一種直接回收汽輪機(jī)排汽余熱并加熱凝結(jié)水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及屬于汽輪機(jī)冷端優(yōu)化領(lǐng)域，是利用熱泵直接回收汽輪機(jī)排汽余熱 并加熱凝結(jié)水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽輪機(jī)是一種以蒸汽為動(dòng)力，并將蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是現(xiàn)代 火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動(dòng)機(jī)。汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)是火電機(jī)組的重要組成部分，它是以 水或空氣為冷卻介質(zhì)，通過(guò)直接或間接的方式對(duì)汽輪機(jī)排汽冷卻成水，以維持凝汽器真空， 使汽水循環(huán)得以繼續(xù)的裝置。目前，汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)現(xiàn)主要分為直接空冷系統(tǒng)、間接空冷系 統(tǒng)及直接水冷系統(tǒng)等。直接空冷系統(tǒng)主要由排汽裝置、蒸汽分配管道、空冷凝汽器、凝結(jié)水 回收管道、空冷風(fēng)機(jī)、抽真空系統(tǒng)等組成。它是將汽輪機(jī)排汽通過(guò)排汽管道引入空冷凝汽 器，利用空冷風(fēng)機(jī)使增壓空氣，直接冷卻汽輪機(jī)排汽，將其冷卻為凝結(jié)水?？諝庵苯訋ё咂?輪機(jī)排汽的熱量。間接空冷系統(tǒng)是指汽輪機(jī)排汽以水為中間介質(zhì)，將排汽與空氣之間的熱 交換分兩次進(jìn)行：一次為蒸汽與冷卻水之間在凝汽器中換熱；一次為冷卻水和空氣在空冷 塔里換熱。它主要由凝汽器、冷卻塔、循環(huán)水泵、循環(huán)水供水系統(tǒng)、循環(huán)水冷卻單元及抽真空 系統(tǒng)等組成，其中采用表面式凝汽器的為表凝式間接空冷，采用混合式凝汽器的為混凝式 間接空冷。直接水冷系統(tǒng)是由凝汽器、冷卻塔、循環(huán)水泵、循環(huán)水供水系統(tǒng)及抽真空系統(tǒng)等 組成。
[0003] 汽輪機(jī)排汽在冷端系統(tǒng)內(nèi)釋放汽化潛熱后凝結(jié)成水，一般300麗超臨近機(jī)組，主 蒸汽焓值約為3500KJ/Kg，汽輪機(jī)排汽焓值約為2400KJ/Kg，排汽流量約為650t/h。凝結(jié) 水焓值約為200-300KJ/Kg。從能源利用的角度來(lái)看，燃料燃燒發(fā)熱量中只有40%左右轉(zhuǎn) 變?yōu)殡娔?，凝汽式汽輪機(jī)的排汽蘊(yùn)含著50%以上的熱量，但該能量品質(zhì)較低，很難被直接利 用，只能通過(guò)水或空氣直接排放到環(huán)境中，這不僅造成了能量的巨大浪費(fèi)，也對(duì)環(huán)境造成了 極大的影響。
[0004] 為增加水在鍋爐內(nèi)吸熱過(guò)程的平均溫度，降低換熱溫差引起的;I:用損，提高整個(gè)機(jī) 組的效率，汽輪機(jī)排汽在冷端系統(tǒng)內(nèi)冷卻后，在進(jìn)入鍋爐前，需對(duì)其進(jìn)行預(yù)加熱。凝結(jié)水經(jīng) 凝結(jié)水泵升壓，進(jìn)入抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)，其主要包括：抽汽管道、抽汽電動(dòng)門、抽汽逆止門、低壓 加熱器、除氧器及高壓加熱器、疏水管道等。該系統(tǒng)主要是利用汽輪機(jī)抽汽來(lái)加熱凝結(jié)水及 給水。從熱能法的觀點(diǎn)看，從汽輪機(jī)抽出的部分蒸汽未能繼續(xù)在汽輪機(jī)內(nèi)做功，在做內(nèi)功量 一定時(shí)增加了新汽耗量。
[0005] 現(xiàn)有冷端系統(tǒng)的特點(diǎn)：
[0006] 1、設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，靜態(tài)投資巨大。直接水冷系統(tǒng)需要建設(shè)巨大的冷卻塔、循環(huán)水系 統(tǒng)等，其靜態(tài)投資巨大。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，需要消耗大量的水資源。間接空冷系統(tǒng)需要建 設(shè)巨大的冷卻塔、循環(huán)水系統(tǒng)、空冷翅片等，其靜態(tài)投資較直接水冷更大。其中混凝式間接 空冷對(duì)除鹽水需求巨大，還需額外增加化學(xué)水制水設(shè)備。直接空冷系統(tǒng)需要建設(shè)空冷塔、空 冷翅片、排汽管道、空冷風(fēng)機(jī)等，初期投資較小，但機(jī)組運(yùn)行期間，需要消耗大量的電能，運(yùn) 行維護(hù)成本較高。
[0007] 2、能量損失巨大，環(huán)境污染嚴(yán)重。每千克汽輪機(jī)排汽約有2000KJ的熱量通過(guò)直接 或間接的方式被釋放到環(huán)境中去，這不僅造成了能量的巨大浪費(fèi)，且對(duì)環(huán)境造成了巨大的 熱污染。
[0008] 3、抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，投資、運(yùn)行成本高。抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)中的加熱器、抽汽管 道、抽汽逆止門、抽汽電動(dòng)門、疏水管道等初始投資巨大。加熱器利用汽輪機(jī)抽汽加熱凝結(jié) 水，汽輪機(jī)抽出的部分蒸汽未能繼續(xù)在汽輪機(jī)內(nèi)做功，降低了機(jī)組的做功能力。
[0009] 4、水資源浪費(fèi)巨大。直接水冷機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，循環(huán)水在冷卻塔內(nèi)由于蒸發(fā)、風(fēng)吹 及排污等原因，每天需要對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充大量的水。
[0010] 近幾年，國(guó)內(nèi)電力行業(yè)開(kāi)始關(guān)注和研宄汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)優(yōu)化，但大多數(shù)研宄機(jī)構(gòu) 主要著眼于汽輪機(jī)冷端性能的監(jiān)測(cè)和優(yōu)化控制、凝汽器的污垢問(wèn)題以、循環(huán)水二次濾網(wǎng)問(wèn) 題、空冷凝汽器提高散熱效率、提高機(jī)組真空等方面，無(wú)法最大限度的利用汽輪機(jī)排汽所蘊(yùn) 含的熱量。
[0011] 隨著熱泵技術(shù)的不斷成熟及單機(jī)容量的不斷增大，熱泵被越來(lái)越廣泛的用在余熱 利用的各個(gè)領(lǐng)域。熱泵是一種以蒸汽或燃料為驅(qū)動(dòng)，將熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩幢盟偷?循環(huán)系統(tǒng)。它由發(fā)生器01、冷凝器02、蒸發(fā)器03、吸收器04及換熱器05等主要部件及溶液 泵和工質(zhì)泵等輔助部分組成，如圖1所示。蒸汽或燃料在發(fā)生器內(nèi)釋放熱量Qg，加熱溴化 鋰稀溶液并產(chǎn)生冷劑蒸汽，冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器，釋放冷凝熱Qc加熱流經(jīng)冷凝器傳熱管內(nèi) 的熱水，自身冷凝成液體后經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器，冷劑水經(jīng)工質(zhì)泵噴淋到蒸發(fā)器傳熱管表 面，吸收流經(jīng)傳熱管內(nèi)的低溫?zé)嵩吹臒崃縌e，使熱源釋放熱量后流出機(jī)組，冷劑水吸收熱量 后汽化成冷劑蒸汽，進(jìn)入吸收器，被發(fā)生器濃縮后的溴化鋰溶液返回吸收器后噴淋，吸收從 蒸發(fā)器過(guò)來(lái)的冷劑蒸汽，并放出吸收熱Qa，加熱流經(jīng)吸收器傳熱管內(nèi)的冷水。冷水流經(jīng)吸 收器、冷凝器升溫后，從熱水出口排出。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用 熱泵直接回收汽輪機(jī)排汽余熱并加熱凝結(jié)水系統(tǒng)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且 使用操作方便，靜態(tài)投資大幅降低，能有效回收汽輪機(jī)排汽余熱，大幅提高汽輪機(jī)發(fā)電效 率，降低發(fā)電熱耗，大幅減少現(xiàn)有汽輪機(jī)排汽造成的冷端損失，大幅降低系統(tǒng)補(bǔ)水率，降低 煤炭消耗，減少污染物排放，具有極強(qiáng)的節(jié)能減排效果。
[0013] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0014] 一種直接回收汽輪機(jī)排汽余熱并加熱凝結(jié)水系統(tǒng)，包括與再熱蒸汽管道相連通的 汽輪機(jī)，所述汽輪機(jī)通過(guò)排汽管道和旁路壓力調(diào)節(jié)閥與排汽裝置相連通，通過(guò)熱泵供汽管 道與熱泵供汽逆止門相連通；所述熱泵供汽逆止門經(jīng)熱泵連通蒸汽凝結(jié)水管路至排汽裝 置；所述排汽裝置通過(guò)蒸汽分配管連通熱泵和凝結(jié)水回水管路構(gòu)成回路；所述排汽裝置通 過(guò)凝結(jié)水泵和熱泵連通低壓加熱器。
[0015] 進(jìn)一步地，所述熱泵上連通有熱泵抽真空管路。
[0016] 進(jìn)一步地，所述排汽裝置內(nèi)部設(shè)有凝結(jié)水熱井，排汽裝置中設(shè)有與凝結(jié)水回水管 路相連的凝結(jié)水回水噴孔。
[0017] 進(jìn)一步地，所述熱泵供汽逆止門上設(shè)有熱泵供汽電動(dòng)門I。
[0018] 進(jìn)一步地，與所述熱泵連通的蒸汽凝結(jié)水管路管線上還連通有再熱冷段熱泵供汽 管路和鍋爐或臨機(jī)來(lái)汽熱泵供汽管路；鍋爐或臨機(jī)來(lái)汽熱泵供汽管路上設(shè)有供汽電動(dòng)門III 及供汽逆止門III;再熱冷段熱泵供汽管路上設(shè)有供汽電動(dòng)門II及供汽逆止門II。
[0019] 進(jìn)一步地，熱泵與凝結(jié)水泵之間管路上設(shè)有熱泵水側(cè)進(jìn)口截止閥，熱泵與低壓加 熱器之間管路上設(shè)有熱泵水側(cè)出口截止閥和熱泵水側(cè)旁路截止閥。
[0020] 進(jìn)一步地，所述蒸汽分配管上設(shè)有熱泵低壓進(jìn)汽截止閥。
[0021] 進(jìn)一步地，所述凝結(jié)水回水管路上設(shè)有凝結(jié)水回水截止閥。
[0022] 進(jìn)一步地，所述蒸汽凝結(jié)水管路上設(shè)有蒸汽凝結(jié)水回水截止閥。
[0023] 進(jìn)一步地，所述低壓加熱器上分別設(shè)有低壓加熱器進(jìn)口門、低壓加熱器出口門和 低壓加熱器旁路口門。
[0024] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0025] 1、設(shè)計(jì)新穎。該設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是將汽輪機(jī)排汽直接引入熱泵，采用來(lái)自汽輪機(jī) 抽汽的高壓蒸汽對(duì)熱泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，利用凝結(jié)水吸收汽輪機(jī)排汽余熱。
[0026] 2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且使用操作方便。該設(shè)計(jì)利用汽輪機(jī)排汽在熱泵汽側(cè)釋放熱量， 凝結(jié)水在熱泵水側(cè)吸收熱量，所有的換熱過(guò)程全部在熱泵內(nèi)部完成，該設(shè)計(jì)可布置多組熱 泵，在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行或熱泵故障時(shí)，可僅保留部分熱泵運(yùn)行，操作靈活性極強(qiáng)。
[0027] 3、靜態(tài)投資大幅降低。該設(shè)計(jì)去將汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)、抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行了集成和 優(yōu)化。取消了現(xiàn)有的部分低壓加熱器、冷卻塔（空冷塔、空冷風(fēng)機(jī)）、循環(huán)水等，僅增加了熱 泵及相關(guān)管路閥門等，靜態(tài)投資大幅降低。
[0028] 4、具有極強(qiáng)的節(jié)能減排效果。該設(shè)計(jì)利用熱泵可將低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩幢盟蜔崃?的特性，將現(xiàn)有的直接排放的汽輪機(jī)排汽充分利用，不僅減少了汽輪機(jī)排汽的損失、更減少 了原有回?zé)嵯到y(tǒng)的抽汽量，使得原有抽汽可繼續(xù)在汽輪機(jī)內(nèi)做功，增加了蒸汽的做功能力。 由于大量汽輪機(jī)排汽被熱泵吸收利用，減輕了對(duì)環(huán)境的熱污染。該設(shè)計(jì)可以大幅提高汽輪 機(jī)發(fā)電效率，降低發(fā)電熱耗，減少現(xiàn)有汽輪機(jī)排汽造成的冷端損失，具有極強(qiáng)的節(jié)能減排效 果。
[0029] 5、大幅降低全廠補(bǔ)水率。直接水冷機(jī)組最主要的用水為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水，由于該 新設(shè)計(jì)系統(tǒng)徹底取消了循環(huán)水系統(tǒng)，可大幅降低因循環(huán)水損失造成的水資源的浪費(fèi)。
[0030] 6、降低煤炭消耗，減少污染物排放。該系統(tǒng)充分利用了汽輪機(jī)排汽余熱，大幅降低 壓發(fā)電煤耗，可大幅節(jié)約煤炭資源。減少煤炭燃燒過(guò)程中釋放的C02、S02、NOx及排煙粉塵 的污染物。
[0031] 綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且使用操作方便，靜態(tài)投資大幅降 低，能有效回收汽輪機(jī)排汽余熱，大幅提高汽輪機(jī)發(fā)電效率，降低發(fā)電熱耗，大幅減少現(xiàn)有 汽輪機(jī)排汽造成的冷端損失，大幅降低全廠補(bǔ)水率，降低煤炭消耗，減少污染物排放具有極 強(qiáng)的節(jié)能減排效果。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1是熱泵工作原理圖。
[0033] 圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)示意圖。
[0034] 圖1中：01-發(fā)生器；02-冷凝器；03-蒸發(fā)器；04-吸收器；05-溶液熱交換器；
[0035] 圖2中：1_再熱蒸汽管道；2_汽輪機(jī)；3_發(fā)電機(jī)；4_熱泵供汽管道；5_供汽逆止 門I ;6_抽汽電動(dòng)門I ;7_旁路壓力調(diào)節(jié)閥；8-排汽管道；9-排汽裝置；10-凝結(jié)水熱井； 11-蒸汽分配管；12-熱泵；13-熱泵低壓進(jìn)汽截止閥；14-凝結(jié)水回水截止閥；15-凝結(jié)水 回水管路；16-凝結(jié)水回水噴孔；17-凝結(jié)水泵；18-熱泵水側(cè)進(jìn)口截止閥；19-熱泵水側(cè)出 口截止閥；20-熱泵水側(cè)旁路