上设有电动截止阀Ⅳ24。
循环水回水在进入冷却塔8前引入热泵2,在热泵2内释放热量后,进入循环水泵9入口,重新进行循环。循环水在进冷却塔前增设电动隔离阀12。在进、出热泵管路上安装进水电动阀14、电动阀16。将原有循环水直接在冷却塔8内冷却的方式,改为在热泵2内冷却。由于系统增设了循环水至冷却塔进水电动隔离阀12,当热泵故障时,可将循环水重新导入冷却塔8。
将凝结水引入热泵2,用以吸收循环水余热,凝结水在热泵2内温度得以提升,热泵2可替代原有部分低压加热器,直接进入更高一级的加热器。减少了低压加热器抽汽量。此外,凝结水在进、出热泵管路上设有进口电动截止阀Ⅱ19、出口电动截止阀Ⅲ21及热泵凝结水旁路阀22,当热泵故障时,凝结水可从热泵旁路进入原有低压加热器。
实际使用时,在机组启动后,当汽轮机抽汽至高压供汽管道3压力达到0.4MPa后,微开待投运热泵2凝结水侧进口电动截止阀Ⅱ19、出口电动截止阀Ⅲ21,关闭热泵凝结水旁路阀22;微开循环水至热泵进水电动门14、微开循环水至热泵回水电动阀16、关小循环水至冷却塔电动隔离阀12,开启汽轮机抽汽至热泵抽汽电动门5、抽汽逆止门4,开启疏水电动截止阀Ⅳ24,启动热泵2。根据热泵运行情况及循环水温度,逐渐开大将循环水及凝结水进、出热泵进水电动阀14、电动阀16、电动截止阀Ⅱ19、电动截止阀Ⅲ21,关小循环水至冷却塔回水电动隔离阀12。当机组负荷降低,汽轮机抽汽至热泵高压供汽管道3,压力降至0.4MPa时,逐渐开启循环水回冷却塔电动隔离阀12,关小循环水至热泵进、出口电动门(进水电动阀14、电动阀16),关小凝结水至热泵进出口电动门(电动截止阀Ⅱ19、电动截止阀Ⅲ21),关小汽轮机抽汽至热泵供汽电动门(5),直到将热泵完全退出运行。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型作任何限制,凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种循环水余热利用装置,包括汽轮机(1),及通过排汽管道(6)与其相连的凝汽器(7),其特征在于:所述凝汽器(7)通过循环水泵(9)与冷却塔(8)相连通,通过凝结水泵(17)与热泵(2)相连通;所述凝汽器(7)与冷却塔(8)相连通的管线上设有连通热泵(2)的热泵进水管路(13)和循环管路(15);所述汽轮机(1)设有连通热泵(2)的热泵高压供汽管道(3),热泵高压供汽管道(3)经热泵(2)通过疏水管路(23)连通至凝汽器(7)。
2.根据权利要求1所述的循环水余热利用装置,其特征在于:所述热泵高压供汽管道(3)上设置有抽汽逆止门(4)及抽汽电动门(5),所述抽汽电动门(5)须为电动截止阀,抽汽逆止门(4)须为快关式逆止阀。
3.根据权利要求1所述的循环水余热利用装置,其特征在于:所述循环水泵(9)进口设有电动截止阀Ⅰ(10),出口设有液控蝶阀(11),循环水回水至冷却塔(8)设有电动隔离阀(12)。
4.根据权利要求1所述的循环水余热利用装置,其特征在于:所述热泵进水管路(13)上设有进水电动阀(14),循环管路(15)上设有电动阀(16)。
5.根据权利要求1所述的循环水余热利用装置,其特征在于:所述凝结水泵(17)与热泵(2)通过凝结水进热泵管路(18)相连通,通过凝结水出热泵管路(20)连通下一台加热器。
6.根据权利要求5所述的循环水余热利用装置,其特征在于:所述凝结水进热泵管路(18)上设有电动截止阀Ⅱ(19),凝结水出热泵管路(20)上设有电动截止阀Ⅲ(21);在热泵(2)进、出口管路间设有热泵凝结水旁路阀(22)。
7.根据权利要求1所述的循环水余热利用装置,其特征在于:所述疏水管路(23)上设有电动截止阀Ⅳ(24)。
8.根据权利要求1所述的循环水余热利用装置,其特征在于:所述热泵(2)采用多组并列运行。
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