CN218764777U - 一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空冷岛余热梯级利用技术领域，具体为一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统，包括带尖端冷却空冷岛循环结构、动力结构和制冷结构，所述带尖端冷却空冷岛循环结构包括汽轮机组，所述汽轮机组通过管道连接有空冷岛主体，所述汽轮机组与空冷岛主体之间通过管道连接有蒸发式凝汽器，所述空冷岛主体和蒸发式凝汽器皆通过管道与凝结水箱连接。本实用新型余热利用系统利用汽轮机组排汽余热驱动动力结构和制冷结构，实现汽轮机组排汽余热的有效梯级利用，提升系统整体能量利用效率，汽轮机组排汽驱动动力结构，增加了系统对外供电量，提升系统供电能力；同时减少了进入空冷岛主体的蒸汽量，使冷凝热负荷减少。

Description

一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统

技术领域

本实用新型涉及空冷岛余热梯级利用技术领域，具体为一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统。

背景技术

有机朗肯循环利用有机工质低沸点的特性。在低温条件下有机工质被加热即发生蒸发，工质汽化后获得较高的蒸气压力，推动膨胀机做功，从而将低品位热能转换为高品位的机械能和电能。ORC发电机组由有机工质、蒸发器、透平膨胀发电一体机、冷凝器、工质泵、发电控制系统和并网系统等几部分组成。

直接空冷凝汽器广泛应用于发电厂乏蒸汽冷凝，并具备对水的消耗少、占地面积小、建设周期短等优点。具有尖峰冷却装置的空冷凝汽器将空冷换热和蒸发换热进行优化组合，以空冷换热为主，蒸发换热为尖峰冷却装置，以保证机组出力和较低背压经济运行。而不同环境下、不同温度、风速会使得汽轮机排汽压力、排汽温度变化较大。受横向风影响，空冷凝汽器会出现旋流现象、热风再循环现象及倒灌现象，恶化凝汽器换热效果，使得空冷系统背压升高，造成能源浪费。而进入夏季，受高温环境及阳光直射凝气器换热管束的影响，空冷凝汽器、蒸发式凝汽器冷却效率也会明显下降，汽轮机排汽压力、温度随之升高，最终影响汽轮机做功发电能力，发电机组的整体发电效率。

因此，为了解决上述问题，提出一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统。

实用新型内容

本实用新型的在于提供一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统，以解决上述背景技术中提到的不同环境下、不同温度、风速会使得汽轮机排汽压力、排汽温度变化较大。受横向风影响，空冷凝汽器会出现旋流现象、热风再循环现象及倒灌现象，恶化凝汽器换热效果，使得空冷系统背压升高，造成能源浪费。而进入夏季，受高温环境及阳光直射凝气器换热管束的影响，空冷凝汽器、蒸发式凝汽器冷却效率也会明显下降，汽轮机排汽压力、温度随之升高，最终影响汽轮机做功发电能力，发电机组的整体发电效率的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统，包括带尖端冷却空冷岛循环结构、动力结构和制冷结构，所述带尖端冷却空冷岛循环结构包括汽轮机组，所述汽轮机组通过管道连接有空冷岛主体，所述汽轮机组与空冷岛主体之间通过管道连接有蒸发式凝汽器，所述空冷岛主体和蒸发式凝汽器皆通过管道与凝结水箱连接，所述动力结构包括第一蒸发器，所述第一蒸发器通过管道与汽轮机组连接，所述第一蒸发器通过管道连接有透平膨胀发电一体机，所述透平膨胀发电一体机通过管道连接有发生器，所述发生器通过管道连接有冷凝器，所述制冷结构包括第二蒸发器，所述第二蒸发器通过管道与凝结水箱连接，所述第二蒸发器通过管道连接有吸收器，所述吸收器通过管道连接有溶液交换器。

优选的，所述空冷岛主体的蒸汽入口连接汽轮机组的蒸汽出口，所述空冷岛主体的凝水出口连接凝结水箱的入口。

优选的，所述第一蒸发器的内部装有有机工质，且有机工质采用水，所述吸收器内部的溶液采用溴化锂水溶液。

优选的，所述发生器的冷凝工质出口与第一蒸发器工质入口之间设置有工质泵，所述发生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第一节流阀。

优选的，所述吸收器的溶液出口与溶液交换器的溶液入口之间设置溶液泵，所述溶液交换器的溶液出口与吸收器的溶液入口之间设置有第二节流阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型余热利用系统利用汽轮机组排汽余热驱动动力结构和制冷结构，实现汽轮机组排汽余热的有效梯级利用，提升系统整体能量利用效率，汽轮机组排汽驱动动力结构，增加了系统对外供电量，提升系统供电能力；同时减少了进入空冷岛主体的蒸汽量，使冷凝热负荷减少，可根据要求自动调节水温，不受季节变化及环境温度的影响，尤其是夏季气温高时效果尤为明显，改善汽轮机组背压，增加发电量，有效解决汽轮机组夏季机组出力对换热面积需求的矛盾，充分发挥汽轮机组换热不耗水，蒸发式换热节水、凝汽背压低等特点。

设置有带尖端冷却空冷岛循环结构、动力结构和制冷结构，汽轮机组的排汽分三路，第一路进入空冷岛主体冷却凝结后进入凝结水箱，第二路进入蒸发式凝汽器冷却凝结后进入凝结水箱，第三路进入第一蒸发器与有机工质换热，冷却换热后的排汽进入发生器再次被冷却换热，冷却换热后的排汽继续进入第二蒸发器继续被冷却换热，凝结水最后进入凝结水箱。

有机工质在第一蒸发器吸热，被加热为高压蒸气进入透平膨胀发电一体机膨胀做功，膨胀后的低压蒸气先进入发生器被冷却，然后流入冷凝器继续被冷却为低温低压工质流体，冷凝器中产生的冷凝工质分为两路，一路低压工质流体通过工质泵升压后再次进入第一蒸发器，被排汽加热达到饱和液态、饱和气态、过热气态，从而完成整个动力循环；另一路低压工质流体通过第一节流阀节流至湿蒸汽进入制冷循环第二蒸发器换热，有机工质湿蒸汽吸热汽化产生的有机工质饱和蒸汽进入吸收器放热，所述吸收器中的制冷浓溶液吸收有机工质饱和蒸汽后变成制冷饱和稀溶液，制冷饱和稀溶液通过溶液泵变成过冷稀溶液进入溶液交换器预热换热，稀溶液在发生器中被加热，有机工质汽化变为饱和蒸汽进入冷凝器冷却为工质流体，稀溶液变成浓溶液进入溶液交换器预冷换热，浓溶液通过第二节流阀节流至饱和浓溶液进入吸收器，完成制冷循环。

附图说明

图1为本实用新型带尖端冷却空冷岛循环结构的结构正视示意图；

图2为本实用新型带尖端冷却空冷岛循环结构的结构俯视示意图；

图3为本实用新型动力结构的结构俯视示意图；

图4为本实用新型制冷结构的结构俯视示意图。

图中：1、带尖端冷却空冷岛循环结构；11、汽轮机组；12、空冷岛主体；13、蒸发式凝汽器；14、凝结水箱；2、动力结构；21、第一蒸发器；22、透平膨胀发电一体机；23、发生器；24、冷凝器；25、工质泵；3、制冷结构；31、第二蒸发器；32、吸收器；33、溶液交换器；34、溶液泵。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-4，本实用新型提供的一种实施例：

本申请中使用的汽轮机组11、空冷岛主体12、蒸发式凝汽器13、凝结水箱14、第一蒸发器21、透平膨胀发电一体机22、发生器23、冷凝器24、工质泵25、第二蒸发器31、吸收器32、溶液交换器33和溶液泵34为市场上可直接购买到的产品，其原理和连接方式均为本领域技术人员熟知的现有技术，故在此不再赘述。

一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统，包括带尖端冷却空冷岛循环结构1、动力结构2和制冷结构3，带尖端冷却空冷岛循环结构1包括汽轮机组11，汽轮机组11通过管道连接有空冷岛主体12，汽轮机组11与空冷岛主体12之间通过管道连接有蒸发式凝汽器13，空冷岛主体12和蒸发式凝汽器13皆通过管道与凝结水箱14连接，动力结构2包括第一蒸发器21，第一蒸发器21通过管道与汽轮机组11连接，第一蒸发器21通过管道连接有透平膨胀发电一体机22，透平膨胀发电一体机22通过管道连接有发生器23，发生器23通过管道连接有冷凝器24，制冷结构3包括第二蒸发器31，第二蒸发器31通过管道与凝结水箱14连接，第二蒸发器31通过管道连接有吸收器32，吸收器32通过管道连接有溶液交换器33，利用汽轮机组11排汽余热驱动动力结构2和制冷结构3，实现汽轮机组11排汽余热的有效梯级利用，提升系统整体能量利用效率，汽轮机组11排汽驱动动力结构2，增加了系统对外供电量，提升系统供电能力；同时减少了进入空冷岛主体12的蒸汽量，使冷凝热负荷减少，可根据要求自动调节水温，不受季节变化及环境温度的影响，尤其是夏季气温高时效果尤为明显，改善汽轮机组11背压，增加发电量，有效解决汽轮机组11夏季机组出力对换热面积需求的矛盾，充分发挥汽轮机组11换热不耗水，蒸发式换热节水、凝汽背压低等特点。

进一步的，空冷岛主体12的蒸汽入口连接汽轮机组11的蒸汽出口，空冷岛主体12的凝水出口连接凝结水箱14的入口，汽轮机组11内部的蒸汽可进入空冷岛主体12的内部，且空冷岛主体12内部的凝水可进入凝结水箱14的内部。

进一步的，第一蒸发器21的内部装有有机工质，且有机工质采用水，吸收器32内部的溶液采用溴化锂水溶液，溴化锂水溶液可吸收水蒸气，且可调节吸收器32内部的空气湿度。

进一步的，发生器23的冷凝工质出口与第一蒸发器21工质入口之间设置有工质泵25，发生器23的冷凝工质出口与第二蒸发器31的冷凝工质入口之间设置第一节流阀，工质泵25可将冷凝器24中的冷凝工质通入第一蒸发器21内部，被排汽加热达到饱和液态、饱和气态、过热气态，从而完成整个动力循环。

进一步的，吸收器32的溶液出口与溶液交换器33的溶液入口之间设置溶液泵34，溶液交换器33的溶液出口与吸收器32的溶液入口之间设置有第二节流阀，溶液泵34可将溶液通入溶液交换器33内部预热换热，使有机工质汽化变为饱和蒸汽进入冷凝器24，完成制冷循环。

工作原理：汽轮机组11的排汽分三路，第一路进入空冷岛主体12冷却凝结后进入凝结水箱14，第二路进入蒸发式凝汽器13冷却凝结后进入凝结水箱14，第三路进入第一蒸发器21与有机工质换热，冷却换热后的排汽进入发生器23再次被冷却换热，冷却换热后的排汽继续进入第二蒸发器31继续被冷却换热，凝结水最后进入凝结水箱14。

有机工质在第一蒸发器21吸热，被加热为高压蒸气进入透平膨胀发电一体机22膨胀做功，膨胀后的低压蒸气先进入发生器23被冷却，然后流入冷凝器24继续被冷却为低温低压工质流体，冷凝器24中产生的冷凝工质分为两路，一路低压工质流体通过工质泵25升压后再次进入第一蒸发器21，被排汽加热达到饱和液态、饱和气态、过热气态，从而完成整个动力循环；另一路低压工质流体通过第一节流阀节流至湿蒸汽进入制冷循环第二蒸发器31换热，有机工质湿蒸汽吸热汽化产生的有机工质饱和蒸汽进入吸收器32放热，吸收器32中的制冷浓溶液吸收有机工质饱和蒸汽后变成制冷饱和稀溶液，制冷饱和稀溶液通过溶液泵34变成过冷稀溶液进入溶液交换器33预热换热，稀溶液在发生器23中被加热，有机工质汽化变为饱和蒸汽进入冷凝器24冷却为工质流体，稀溶液变成浓溶液进入溶液交换器33预冷换热，浓溶液通过第二节流阀节流至饱和浓溶液进入吸收器32，完成制冷循环。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统，包括带尖端冷却空冷岛循环结构（1）、动力结构（2）和制冷结构（3），其特征在于：所述带尖端冷却空冷岛循环结构（1）包括汽轮机组（11），所述汽轮机组（11）通过管道连接有空冷岛主体（12），所述汽轮机组（11）与空冷岛主体（12）之间通过管道连接有蒸发式凝汽器（13），所述空冷岛主体（12）和蒸发式凝汽器（13）皆通过管道与凝结水箱（14）连接，所述动力结构（2）包括第一蒸发器（21），所述第一蒸发器（21）通过管道与汽轮机组（11）连接，所述第一蒸发器（21）通过管道连接有透平膨胀发电一体机（22），所述透平膨胀发电一体机（22）通过管道连接有发生器（23），所述发生器（23）通过管道连接有冷凝器（24），所述制冷结构（3）包括第二蒸发器（31），所述第二蒸发器（31）通过管道与凝结水箱（14）连接，所述第二蒸发器（31）通过管道连接有吸收器（32），所述吸收器（32）通过管道连接有溶液交换器（33）。

2.根据权利要求1所述的一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统，其特征在于：所述空冷岛主体（12）的蒸汽入口连接汽轮机组（11）的蒸汽出口，所述空冷岛主体（12）的凝水出口连接凝结水箱（14）的入口。

3.根据权利要求1所述的一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统，其特征在于：所述第一蒸发器（21）的内部装有有机工质，且有机工质采用水，所述吸收器（32）内部的溶液采用溴化锂水溶液。

4.根据权利要求1所述的一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统，其特征在于：所述发生器（23）的冷凝工质出口与第一蒸发器（21）工质入口之间设置有工质泵（25），所述发生器（23）的冷凝工质出口与第二蒸发器（31）的冷凝工质入口之间设置第一节流阀。

5.根据权利要求1所述的一种带尖端冷却空冷岛余热梯级利用系统，其特征在于：所述吸收器（32）的溶液出口与溶液交换器（33）的溶液入口之间设置溶液泵（34），所述溶液交换器（33）的溶液出口与吸收器（32）的溶液入口之间设置有第二节流阀。

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