專利名稱：一種電廠低溫廢熱的回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電廠低溫廢熱的回收裝置，具體地說是一種利用正逆耦合循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，從而減少甚至避免電廠汽輪機(jī)冷源損失的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著社會(huì)的日益發(fā)展與進(jìn)步，國(guó)家對(duì)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)、能源的綜合利用等方面的要求逐步提高?！吨腥A人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》 提出了 “十一五”期間單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10% 的約束性指標(biāo)。這是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的重大舉措；是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇；是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式的必由之路；是提高人民生活質(zhì)量，維護(hù)中華民族長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的必然要求。目前，北方各大中城市的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱事業(yè)不同程度的面臨城市建筑不斷增加的現(xiàn)狀，需要集中供熱網(wǎng)為更多的建筑解決采暖需求，但城市熱網(wǎng)的熱源嚴(yán)重不足，而新增熱電廠又帶來環(huán)境問題，為各地環(huán)保部門所嚴(yán)格控制。如果采用天然氣供熱，或聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)供方式雖然可以減輕環(huán)境污染問題，但天然氣價(jià)格昂貴，對(duì)于氣源不足的城市很難滿足供暖需求。從發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)能量分布上可以知道，300MW亞臨界純凝機(jī)組的能量利用率約為 38%，其中約45%作為冷凝熱排放到大氣中；而300MW亞臨界抽汽供熱機(jī)組的能量利用率可以提高到60%，其中約20%作為冷凝熱排放到大氣中。也就是說即便是對(duì)于抽汽供熱機(jī)組， 仍然有約20%的冷凝熱被作為廢熱排放掉。如何恰當(dāng)利用本部分熱量，對(duì)于提高電廠的能量利用率和增加供熱面積都有很大的益處。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、能大大提高供熱能力、有效利用廢熱、安全環(huán)?？煽康碾姀S低溫廢熱的回收裝置。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該電廠低溫廢熱的回收裝置， 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由水水換熱器、汽水換熱器、吸收式熱泵、凝汽器組成，所述的水水換熱器的供熱端通過管路與采暖用戶相連，所述的水水換熱器的采熱端通過管路分別與汽水換熱器、吸收式熱泵相連，所述汽水換熱器通過管路分別與吸收式熱泵、汽輪機(jī)相連，所述吸收式熱泵通過管路分別與汽輪機(jī)、凝汽器相連。本實(shí)用新型所述的吸收式熱泵與凝汽器相連的管路和冷卻塔或前池相連。本實(shí)用新型所述的吸收式熱泵為蒸汽型加熱型熱泵。本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果本實(shí)用新型的使用，在供熱工況下，避免電廠的冷源損失，機(jī)組的效率可以達(dá)到70%以上，在不新建熱電聯(lián)產(chǎn)電廠或熱水爐的情況下，可使電廠的供熱能力增加60%以上，大大增加電廠的供熱能力。在非供熱工況下，只需關(guān)閉抽汽和關(guān)停吸收式熱泵就可以使汽輪機(jī)變?yōu)榧兡龣C(jī)組，從而提高機(jī)組在非供熱工況下的供電效率，也就是說該系統(tǒng)可以克服背壓式機(jī)組在夏季供電效率較低的缺點(diǎn)。本技術(shù)可以在電廠原有供熱量的基礎(chǔ)上增加約60%的供熱量，從而大大提高其供熱能力，同時(shí)由于回收的為低品位的熱能，提高電廠的供熱能力基本不影響其發(fā)電能力。在夏季，關(guān)閉抽汽和關(guān)停吸收式熱泵就可以使汽輪機(jī)變?yōu)榧兡龣C(jī)組，從而提高機(jī)組在夏季的供電效率，也就是說該系統(tǒng)可以克服背壓式機(jī)組在夏季供電效率較低的缺點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號(hào)說明采暖用戶1、水水換熱器2、.汽水換熱器3、熱網(wǎng)凝水管4、進(jìn)熱網(wǎng)換熱器管5、吸收式熱泵6、汽輪機(jī)7、汽輪機(jī)排氣管8、發(fā)電機(jī)9、凝汽器10、冷卻塔11、二次熱網(wǎng)供水管12、二次熱網(wǎng)回水管13、熱網(wǎng)供水管14、熱網(wǎng)回水管15、進(jìn)吸收式熱泵管16、熱泵凝水管17、進(jìn)吸收式熱泵冷卻水管18、出吸收式熱泵冷卻水管19、進(jìn)冷卻塔冷卻水管20、出冷卻塔冷卻水管21、水水換熱器進(jìn)水管22。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1 如圖1所示，本實(shí)施例由水水換熱器2、.汽水換熱器3、熱網(wǎng)凝水管4、 進(jìn)熱網(wǎng)換熱器管5、吸收式熱泵6、汽輪機(jī)7、汽輪機(jī)排氣管8、發(fā)電機(jī)9、凝汽器10、冷卻塔 11、二次熱網(wǎng)供水管12、二次熱網(wǎng)回水管13、熱網(wǎng)供水管14、熱網(wǎng)回水管15、進(jìn)吸收式熱泵管16、熱泵凝水管17、進(jìn)吸收式熱泵冷卻水管18、出吸收式熱泵冷卻水管19、進(jìn)冷卻塔冷卻水管20、出冷卻塔冷卻水管21、水水換熱器進(jìn)水管22組成，水水換熱器2的供熱端通過二次熱網(wǎng)供水管12、二次熱網(wǎng)回水管13與采暖用戶1相連，水水換熱器2的采熱端通過水水換熱器進(jìn)水管22、熱網(wǎng)回水管15分別與汽水換熱器3、吸收式熱泵6相連，汽水換熱器3通過熱網(wǎng)供水管14、進(jìn)熱網(wǎng)換熱器管5分別與吸收式熱泵6、汽輪機(jī)7相連，吸收式熱泵6通過進(jìn)吸收式熱泵管16、進(jìn)吸收式熱泵冷卻水管18、出吸收式熱泵冷卻水管19分別與汽輪機(jī) 7、凝汽器10相連。出吸收式熱泵冷卻水管19和冷卻塔11通過進(jìn)冷卻塔冷卻水管20、出冷卻塔冷卻水管21相連。汽輪機(jī)7和凝汽器10通過汽輪機(jī)排氣管8相連。發(fā)電機(jī)9與汽輪機(jī)7相連。在汽水換熱器3上設(shè)置有熱網(wǎng)凝水管4。在吸收式熱泵6上設(shè)置有熱泵凝水管 17。汽輪機(jī)7為抽汽供熱機(jī)組，其抽汽壓力宜選擇0. 5MPa左右。如果在役機(jī)組改造，可根據(jù)抽汽壓力優(yōu)化選擇最佳的循環(huán)水溫度和吸收式熱泵6的型號(hào)；如果為新建機(jī)組，可根據(jù)循環(huán)水溫度、吸收式熱泵6型號(hào)等優(yōu)化選擇最佳的抽汽壓力。所述的水水換熱器2、.汽水換熱器3，根據(jù)需要的熱網(wǎng)進(jìn)水溫度和加熱用蒸汽量?jī)?yōu)化選擇最佳的換熱面積和型式。所述的吸收式熱泵6為蒸汽型加熱型熱泵，利用汽輪機(jī)7的抽汽作為吸收式熱泵6的驅(qū)動(dòng)力， 實(shí)現(xiàn)低溫?zé)嵩吹哪芰肯蚋邷責(zé)嵩窗徇\(yùn)。所述的冷卻塔11或前池的作用是當(dāng)供熱負(fù)荷較低， 吸收式熱泵6不能回收全部冷凝熱時(shí)，用來釋放冷凝水的熱量，調(diào)節(jié)進(jìn)入冷凝器的循環(huán)水溫度。使用中，以一臺(tái)300MW抽汽供熱機(jī)組為例，說明本實(shí)例的執(zhí)行情況。汽輪機(jī)7的一部分進(jìn)汽被抽出作為吸收式熱泵6的驅(qū)動(dòng)力和汽水換熱器3用熱源，汽輪機(jī)7的排汽被循環(huán)冷卻水冷卻。循環(huán)水在凝汽器10中吸收熱量后，通過上塔或進(jìn)入合理的前的支管進(jìn)入吸收式熱泵6，在吸收式熱泵6中放熱后被送至凝汽器10。熱網(wǎng)回水進(jìn)入吸收式熱泵6吸收熱量后，溫度提高至80°C左右，為了適應(yīng)熱用戶或熱站的需要進(jìn)入原有的或新增的汽水換熱器3被進(jìn)一步加熱至需要的溫度，作為熱網(wǎng)供水供給采暖用戶1。該利用正逆耦合循環(huán)回收電廠低溫廢熱技術(shù)的工作過程如下機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行調(diào)整措施減少抽汽供熱汽輪機(jī)7的抽汽量，以滿足供熱負(fù)荷要求；當(dāng)機(jī)組的抽汽量減少時(shí)，冷凝器10的熱負(fù)荷將增加，而抽汽量減少，吸收式熱泵6 吸收的驅(qū)動(dòng)力將減少，因而從循環(huán)水中吸收的熱量也相應(yīng)減少。為了達(dá)到凝汽器10的熱平衡，保持循環(huán)水的溫度，需要將循環(huán)水的部分熱量散失到大氣中。為此，需要通過調(diào)節(jié)分配進(jìn)入吸收式熱泵6和冷卻塔11的循環(huán)水量，達(dá)到能量的平衡。當(dāng)汽水換熱器3需要的熱網(wǎng)進(jìn)水溫度提高時(shí)，可通過增加抽汽，從而增加汽水換熱器3的蒸汽流量，增加出吸收式熱泵 6的熱網(wǎng)供水吸收的熱量，從而提高出汽水換熱器3的熱網(wǎng)供水的溫度。通過本項(xiàng)目的所獲得的收益情況分析節(jié)煤量分析改造后1臺(tái)300MW抽汽供熱機(jī)組，按額定工況下運(yùn)行每年可回收循環(huán)水余熱235. 1 萬GJ，相當(dāng)于回收余熱折合節(jié)能8. 03萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。另外，由于凝汽背壓升高，造成采暖期發(fā)電煤耗提高，一個(gè)采暖期增加煤耗1. 14萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；由于熱泵系統(tǒng)增加用電1235KW， 一次采暖期總用電量533. 5萬kWh，折算成標(biāo)煤為1827噸。總之，本方案實(shí)際節(jié)能量 8. 08-1. 14-0. 18=6. 76 萬噸標(biāo)煤，減排 C02 18 萬噸。供電煤耗分析供電煤耗的變化情況如表1所示。對(duì)于300MW純凝機(jī)組，其供電煤耗在321g/kWh 左右；如果改為抽汽供熱機(jī)組，其供電煤耗可以下降約49g/kWh，達(dá)到約272g/kWh ；如果采用本技術(shù)進(jìn)一步回收冷凝器的余熱，其供電煤耗可以下降lllg/kWh，達(dá)到210g/kWh。由于本技術(shù)回收的為冷凝器的排汽冷凝熱，故對(duì)汽輪機(jī)做功能力影響很小，而冷凝器的排汽冷凝熱在傳統(tǒng)熱力循環(huán)中被直接排放浪費(fèi)掉了，而采用正逆耦合循環(huán)系統(tǒng)后，部分甚至全部排汽冷凝熱被作為逆循環(huán)的熱源回收利用了，從而減少乃至避免了正循環(huán)中的冷源損失， 取得了很好的節(jié)能效果。表1不同系統(tǒng)的供電煤耗分析
純凝工況煤耗供熱工況煤耗本方案煤耗供電煤耗321g/kWh272g/kWh210g/kWh相對(duì)下降49111經(jīng)濟(jì)性分析采用正逆耦合循環(huán)回收汽輪機(jī)排汽冷凝熱用于集中供熱的方案，在供熱期額定工況下通過回收利用循環(huán)水余熱可以增加供熱約150MW，以單位面積供熱負(fù)荷為60W計(jì)算，可以增加供熱面積250萬平方米。通過調(diào)節(jié)機(jī)組之間的供熱負(fù)荷，使機(jī)組基本在額定工況下運(yùn)行，以一個(gè)供熱期為6個(gè)月(4320小時(shí))計(jì)算，機(jī)組改造后每年可增加供熱量約230萬GJ， 按22元/GJ計(jì)算，每年供熱銷售收入可以增加約5060萬元。但采用正逆耦合循環(huán)后，由于熱泵每年增加用電費(fèi)用約202萬元，每年增加維護(hù)費(fèi)用30萬元；由于凝汽器背壓升高，在相同供熱量下增加煤耗費(fèi)用約912萬元；由于節(jié)水可以減少水資源使用費(fèi)用約112萬元?？傊?，本方案實(shí)施后每年產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟(jì)效益為5060-202 -30 -912 +112 =4028 萬元/年。初步估計(jì)采用正逆耦合循環(huán)后，系統(tǒng)改造需要增加投資約1.5億元。采用本技術(shù)通過申請(qǐng)政府的節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)資金可以獲得專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)資金約1350萬元。綜上所述，基于以上分析本方案的靜態(tài)投資回收期約為(15000 - 1350) 4028 3. 4年。本實(shí)用新型中的吸收式熱泵6為蒸汽型加熱型熱泵。冷卻塔11也可以用前池代替。此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本實(shí)用新型專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化， 均包括于本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種電廠低溫廢熱的回收裝置，其特征是由水水換熱器、汽水換熱器、吸收式熱泵、凝汽器組成，所述的水水換熱器的供熱端通過管路與采暖用戶相連，所述的水水換熱器的采熱端通過管路分別與汽水換熱器、吸收式熱泵相連，所述汽水換熱器通過管路分別與吸收式熱泵、汽輪機(jī)相連，所述吸收式熱泵通過管路分別與汽輪機(jī)、凝汽器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠低溫廢熱的回收裝置，其特征是所述的吸收式熱泵與凝汽器相連的管路和冷卻塔或前池相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電廠低溫廢熱的回收裝置，其特征是所述的吸收式熱泵為蒸汽型加熱型熱泵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電廠低溫廢熱的回收裝置，具體地說是一種利用正逆耦合循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，從而減少甚至避免電廠汽輪機(jī)冷源損失的技術(shù)。該電廠低溫廢熱的回收裝置，由水水換熱器、汽水換熱器、吸收式熱泵、凝汽器組成，所述的水水換熱器的供熱端通過管路與采暖用戶相連，所述的水水換熱器的采熱端通過管路分別與汽水換熱器、吸收式熱泵相連，所述汽水換熱器通過管路分別與吸收式熱泵、汽輪機(jī)相連，所述吸收式熱泵通過管路分別與汽輪機(jī)、凝汽器相連。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、能大大提高供熱能力、有效利用廢熱、安全環(huán)?？煽康膬?yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F01K11/02GK202007693SQ201120040670
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者孫士恩, 常浩, 應(yīng)光偉 申請(qǐng)人:華電電力科學(xué)研究院