電站凝汽器分隔取水廢熱利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電站凝汽器分隔取水廢熱利用方法，所述方法包括如下步驟：步驟1：將電站凝汽器的管束區(qū)劃分成熱負(fù)荷較高的高熱區(qū)和熱負(fù)荷較低的低熱區(qū)；步驟2：在凝汽器的水側(cè)針對(duì)高熱區(qū)和低熱區(qū)分別設(shè)立進(jìn)、出口水室；步驟3：從凝汽器的低熱區(qū)對(duì)應(yīng)的出口水室引出的低溫冷卻水通往冷卻塔或其它冷卻水源冷卻降溫，然后返回低熱區(qū)對(duì)應(yīng)的凝汽器進(jìn)口水室吸熱升溫，如此往復(fù)循環(huán)；從凝汽器高熱區(qū)的出口水室引出高溫冷卻水，送到熱泵裝置的蒸發(fā)器放出熱量后，回水返回凝汽器的高熱區(qū)相對(duì)應(yīng)的出口水室吸熱升溫，如此往復(fù)循環(huán)。
【專利說明】電站凝汽器分隔取水廢熱利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)排汽廢熱的利用方法，具體地說，涉及一種電站凝汽器結(jié)構(gòu)布置方法，屬于機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代蒸汽動(dòng)力電站中，燃料燃燒釋放出的發(fā)熱量有50%以上的熱能通過凝汽器的循環(huán)冷卻水散失于環(huán)境中。為了回收利用這部分凝汽器的低溫廢熱，目前有一種方式是通過加裝吸收式熱泵裝置來提取凝汽器的冷卻水廢熱，熱泵進(jìn)水自凝汽器的出水總管引出，熱泵回水引入循環(huán)水進(jìn)水總管，吸收式熱泵的加熱汽源來自于汽輪機(jī)抽汽。這種電站熱泵裝置可以用于北方冬季區(qū)域采暖、加熱凝結(jié)水、海水淡化和工業(yè)生產(chǎn)中。這種廢熱利用技術(shù)的缺陷是，在冬季的低氣溫下，要滿足熱網(wǎng)水溫度要求，必須將汽輪機(jī)降低真空運(yùn)行以提高凝汽器的冷卻水出水溫度，否則吸收式熱泵裝置無法啟動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)存技術(shù)缺陷，提供一種電站凝汽器結(jié)構(gòu)布置方法，使其能夠從凝汽器的高熱負(fù)荷管束區(qū)直接引出較高溫度的冷卻水，送到吸收式熱泵裝置的蒸發(fā)器放出熱量后，回水返回凝汽器的高熱負(fù)荷區(qū)吸熱升溫，如此往復(fù)循環(huán)。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種電站凝汽器分隔取水廢熱利用方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
[0005]步驟1:將電站凝汽器管束區(qū)劃分成熱負(fù)荷較高的高熱區(qū)和熱負(fù)荷較低的低熱區(qū)。所劃分出的高熱區(qū)是位于其殼側(cè)流動(dòng)蒸汽上游的一部分管束區(qū)；
[0006]步驟2:在凝汽器的水側(cè)針對(duì)高熱區(qū)和低熱區(qū)分別設(shè)立進(jìn)、出口水室。在高熱區(qū)和低熱區(qū)分別單獨(dú)設(shè)立進(jìn)出口水室時(shí)，如果高熱區(qū)和低熱區(qū)的管束彼此相連，則在凝汽器的前后水室將處于兩種區(qū)域邊界上的冷卻管堵管，然后安裝水室分隔板以形成各自獨(dú)立的進(jìn)出口水室；
[0007]步驟3:從凝汽器的低熱區(qū)對(duì)應(yīng)的出口水室引出的低溫冷卻水通往冷卻塔或其它冷卻水源冷卻降溫，然后返回低熱區(qū)對(duì)應(yīng)的凝汽器進(jìn)口水室吸熱升溫，如此往復(fù)循環(huán)；從凝汽器高熱區(qū)的出口水室引出高溫冷卻水，送到熱泵裝置的蒸發(fā)器放出熱量后，回水返回凝汽器的高熱區(qū)相對(duì)應(yīng)的出口水室吸熱升溫，如此往復(fù)循環(huán)。
[0008]在現(xiàn)代電站凝汽器的單個(gè)殼體空間，一般順著蒸汽來流方向?qū)ΨQ并列布置I?4組包絡(luò)線相似的多管束模塊。從其中所劃分出的高熱區(qū)是位于凝汽器殼側(cè)流動(dòng)蒸汽上游的一部分管束區(qū)，它既可能是在每個(gè)管束模塊的每一流程管束的部分外圍區(qū)域；也可能是處于流動(dòng)蒸汽上游的整個(gè)管束；也可能是上述二者的組合。
[0009]凝汽器在運(yùn)行時(shí)，從汽輪機(jī)排汽口進(jìn)入凝汽器的蒸汽沿著管束區(qū)周圍的蒸汽通道流入管束區(qū)進(jìn)行凝結(jié)換熱，剩余的未凝結(jié)汽氣混合物流入空冷區(qū)作最后凝結(jié)后從抽氣口抽除，從而建立和保持汽輪機(jī)的真空。凝汽器殼側(cè)蒸汽在高熱區(qū)和低熱區(qū)凝結(jié)放熱時(shí)，分別將熱量傳遞給管側(cè)的熱泵回水和電站主冷卻水。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:通過將來自吸收式熱泵裝置的回水引入凝汽器的高熱區(qū)吸熱升溫后引出到熱泵裝置的蒸發(fā)器，從而可以從凝汽器中回收較高溫度的那一部分冷卻水廢熱，作為熱泵裝置的熱源。因此，在冬季的低氣溫下，在汽輪機(jī)不降低運(yùn)行真空的情況下也能啟動(dòng)熱泵裝置，滿足熱網(wǎng)水溫要求，并且還能降低冷卻塔或其它冷卻水源的熱負(fù)荷和循環(huán)水泵的電耗，從而提高汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。該裝置簡單易行，可以在已投運(yùn)的凝汽器實(shí)施，或在新建機(jī)組上實(shí)施。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0012]圖1示出按本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙流程凝汽器管束布置的原理示意圖。
[0013]圖2示出按本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的雙流程凝汽管束布置的原理示意圖。
[0014]圖中標(biāo)記:1、聞熱區(qū)；2、低熱區(qū)；3、聞熱區(qū)；4、低熱區(qū)；5、分隔板；6、低熱區(qū)；7、聞熱區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0016]實(shí)施例1
[0017]如圖1所示，對(duì)于雙流程凝汽器，在凝汽器殼體的前、后兩端設(shè)有前水室和后水室，前水室是冷卻水進(jìn)出口水室，它通過螺栓與前端管板連接，后水室是冷卻水折回水室，它與后端管板焊接連接，前、后端管板與凝汽器殼體連為一體。將第一流程中的管束劃分出兩個(gè)高熱區(qū)1，余下的作為低熱區(qū)2，高熱區(qū)I與低熱區(qū)2在水室用分隔板5分開；同理，將第二流程管束也劃分成兩個(gè)高熱區(qū)3和一個(gè)低熱區(qū)4，高熱區(qū)3與低熱區(qū)4在水室用分隔板5分開，兩種管束區(qū)都有自己對(duì)應(yīng)的進(jìn)出口水室。兩種區(qū)域的第一流程出口冷卻水經(jīng)各自的折回水室分別進(jìn)入各自的第二流程的管束區(qū)，即將分處于兩個(gè)流程中的兩種區(qū)域高熱區(qū)I和高熱區(qū)3，低熱區(qū)2和低熱區(qū)4的水路連接，處于兩個(gè)流程中高熱區(qū)的冷卻管總根數(shù)基本相同，處于兩個(gè)流程中低熱區(qū)的冷卻管總根數(shù)也基本相同。凝汽器前水室并聯(lián)布置若干循環(huán)水進(jìn)口管和若干循環(huán)水出口管，分別與若干高熱區(qū)I的進(jìn)口水室和高熱區(qū)3的出口水室相通，熱泵裝置的進(jìn)、出水管道分別與該出口管、進(jìn)口管相連；同時(shí)還在前水室布置一根循環(huán)水進(jìn)口管和一根循環(huán)水出口管，分別與低熱區(qū)2的進(jìn)口水室和低熱區(qū)4的出口水室相通，低溫主冷卻水的進(jìn)、出水管道分別與該出口管、進(jìn)口管相連，低溫主冷卻水通往循環(huán)供水的冷卻塔或直流供水的水源相連。
[0018]實(shí)施例2
[0019]圖2表示凝汽器中心線一側(cè)的一個(gè)管束模塊，在凝汽器下殼體內(nèi)往往對(duì)稱布置偶數(shù)個(gè)這樣的管束模塊。如圖2所示，對(duì)于雙流程凝汽器，在凝汽器殼體的前、后兩端設(shè)有前水室和后水室，前水室是冷卻水進(jìn)出口水室，它通過螺栓與前端管板連接，后水室是冷卻水折回水室，它與后端管板焊接連接，前、后端管板與凝汽器殼體連為一體。將凝汽器殼側(cè)流動(dòng)蒸汽最上游的獨(dú)立管束劃分為高熱區(qū)7，其余的管束作為一個(gè)低熱區(qū)6，高熱區(qū)I與低熱區(qū)6的水室相互獨(dú)立，兩種管束區(qū)都有自己對(duì)應(yīng)的進(jìn)出口水室。凝汽器前水室并聯(lián)布置一根循環(huán)水進(jìn)口管和一根循環(huán)水出口管，分別與高熱區(qū)7的進(jìn)口水室和出口水室相通，熱泵裝置的進(jìn)、出水管道分別與該出口管、進(jìn)口管相連；同時(shí)還在前水室布置一根循環(huán)水進(jìn)口管和一根循環(huán)水出口管，分別與低熱區(qū)6的前水室和后水室相通，低溫主冷卻水的進(jìn)、出水管道分別與該出口管、進(jìn)口管相連，低溫主冷卻水通往循環(huán)供水的冷卻塔或直流供水的水源相連。
[0020]實(shí)施例3
[0021]具體實(shí)施方案還可以是上述方案I與方案2的組合。即在圖2中，除了已經(jīng)劃分出的高熱區(qū)7之外，將原低熱區(qū)6劃分成類似圖1中所示的高熱區(qū)1、3和低熱區(qū)2、4。
[0022]電站凝汽器在運(yùn)行時(shí)，從汽輪機(jī)排汽口進(jìn)入凝汽器的蒸汽沿著管束區(qū)周圍的蒸汽通道流入管束區(qū)進(jìn)行凝結(jié)換熱，剩余的未凝結(jié)汽氣混合物流入空冷區(qū)作最后凝結(jié)后從抽氣口抽除，從而建立和保持汽輪機(jī)的真空。凝汽器殼側(cè)蒸汽在高熱區(qū)和低熱區(qū)凝結(jié)放熱時(shí)，將熱量傳遞給管側(cè)的熱泵回水和主冷卻水。來自熱泵裝置蒸發(fā)器的回水通過進(jìn)口管進(jìn)入凝汽器的前水室，在圖1所示雙流程凝汽器的高熱區(qū)1、高熱區(qū)3或圖2所示的高熱區(qū)7吸熱溫度升高后，從其水室出口管引出到熱泵裝置的蒸發(fā)器；同時(shí)，來自冷卻塔或開式水源的回水通過進(jìn)口管進(jìn)入凝汽器的前水室，在圖1所示雙流程凝汽器的管束區(qū)低熱區(qū)2、低熱區(qū)4或圖2所示的低熱區(qū)6吸熱溫度升高后，從其水室的出口管引出到冷卻塔或開式冷卻水源。
[0023]在上述兩個(gè)實(shí)施案例中，從高熱區(qū)引出的冷卻水出口的出水溫度較高，將其引出到熱泵裝置的蒸發(fā)器，作為熱泵的低位熱源，該部分冷卻水被熱泵加熱后，可以對(duì)外供熱，使凝汽器循環(huán)冷卻水的一部分廢熱得到利用。因此，在冬季的低氣溫下，在汽輪機(jī)不降低運(yùn)行真空的情況下也能啟動(dòng)熱泵裝置，滿足熱網(wǎng)水溫要求；從低熱區(qū)引出的冷卻水出口的出水溫度較低，將其引出到冷卻塔或其它冷卻水源散熱降溫后再進(jìn)入電廠循環(huán)水泵，從而降低了冷源的熱負(fù)荷和循環(huán)水泵的耗功；這兩方面因素都能提高汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。
[0024]如圖1-2中所示的凝汽器換熱管束的型式、數(shù)量和所劃分出的高熱區(qū)的形狀和大小只是示意性的，換熱管束可以采用是任何管束型式，比如傳統(tǒng)卵形、B-D、掌形、AT、塔形等管束；冷卻水流程既可以是雙流程，也可以是單流程；既可以是蒸汽下排式凝汽器，也可以是側(cè)、軸向排汽式凝汽器，在前者中殼側(cè)流動(dòng)蒸汽的上游在上側(cè)方向，而在后者中殼側(cè)流動(dòng)蒸汽的上游在左側(cè)或右側(cè)方向。在本發(fā)明中重要的是，凝汽器殼體空間的換熱管束被劃分為高熱負(fù)荷管束區(qū)(高熱區(qū))和熱負(fù)荷較低的其它管束區(qū)(低熱區(qū))，高熱區(qū)與低熱區(qū)兩部分管束區(qū)都有獨(dú)立的進(jìn)出口水室，從這兩種獨(dú)立水室引出的冷卻水出口溫度有高低之別，從而可以將不同溫度的冷卻水引出到不同的地方，將高溫冷卻水的廢熱予以回收利用。
[0025]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電站凝汽器分隔取水廢熱利用方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟1:將電站凝汽器管束區(qū)劃分成熱負(fù)荷較高的高熱區(qū)和熱負(fù)荷較低的低熱區(qū)； 步驟2:在凝汽器的水側(cè)針對(duì)高熱區(qū)和低熱區(qū)分別設(shè)立進(jìn)、出口水室； 步驟3:從凝汽器的低熱區(qū)對(duì)應(yīng)的出口水室引出的低溫冷卻水通往冷卻塔或其它冷卻水源冷卻降溫，然后返回低熱區(qū)對(duì)應(yīng)的凝汽器進(jìn)口水室吸熱升溫，如此往復(fù)循環(huán)；從凝汽器高熱區(qū)的出口水室引出高溫冷卻水，送到熱泵裝置的蒸發(fā)器放出熱量后，回水返回凝汽器的高熱區(qū)相對(duì)應(yīng)的出口水室吸熱升溫，如此往復(fù)循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站凝汽器分隔取水廢熱利用方法，其特征在于，所述步驟I中凝汽器空間內(nèi)所劃分出的高熱區(qū)是位于其殼側(cè)流動(dòng)蒸汽上游的一部分管束區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站凝汽器分隔取水廢熱利用方法，其特征在于，所述步驟2中在高熱區(qū)和低熱區(qū)分別單獨(dú)設(shè)立進(jìn)出口水室時(shí)，如果高熱區(qū)和低熱區(qū)的管束彼此相連，則在凝汽器的前后水室將處于兩種區(qū)域邊界上的冷卻管堵管，然后安裝水室分隔板以形成各自獨(dú)立的進(jìn)出口水室。
【文檔編號(hào)】F01K17/06GK103573312SQ201310442440
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】汪國山, 呂亞飛 申請(qǐng)人:上海埃易能源科技有限公司