CN216347193U - 一种改善空冷机组运行背压的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改善空冷机组运行背压的装置，包括汽轮机组、空冷岛、动力循环单元和制冷循环单元，引机组汽轮机排汽先进入蒸发器放热，利用排汽余热驱动复合循环系统，实现汽轮机排汽余热的有效梯级利用，提升系统整体能量利用效率。汽轮机排汽驱动动力循环，增加了系统对外供电量，提升系统供电能力。同时，汽轮机排汽先进入蒸发器进行初步降温，再进入凝汽器，减少了进入凝汽器的热负荷。通过复合循环所制取冷量冷却凝汽器入口循环水，降低了凝汽器入口循环水温度。在夏季环境空气温度较高时，可明显提升凝汽器换热效果，改善机组运行背压，提高汽轮机组运行效率及安全性，解决了空冷机组夏季运行排汽乏热损失大，运行效率低的问题。

Description

一种改善空冷机组运行背压的装置

技术领域

本实用新型属于余热回收技术领域，涉及一种改善空冷机组运行背压的装置。

背景技术

在部分地区，由于水资源相对匮乏，燃煤机组通常采用空冷方式对机组排汽或循环水进行冷却。由于其冷却系统为闭式循环，耗水量几乎为零，因此极大地降低了燃煤发电厂对于水资源的消耗。但同时，却带来机组设计及运行背压较高的问题，导致机组排汽乏热损失巨大，影响了机组的运行效率。特别是在夏季运行工况，机组运行背压甚至可达35～40kPa，背压高一方面降低了机组的运行效率，另一方面也给机组的安全运行带了较大隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种改善空冷机组运行背压的装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种改善空冷机组运行背压的装置，包括汽轮机组、凝汽器、冷凝单元、第一蒸发器、透平、换热单元、冷凝器、第二蒸发器和吸收器；

所述汽轮机组的排汽分两路，一路进入凝汽器冷却凝结后产生的凝结水进入凝结水系统，凝汽器中吸热后的循环水进入冷凝单元换热；所述冷凝单元中，换热后的循环水分两路，一路回到凝汽器，另一路进入第二蒸发器；汽轮机组的另一路排汽进入第一蒸发器，与第一蒸发器内部的工质换热后进入凝汽器，工质吸热后产生过热蒸汽进入透平；

所述透平产生的乏汽先进入换热单元换热，再由换热单元进入冷凝器冷凝，产生的冷凝工质一部分回到第一蒸发器，另一部分进入第二蒸发器换热；所述第二蒸发器中，换热后的循环水回到凝汽器，冷凝工质换热产生的工质蒸汽进入吸收器，吸收器中的溶液吸收工质蒸汽后进入换热单元进行换热；所述换热单元中，换热后的溶液再回到吸收器，溶液换热析出的工质蒸汽进入冷凝器中冷凝。

本实用新型的进一步改进在于：

所述换热单元包括发生器和溶液热交换器；

所述透平产生的乏汽依次进入发生器和溶液热交换器中换热，之后再进入冷凝器中冷凝；

所述吸收器中的溶液依次进入溶液热交换器和发生器中换热，发生器中，换热后的溶液经溶液热交换器回到吸收器，溶液换热析出的工质蒸汽经溶液热交换器进入冷凝器。

所述冷凝器的冷凝工质出口与第一蒸发器的冷凝工质入口之间设置有工质泵；冷凝器的冷凝工质出口与第二蒸发器的冷凝工质入口之间设置有第一节流阀。

所述发生器的溶液出口与溶液热交换器的溶液入口之间设置有溶液泵。

所述溶液热交换器的溶液出口与发生器的溶液入口之间设置有第二节流阀。

所述汽轮机组的排汽出口与第一蒸发器的蒸汽入口之间设置有第一阀门，所述第一蒸发器的排汽出口与凝汽器的蒸汽入口之间设置有第二阀门，汽轮机组的排汽出口与凝汽器的蒸汽入口之间设置有第三阀门。

所述凝汽器的循环水出口与冷凝单元的循环水入口之间设置有循环水泵，所述冷凝单元的循环水出口与凝汽器的循环水入口之间设置有第六阀门。

所述第二蒸发器的循环水出口与冷凝单元的循环水入口之间设置有第四阀门；所述第二蒸发器的循环水入口与冷凝单元的循环水出口之间设置有第五阀门。

所述第二蒸发器放热工质蒸汽出口与吸收器的工质蒸汽入口之间设置压缩机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型公开了一种改善空冷机组运行背压的装置，包括汽轮机组、凝汽器、冷凝单元、第一蒸发器、透平、换热单元、冷凝器、第二蒸发器和吸收器，汽轮机组的排汽分两路，一路进入凝汽器冷却凝结后产生凝结水进入凝结水系统，吸热后的循环水进入冷凝单元换热；冷凝单元中，换热后的循环水分两路，一路回到凝汽器，另一路进入第二蒸发器；汽轮机组的另一路排汽进入第一蒸发器，与第一蒸发器内部的工质换热，换热后的蒸汽进入凝汽器，工质蒸汽进入透平；透平产生的乏汽先进入换热单元换热，再由换热单元进入冷凝器冷凝，产生的冷凝工质一部分回到第一蒸发器，另一部分进入第二蒸发器换热；所述第二蒸发器中，换热后的循环水回到凝汽器，冷凝工质换热产生的工质蒸汽进入吸收器，吸收器中的溶液吸收工质蒸汽后进入换热单元进行换热；换热单元中，换热后的溶液再回到吸收器，换热析出的蒸汽进入冷凝器中冷凝。引机组汽轮机排汽先进入第一蒸发器放热，利用排汽余热驱动复合循环系统，实现汽轮机排汽余热的有效梯级利用，提升系统整体能量利用效率。汽轮机排汽驱动动力循环，增加了系统对外供电量，提升系统供电能力。同时，汽轮机排汽先进入第一蒸发器进行初步降温，之后再进入凝汽器，减少了进入凝汽器的热负荷。通过复合循环所制取冷量冷却凝汽器入口循环水，降低了凝汽器入口循环水温度。在夏季环境空气温度较高时，可明显提升凝汽器换热效果，改善机组运行背压，提高汽轮机组运行效率及安全性。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：1-汽轮机组，2-凝汽器，3-空冷塔，4-循环水泵，5-第一蒸发器，6-透平，7-发生器，8-溶液热交换器，9-冷凝器，10-工质泵，11-第一节流阀，12-第二蒸发器，13-压缩机，14-吸收器，15-溶液泵，16-第二节流阀，17-第一阀门，18-第二阀门，19-第三阀门，20-第四阀门，21-第五阀门，22-第六阀门。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在低温余热利用技术中，有机朗肯循环(ORC)技术由于具有结构简单、稳定性强、发电效率高和较低的密封需求等优点而受到青睐。ORC系统是采用卤代烃或碳氢化合物等低沸点有机物作为工质的朗肯循环，可以有效利用多种低品位热能，在低温余热利用领域有着广阔的应用前景。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型实施例公开了一种改善空冷机组运行背压的装置，包括汽轮机组1、凝汽器2、冷凝单元、第一蒸发器5、透平6、换热单元、冷凝器9、第二蒸发器12和吸收器14；汽轮机组1的排汽分两路，一路进入凝汽器2冷却凝结后产生凝结水进入凝结水系统，凝汽器2中吸热后的循环水进入冷凝单元换热；所述冷凝单元中，换热后的循环水分两路，一路回到凝汽器2，另一路进入第二蒸发器12；汽轮机组1的另一路排汽进入第一蒸发器5，与第一蒸发器5内部的工质换热后进入凝汽器2，工质吸热后产生过热蒸汽进入透平6；

所述透平6产生的乏汽先进入换热单元换热，再由换热单元进入冷凝器9冷凝，产生的冷凝工质一部分回到第一蒸发器5，另一部分进入第二蒸发器12换热；所述第二蒸发器12中，换热后的冷凝水回到凝汽器2，冷凝工质换热产生的工质蒸汽进入吸收器14，吸收器14中的溶液吸收工质蒸汽后进入换热单元进行换热；所述换热单元中，换热后的溶液再回到吸收器14，换热析出的蒸汽进入冷凝器9中冷凝。

换热单元包括发生器7和溶液热交换器8；透平6产生的乏汽依次进入发生器7和溶液热交换器8中换热，之后再进入冷凝器9中冷凝；吸收器14中的溶液依次进入溶液热交换器8和发生器7中换热，发生器7中，换热后的溶液经溶液热交换器8回到吸收器14，溶液换热析出的工质蒸汽进入冷凝器9。发生器14的溶液出口与溶液热交换器8的溶液入口之间设置有溶液泵15。溶液热交换器8的溶液出口与发生器14的溶液入口之间设置有第二节流阀16。所述汽轮机组1的排汽出口与第一蒸发器5的蒸汽入口之间设置有第一阀门17，所述第一蒸发器5的排汽出口与凝汽器2的蒸汽入口之间设置有第二阀门18，汽轮机组1的排汽出口与凝汽器2的蒸汽入口之间设置有第三阀门19。凝汽器2的排汽出口与冷凝单元的蒸汽入口之间设置有循环水泵4，所述凝汽单元的循环水出口与凝汽器2的循环水入口之间设置与第六阀门22。冷凝器9的冷凝工质出口与第一蒸发器5的冷凝工质入口之间设置有工质泵10；冷凝器9的冷凝工质出口与第二蒸发器12的冷凝工质入口之间设置有第一节流阀11。第二蒸发器12的循环水入口与冷凝单元的循环水出口之间设置有第五阀门21。第二蒸发器的工质蒸汽出口与吸收器14的工质蒸汽入口之间设置有压缩机13。第二蒸发器12的循环水出口与凝汽器2的循环水入口之间设置有设置第四阀门20。冷凝单元包括空冷岛3。

本实用新型还公开了一种改善间接空冷机组夏季运行背压的方法，具体包括以下步骤：

汽轮机组1排汽口连接凝汽器2入口，进入凝汽器2的排汽经循环水冷却后凝结进入机组凝结水系统。吸收排汽热量升温后的循环水经循环水泵4升压后进入空冷塔3，与环境空气进行换热降温，之后重新返回凝汽器2。

汽轮机组1排汽口连接第一蒸发器5入口，进入第一蒸发器5的排汽先在第一蒸发器5中将部分热量传递给有机工质，进行初步降温，之后再进入凝汽器2。

所述第一蒸发器5，透平6，发生器7，溶液热交换器8，冷凝器9，工质泵10组成了动力循环单元，动力循环单元的具体工作步骤为：

有机工质在第一蒸发器5中吸收汽轮机组1排汽热量成为过热蒸汽，之后进入透平6膨胀做功带动发电机发电，透平6乏汽依次进入发生器7和溶液热交换器8中放热，之后再进入冷凝器9中冷凝，冷凝器9出口部分冷凝工质经工质泵10升压后返回第一蒸发器5中。

所述发生器7，溶液热交换器8，冷凝器9，第一节流阀11，蒸发器12，压缩机13，吸收器14，溶液泵15和第二节流阀16组成了制冷循环单元，制冷循环单元的具体工作步骤为：

吸收器14出口稀溶液经溶液泵15升压后进入溶液热交换器8中，与从发生器7来的浓溶液和工质蒸汽进行换热初步升温，之后进入发生器7中，吸收透平6乏汽余热进一步升温使工质蒸汽析出而转变为浓溶液，浓溶液返回溶液热交换器8放热之后经第二节流阀16节流后返回吸收器14，所析出工质蒸汽进入冷凝器9中放热冷凝，再经第一节流阀11节流后进入蒸发器12中吸收热量重新变为蒸汽，经过压缩机13加压后返回吸收器14中被溶液所吸收。

发生器7中所析出工质蒸汽先引入溶液热交换器8中进行初步降温，再进入冷凝器9中冷凝，减少了冷凝器9的热负荷。

与环境空气换热降温后的循环水进入蒸发器12中，与工质换热降温，之后再进入凝汽器2中。

动力循环和制冷循环采用同一有机工质。

优选的，有机工质建议选择R1234ze、R1234yf，吸收剂溶液建议选择离子液体[HMIM][Tf2N]。

当夏季环境温度较高，机组背压较差时，打开第一阀门17，第二阀门18、第四阀门20、第五阀门21，关闭第三阀门19和第六阀门22。汽轮机组1排汽先进入第一蒸发器5中被初步冷却，之后再进入凝汽器2中被循环水冷却凝结，减少了进入凝汽器的热负荷。同时，空冷塔3出口循环水先进入蒸发器12中降温，再进入凝汽器2换热，降低了凝汽器2入口循环水温度，提升了凝汽器2换热效果。

以上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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种改善空冷机组运行背压的装置，其特征在于，包括汽轮机组（1）、凝汽器（2）、冷凝单元、第一蒸发器（5）、透平（6）、换热单元、冷凝器（9）、第二蒸发器（12）和吸收器（14）；

所述汽轮机组（1）的排汽分两路，一路进入凝汽器（2）冷却凝结后产生的凝结水进入凝结水系统，凝汽器（2）中吸热后的循环水进入冷凝单元换热；所述冷凝单元中，换热后的循环水分两路，一路回到凝汽器（2），另一路进入第二蒸发器（12）；汽轮机组（1）的另一路排汽进入第一蒸发器（5），与第一蒸发器（5）内部的工质换热后进入凝汽器（2），工质吸热后产生过热蒸汽进入透平（6）；

所述透平（6）产生的乏汽先进入换热单元换热，再由换热单元进入冷凝器（9）冷凝，产生的冷凝工质一部分回到第一蒸发器（5），另一部分进入第二蒸发器（12）换热；所述第二蒸发器（12）中，换热后的循环水回到凝汽器（2），冷凝工质换热产生的工质蒸汽进入吸收器（14），吸收器（14）中的溶液吸收工质蒸汽后进入换热单元进行换热；所述换热单元中，换热后的溶液再回到吸收器（14），溶液换热析出的工质蒸汽进入冷凝器（9）中冷凝。

2.根据权利要求1所述的一种改善空冷机组运行背压的装置，其特征在于，所述换热单元包括发生器（7）和溶液热交换器（8）；

所述透平（6）产生的乏汽依次进入发生器（7）和溶液热交换器（8）中换热，之后再进入冷凝器（9）中冷凝；

所述吸收器（14）中的溶液依次进入溶液热交换器（8）和发生器（7）中换热，发生器（7）中，换热后的溶液经溶液热交换器（8）回到吸收器（14），溶液换热析出的工质蒸汽经溶液热交换器（8）进入冷凝器（9）。

3.根据权利要求2所述的一种改善空冷机组运行背压的装置，其特征在于，所述冷凝器（9）的冷凝工质出口与第一蒸发器（5）的冷凝工质入口之间设置有工质泵（10）；冷凝器（9）的冷凝工质出口与第二蒸发器（12）的冷凝工质入口之间设置有第一节流阀（11）。

4.根据权利要求2所述的一种改善空冷机组运行背压的装置，其特征在于，所述吸收器（14）的溶液出口与溶液热交换器（8）的溶液入口之间设置有溶液泵（15）。

5.根据权利要求4所述的一种改善空冷机组运行背压的装置，其特征在于，所述溶液热交换器（8）的溶液出口与吸收器（14）的溶液入口之间设置有第二节流阀（16）。

6.根据权利要求5所述的一种改善空冷机组运行背压的装置，其特征在于，所述汽轮机组（1）的排汽出口与第一蒸发器（5）的蒸汽入口之间设置有第一阀门（17），所述第一蒸发器（5）的排汽出口与凝汽器（2）的蒸汽入口之间设置有第二阀门（18），汽轮机组（1）的排汽出口与凝汽器（2）的蒸汽入口之间设置有第三阀门（19）。

7.根据权利要求5所述的一种改善空冷机组运行背压的装置，其特征在于，所述凝汽器（2）的循环水出口与冷凝单元的循环水入口之间设置有循环水泵（4），所述冷凝单元的循环水出口与凝汽器（2）的循环水入口之间设置有第六阀门（22）。

8.根据权利要求7所述的一种改善空冷机组运行背压的装置，其特征在于，所述第二蒸发器（12）的循环水出口与冷凝单元的循环水入口之间设置有第四阀门（20）；所述第二蒸发器（12）的循环水入口与冷凝单元的循环水出口之间设置有第五阀门（21）。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种改善空冷机组运行背压的装置，其特征在于，所述第二蒸发器（12）放热工质蒸汽出口与吸收器（14）的工质蒸汽入口之间设置压缩机（13）。

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