專利名稱：基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽輪機(jī)乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
目前中國(guó)北方地區(qū)供暖的主要系統(tǒng)形式是熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域鍋爐房和分散采暖各占約1/3，其中一次能源利用效率最高、減排效果最好、經(jīng)濟(jì)性最合理的熱電聯(lián)產(chǎn)的推廣應(yīng)用受到難以大規(guī)模擴(kuò)展熱網(wǎng)規(guī)模及其供熱能力等因素的限制，亟需采取更好的技術(shù)路線與政策規(guī)劃加以推廣。由清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心創(chuàng)造性地開發(fā)的基于吸收式換熱進(jìn)行乏汽余熱回收和大溫差供熱的相關(guān)專利技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)在熱電廠采用吸收式熱泵回收汽輪機(jī)乏汽余熱用于集中供熱，將可使熱電廠能源利用效率提高15 25%，并大幅擴(kuò)大其供熱能力。該技術(shù)已應(yīng)用于工程實(shí)踐并獲得良好節(jié)能減排效果和經(jīng)濟(jì)效益。但是由于實(shí)際熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的具體情況差異很大，很多情況下由于各相關(guān)工作介質(zhì)的參數(shù)不匹配而導(dǎo)致實(shí)際乏汽余熱回收的利用效率不佳，或者需要支付過(guò)大的初投資而導(dǎo)致并不經(jīng)濟(jì)。例如大量采用水冷式乏汽冷卻(包括直流冷卻方式和濕冷方式)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，由于其汽輪機(jī)(低壓缸)乏汽排出口與水冷式凝汽器之間往往連接較為緊湊，并且多有采用矩形管道或其它異型管道而非圓形管道進(jìn)行連接，因此難以開設(shè)乏汽引出口。并且往往也難以設(shè)置或增設(shè)大型閥門用于切斷或調(diào)節(jié)乏汽流量以滿足吸收式熱泵對(duì)乏汽余熱回收的要求。由此，對(duì)于采用水冷式凝汽器的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，特別是大型系統(tǒng)，幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)乏汽的直接引出，因而只得采用通過(guò)冷卻水進(jìn)行間接余熱回收的方式。多個(gè)大型水冷式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的吸收式熱泵余熱回收改造實(shí)踐表明，由于循環(huán)水溫度較低且不適合大幅度提高汽輪機(jī)背壓以免大幅影響發(fā)電性能及其安全性，實(shí)際的余熱回收性能較差，即使采用熱網(wǎng)大溫差技術(shù)可以改善余熱回收效果，但其初投資增大而其經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)效果與空冷式汽輪機(jī)系統(tǒng)改造相比仍有較大差距。另一方面，大量存在的中小型汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)由于其面臨國(guó)家政策關(guān)于上大壓小的政策調(diào)整，如改為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)仍可有繼續(xù)存在的節(jié)能環(huán)保效益，但常規(guī)的低真空供熱系統(tǒng)是以大幅犧牲發(fā)電能力為前提的，影響了熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。如果采用噴射式熱泵有可能解決上述問(wèn)題，并且與吸收式熱泵相比無(wú)任何轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)部件，無(wú)復(fù)雜的溶液制熱循環(huán)及其可靠性問(wèn)題，成本大幅度降低。發(fā)明專利 200810102224. 8公開了一種回收熱電廠凝汽余熱的噴射式熱泵供熱系統(tǒng)的解決思路。但是目前實(shí)際存在的問(wèn)題是，目前傳統(tǒng)的蒸汽噴射器由于受限于其驅(qū)動(dòng)蒸汽和被抽吸蒸汽的壓力比限制，往往只有在一定的壓縮比及膨脹比的范圍之內(nèi)才具有較大的引射比，且其引射比通常在0.2 0.8左右，如果偏離其合理的壓縮比及膨脹比范圍，則其引射比大為降低到1 %的數(shù)量級(jí)，在熱電聯(lián)產(chǎn)余熱回收領(lǐng)域完全失去應(yīng)用價(jià)值。至于壓力比范圍較大的噴射式真空泵結(jié)構(gòu)，由于其主要功能是保持工藝過(guò)程所需的必要真空而非為了大量抽吸低壓氣體，因此其較小的引射比并不適合熱電聯(lián)產(chǎn)余熱回收系統(tǒng)。因此，傳統(tǒng)的蒸汽噴射器只有在少數(shù)特殊的熱電聯(lián)產(chǎn)工質(zhì)參數(shù)組合條件下方有可能具有一定的實(shí)用價(jià)值，否則與已經(jīng)走向成熟的吸收式換熱余熱回收系統(tǒng)相比無(wú)應(yīng)用價(jià)值。因此，有必要探尋全新的噴射式熱泵的設(shè)計(jì)方案及其結(jié)構(gòu)，以提高噴射式換熱的乏汽余熱回收性能，并大幅降低余熱回收供熱系統(tǒng)的造價(jià)，提高節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用多效復(fù)疊式工作流程大幅降低噴射式熱泵的不可逆損失，實(shí)現(xiàn)直接將乏汽大比例與作為驅(qū)動(dòng)蒸汽的中壓抽汽混合并大幅度增壓，由于加熱熱網(wǎng)一次網(wǎng)回水，創(chuàng)造性地解決了采用噴射式熱泵高效回收乏汽余熱用于供熱的技術(shù)難題。本發(fā)明的具體描述是一種基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括汽輪機(jī)、多效復(fù)疊噴射式熱泵、熱網(wǎng)末級(jí)加熱器、低壓汽水加熱器、高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器、凝汽器、發(fā)電機(jī)、凝結(jié)水泵；所述的多效復(fù)疊噴射式熱泵包括依次連接成一整體的首級(jí)噴射器、末級(jí)噴射器和末級(jí)分配器，該首級(jí)噴射器和末級(jí)噴射器均由依次連接的設(shè)有噴嘴的入口段、混合段、喉部及擴(kuò)壓段所組成，與發(fā)電機(jī)相連的汽輪機(jī)的抽汽管分別與多效復(fù)疊式噴射式熱泵的首級(jí)噴射器的噴嘴進(jìn)口和熱網(wǎng)末級(jí)加熱器高溫側(cè)進(jìn)口相連，首級(jí)噴射器引射口與末級(jí)噴射器的擴(kuò)壓段出口相連的末級(jí)分配器的混合引出口通過(guò)復(fù)疊引射連通管相連；其中，驅(qū)動(dòng)蒸汽與引射蒸汽在首級(jí)噴射器混合段混合后經(jīng)過(guò)首級(jí)噴射器喉部、首級(jí)噴射器擴(kuò)壓段后進(jìn)入末級(jí)噴射器的噴嘴，并與末級(jí)噴射器引射口的乏汽混合后經(jīng)末級(jí)噴射器喉部和擴(kuò)壓段后進(jìn)入末級(jí)分配器，末級(jí)噴射器引射口分別與汽輪機(jī)的乏汽出口和凝汽器的乏汽入口相連，末級(jí)分配器與一次網(wǎng)回水的低壓汽水加熱器的高溫側(cè)相連，換熱后的凝結(jié)水與凝汽器的凝結(jié)水出水混合后經(jīng)凝結(jié)水泵返回鍋爐，低壓汽水加熱器的一次網(wǎng)回水出口與高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器相連。上述所述的多效復(fù)疊式噴射式熱泵的級(jí)數(shù)為2級(jí)復(fù)疊式噴射器結(jié)構(gòu)，或者為增加一個(gè)中間級(jí)的3級(jí)復(fù)疊式噴射器結(jié)構(gòu)。上述的多效復(fù)疊式噴射式熱泵的末級(jí)分配器與低壓汽水加熱器可直接相連為一個(gè)整體，或者互相分離并通過(guò)連通管相連。上述的低壓汽水加熱器的凝結(jié)水與凝汽器的凝結(jié)水可采用引射式連接結(jié)構(gòu)或者低加式混合水箱連接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果本發(fā)明旨在解決目前實(shí)際工程中存在的采用噴射式熱泵如何高效吸收乏汽余熱的難題，提出了完整的技術(shù)方案及工程實(shí)施裝置，采用全新設(shè)計(jì)的多效復(fù)疊噴射式熱泵吸收汽輪機(jī)乏汽用于供熱，其中乏汽是由噴射式熱泵的復(fù)疊式末級(jí)引射口吸入，末級(jí)擴(kuò)壓段出口部分混合蒸汽送往前一級(jí)引射口被引射加壓，如此類推，由此復(fù)疊式首級(jí)引射口吸入的蒸汽壓力比汽輪機(jī)乏汽原有壓力大得多，從而由首級(jí)噴嘴進(jìn)入的較高壓力的汽輪機(jī)抽汽就可引射獲得更高壓力的混合蒸汽，并由首級(jí)擴(kuò)壓段送出到下一級(jí)繼續(xù)引射做功，復(fù)疊式末級(jí)連接一次網(wǎng)加熱器用于供熱，避免了采用常規(guī)的噴射式熱泵由于難以適應(yīng)實(shí)際工程中必然存在的各工質(zhì)參數(shù)不匹配而導(dǎo)致引射比過(guò)低、節(jié)能性及經(jīng)濟(jì)性過(guò)差而難以實(shí)際應(yīng)用， 該新型多效復(fù)疊式噴射式熱泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)噴射式熱泵的余熱回收能力提高2 5倍以上。與已有的吸收式余熱回收系統(tǒng)相比，在普遍存在的工程條件下可基本實(shí)現(xiàn)乏汽吸收效率相當(dāng)，而初投資大幅降低的效果，并且由于屬純粹機(jī)械部件，無(wú)任何轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)部件，其運(yùn)行可靠性更高，由此最大程度地提高熱電廠的熱耗率和整個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的能源綜合利用效益，并具有工程實(shí)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1采用低壓汽水加熱器與噴射式熱泵一體式結(jié)構(gòu)、且串聯(lián)高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器的噴射式換熱熱電聯(lián)產(chǎn)余熱回收供熱系統(tǒng)示意圖，圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2采用低壓汽水加熱器與噴射式熱泵分體式結(jié)構(gòu)、且無(wú)高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器的噴射式換熱熱電聯(lián)產(chǎn)余熱回收供熱系統(tǒng)示意圖。圖1、2中各部件編號(hào)與名稱如下。汽輪機(jī)1、抽汽管2、復(fù)疊式首級(jí)噴嘴3、多效復(fù)疊噴射式熱泵4、復(fù)疊式首級(jí)引射口 5、復(fù)疊式首級(jí)混合段6、復(fù)疊式首級(jí)喉部7、復(fù)疊式首級(jí)擴(kuò)壓段8、復(fù)疊式末級(jí)9、復(fù)疊引射連通管10、復(fù)疊式末級(jí)引射口 11、混合引出口 12、復(fù)疊式末級(jí)分配器13、低壓汽水加熱器14、 高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器15、凝汽器16、發(fā)電機(jī)17、凝結(jié)水泵18。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下本發(fā)明的基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)施例1結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1中，采用低壓汽水加熱器與噴射式熱泵一體式結(jié)構(gòu)、且串聯(lián)高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器，該實(shí)施例包括汽輪機(jī)1、多效復(fù)疊噴射式熱泵4、熱網(wǎng)末級(jí)加熱器15、低壓汽水加熱器14、高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器15、凝汽器16、發(fā)電機(jī)17、凝結(jié)水泵18 ；所述的多效復(fù)疊噴射式熱泵 4包括依次連接成一整體的首級(jí)噴射器5、末級(jí)噴射器9和末級(jí)分配器13，該首級(jí)噴射器和末級(jí)噴射器均由依次連接的設(shè)有噴嘴的入口段、混合段、喉部及擴(kuò)壓段所組成，其中，與發(fā)電機(jī)17相連的汽輪機(jī)1的抽汽管2分別與多效復(fù)疊式噴射式熱泵4的復(fù)疊式首級(jí)噴射器噴嘴3進(jìn)口和熱網(wǎng)末級(jí)加熱器15高溫側(cè)進(jìn)口相連，復(fù)疊式首級(jí)噴射器引射口 5與復(fù)疊式末級(jí)噴射器9的擴(kuò)壓段出口相連的復(fù)疊式末級(jí)分配器13的混合引出口 12通過(guò)復(fù)疊引射連通管10相連，驅(qū)動(dòng)蒸汽與引射蒸汽在復(fù)疊式首級(jí)噴射器混合段6混合后經(jīng)過(guò)復(fù)疊式首級(jí)噴射器喉部7、復(fù)疊式首級(jí)噴射器擴(kuò)壓段8后進(jìn)入復(fù)疊式末級(jí)噴射器9的噴嘴，并與復(fù)疊式末級(jí)噴射器引射口 11的乏汽混合后經(jīng)復(fù)疊式末級(jí)噴射器喉部和擴(kuò)壓段后進(jìn)入復(fù)疊式末級(jí)分配器13，復(fù)疊式末級(jí)噴射器引射口 11分別與汽輪機(jī)1的乏汽出口和凝汽器16的乏汽入口相連，復(fù)疊式末級(jí)分配器13與一次網(wǎng)回水的低壓汽水加熱器14的高溫側(cè)相連，換熱后的凝結(jié)水與凝汽器16的凝結(jié)水出水混合后經(jīng)凝結(jié)水泵18返回鍋爐，低壓汽水加熱器14的一次網(wǎng)回水出口與高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器15相連。上述多效復(fù)疊噴射式熱泵4的級(jí)數(shù)為2級(jí)復(fù)疊式結(jié)構(gòu)，或者為增加一個(gè)中間級(jí)的 3級(jí)復(fù)疊式結(jié)構(gòu)。其與低壓汽水加熱器14直接相連為一個(gè)整體。低壓汽水加熱器14的凝結(jié)水與凝汽器16的凝結(jié)水采用引射式連接結(jié)構(gòu)或者低加式混合水箱連接結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的多效復(fù)疊噴射式熱泵采用常規(guī)技術(shù)手段制造而成，其它各設(shè)備均可采用常規(guī)產(chǎn)品。
本發(fā)明的基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)如圖2所示，與實(shí)施例結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別之處在于采用低壓汽水加熱器與噴射式熱泵分體式結(jié)構(gòu)，并省去了高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器，而由多效復(fù)疊噴射式熱泵將一次網(wǎng)回水直接加熱到所需供水溫度后送出。該系統(tǒng)特別適合于汽輪機(jī)背壓較高、經(jīng)過(guò)多效復(fù)疊噴射式熱泵可獲得較高壓力混合蒸汽并用于供熱的大量中小型汽輪機(jī)項(xiàng)目中。
需要說(shuō)明的是，本發(fā)明提出了如何解決采用噴射式熱泵高效回收汽輪機(jī)乏汽余熱的問(wèn)題的方法，而按照此一總體解決方案可有不同的具體實(shí)施措施和不同結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施裝置，上述具體實(shí)施方式
僅僅是其中的兩種而已，其它類似的簡(jiǎn)單變形的實(shí)施方式均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括汽輪機(jī)、多效復(fù)疊噴射式熱泵、熱網(wǎng)末級(jí)加熱器、低壓汽水加熱器、高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器、 凝汽器、發(fā)電機(jī)、凝結(jié)水泵；所述的多效復(fù)疊噴射式熱泵包括依次連接成一整體的首級(jí)噴射器、末級(jí)噴射器和末級(jí)分配器，該首級(jí)噴射器和末級(jí)噴射器均由依次連接的設(shè)有噴嘴的入口段、混合段、喉部及擴(kuò)壓段所組成，與發(fā)電機(jī)相連的汽輪機(jī)的抽汽管分別與多級(jí)復(fù)疊式噴射式熱泵的首級(jí)噴射器的噴嘴進(jìn)口和熱網(wǎng)末級(jí)加熱器高溫側(cè)進(jìn)口相連，首級(jí)噴射器引射口與末級(jí)噴射器的擴(kuò)壓段出口相連的末級(jí)分配器的混合引出口通過(guò)復(fù)疊引射連通管相連；其中，驅(qū)動(dòng)蒸汽與引射蒸汽在首級(jí)噴射器混合段混合后經(jīng)過(guò)首級(jí)噴射器喉部、首級(jí)噴射器擴(kuò)壓段后進(jìn)入末級(jí)噴射器的噴嘴，并與末級(jí)噴射器引射口的乏汽混合后經(jīng)末級(jí)噴射器喉部和擴(kuò)壓段后進(jìn)入末級(jí)分配器，末級(jí)噴射器引射口分別與汽輪機(jī)的乏汽出口和凝汽器的乏汽入口相連，末級(jí)分配器與一次網(wǎng)回水的低壓汽水加熱器的高溫側(cè)相連，換熱后的凝結(jié)水與凝汽器的凝結(jié)水出水混合后經(jīng)凝結(jié)水泵返回鍋爐，低壓汽水加熱器的一次網(wǎng)回水出口與高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的多級(jí)復(fù)疊式噴射式熱泵的級(jí)數(shù)為2級(jí)復(fù)疊式噴射器結(jié)構(gòu)，或者為增加一個(gè)中間級(jí)的3級(jí)復(fù)疊式噴射器結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的多級(jí)復(fù)疊式噴射式熱泵的末級(jí)分配器與低壓汽水加熱器直接相連為一個(gè)整體，或者互相分離并通過(guò)連通管相連。
4.如權(quán)利要求1所述的基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的低壓汽水加熱器的凝結(jié)水與凝汽器的凝結(jié)水采用引射式連接結(jié)構(gòu)或者低加式混合水箱連接結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，屬于乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括汽輪機(jī)、多效復(fù)疊噴射式熱泵、熱網(wǎng)末級(jí)加熱器、低壓汽水加熱器、高溫?zé)峋W(wǎng)加熱器、凝汽器、發(fā)電機(jī)、凝結(jié)水泵；所述的多效復(fù)疊噴射式熱泵包括依次連接成一整體的帶有復(fù)疊式首級(jí)引射口的復(fù)疊式首級(jí)混合段、復(fù)疊式首級(jí)喉部、復(fù)疊式首級(jí)擴(kuò)壓段、復(fù)疊式末級(jí)的擴(kuò)壓段和復(fù)疊式末級(jí)分配器；該系統(tǒng)采用多效復(fù)疊式工作流程大幅降低噴射式熱泵的不可逆損失，實(shí)現(xiàn)直接將乏汽大比例與作為驅(qū)動(dòng)蒸汽的中壓抽汽混合并大幅度增壓，加熱熱網(wǎng)一次網(wǎng)回水，解決了采用噴射式熱泵高效回收乏汽余熱用于供熱的技術(shù)難題。余熱回收能力提高數(shù)倍。
文檔編號(hào)F24D19/00GK102519069SQ20111040756
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者張軍, 張茂勇 申請(qǐng)人:北京中科華譽(yù)能源技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司