專利名稱：一種電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種余熱利用系統(tǒng)，特別是涉及一種電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國目前的供熱方式大多為采用熱電聯(lián)產(chǎn)機組的采暖抽汽，通過汽水換熱器，將城市熱網(wǎng)回水經(jīng)基載熱網(wǎng)加熱器和峰載熱網(wǎng)加熱器加熱后對外供熱。該方式供熱能力受機組抽汽量的限制較大，不利于擴大供熱面積。同時，盡管熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱機組比純凝機組能源利用率高，但是由于電廠工藝流程的限制，仍然不可避免地存在著各種能量損失，如輔機循環(huán)水余熱損失、機組冷端損失、排煙熱損失、鍋爐排污損失等。(一)電廠余熱損失I、輔機循環(huán)水余熱損失電廠閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的功能是向汽輪機、鍋爐、發(fā)電機的輔助設(shè)備提供冷卻水。該系統(tǒng)為一閉式回路，用開式冷卻水系統(tǒng)中的水(即輔機循環(huán)水)流經(jīng)閉式循環(huán)冷卻水熱交換器來冷卻閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的冷卻水。對于海邊電廠，開式冷卻水系統(tǒng)工質(zhì)為海水，經(jīng)水泵升壓、閉式熱交換器換熱后升溫的海水再排入至大海；對于內(nèi)陸等水資源較為匱乏的地區(qū)，開式冷卻水為循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)閉式換熱器升溫后的開式冷卻水進入自然通風(fēng)冷卻塔、強制(機力)通風(fēng)冷卻塔冷卻，冷卻后的循環(huán)水再次進入閉式熱交換器循環(huán)使用。2、主機冷端損失發(fā)電機組的排汽經(jīng)凝汽設(shè)備冷卻后作為鍋爐給水供機組循環(huán)使用，對于水冷機組，由水泵站在江河取水作為凝汽設(shè)備冷卻水供水，冷卻水在凝汽器內(nèi)吸收機組排汽的冷凝熱升溫后直接排放至江河下游；對于直接空冷機組，環(huán)境空氣與機組排汽在室外的空冷凝汽器中，通過冷卻風(fēng)機的強制通風(fēng)進行熱交換，機組排汽的冷凝熱直接排放至大氣；對于間接空冷機組，機組排汽在凝汽器中由循環(huán)冷卻水冷卻，吸收機組排汽冷凝熱升溫后的冷卻水經(jīng)冷卻塔冷卻后再次供凝汽設(shè)備循環(huán)使用。無論哪種冷卻方式，都會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費。除了上述損失，電廠排煙熱損失、鍋爐排污損失等都構(gòu)成了電廠能源損失的一部分，都是一種資源的浪費，與此同時還帶來對周圍環(huán)境的影響，如對周圍環(huán)境造成熱污染、使空氣濕度增加并伴隨著水資源的浪費等。由于該部分能量屬于低品位熱源，較難提取、利用，該浪費是電廠中一直存在的問題。(二)供熱方式我國熱電聯(lián)產(chǎn)機組目前的供熱方式大多為采用汽水換熱器，將城市熱網(wǎng)回水經(jīng)基載熱網(wǎng)加熱器和峰載熱網(wǎng)加熱器通過機組采暖抽汽加熱后對外供熱。該方式供熱能力受機組抽汽量的限制較大，不利于擴大供熱面積，同時相對于發(fā)電容量而言抽汽供熱能力偏小，仍然存在巨大的冷端損失。為了回收機組排汽余熱，增加熱網(wǎng)輸送能力，也曾經(jīng)有人提出過一些技術(shù)方案。授權(quán)實用新型專利200810101065. X提出了一種大溫差集中供熱系統(tǒng)，該方案在電廠內(nèi)部采用凝汽器、蒸汽吸收式熱泵和汽水換熱器組合的方式回收電廠余熱并逐級加熱大熱網(wǎng)的供熱熱水，在末端利用熱水吸收式熱泵和水-水換熱器組合的方式逐級降低大熱網(wǎng)的回水溫度，增大了高溫?zé)崴墓?、回水溫差。系統(tǒng)如圖I所示，汽輪機100末級排汽進入凝汽器200中加熱循環(huán)水，被冷卻凝結(jié)后再返回鍋爐加熱；汽輪機100抽出的蒸汽分為兩路，一路作為驅(qū)動熱源進入蒸汽吸收式熱泵300，回收循環(huán)水余熱，并加熱大熱網(wǎng)，另一路進入汽水換熱器400，直接加大大熱網(wǎng)，蒸汽凝結(jié)水再返回鍋爐加熱；循環(huán)冷卻水進入凝汽器200中，被汽輪機排汽加熱后送出，作為低位熱源進入蒸汽吸收式熱泵300，放熱降溫后再返回凝汽器200，完成循環(huán)；大熱網(wǎng)低溫回水返回電廠后，首先進入凝汽器200，被預(yù)熱升溫后送出，進入蒸汽吸收式熱泵300被第二次加熱后送出，再進入汽水換熱器400中被第三次加熱，加熱到大熱網(wǎng)供水溫度后送出電廠，大熱網(wǎng)高溫供水被輸送到末端熱力站，首先作為驅(qū)動熱源進入熱水吸收式熱泵500，放熱降溫后進入水水換熱器600加熱二次側(cè)供熱熱水，降溫后再次進入熱水吸收式熱泵500作為低位熱源，最終放熱降溫到大熱網(wǎng)回水溫度后返回電廠，完成循環(huán)。上述技術(shù)方案不僅需要改造電廠內(nèi)部的供熱系統(tǒng)，同時需要改造二次熱網(wǎng)，對于直接空冷機組，還需要增加凝汽器，系統(tǒng)復(fù)雜，初投資和運行成本均較高，很難在實際中大規(guī)模推行。同時該方案要求機組排汽溫度要高于熱網(wǎng)回水溫度，由于熱網(wǎng)回水溫度的限制，勢必要求機組在運行中背壓維持在較高的水平，影響機組發(fā)電量，同時由于空冷島防凍或外界熱用戶較少并不能將全部機組排汽余熱提取利用等原因，在較高的運行背壓下仍有大部分汽機排汽由空冷島冷卻，本身就是一種資源的浪費。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種簡單易行的電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)，供熱介質(zhì)低溫段回收電廠余熱，以解決電廠余熱排放造成的環(huán)境污染、資源浪費，同時可進一步滿足逐年增加的供熱面積的需求，增加電廠收益。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)，包括鍋爐以及與所述鍋爐相連的汽輪發(fā)電機組，還包括通過峰載熱網(wǎng)加熱器用蒸汽管路與所述汽輪發(fā)電機組相連的峰載熱網(wǎng)加熱器、以及分別與所述峰載熱網(wǎng)加熱器相連的熱力站換熱器和熱泵，所述汽輪發(fā)電機組還通過熱泵驅(qū)動蒸汽管路與所述熱泵相連，且所述熱泵還與第一余熱載體相連。優(yōu)選地，所述第一余熱載體為輔機循環(huán)水、或主機排汽、或鍋爐排煙、或鍋爐排污的低品位熱源。更優(yōu)選地，所述第一余熱載體為氣體或液體。優(yōu)選地，所述熱泵還可以由煙氣或鍋爐排污提供驅(qū)動熱源。優(yōu)選地，所述熱泵上還設(shè)有熱泵驅(qū)動蒸汽凝結(jié)水管路?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本實用新型的優(yōu)點是本實用新型僅需改造電廠內(nèi)部供熱系統(tǒng)，無需改造二次熱網(wǎng)，對于直接空冷機組，無需增加凝汽器，可直接回收機組乏汽余熱，系統(tǒng)簡單，初投資較少，易于在電廠中大規(guī)模推廣；該方案余熱來源廣泛，余熱載體可為機組輔機或主機循環(huán)冷卻水、機組排汽、煙氣、鍋爐排污水等以及其它熱量不能充分利用的生產(chǎn)或生活中的排熱熱源；對于回收直接空冷機組乏汽余熱方案，機組無需在高背壓下運行，在不影響運行參數(shù)前提下，大規(guī)模地回收電廠余熱對外供熱，減少向環(huán)境的熱污染和熱排放；采用該方案由于大大提高了電廠的能源利用效率，因此將大大減少熱電廠的碳排放，節(jié)能減排效果顯著，如果將余熱利用的節(jié)能成果補貼到發(fā)電煤耗上，發(fā)電標(biāo)煤耗將大幅下降。

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中圖I為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；其中(I)鍋爐，(2)汽輪發(fā)電機組，(3)峰載熱網(wǎng)加熱器，(4)熱力站換熱器，(5)熱泵，
(6)峰載熱網(wǎng)加熱器用蒸汽，(7)峰載熱網(wǎng)加熱器疏水，(8)熱泵驅(qū)動蒸汽，(9)熱泵驅(qū)動蒸汽凝結(jié)水，(10)提取余熱后的第二余熱載體，(11)第一余熱載體，(12)第一熱網(wǎng)供水，(13)第二熱網(wǎng)供水，(14)熱網(wǎng)回水。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。參見圖2，其中示出本實用新型電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，包括余熱載質(zhì)系統(tǒng)、熱網(wǎng)水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)組成，其中余熱載質(zhì)系統(tǒng)由第一余熱載體11以及提取余熱后的第二余熱載體10組成；熱網(wǎng)水系統(tǒng)由熱力站換熱器4、第一熱網(wǎng)供水12 (熱泵出口)、第二熱網(wǎng)供水13 (峰載熱網(wǎng)加熱器出口)、熱網(wǎng)回水14管路組成；蒸汽系統(tǒng)由峰載熱網(wǎng)加熱器3、峰載熱網(wǎng)加熱器用蒸汽6管路、熱泵5、熱泵驅(qū)動蒸汽8管路組成；蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)由峰載熱網(wǎng)加熱器疏水7管路、熱泵驅(qū)動蒸汽凝結(jié)水9管路組成。其中，第一余熱載體11進入熱泵5，熱泵5提取其余熱，提取余熱后的第二余熱載體10返回至機組熱力系統(tǒng)循環(huán)使用；電廠的采暖抽汽進入熱泵5作為熱泵驅(qū)動蒸汽8，經(jīng)熱泵5取熱冷凝后的熱泵驅(qū)動蒸汽凝結(jié)水9返回至機組的主凝結(jié)水系統(tǒng)；熱網(wǎng)回水14經(jīng)熱泵5提升溫度后，進入峰載熱網(wǎng)加熱器3經(jīng)再次加熱后作為熱網(wǎng)供水13對外供熱；峰載熱網(wǎng)加熱器用蒸汽6優(yōu)選為電廠采暖抽汽，峰載熱網(wǎng)加熱器疏水7返回至機組熱力系統(tǒng)循環(huán)使用；并且，除上述的熱泵5與峰載熱網(wǎng)加熱器3串聯(lián)的梯級加熱外，還可以采用熱泵多級串聯(lián)、熱泵與汽水換熱器多級串聯(lián)、熱泵與水水換熱器多級串聯(lián)、熱泵與汽水換熱器或水水換熱器多級串聯(lián)的方式；并且，熱泵5可以是單套熱泵，也可以是多套并聯(lián)或串聯(lián)的熱泵機組，同時可以留有備用。圖2述的電廠余熱提取與供熱階梯加熱系統(tǒng)工藝流程中的第一余熱載質(zhì)可以是電廠中的輔機循環(huán)水、主機排汽、鍋爐排煙、鍋爐排污等會造成環(huán)境污染和資源浪費的低品位熱源，載質(zhì)形式可以是氣體或液體，只需對這些余熱載質(zhì)進行處理，達到熱泵要求后通過管路送入熱泵即可。本實用新型提取電廠余熱轉(zhuǎn)化為對外供暖熱源，減少了熱量向環(huán)境中的排放，降低了環(huán)境污染和資源浪費；熱泵的能效系數(shù)COP (Coefficient of Performance)可恒大于I，而傳統(tǒng)汽水換熱器恒小于I，相比之下，在供熱量、發(fā)電量相同的情況下，利用熱泵提取電廠余熱供熱階梯加熱的方案能效系數(shù)較高、能耗較低，可以降低電廠煤耗進而降低大氣污染物的排放，或者在總能耗相同的情況下增加電廠對外供電負荷或增加對外提供熱源的能力；對于濕冷電廠，由于部分或全部循環(huán)水不經(jīng)冷卻塔而是經(jīng)過熱泵冷卻，減少了電廠的汽水損失，對于采用強制通風(fēng)冷卻塔的間接空冷電廠，還可為降低冷卻塔風(fēng)機的電耗從而使廠用電率降低；對于直接空冷電廠，部分或全部機組排汽不需由空冷凝汽器冷卻而是經(jīng)過熱泵冷卻，大大降低了冷卻風(fēng)機的出力，從而使廠用電率降低。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)，包括鍋爐(I)以及與所述鍋爐(I)相連的汽輪發(fā)電機組(2)，其特征在于還包括通過峰載熱網(wǎng)加熱器用蒸汽(6)管路與所述汽輪發(fā)電機組(2)相連的峰載熱網(wǎng)加熱器(3)、以及分別與所述峰載熱網(wǎng)加熱器(3)相連的熱力站換熱器(4 )和熱泵(5 )，所述汽輪發(fā)電機組(2 )還通過熱泵驅(qū)動蒸汽(8 )管路與所述熱泵(5 )相連，且所述熱泵(5 )還與第一余熱載體(11)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)，其特征在于所述第一余熱載體(11)為輔機循環(huán)水、或主機排汽、或鍋爐排煙、或鍋爐排污的低品位熱源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)，其特征在于所述第一余熱載體(11)為氣體或液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)，其特征在于所述熱泵(5 )還可以由煙氣或鍋爐排污提供驅(qū)動熱源。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)，其特征在于所述熱泵(5)上還設(shè)有熱泵驅(qū)動蒸汽凝結(jié)水(9)管路。
專利摘要本實用新型涉及一種電廠余熱提取與供熱階梯加熱的系統(tǒng)，包括鍋爐以及與所述鍋爐相連的汽輪發(fā)電機組，還包括通過峰載熱網(wǎng)加熱器用蒸汽管路與所述汽輪發(fā)電機組相連的峰載熱網(wǎng)加熱器、以及分別與所述峰載熱網(wǎng)加熱器相連的熱力站換熱器和熱泵，所述汽輪發(fā)電機組還通過熱泵驅(qū)動蒸汽管路與所述熱泵相連，且所述熱泵還與第一余熱載體相連。本實用新型僅需改造電廠內(nèi)部供熱系統(tǒng)，無需改造二次熱網(wǎng)，對于直接空冷機組，無需增加凝汽器，可直接回收機組乏汽余熱，系統(tǒng)簡單，初投資較少，易于在電廠中大規(guī)模推廣。
文檔編號F24D1/04GK202813542SQ20122048036
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者喻玫, 周予民, 王軍 申請人:煙臺龍源電力技術(shù)股份有限公司