專利名稱：利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于能源技術(shù)領域，涉及一種利用直接空冷機組余熱供熱、降低機組 發(fā)電煤耗的裝置。
背景技術(shù)：
2020年，我國要以能源翻一番實現(xiàn)經(jīng)濟翻二番，但如果按目前能源增長趨勢，到那 時我國能源消費量將高達40多億噸標準煤，在能源供應及能源安全和環(huán)境保護等方面都 會帶來嚴重的問題。熱電聯(lián)產(chǎn)是一種公認的節(jié)能技術(shù)，以燃煤方式的熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電分產(chǎn)進行比較， 以產(chǎn)出相同數(shù)量的熱力和電力，熱電聯(lián)產(chǎn)方式可以比熱電分產(chǎn)可以節(jié)約1/3左右的燃煤。 初步估計，我國目前的熱電聯(lián)產(chǎn)每年可節(jié)約能源3000萬噸以上的標準煤，減少二氧化碳排 放6500多萬噸，減少二氧化硫排放60萬噸，減少灰渣排放1300萬噸。常規(guī)電廠在發(fā)電過程中，做完功的乏汽在凝汽器中冷卻，大量熱量被環(huán)境帶走，而 作為熱電聯(lián)產(chǎn)典型的熱電廠是在發(fā)電過程中將一部分熱能通過管道輸送到千家萬戶，將燃 料燃燒產(chǎn)生的化學能轉(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，熱電廠供熱效率遠遠高于常規(guī)電廠。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 %。與熱電分產(chǎn)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。實踐證明，熱電聯(lián)產(chǎn) 是提高能源利用率的重要措施。因此，我國政府已將熱電聯(lián)產(chǎn)列為我國十大節(jié)能工程之一， 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。我國水資源從地區(qū)分布來看，呈現(xiàn)東多西少，南多北少的局面，長江流域及其以南 地區(qū)水資源約占全國的81 %，而人口占全國46 %的北方水資源卻只占19 %，隨著近年來降 水量的減少和水資源不合理的開發(fā)利用，缺水矛盾日益顯現(xiàn)。根據(jù)“十二五”節(jié)水型建設的 總體目標要求，到2015年，全國用水量不突破6200億m3，萬元⑶P用水量下降30 %，萬元 工業(yè)增加值用水量下降30%。如果電廠采用常規(guī)的水冷系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)用水量約占全廠 耗水量的65%，在水資源相對匱乏的北方，就會出現(xiàn)與國民經(jīng)濟其他部門爭水的現(xiàn)象。隨著 技術(shù)的不斷進步，空冷技術(shù)在一定程度上緩解了上述壓力。蒸汽(乏汽)在凝汽器凝結(jié)時放出的汽化潛熱，通過換熱管傳給冷卻水或直接傳 給空氣帶走，最終排放到環(huán)境中。對于直接空冷機組，作為冷卻介質(zhì)的空氣，依靠空冷塔塔 身的高度和外界機械功驅(qū)動風機，自下而上的流動，吸收汽輪機排到空冷塔換熱器內(nèi)乏汽 潛熱，將乏汽凝結(jié)為水，沒有水冷機組造成的循環(huán)水飄逸損失。但是，這部分被空氣帶走的 乏汽熱量，最終排到大氣中，屬于“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300MWe供熱180t/h熱電聯(lián)產(chǎn)空冷供熱機組，每小時 排出可利用廢棄熱量2億多大卡。[0008]如何根據(jù)供熱(特別是城市熱網(wǎng))并結(jié)合直接空冷機組的運行工況，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(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用直接空冷機 組余熱供熱的熱電聯(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(shù)解決方案是本實用新型提供的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，包括汽輪 機、除氧器和空冷塔，所述汽輪機的乏汽出口通過排汽缸與所述空冷塔連接，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、換熱器和凝汽器，所述汽 輪機的乏汽出口通過所述排汽缸還與所述凝汽器的乏汽進口連接，所述凝汽器的凝結(jié)水出 口通過管路與所述空冷塔的貯水箱連接；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，所述吸收 式熱泵與所述凝汽器通過管路閉路連接形成循環(huán)水系統(tǒng)；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(shù)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(shù)中的表面式熱網(wǎng)加熱器，增 加吸收式熱泵與凝汽器之間的循環(huán)水系統(tǒng)以及汽輪機與凝汽器之間的排出乏汽利用管路， 余熱利用熱水加熱器間接地利用了汽輪機排出乏汽的熱量對供熱管網(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。不但有效利用了乏汽 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)本實用新型的余熱利用熱水加熱器中的吸收式熱泵由汽輪機抽出的蒸汽驅(qū) 動，有效利用了乏汽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)本實用新型的余熱利用熱水加熱器有效利用了部分或全部汽輪機排出的乏汽 中的余熱，減低了空冷塔的散熱負荷，可以有效降低空冷塔散熱風機群的負荷，減少了風機 群的電耗，降低廠用電，提供了機組的供電效率。(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的蒸汽進口處汽輪機的抽汽量和凝汽器的 乏汽進口流量，其次增加換熱器的蒸汽進口處汽輪機的抽汽量；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凝汽器的乏汽進口流量。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。[0018](6)本實用新型由于設置了換熱器，使得余熱利用熱水加熱器出水溫度調(diào)節(jié)范圍 更寬，能適應不同場合對出水溫度的要求。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的熱電聯(lián)產(chǎn)示意圖。圖2是根據(jù)本實用新型的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置示意 圖。[0021 ] 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-空冷塔，8-貯水箱，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，13-回熱系統(tǒng)。
具體實施方式
以下將結(jié)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(shù)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)本實用新型的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝 置，包括汽輪機4、除氧器6和空冷塔7，所述汽輪機4的乏汽出口通過排汽缸與所述空冷塔 7連接，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、換熱器3和凝汽器5，所述汽輪機4的乏汽出口通過所述排汽缸還與所述凝汽器5的乏汽 進口連接，所述凝汽器5的凝結(jié)水出口通過管路與所述空冷塔7的貯水箱連接；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，所述吸收式熱泵2與所述凝 汽器5通過管路閉路連接形成循環(huán)水系統(tǒng)；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的乏汽進口連接管路上設有流量調(diào)節(jié)閥，在所述吸收式熱泵2與 所述凝汽器5之間的循環(huán)水系統(tǒng)管路上設有流量升壓泵，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；[0031]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，安裝在所述凝汽器的乏汽進口連接管路上。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。根據(jù)本實用新型的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能方法，包括以下步 驟A、汽輪機通過排汽缸將部分或全部乏汽排入空冷塔，乏汽在空冷塔內(nèi)由溫度較低 的大氣冷卻，冷凝后形成凝結(jié)水送入空冷塔的貯水箱；B、汽輪機通過排汽缸將部分或全部乏汽排入凝汽器，吸收式熱泵與凝汽器通過管 路閉路連接形成循環(huán)水系統(tǒng)，在凝汽器內(nèi)乏汽由吸收式熱泵與凝汽器之間的循環(huán)水冷卻， 冷凝后形成凝結(jié)水送入所述空冷塔的貯水箱，同時乏汽將循環(huán)水加熱升溫；C、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，所述吸收式熱泵由所述汽輪機的抽汽驅(qū)動，并利用所述凝汽器送來的循環(huán)水中的熱量 共同對進水加熱，所述吸收式熱泵將失去熱量的循環(huán)水送到所述凝汽器，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；D、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(jié)成疏水，兩路疏水匯合后送入除氧器。余熱利用熱水加熱器中進水吸收的熱量相當于兩股蒸汽凝結(jié)水放熱與乏汽放熱 的總和。由于有效利用了汽輪機排出乏汽中的熱量加熱進水，減小了從汽輪機抽取的蒸 汽，本實用新型使得繼續(xù)在汽輪機內(nèi)做功的蒸汽量增加，增加了發(fā)電量，提高了機組效率， 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，由于收回了汽 輪機排出乏汽中的熱量，空冷塔實際散熱負荷減少，所需冷卻空氣量相應減少，本實用新型 減少了冷卻風機群的運行臺數(shù)，或?qū)⒗鋮s風機改為調(diào)速電機(變頻)減少風機的用電量，降 低了廠用電，提高了機組的供電效率。工作過程中，(1)若余熱利用熱水加熱器中換熱器出水端的水溫小于設定溫度，如90-130°C內(nèi) 的某一數(shù)值(隨氣候溫度自動優(yōu)化設定)，則有兩種情況，可能是吸收式熱泵的蒸汽進口處 抽汽量少了(隨之帶來的可能是進入凝汽器的乏汽少了)，也可能是換熱器的蒸汽進口處 抽汽量少了 ；這時首先增加吸收式熱泵的蒸汽進口處汽輪機的抽汽量，同時增加凝汽器的 乏汽進口流量，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中換熱器出水端的水溫大于設定值，如90-130°C內(nèi)的 某一數(shù)值(隨氣候溫度自動優(yōu)化設定)，則有兩種情況，可能是吸收式熱泵的蒸汽進口處抽 汽量多了(隨之帶來的可能是進入凝汽器的乏汽多了)，也可能是換熱器的蒸汽進口處抽 汽量多了 ；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，同時減少凝汽器的乏汽進口流量。本實用新型主要是采用汽輪機抽汽驅(qū)動吸收式熱泵回收直接空冷汽輪發(fā)電機組 各系統(tǒng)在熱功轉(zhuǎn)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作 為單一熱源的換熱模式，降低了機組熱耗，減少了空冷塔散熱負荷，減少冷卻空氣量，進而 減少空冷塔冷卻風機群功率，減少廠用電。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，減少鍋爐供汽量節(jié)約燒煤量，提高全廠綜合熱效率，降低機組供電煤 耗，達到節(jié)能減排和提高經(jīng)濟效益的目的。以一臺300MWe設計供熱550t/h的亞臨界空冷汽輪發(fā)電機組為例，年供熱季節(jié)按 照利用小時按觀80-4320小時計算。(1)本實用新型年節(jié)約標煤約6000-20000噸，減少二氧化碳排放15000-40000多 噸，減少二氧化硫排放50-200噸，減少氮氧化物排放50-200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3000-8000萬KWh。(3)本實用新型空冷凝汽器的冷卻負荷將降低8-40%，由于散熱負荷下將，市局 運行的風機電耗將降低8-40%。按風機群功率3麗計算，每個供暖季節(jié)將減少風機耗電 100-500 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_20g/kWh。本實用新型不局限于權(quán)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(gòu)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(quán)利要求1.利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，包括汽輪機、除氧器和空冷塔，所 述汽輪機的乏汽出口通過排汽缸與所述空冷塔連接，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、換熱器和凝汽器，所述汽輪機的乏 汽出口通過所述排汽缸還與所述凝汽器的乏汽進口連接，所述凝汽器的凝結(jié)水出口通過管 路與所述空冷塔的貯水箱連接；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，所述吸收式熱泵與 所述凝汽器通過管路閉路連接形成循環(huán)水系統(tǒng)；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(quán)利要求1所述的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，其特征在 于，在所述凝汽器的乏汽進口連接管路上設有流量調(diào)節(jié)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，其特征在 于，在所述吸收式熱泵與所述凝汽器之間的循環(huán)水系統(tǒng)管路上設有流量升壓泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(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，安裝在所述凝汽器的乏汽進口連接管路上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(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。
專利摘要利用直接空冷機組余熱供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能裝置，包括汽輪機、除氧器和空冷塔，還包括余熱利用熱水加熱器，其包括吸收式熱泵、換熱器和凝汽器，汽輪機的乏汽出口通過排汽缸分別與空冷塔和凝汽器的乏汽進口連接，凝汽器的凝結(jié)水出口與空冷塔的貯水箱連接；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，吸收式熱泵與凝汽器閉路連接形成循環(huán)水系統(tǒng)；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F24D19/10GK201836967SQ20102058551
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉宏慶, 劉建民, 向文國, 徐則林, 李永生, 王忠渠, 黃進 申請人:北京國電電科院節(jié)能技術(shù)有限公司