專利名稱：一種利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于能源技術領域，涉及一種利用熱電聯(lián)產(chǎn)余熱供熱、降低機組發(fā)電 煤耗的裝置。
背景技術：
根據(jù)《世界能源導報》報道，我國能源形勢嚴峻。中國人口占世界人口的20 %，人 均能源的資源占有量不到世界平均水平的一半。中國是一個能源結構以煤為主的國家，自 上世紀50年代開始發(fā)展以熱電聯(lián)產(chǎn)為主、鍋爐房為輔的集中供熱方式供應城市工業(yè)、民用 采暖。到本世紀集中供熱已成為城市一項重要基礎設施，在提高能源利用率、改善城市大氣 環(huán)境質(zhì)量、促進生產(chǎn)、方便群眾等方面起到了重要作用。熱電聯(lián)產(chǎn)是將煤炭燃燒產(chǎn)生的較高品位熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，同時對于發(fā)電后 剩余的低品位熱能加以利用的過程。在這個過程中，熱電廠供熱效率遠高于采用其他方式 的集中供熱。熱電聯(lián)產(chǎn)能將不同品位的熱能分級利用，即高品位的熱能用于發(fā)電，低品位 的熱能用于集中供熱。是熱能和電能聯(lián)合生產(chǎn)的一種高效能源生產(chǎn)方式，其熱效率可達 80-90 %。與其他供熱方式相比，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱具有能耗低，經(jīng)濟性好等特點，在資源配 置與環(huán)境保護上都具有明顯優(yōu)勢。因此，熱電聯(lián)產(chǎn)是解決城市集中供熱和提高電廠能源綜 合利用率的有效途徑。隨著經(jīng)濟的持續(xù)快速增長和居民生活水平的日益提高，我國未來的工業(yè)和居民采 暖熱力需求仍將保持快速增長趨勢。到2010年，熱電聯(lián)產(chǎn)裝機容量將在2005年的基礎上 翻番，以滿足不斷增長的工業(yè)和居民采暖熱力需求。熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的發(fā)展有助于實現(xiàn) 我國“十一五”的節(jié)能減排目標，做出積極的貢獻。從中長期看，我國未來的熱電聯(lián)產(chǎn)仍然 存在著巨大的發(fā)展?jié)摿?。熱電?lián)產(chǎn)盡管熱循環(huán)效率較純凝式汽輪發(fā)電機組高出許多，但仍有一部分蒸汽 (俗稱乏汽)雖然有較大熱量，但品位太低(排汽壓力P = O. 003-0. 013MPa,排汽溫度 20-55°C)無法再加以利用。這部分蒸汽只有在凝汽器的高真空條件下，凝結為凝結水，并 與鍋爐補給水一起再加熱供給鍋爐。蒸汽(乏汽)在凝汽器凝結時放出的汽化潛熱，通過多根管子傳給冷卻水(循環(huán) 水)帶走。這部分帶走熱量的冷卻水，在冷卻塔內(nèi)被對流的空氣冷卻后再由循環(huán)水泵送入 凝汽器內(nèi)循環(huán)使用。作為冷卻介質(zhì)的空氣依靠冷卻塔塔身的高度形成的自然抽吸力，自下而上的流 動。由凝汽器吸熱后的循環(huán)水經(jīng)水泵送到冷卻塔上部通過配水槽噴淋下來，在下落過程中 被自下而上的空氣流冷卻。在進行熱交換時，一部分循環(huán)水被蒸發(fā)而排到大氣中，一部分循 環(huán)水受到周圍環(huán)境的影響被風吹而損失掉，還有一部分循環(huán)水因多次循環(huán)濃縮而排污損失 掉。為了不減少凝汽器的冷卻效果，因此對循環(huán)冷卻水還需定期予以補充。其用水量可達 全廠用水量的60%以上，從而造成水資源的極大浪費。這部分循環(huán)水中的熱量被空氣帶走而排到大氣中，我們統(tǒng)稱“被一直廢棄的而可以利用的低位熱能”。熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電供熱等企業(yè)按現(xiàn)有工藝將這部分可利用的廢棄余熱白白地排放到 周圍環(huán)境(大氣)中。通過測算，一臺6(MW供熱160t/h熱電聯(lián)產(chǎn)機組，每小時將排出可利 用廢棄熱量達4700萬大卡；一臺300MW供熱550t/h熱電聯(lián)產(chǎn)機組，每小時將排出可利用廢 棄熱量達6000多萬大卡。如何根據(jù)供熱(特別是城市熱網(wǎng))需要，回收這些廢棄的熱能滿足供熱的需要，達 到節(jié)能之功效是本實用新型的目的。

實用新型內(nèi)容本實用新型的技術解決問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種利用余熱供熱的 熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，本實用新型能夠減少冷源損失、提高綜合熱效率和電熱比例、降低機組 發(fā)電煤耗。本實用新型的技術解決方案是本實用新型提供的一種利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，包括蒸汽鍋爐、汽輪 機、發(fā)電機、凝汽器、除氧器和冷卻塔，所述汽輪機通過排汽缸與所述凝汽器連接，所述凝汽 器與所述冷卻塔通過管路連接形成水路大循環(huán)；該裝置還包括余熱利用熱水加熱器，所述 余熱利用熱水加熱器包括吸收式熱泵和換熱器，所述吸收式熱泵的蒸汽進口通過管路與所 述汽輪機的抽汽口連接，所述吸收式熱泵的進水端通過管路與熱水管網(wǎng)的回水端連接，所 述凝汽器、所述吸收式熱泵與所述冷卻塔通過管路連接形成水路小循環(huán)；所述換熱器的蒸 汽進口通過管路與所述汽輪機的抽汽口連接，所述換熱器的進水端通過管路與所述吸收式 熱泵的出水端連接，所述換熱器的出水端通過管路與熱水管網(wǎng)的進水端連接；所述換熱器 的疏水與所述吸收式熱泵的疏水匯合后與所述除氧器連接。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點(1)本實用新型由余熱利用熱水加熱器代替現(xiàn)有技術中的表面式熱網(wǎng)加熱器，增 加吸收式熱泵與凝汽器、冷卻塔之間的水路小循環(huán)，吸收式熱泵利用凝汽器送來的循環(huán)水 中的熱量對供熱管網(wǎng)(也即熱水管網(wǎng))的回水加熱，再將加熱后的回水送回供熱管網(wǎng)，進而 供熱管網(wǎng)向外供熱。不但有效利用了循環(huán)水中的熱量，而且減少了加熱蒸汽與供熱管網(wǎng)中 回水的溫差造成的傳熱不可逆損失。(2)本實用新型的吸收式熱泵由汽輪機抽出的蒸汽驅(qū)動，有效利用了循環(huán)水中的 熱量加熱供熱管網(wǎng)中的回水，從而減小了從汽輪機抽取的蒸汽，使得繼續(xù)在汽輪機內(nèi)做功 的蒸汽量增加，進而增加了發(fā)電量，提高機組效率。同等熱量消耗的情況下，由于發(fā)電量增 加，使得機組的發(fā)電煤耗得到了降低；同樣供熱量的情況下，電熱比例得到提高。(3)本實用新型針對不同場合對熱水溫度的需要，增加了換熱器，使得出水溫度的 調(diào)節(jié)范圍更寬，能滿足廣泛的需求。(4)本實用新型增加了溫度控制器和流量控制器，若余熱利用熱水加熱器出口的 回水溫度小于設定溫度，則首先增加吸收式熱泵進口汽輪機抽汽量和水路小循環(huán)中吸收式 熱泵的循環(huán)水進口流量，其次增加換熱器進口汽輪機抽汽量；若余熱利用熱水加熱器出口 的回水溫度大于設定溫度，則首先減少換熱器進口汽輪機抽汽量，其次減少吸收式熱泵進 口汽輪機抽汽量和水路小循環(huán)中吸收式熱泵的循環(huán)水進口流量。使得熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)的自動化水平更高。(5)本實用新型通過監(jiān)控器，能夠顯示溫度值和流量值，使得裝置操作更加方便。
圖1是現(xiàn)有技術的熱電聯(lián)產(chǎn)示意圖。圖2是根據(jù)本實用新型的利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置示意圖。圖中，1-余熱利用熱水加熱器，2-吸收式熱泵，3-換熱器，4汽輪機，5-凝汽器， 6-除氧器，7-冷卻塔，8-循環(huán)水池，9- 一次熱網(wǎng)，10- 二次熱網(wǎng)，11-二次熱網(wǎng)加熱器，12-表 面式熱網(wǎng)加熱器。
具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行說明。如圖1所示，現(xiàn)有技術的典型特點是一次熱網(wǎng)加熱器是表面式熱網(wǎng)加熱器，利用 汽輪機抽出的蒸汽對供熱管網(wǎng)(也叫熱水管網(wǎng))送來的回水加熱。供熱管網(wǎng)有兩級一次熱網(wǎng)和二次熱網(wǎng)。與表面式熱網(wǎng)加熱器通過管路連接的是 一次熱網(wǎng)，二次熱網(wǎng)用于對外部供熱。如圖2所示，根據(jù)本實用新型的利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，包括蒸汽鍋 爐、汽輪機4、發(fā)電機、凝汽器5、除氧器6和冷卻塔7，所述汽輪機4通過排汽缸與所述凝汽 器5連接，所述凝汽器5與所述冷卻塔7通過管路連接形成水路大循環(huán)；該裝置還包括余熱 利用熱水加熱器1，所述余熱利用熱水加熱器1包括吸收式熱泵2和換熱器3，所述吸收式 熱泵2的蒸汽進口通過管路與所述汽輪機4的抽汽口連接，所述吸收式熱泵2的進水端通 過管路與熱水管網(wǎng)的回水端(供熱管網(wǎng)有兩級一次熱網(wǎng)和二次熱網(wǎng)，與所述吸收式熱泵 通過管路連接的是一次熱網(wǎng)，二次熱網(wǎng)用于對外部供熱)連接，所述凝汽器5、所述吸收式 熱泵2與所述冷卻塔7通過管路連接形成水路小循環(huán)；所述換熱器3的蒸汽進口通過管路 與所述汽輪機4的抽汽口連接，所述換熱器3的進水端通過管路與所述吸收式熱泵2的出 水端連接，所述換熱器3的出水端通過管路與熱水管網(wǎng)的進水端(供熱管網(wǎng)有兩級一次熱 網(wǎng)和二次熱網(wǎng)，與所述換熱器通過管路連接的是一次熱網(wǎng)，二次熱網(wǎng)用于對外部供熱)連 接；所述換熱器3的疏水與所述吸收式熱泵2的疏水匯合后與所述除氧器6連接。在所述凝汽器5與所述吸收式熱泵2的連接管路上設有升壓泵和流量調(diào)節(jié)閥，在 所述吸收式熱泵2的蒸汽進口與所述汽輪機4的抽汽口的連接管路上設有抽汽調(diào)節(jié)閥，在 所述換熱器3的蒸汽進口與所述汽輪機4的抽汽口的連接管路上設有抽汽調(diào)節(jié)閥。上述連接管路上(對應進水口、出水口、進汽口、出汽口)設控制閥門，本實用新型 采用自動調(diào)節(jié)閥門(也可以采用手動閥門)。該裝置中的自動裝置包括第一溫度控制器，安裝在所述吸收式熱泵的出水端管路上；第二溫度控制器，安裝在所述換熱器熱水的出水端管路上；第一流量控制器，安裝在所述吸收式熱泵與所述汽輪機抽汽口連接的抽汽管路 上；第二流量控制器，安裝在所述換熱器與所述汽輪機抽汽口連接的抽汽管路上；[0034]第三流量控制器，安裝在水路小循環(huán)中所述吸收式熱泵的循環(huán)水入口。監(jiān)控器，與所述第一溫度控制器、所述第二溫度控制器、所述第一流量控制器、所 述第二流量控制器和所述第三流量控制器連接，用于顯示溫度值和流量值。本實用新型利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能方法，包括以下步驟A、汽輪機通過排汽缸將乏汽廢熱排入凝汽器，凝汽器與冷卻塔形成水路大循環(huán)， 所述乏汽里的汽化潛熱在凝汽器里由冷卻塔送來的冷卻水對其冷凝形成凝結水；B、所述凝汽器、所述冷卻塔與吸收式熱泵形成水路小循環(huán)，通過管路將熱水管網(wǎng) 的回水輸送到所述吸收式熱泵中，作為吸收式熱泵的進水，所述吸收式熱泵利用所述凝汽 器送來的循環(huán)水中的熱量對進水加熱，并將加熱后的熱水通過管路送入換熱器中進一步加 熱到需要的溫度，所述換熱器將升溫后的高溫熱水送到熱水管網(wǎng)的進水端，所述吸收式熱 泵將失去熱量的循環(huán)水送到所述冷卻塔；C、所述汽輪機抽出的蒸汽分為兩股，一股進入所述吸收式熱泵，作為驅(qū)動蒸汽，另 一股進入所述換熱器，作為熱水進一步升溫的熱源，兩股蒸汽經(jīng)所述吸收式熱泵和所述換 熱器換熱后凝結成疏水，兩路疏水匯合后送入除氧器。吸收式熱泵中進水吸收的熱量相當于兩股蒸汽凝結水放熱與小回路循環(huán)水放熱 的總和。 冬季極端工況下，循環(huán)水溫度較低(如低于25°C )，運行過程中所述凝汽器將降低 真空度運行，適當提高所述汽輪機的排汽壓力，維持所述凝汽器循環(huán)水出水溫度滿足所述 吸收式熱泵的運行要求(即此時循環(huán)水溫度> 25°C )。由于有效利用了循環(huán)水中的熱量加熱給水，減小了從汽輪機抽取的蒸汽，使得繼 續(xù)在汽輪機內(nèi)做功的蒸汽量增加，從而增加了發(fā)電量，進而提高機組效率，同樣供熱量的情 況下，電熱比例得到提高，機組的發(fā)電煤耗得到下降；另外，由于收回了循環(huán)水中的熱量，循 環(huán)水溫降低，還可以減少循環(huán)水量，將循環(huán)水泵改為調(diào)速電機(變頻)減少循環(huán)水泵用電 量，節(jié)約用電。工作過程中，(1)若余熱利用熱水加熱器的出口水溫(即換熱器出水端的水溫)小于設定溫度， 如60-130°C內(nèi)的某一數(shù)值(隨氣候溫度自動優(yōu)化設定)，則有三種情況一是，可能是吸收 式熱泵進汽量少了 ；二是，可能是水路小循環(huán)中進入吸收式熱泵的循環(huán)水少了 ；三是，進入 換熱器的進汽量少了。這時首先要增加吸收式熱泵的蒸汽進口處汽輪機的抽汽量和加大 水路小循環(huán)中吸收式熱泵的循環(huán)水進口流量；其次增加換熱器的蒸汽進口處汽輪機的抽汽 量；(2)若余熱利用熱水加熱器的出口水溫(即換熱器出水端的水溫)大于設定溫度， 如60-130°C內(nèi)的某一數(shù)值(隨氣候溫度自動優(yōu)化設定)，則有三種情況一是，可能是吸收 式熱泵進汽量多了 ；二是，可能是水路小循環(huán)中進入吸收式熱泵的循環(huán)水量大了 ；三是，進 入換熱器的進汽量大了。這時首先減少換熱器的蒸汽進口處汽輪機的抽汽量，其次減少吸 收式熱泵的蒸汽進口處汽輪機的抽汽量和減小水路小循環(huán)中吸收式熱泵的循環(huán)水進口流 量。本實用新型主要是采用汽輪機抽汽驅(qū)動吸收式熱泵，回收汽輪發(fā)電機組各系統(tǒng)在 熱能交換過程中所排放的余熱，加熱熱網(wǎng)回水，改變一直沿用的以汽輪機抽汽為熱源的表面式換熱模式，達到降低循環(huán)水溫度，減少循環(huán)水補水量，提高能量效率進而減少循環(huán)水泵 功率，減少廠用電。并在同等汽機入口蒸汽量時增加發(fā)電量或在汽輪發(fā)電機額定功率下，減 少鍋爐供氣量節(jié)約燒煤量，提高全廠綜合熱效率，降低機組發(fā)電煤耗，達到節(jié)能減排和提高 經(jīng)濟效益的目的。以一臺300M設計供熱550t/t的亞臨界汽輪發(fā)電機組為例，年供熱季節(jié)按照利用 小時按觀80小時計算。(1)本實用新型年節(jié)約標煤達11000多噸，減少二氧化碳排放四000多噸，減少二 氧化硫排放95噸，減少氮氧化物排放84噸。(2)本實用新型利用余熱供熱，降低了機組的發(fā)電煤耗，增加了機組的發(fā)電能力， 一個供熱季節(jié)可多發(fā)電4700萬KWh。(3)本實用新型凝汽器按設計將通過14000噸/小時循環(huán)水冷卻乏汽(230t/h排 汽量)，通過計算熱泵型熱網(wǎng)加熱器將用循環(huán)水量的63%近9000噸循環(huán)水中的熱量。按 設計由于循環(huán)水在冷卻塔冷卻過程中，蒸發(fā)損失、風吹損失以及排污損失，其補充水量按 4% 6%考慮，由于近9000T/H循環(huán)水通過熱泵型熱網(wǎng)加熱器，已將水溫降到約20°C左右， 故其可減少損失，若補充水量按4%考慮，即可減少損失水量近100萬噸，而且可以節(jié)省大 量循環(huán)泵的電耗，按廠用電率0. 4%計算，電廠供電將增加200萬kWh。(4)本實用新型在設計工況下余熱供熱后將降低機組發(fā)電煤耗5_25g/kWh。本實用新型說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域?qū)I(yè)技術人員公知技術。本實用新型不局限于權利要求和上述實施例所述及的內(nèi)容，只要是根據(jù)本實用新 型的構思所創(chuàng)作出來的任何實用新型，都應歸屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，包括蒸汽鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、凝汽器、除 氧器和冷卻塔，所述汽輪機通過排汽缸與所述凝汽器連接，所述凝汽器與所述冷卻塔通過 管路連接形成水路大循環(huán)；其特征在于，該裝置還包括余熱利用熱水加熱器，所述余熱利用 熱水加熱器包括吸收式熱泵和換熱器，所述吸收式熱泵的蒸汽進口通過管路與所述汽輪機 的抽汽口連接，所述吸收式熱泵的進水端通過管路與熱水管網(wǎng)的回水端連接，所述凝汽器、 所述吸收式熱泵與所述冷卻塔通過管路連接形成水路小循環(huán)；所述換熱器的蒸汽進口通過 管路與所述汽輪機的抽汽口連接，所述換熱器的進水端通過管路與所述吸收式熱泵的出水 端連接，所述換熱器的出水端通過管路與熱水管網(wǎng)的進水端連接；所述換熱器的疏水與所 述吸收式熱泵的疏水匯合后與所述除氧器連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，其特征在于，在所述凝 汽器與所述吸收式熱泵的連接管路上設有升壓泵和流量調(diào)節(jié)閥。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，其特征在于，在所述吸 收式熱泵的蒸汽進口與所述汽輪機的抽汽口的連接管路上設有抽汽調(diào)節(jié)閥。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，其特征在于，在所述換 熱器的蒸汽進口與所述汽輪機的抽汽口的連接管路上設有抽汽調(diào)節(jié)閥。
5.根據(jù)權利要求1所述的利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，其特征在于，該裝置還包括第一溫度控制器，安裝在所述吸收式熱泵的出水端管路上；第二溫度控制器，安裝在所述換熱器熱水的出水端管路上；第一流量控制器，安裝在所述吸收式熱泵與所述汽輪機抽汽口連接的抽汽管路上；第二流量控制器，安裝在所述換熱器與所述汽輪機抽汽口連接的抽汽管路上；第三流量控制器，安裝在水路小循環(huán)中所述吸收式熱泵的循環(huán)水入口。
6.根據(jù)權利要求5所述的利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，其特征在于，該裝置還 包括用于顯示溫度值和流量值的監(jiān)控器，所述監(jiān)控器與所述第一溫度控制器、所述第二溫 度控制器、所述第一流量控制器、所述第二流量控制器和所述第三流量控制器連接。
專利摘要一種利用余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，包括蒸汽鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、凝汽器、除氧器和冷卻塔，汽輪機通過排汽缸與凝汽器連接，凝汽器與冷卻塔連接形成水路大循環(huán)；該裝置還包括余熱利用熱水加熱器，其包括吸收式熱泵和換熱器，吸收式熱泵的蒸汽進口與汽輪機的抽汽口連接，吸收式熱泵的進水端與熱水管網(wǎng)的回水端連接，凝汽器、吸收式熱泵與冷卻塔連接形成水路小循環(huán)；換熱器的蒸汽進口與汽輪機的抽汽口連接，換熱器的進水端與吸收式熱泵的出水端連接，換熱器的出水端與熱水管網(wǎng)的進水端連接；換熱器的疏水與吸收式熱泵的疏水匯合后與除氧器連接。本實用新型能夠減少冷源損失、提高綜合熱效率和電熱比例、降低機組發(fā)電煤耗。
文檔編號F24D3/18GK201844455SQ201020541380
公開日2011年5月25日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權日2010年9月25日
發(fā)明者劉鋒, 向文國, 夏彥龍, 田海江, 高迎旭 申請人:北京聯(lián)合優(yōu)發(fā)能源技術有限公司