一種冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，包括取熱系統(tǒng)、熱媒控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)；取熱系統(tǒng)接入循環(huán)冷卻水管路，熱媒控制系統(tǒng)連接取熱系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)；取熱系統(tǒng)中的熱泵單元連接循環(huán)冷卻水管路和熱媒控制系統(tǒng)中的中介水管路，熱媒控制系統(tǒng)中中介水管路連接加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)系統(tǒng)，余熱回收并階梯利用，減少了動(dòng)力裝置冷端損失，提高了動(dòng)力裝置效率，裝置每年的運(yùn)行小時(shí)數(shù)大大提高，經(jīng)濟(jì)性大大提高。
【專利說明】
一種冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電廠節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及一種冷端余熱利用節(jié)能系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國主要的一次能源(占一次能源消費(fèi)的比重2014年為64.2%，2015年預(yù)計(jì)為63.3%)，主要集中在火電、冶金和建材行業(yè)。火電機(jī)組是我國的主力發(fā)電機(jī)組，其裝機(jī)容量占電力總裝機(jī)容量的73%左右，發(fā)電量占總發(fā)電量的比例超過80%。因而降低火電機(jī)組的煤炭消耗，提高電廠效率，對我國的節(jié)能減排具有重要意義。
[0003]熱栗是一種利用高品位熱能作為驅(qū)動(dòng)能源，回收低品位熱能用于供熱或升溫的設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于電廠、石油、化工和冶金等領(lǐng)域。在電廠的熱功轉(zhuǎn)換過程中不可避免地存在固有的冷源損失，現(xiàn)代發(fā)電廠循環(huán)熱效率為40%?57%。采用熱栗回收熱電廠的循環(huán)水/乏汽冷端低溫余熱，可以提高電廠的熱經(jīng)濟(jì)性，具有顯著的節(jié)能效果。
[0004]現(xiàn)有的冷端余熱利用技術(shù)，利用所回收熱量的熱用戶存在負(fù)荷變化問題。冬季有大量熱用戶，春夏秋季基本沒有熱用戶?；厥諢崃恐饕糜诙竟岬那爸眉訜?預(yù)熱)。這就有很大的應(yīng)用局限性。并且在非供熱區(qū)域(比如南方省份)和非供熱季(春夏秋季)，余熱回收裝置無法投運(yùn)，每年的運(yùn)行小時(shí)數(shù)很有效。很大程度上降低了余熱利用裝置的經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種合理利用電廠冷端(循環(huán)水/乏汽)余熱，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)電廠節(jié)能降耗的冷端余熱利用系統(tǒng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，包括取熱系統(tǒng)、熱媒控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)；取熱系統(tǒng)接入循環(huán)冷卻水管路，熱媒控制系統(tǒng)連接取熱系統(tǒng)和加熱系統(tǒng);其特征在于:取熱系統(tǒng)中的熱栗單元連接循環(huán)冷卻水管路和熱媒控制系統(tǒng)中的中介水管路，熱媒控制系統(tǒng)中中介水管路連接加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)系統(tǒng)。
[0007]還提供一種冷端余熱梯級利用節(jié)能方法，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，利用取熱系統(tǒng)從汽輪機(jī)抽取一定壓力的驅(qū)動(dòng)蒸汽進(jìn)入熱栗;熱栗工作吸收接入的冷卻塔循環(huán)水余熱，加熱來自熱媒控制系統(tǒng)中的中介水;其特征在于:加熱后的中介水接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)，通過中介水放熱來加溫鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)；
[0008]在正常工作方式時(shí)，熱栗單元取熱量與加溫鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)的所需熱量之間保持平衡，熱媒控制系統(tǒng)的中介水全部進(jìn)行換熱傳遞；
[0009]在補(bǔ)償工作方式時(shí)，熱栗單元取熱量不足，通過輔助換熱器進(jìn)一步加熱中介水；
[0010]在旁路工作方式時(shí)，熱栗單元取熱量過多，調(diào)節(jié)流過熱栗單元中介水流量，減小實(shí)際換熱量。
[0011]本發(fā)明依據(jù)能源梯級利用的原理，利用熱栗從凝汽器循環(huán)水中取熱，加熱一次風(fēng)或二次風(fēng)，使得一次風(fēng)或二次風(fēng)適當(dāng)升溫，從而提高鍋爐效率，達(dá)到節(jié)能的效果。這種冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，有如下特點(diǎn):
[0012]從凝汽器循環(huán)水中取熱，用于加熱鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)，適當(dāng)提高風(fēng)溫。余熱回收并階梯利用，減少了動(dòng)力裝置冷端損失，提高了動(dòng)力裝置效率。
[0013]克服了其他冷端余熱利用技術(shù)的局限性。熱用戶為鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)。裝置一年四季都可以投運(yùn)，供熱區(qū)域和非供熱區(qū)域都可以應(yīng)用。裝置每年的運(yùn)行小時(shí)數(shù)大大提高，余熱利用裝置的經(jīng)濟(jì)性大大提高。
【附圖說明】
[0014]圖1是余熱回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的內(nèi)容僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]本發(fā)明的冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，包括三個(gè)系統(tǒng):A取熱系統(tǒng)、B熱媒控制系統(tǒng)、C加熱系統(tǒng)；
[0017]取熱系統(tǒng)包括汽輪機(jī)1、凝汽器2、熱栗單元3;加熱系統(tǒng)包括鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)系統(tǒng)、鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng);熱媒控制(水媒)系統(tǒng)包括閉式循環(huán)中介水(水媒)、管路、閥門、加熱蒸汽系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、定壓系統(tǒng)、排污系統(tǒng)等等。
[0018]1、取熱系統(tǒng)
[0019]取熱系統(tǒng)包括汽輪機(jī)1、凝汽器2、熱栗單元3。
[0020]進(jìn)入熱栗單元的汽水流體有:通過蒸汽管路11從汽輪機(jī)引出的驅(qū)動(dòng)蒸汽;凝汽器循環(huán)水;閉式循環(huán)中介水(水媒)。
[0021]從汽輪機(jī)引出驅(qū)動(dòng)蒸汽管路11連接至熱栗單元，在熱栗單元換熱后凝結(jié)成水。從熱栗單元排出凝結(jié)水通過管路12接入凝水回?zé)嵯到y(tǒng)。
[0022]凝汽器循環(huán)水從水管8經(jīng)水栗17和循環(huán)水入水管10接入熱栗單元，降溫后經(jīng)循環(huán)水回水管9接入從冷卻塔4流回水管7，接入凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)。
[0023]閉式循環(huán)中介水(水媒)以一定溫度經(jīng)中介水入水管14接入熱栗單元，升溫后經(jīng)中介水回水管13接入加熱系統(tǒng)，用以加熱鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)，提高風(fēng)溫。跟一次風(fēng)或二次風(fēng)進(jìn)行換熱冷卻后的閉式循環(huán)中介水再次回到熱栗單元，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。閉式循環(huán)中介水循環(huán)往復(fù)運(yùn)行，利用熱栗從凝汽器循環(huán)水中取熱，再將熱量傳遞給鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)。
[0024]2、加熱系統(tǒng)
[0025]加熱系統(tǒng)包括鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)系統(tǒng)、鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)。
[0026]鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)即為布置于一次風(fēng)或二次風(fēng)機(jī)后風(fēng)道6內(nèi)的一組或幾組受熱面。其結(jié)構(gòu)類似于鍋爐省煤器，由翅片管和集箱組成。包括用于接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)系統(tǒng)的入口部15和出口部16。
[0027]在熱栗單元中升溫后的閉式循環(huán)中介水(水媒)，接入加熱系統(tǒng)，中介水走煙道翅片管受熱面管內(nèi)，跟通過入口部15流入并在翅片管外流動(dòng)的鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)換熱，閉式循環(huán)中介水(水媒)中的熱量傳遞給鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)，使其升溫，然后通過出口部16流出再進(jìn)空氣預(yù)熱器。冷卻后的閉式循環(huán)中介水再次回到熱栗單元，升溫后的鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)進(jìn)入空氣預(yù)熱器繼續(xù)升溫。
[0028]3、熱媒控制(水媒)系統(tǒng)
[0029]熱媒控制(水媒)系統(tǒng)包括閉式循環(huán)中介水(水媒)、管路、閥門、加熱蒸汽系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、定壓系統(tǒng)、排污系統(tǒng)等等。
[0030]熱媒控制(水媒)系統(tǒng)是一個(gè)中介系統(tǒng)，一端連著取熱系統(tǒng)，另一端連著加熱系統(tǒng)。閉式循環(huán)中介水循環(huán)往復(fù)運(yùn)行。通過取熱系統(tǒng)，將凝汽器循環(huán)水中的熱量，傳遞給水媒;通過加熱系統(tǒng)，將水媒中的熱量傳遞給鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)。
[0031]熱媒控制(水媒)系統(tǒng)中的中介水(水媒)為脫鹽水。熱媒控制系統(tǒng)的目的是控制中介水的溫度;補(bǔ)水系統(tǒng)、定壓系統(tǒng)、排污系統(tǒng)等等屬于系統(tǒng)運(yùn)行需要的調(diào)節(jié)手段。
[0032]熱栗單元的中介水回水管13連接至換熱器19，通過換熱器19后接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)的入水管;鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)的回水管通過水栗18后接回中介水入水管14。換熱器19通過管路22和調(diào)節(jié)閥20引入輔助加熱工質(zhì)，可采用蒸汽或熱水輔助加熱中介水，在熱栗單元取熱量不足時(shí)，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)整提供輔助加熱，保證鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)的加熱溫度;在熱栗單元側(cè)的中介水回水管13和中介水入水管14之間設(shè)有旁路支部和調(diào)節(jié)閥21，用于調(diào)整熱栗單元換熱量，當(dāng)取熱量過多時(shí)，打開并調(diào)整閥門，使一部分中介水不通過熱栗單元，減小實(shí)際換熱量。
[0033]在整個(gè)節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，
[0034]利用取熱系統(tǒng)從汽輪機(jī)抽取一定壓力的驅(qū)動(dòng)蒸汽進(jìn)入熱栗，放熱后冷凝為凝結(jié)水;熱栗工作吸收接入的循環(huán)水余熱，加熱來自熱媒控制系統(tǒng)中的中介水，加熱后的中介水接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)，通過中介水放熱來加溫鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)。
[0035]正常工作方式:當(dāng)熱栗單元取熱量與加溫鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)的所需熱量之間保持平衡時(shí)，熱媒控制系統(tǒng)的中介水全部進(jìn)行換熱傳遞。
[0036]補(bǔ)償工作方式:在熱栗單元取熱量不足時(shí)，通過輔助換熱器進(jìn)一步加熱中介水，利用調(diào)節(jié)閥調(diào)整提供輔助加熱，保證鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)的加熱溫度；
[0037]旁路工作方式:當(dāng)熱栗單元取熱量過多時(shí)，打開中介水吸熱端的并聯(lián)旁路，利用調(diào)節(jié)閥調(diào)整使一部分中介水不通過熱栗單元，減小實(shí)際換熱量。
[0038]在熱栗的實(shí)際應(yīng)用過程中，隨著室外溫度的下降，其性能隨循環(huán)冷卻水溫度的下降而降低。本發(fā)明依據(jù)能源梯級利用的原理，能夠有效調(diào)節(jié)和避免鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)的加熱溫度、循環(huán)冷卻水的溫度波動(dòng)偏離設(shè)計(jì)值，保障熱栗平穩(wěn)安全運(yùn)行，使熱栗機(jī)組回收電廠冷端余熱能力最大化。同時(shí)在一定程度上消除了低溫天氣對熱栗應(yīng)用的限制，拓展了熱栗在北方部分寒冷地區(qū)電廠的應(yīng)用。
[0039]本供熱系統(tǒng)不限于采用汽輪機(jī)的熱電廠，也可用于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的冷端余熱利用系統(tǒng)；不限于回收循環(huán)冷卻水余熱的熱栗系統(tǒng)，也可用于乏汽等冷端低溫?zé)嵩从酂峄厥盏臒崂跸到y(tǒng)。
[0040]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的解釋，并不用于限制本發(fā)明，盡管對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，包括取熱系統(tǒng)、熱媒控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)；取熱系統(tǒng)接入循環(huán)冷卻水管路，熱媒控制系統(tǒng)連接取熱系統(tǒng)和加熱系統(tǒng);其特征在于:取熱系統(tǒng)中的熱栗單元連接循環(huán)冷卻水管路和熱媒控制系統(tǒng)中的中介水管路，熱媒控制系統(tǒng)中中介水管路連接加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，取熱系統(tǒng)包括汽輪機(jī)、凝汽器、熱栗單元;從汽輪機(jī)引出驅(qū)動(dòng)蒸汽管路連接至熱栗單元，在熱栗單元換熱后凝結(jié)成水;凝汽器循環(huán)水經(jīng)水栗和循環(huán)水入水管接入熱栗單元，降溫后經(jīng)循環(huán)水回水管接入冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng);進(jìn)行閉式循環(huán)的中介水經(jīng)中介水入水管接入熱栗單元，升溫后經(jīng)中介水回水管接入加熱系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，加熱系統(tǒng)包括鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)系統(tǒng)、鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng);在熱栗單元中升溫后的中介水，接入加熱系統(tǒng)，跟流入的鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)換熱，中介水中的熱量傳遞給鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)，使其升溫;冷卻后的中介水再次回到熱栗單元，升溫后的鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)進(jìn)入空氣預(yù)熱器繼續(xù)升溫。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)為布置于一次風(fēng)或二次風(fēng)機(jī)后風(fēng)道內(nèi)的一組或幾組受熱面，其結(jié)構(gòu)由翅片管和集箱組成，包括用于接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)系統(tǒng)的入口部和出口部；中介水接入翅片管內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，熱媒控制系統(tǒng)的一端連著取熱系統(tǒng)，另一端連著加熱系統(tǒng)，包括中介水回水管和中介水入水管；中介水回水管還連接至換熱器，通過換熱器后再接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)的入水管;鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)的回水管通過水栗后接回中介水入水管。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，換熱器通過管路和調(diào)節(jié)閥引入輔助加熱工質(zhì)，采用蒸汽或熱水輔助加熱中介水。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，在取熱系統(tǒng)一側(cè)的中介水回水管和中介水入水管之間設(shè)有旁路支部和調(diào)節(jié)閥。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，熱媒控制系統(tǒng)還包括補(bǔ)水系統(tǒng)、定壓系統(tǒng)、排污系統(tǒng)。9.一種冷端余熱梯級利用節(jié)能方法，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，利用取熱系統(tǒng)從汽輪機(jī)抽取一定壓力的驅(qū)動(dòng)蒸汽進(jìn)入熱栗;熱栗工作吸收接入的冷卻塔循環(huán)水余熱，加熱來自熱媒控制系統(tǒng)中的中介水;其特征在于:加熱后的中介水接入鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)加熱系統(tǒng)，通過中介水放熱來加溫鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)； 在正常工作方式時(shí)，熱栗單元取熱量與加溫鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)的所需熱量之間保持平衡，熱媒控制系統(tǒng)的中介水全部進(jìn)行換熱傳遞； 在補(bǔ)償工作方式時(shí)，熱栗單元取熱量不足，通過輔助換熱器進(jìn)一步加熱中介水； 在旁路工作方式時(shí)，熱栗單元取熱量過多，調(diào)節(jié)流過熱栗單元中介水流量，減小實(shí)際換熱量。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能方法，其特征在于，在補(bǔ)償工作方式時(shí)，利用調(diào)節(jié)閥調(diào)整提供輔助加熱，保證鍋爐一次風(fēng)或二次風(fēng)的加熱溫度； 在旁路工作方式時(shí)，打開取熱系統(tǒng)一側(cè)中介水吸熱端的并聯(lián)旁路，利用調(diào)節(jié)閥調(diào)整使部分中介水不通過熱栗單元。
【文檔編號】F23L15/00GK106016241SQ201610583449
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】楊磊磊, 李本鋒, 盧海申, 馬建忠, 郭清溫, 王巖, 郭永紅
【申請人】大唐(北京)能源管理有限公司