CN210832157U - 一种回收烟气余热燃煤机组供热系统 - Google Patents

一种回收烟气余热燃煤机组供热系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种回收烟气余热燃煤机组供热系统，包括燃煤锅炉、汽轮机、凝汽器、小汽机、蒸发器、冷凝器、节流阀、汽水换热器、排烟出口、一次网回水管道、一次网供水管道、循环泵和发电机；燃煤锅炉与蒸发器、汽轮机、循环泵连接；蒸发器上设有排烟出口；蒸发器、冷凝器、节流阀、蒸发器依次连接形成封闭回路；汽轮机与凝汽器、小汽机、发电机连接；凝汽器与循环泵连接；小汽机与汽水换热器连接；一次网回水管道与冷凝器连接，冷凝器与汽水换热器连接；一次网供水管道与汽水换热器连接。本实用新型充分利用了烟气余热和排汽余热，供热能耗成本显著降低，提升了能源利用效率。

Description

一种回收烟气余热燃煤机组供热系统
技术领域
本实用新型属于能源利用技术领域，特别是涉及燃煤热电机组烟气余热回收供热技术。
背景技术
常规的燃煤热电机组采用燃煤作为燃料，在燃煤锅炉中将凝结水变成高温高压的蒸汽，然后该蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，部分蒸汽从汽轮机中抽出用于加热集中供热的热网水，完成同时发电和供热的需求。但是由于燃煤烟气的排烟温度往往在100℃以上，其中包含着大量的水蒸气，如果能将燃煤烟气的温度降低到露点温度以下使其中水蒸气冷凝将会回收大量的冷凝潜热，从而显著的增加原有的供热能力，同时显著的提升系统的能源利用效率。现有常规燃煤热电机组的烟气余热和排汽余热利用不充分，能源利用效率不高。如申请号为201811409925.6公开的方案，采用吸收式热泵仅回收了锅炉烟气余热；申请号为201420675322.1公开的方案，利用凝汽器仅回收了汽轮机排汽余热，两者都只回收利用了一部分余热。
实用新型内容
为了充分回收燃煤电厂烟气余热用于供热，同时梯级利用高品位排汽余热，显著降低排烟温度和增加原系统的供热能力，本实用新型采用以下技术方案：
一种回收烟气余热燃煤机组供热系统，包括燃煤锅炉、汽轮机、凝汽器、小汽机、蒸发器、冷凝器、节流阀、汽水换热器、排烟出口、一次网回水管道、一次网供水管道、循环泵和发电机；所述燃煤锅炉的高温烟气管道与蒸发器连接，其高温高压过热水蒸气管道与汽轮机连接，其水冷壁液态水入水管道与循环泵出口连接；所述蒸发器上设有排烟出口；所述蒸发器、冷凝器、节流阀、蒸发器通过管道依次连接形成封闭回路；所述汽轮机的凝结水管道与凝汽器连接，其抽气管道与小汽机连接，其高温高压蒸汽管道与发电机连接；所述凝汽器与循环泵通过凝结水管道连接；所述小汽机与汽水换热器通过管道连接；所述一次网回水管道与冷凝器连接，冷凝器与汽水换热器通过管道连接；所述一次网供水管道与汽水换热器连接。
前述的回收烟气余热燃煤机组供热系统，还包括压缩机，所述小汽机与压缩机经管道连接,所述压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、压缩机通过管道依次连接形成封闭回路；由小汽机、压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成压缩式热泵装置，通过蒸汽驱动压缩式热泵装置同时回收利用烟气余热和排汽余热两部分热量。
前述的回收烟气余热燃煤机组供热系统，还包括冷却塔和冷却水泵，所述冷却塔、冷却水泵、凝汽器、冷却塔通过管道依次连接构成回路，及时冷却各环节排汽。
前述的回收烟气余热燃煤机组供热系统，所述汽水换热器还经管道与循环泵连接，回收换热后冷凝水。
与现有技术相比，本实用新型的有益之处是：
本供热系统充分回收燃煤电厂烟气余热用于供热，同时梯级利用高品位排汽余热，显著降低排烟温度和增加原系统的供热能力。
烟气余热加热产生高温高压水蒸气后，进入蒸发器加热热泵工质，高温高压水蒸气为汽轮机和小汽机提供高品质蒸汽，充分利用烟气余热；由小汽机、压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀构成的压缩式热泵装置采用蒸汽启动,蒸汽先做功驱动压缩机，再进入热泵装置给一次网水换热加热，相比吸收式热泵的蒸汽直接换热加热，充分利用了蒸汽余热，提升了能源利用效率；热泵工质通过压缩机提升温度后在冷凝器与一次网水换热，提高了加热效率。
通过蒸汽在汽轮机做功带动发电机供电，可提供本系统需要的电力供应，无须额外电力供应即可显著的回收烟气余热，相比电动热泵方式，供热能耗成本显著降低。
系统使用冷却塔和冷却水泵构成的冷却装置冷却凝结蒸汽，蒸汽利用后及时降温排解凝结水，保证系统安全运转；各环节蒸汽冷凝水收集后再循环利用，提高了能源利用率。
附图说明
图1是回收烟气余热燃煤机组供热系统示意图。
附图标记：1-燃煤锅炉，2-汽轮机，3-凝汽器，4-冷却塔，5-小汽机，6-压缩机，7-蒸发器，8-冷凝器，9-节流阀，10-汽水换热器，11-冷却水泵，12-燃煤，13-排烟出口，14-一次网回水管道，15-一次网供水管道，16-循环泵，17-发电机。
具体实施方式
本发明的实施例1：如图1所示，一种回收烟气余热燃煤机组供热系统，包括燃煤锅炉1、汽轮机2、凝汽器3、小汽机5、蒸发器7、冷凝器8、节流阀9、汽水换热器10、排烟出口13、一次网回水管道14、一次网供水管道15、循环泵16和发电机17；所述燃煤锅炉1的高温烟气管道与蒸发器7连接，其高温高压过热水蒸气管道与汽轮机2连接，其水冷壁液态水入水管道与循环泵16出口连接；所述蒸发器7上设有排烟出口13；所述蒸发器7、冷凝器8、节流阀9、蒸发器7通过管道依次连接形成封闭回路；所述汽轮机2的凝结水管道与凝汽器3连接，其抽气管道与小汽机5连接，其高温高压蒸汽管道与发电机17连接；所述凝汽器3与循环泵16通过凝结水管道连接；所述小汽机5与汽水换热器10通过管道连接；所述一次网回水管道14与冷凝器8连接，冷凝器8与汽水换热器10通过管道连接；所述一次网供水管道15与汽水换热器10连接。一次网回水经过冷凝器8后，经一次网水管道再进入汽水换热器10，成为一次网供水。
实施例2：如图1所示，一种回收烟气余热燃煤机组供热系统，包括燃煤锅炉1、汽轮机2、凝汽器3、小汽机5、压缩机6、蒸发器7、冷凝器8、节流阀9、汽水换热器10、排烟出口13、一次网回水管道14、一次网供水管道15、循环泵16和发电机17；所述燃煤锅炉1的高温烟气管道与蒸发器7连接，其高温高压过热水蒸气管道与汽轮机2连接，其水冷壁液态水入水管道与循环泵16出口连接；所述汽轮机2的凝结水管道与凝汽器3连接，其抽气管道与小汽机5连接，其高温高压蒸汽管道与发电机17连接；所述凝汽器3与循环泵16通过凝结水管道连接；所述小汽机5与压缩机6和汽水换热器10分别通过管道连接；所述蒸发器7上设有排烟出口13；所述压缩机6、冷凝器8、节流阀9、蒸发器7、压缩机6通过管道依次连接形成封闭回路；所述一次网回水管道14与冷凝器8连接，冷凝器8与汽水换热器10通过管道连接；所述一次网供水管道15与汽水换热器10连接。一次网回水经过冷凝器8后，经一次网水管道再进入汽水换热器10，成为一次网供水。
实施例3：如图1所示，一种回收烟气余热燃煤机组供热系统，包括燃煤锅炉1、汽轮机2、凝汽器3、冷却塔4、小汽机5、压缩机6、蒸发器7、冷凝器8、节流阀9、汽水换热器10、冷却水泵11、排烟出口13、一次网回水管道14、一次网供水管道15、循环泵16和发电机17；所述燃煤锅炉1的高温烟气管道与蒸发器7连接，其高温高压过热水蒸气管道与汽轮机2连接，其水冷壁液态水入水管道与循环泵16出口连接；所述汽轮机2的凝结水管道与凝汽器3连接，其抽气管道与小汽机5连接，其高温高压蒸汽管道与发电机17连接；所述凝汽器3与循环泵16通过凝结水管道连接；所述小汽机5与压缩机6和汽水换热器10分别通过管道连接；所述蒸发器7上设有排烟出口13；所述压缩机6、冷凝器8、节流阀9、蒸发器7、压缩机6通过管道依次连接形成封闭回路；所述一次网回水管道14与冷凝器8连接，冷凝器8与汽水换热器10通过管道连接；所述一次网供水管道15与汽水换热器10连接。一次网回水经过冷凝器8后，经一次网水管道再进入汽水换热器10，成为一次网供水。
进一步地，所述冷却塔4、冷却水泵11、凝汽器3、冷却塔4通过管道依次连接构成回路。
实施例4：如图1所示，一种回收烟气余热燃煤机组供热系统，包括燃煤锅炉1、汽轮机2、凝汽器3、冷却塔4、小汽机5、压缩机6、蒸发器7、冷凝器8、节流阀9、汽水换热器10、冷却水泵11、排烟出口13、一次网回水管道14、一次网供水管道15、循环泵16和发电机17；所述燃煤锅炉1的高温烟气管道与蒸发器7连接，其高温高压过热水蒸气管道与汽轮机2连接，其水冷壁液态水入水管道与循环泵16出口连接；所述汽轮机2的凝结水管道与凝汽器3连接，其抽气管道与小汽机5连接，其高温高压蒸汽管道与发电机17连接；所述凝汽器3与循环泵16通过凝结水管道连接；所述小汽机5与压缩机6和汽水换热器10分别通过管道连接；所述蒸发器7上设有排烟出口13；所述压缩机6、冷凝器8、节流阀9、蒸发器7、压缩机6通过管道依次连接形成封闭回路；所述一次网回水管道14与冷凝器8连接，冷凝器8与汽水换热器10通过管道连接；所述一次网供水管道15与汽水换热器10连接；所述汽水换热器10还经管道与循环泵16连接。一次网回水经过冷凝器8后，经一次网水管道再进入汽水换热器10，成为一次网供水。
进一步地，所述冷却塔4、冷却水泵11、凝汽器3、冷却塔4通过管道依次连接构成回路。
实施例5：如图1所示，一种回收烟气余热燃煤机组供热系统，包括燃煤锅炉1、汽轮机2、凝汽器3、冷却塔4、小汽机5、蒸发器7、冷凝器8、节流阀9、汽水换热器10、冷却水泵11、排烟出口13、一次网回水管道14、一次网供水管道15、循环泵16和发电机17；所述燃煤锅炉1的高温烟气管道与蒸发器7连接，其高温高压过热水蒸气管道与汽轮机2连接，其水冷壁液态水入水管道与循环泵16出口连接；所述蒸发器7上设有排烟出口13；所述蒸发器7、冷凝器8、节流阀9、蒸发器7通过管道依次连接形成封闭回路；所述汽轮机2的凝结水管道与凝汽器3连接，其抽气管道与小汽机5连接，其高温高压蒸汽管道与发电机17连接；所述凝汽器3与循环泵16通过凝结水管道连接；所述小汽机5与汽水换热器10通过管道连接；所述一次网回水管道14与冷凝器8连接，冷凝器8与汽水换热器10通过管道连接；所述一次网供水管道15与汽水换热器10连接。一次网回水经过冷凝器8后，经一次网水管道再进入汽水换热器10，成为一次网供水。
进一步地，所述冷却塔4、冷却水泵11、凝汽器3、冷却塔4通过管道依次连接构成回路。
现举例说明一种该系统实现形式的工作原理：
燃煤锅炉1、汽轮机2、小汽机5及凝汽器3的工作介质为水(液态或汽态)，压缩机6、蒸发器7、冷凝器8和节流阀9内的热泵工质为R134a(一种氟利昂)。
燃煤12进入燃煤锅炉1进行燃烧，生成高温烟气，高温烟气在燃煤锅炉1中将水冷壁内的液态水加热，生成高温高压的过热水蒸气。高温烟气离开燃煤锅炉1后直接进入蒸发器7，被降温后到达排烟出口13。燃煤锅炉1中产生的高温高压的过热水蒸气进入汽轮机2做功，带动发电机17实现发电目的。同时，在汽轮机2一侧将部分蒸汽抽出送至小汽机5做功，小汽机5驱动压缩机6工作。在小汽机5做完功的蒸汽进入汽水换热器10，加热一次网回水后，由汽态变成凝结水。在汽轮机2中的蒸汽做功后，变成低温低压的蒸汽离开汽轮机2，进入凝汽器3，被来自冷却塔4的冷却水冷却后，由汽态变成凝结水，该凝结水与来自汽水换热器10的凝结水混合后，经循环泵16进入燃煤锅炉1，完成往复循环。
同时，小汽机5驱动压缩机6，压缩机6实现对来自蒸发器7的氟利昂蒸汽的压缩，提升其温度和压力；然后该氟利昂蒸汽进入冷凝器8，加热一次网回水后，由汽态变成液态；液态氟利昂再经过节流阀9减温减压后，进入蒸发器7，被高温烟气加热，由液态变成汽态，再次进入压缩机6，完成往复循环。
整个系统由3个循环构成：
水蒸气循环：液态水进入燃煤锅炉1，被燃烧的燃煤烟气加热，生成高温高压的水蒸气，高温高压的水蒸气进入汽轮机2，不断做功后温度和压力降低；部分蒸汽从汽轮机2抽出后，进入小汽机5，作为驱动蒸汽，驱动压缩机6。该部分蒸汽在小汽机5做功后，温度和压力继续下降，离开小汽机5，继续进入汽水换热器10，跟一次网水换热，由蒸汽变成凝结水。在汽轮机2中的蒸汽做功后，离开汽轮机2，进入凝汽器3，该蒸汽在凝汽器3中被来自冷却塔4的冷却水冷却，由汽态变成液态，该凝结水与来自汽水换热器10的凝结水汇合，经过循环泵16送到燃煤锅炉1，往复循环。
热泵工质循环：蒸汽驱动的压缩式热泵装置，其内部热泵工质为氟利昂，液态氟利昂在蒸发器7内被烟气加热，由液态变成汽态。汽态氟利昂在压缩机6内被压缩，温度和压力升高，该氟利昂蒸汽在冷凝器8与一次网水换热而冷却，变成液态氟利昂，液态氟利昂再进入节流阀9，被减温减压后，进入蒸发器7，被高温烟气加热，由液态变成汽态，再次进入压缩机6，如此往复循环。
一次网水循环：来自供热用户的低温一次网回水，首先进入冷凝器8被加热，然后再进入汽水换热器10被再次加热，变成供热所需温度的一次网供水，被一次网管网输送到供热用户后，降温再次变成低温一次网回水，如此往复循环。
所述系统的供热热量由冷凝器8和汽水换热器10共同完成。
所述系统的发电由汽轮机2带动发电机17完成。
所述蒸汽驱动压缩式热泵由小汽机5、压缩机6、蒸发器7、冷凝器8和节流阀9构成。
所述蒸汽驱动压缩式热泵采用蒸发器7直接回收烟气余热，无须其它任何中间介质。

Claims (4)

1.一种回收烟气余热燃煤机组供热系统，其特征在于：包括燃煤锅炉(1)、汽轮机(2)、凝汽器(3)、小汽机(5)、蒸发器(7)、冷凝器(8)、节流阀(9)、汽水换热器(10)、排烟出口(13)、一次网回水管道(14)、一次网供水管道(15)、循环泵(16)和发电机(17)；
所述燃煤锅炉(1)的高温烟气管道与蒸发器(7)连接，其高温高压过热水蒸气管道与汽轮机(2)连接，其水冷壁液态水入水管道与循环泵(16)出口连接；所述蒸发器(7)上设有排烟出口(13)；所述蒸发器(7)、冷凝器(8)、节流阀(9)、蒸发器(7)通过管道依次连接形成封闭回路；所述汽轮机(2)的凝结水管道与凝汽器(3)连接，其抽气管道与小汽机(5)连接，其高温高压蒸汽管道与发电机(17)连接；所述凝汽器(3)与循环泵(16)通过凝结水管道连接；所述小汽机(5)与汽水换热器(10)通过管道连接；所述一次网回水管道(14)与冷凝器(8)连接，冷凝器(8)与汽水换热器(10)通过管道连接；所述一次网供水管道(15)与汽水换热器(10)连接。
2.根据权利要求1所述的回收烟气余热燃煤机组供热系统，其特征在于：还包括压缩机(6)，所述小汽机(5)与压缩机(6)经管道连接,所述压缩机(6)、冷凝器(8)、节流阀(9)、蒸发器(7)、压缩机(6)通过管道依次连接形成封闭回路。
3.根据权利要求1-2任一所述的回收烟气余热燃煤机组供热系统，其特征在于：还包括冷却塔(4)和冷却水泵(11)，所述冷却塔(4)、冷却水泵(11)、凝汽器(3)、冷却塔(4)通过管道依次连接构成回路。
4.根据权利要求3所述的回收烟气余热燃煤机组供热系统，其特征在于：所述汽水换热器(10)还经管道与循环泵(16)连接。
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