一種冷端余熱梯級利用供熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種冷端余熱梯級利用供熱系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)、凝汽器、熱泵單元、溫度調(diào)節(jié)單元，從汽輪機(jī)引出驅(qū)動蒸汽管路連接至熱泵單元，熱泵單元連接至循環(huán)冷卻水管路，與凝汽器組成閉式循環(huán)系統(tǒng)，從熱泵流出的循環(huán)冷卻水進(jìn)入凝汽器進(jìn)行一次加熱；溫度調(diào)節(jié)單元對進(jìn)入熱泵的熱網(wǎng)水和循環(huán)冷卻水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)補(bǔ)償，使熱泵機(jī)組回收電廠冷端余熱能力最大化，拓展了熱泵在北方部分寒冷地區(qū)電廠的應(yīng)用。
【專利說明】
一種冷端余熱梯級利用供熱系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電廠節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及一種冷端余熱利用系統(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)?；痣姍C(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]合適的低溫?zé)嵩词菦Q定熱栗應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。北方地區(qū)冬季供暖的特點(diǎn)是:不同供暖期的室外溫度變化較大且晝夜溫差較大，需要對一次熱網(wǎng)的供回水溫度進(jìn)行頻繁調(diào)整，同時(shí)電廠自身的循環(huán)冷卻水溫也變化較大，使熱栗的實(shí)際回收余熱量、加熱出水溫度受到較大影響。特別是到了嚴(yán)寒期，熱網(wǎng)回水溫度處于極高值，循環(huán)冷卻水溫度處于極低值，均極大的影響了熱栗的制熱性能。熱栗在使用過程中需要對COP性能曲線進(jìn)行試驗(yàn)修正。
[0005]目前電廠僅依靠改變凝汽器循環(huán)冷卻水流量來間接調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻水溫度，受制于機(jī)組效率和設(shè)備性能要求，該調(diào)節(jié)方式的作用很有限，且主要是為了調(diào)整機(jī)組出力，而不是為了保障熱栗輔機(jī)供熱性能。此外，在北方的部分地區(qū)，由于冬季循環(huán)冷卻水溫度過低，熱栗根本無法工作，很大程度上影響了其使用推廣。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型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)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種冷端余熱梯級利用供熱系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)、凝汽器、熱栗單元、溫度調(diào)節(jié)單元，汽輪機(jī)排氣進(jìn)入凝汽器，在凝汽器中與循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱交換;其特征在于，從汽輪機(jī)引出驅(qū)動蒸汽管路連接至熱栗單元，熱栗單元連接至循環(huán)冷卻水管路，與凝汽器組成閉式循環(huán)系統(tǒng)，從熱栗流出的循環(huán)冷卻水進(jìn)入凝汽器進(jìn)行一次加熱;熱栗單元還連接供熱熱網(wǎng)。
[0008]進(jìn)一步地，熱栗單元具有循環(huán)冷卻水進(jìn)口和循環(huán)冷卻水出口，分別通過管路連接至凝汽器下游側(cè)的循環(huán)冷卻水管和凝汽器上游側(cè)的循環(huán)冷卻水管，與凝汽器組成閉式循環(huán)系統(tǒng)。
[0009]進(jìn)一步地，包括第一溫度調(diào)節(jié)單元，第一溫度調(diào)節(jié)單元以旁路方式連接至熱栗單元的一次熱網(wǎng)水管，可對流入的一次熱網(wǎng)水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)；
[0010]進(jìn)一步地，包括第二溫度調(diào)節(jié)單元，第二溫度調(diào)節(jié)單元以旁路方式連接至熱栗單元的循環(huán)冷卻水管，可對流入的循環(huán)冷卻水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。
[0011 ] 進(jìn)一步地，第一溫度調(diào)節(jié)單元、第二溫度調(diào)節(jié)單元可設(shè)置為一整體單元，用于流入的一次熱網(wǎng)水和循環(huán)冷卻水之間進(jìn)行熱量交換。
[0012]進(jìn)一步地，第一溫度調(diào)節(jié)單元、第二溫度調(diào)節(jié)單元設(shè)置為一整體單元，采用水-水換熱器，用于流入的一次熱網(wǎng)回水和循環(huán)冷卻水之間進(jìn)行熱量交換。
[0013]進(jìn)一步地，第一溫度調(diào)節(jié)單元通過熱網(wǎng)回水進(jìn)水支管和熱網(wǎng)回水出水支管以旁路方式連接至熱栗單元的一次熱網(wǎng)回水管;第二溫度調(diào)節(jié)單元通過循環(huán)冷卻水進(jìn)水支管和循環(huán)冷卻水出水支管以旁路方式連接至熱栗單元的循環(huán)冷卻水進(jìn)口管。
[0014]進(jìn)一步地，在循環(huán)冷卻水進(jìn)水支管和循環(huán)冷卻水出水支管之間的循環(huán)冷卻水進(jìn)口管上安裝有循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥；在熱網(wǎng)回水進(jìn)水支管上安裝有熱網(wǎng)水調(diào)節(jié)閥，在循環(huán)冷卻水進(jìn)水支管上安裝有循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥。
[0015]本實(shí)用新型依據(jù)能源梯級利用的原理，能夠有效調(diào)節(jié)和避免熱網(wǎng)回水、循環(huán)冷卻水的溫度波動偏離設(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。
【附圖說明】
[0016]圖1是供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]其中I汽輪機(jī)，2冷卻塔，3凝汽器，4熱栗，5—次熱網(wǎng)回水，6—次熱網(wǎng)供水，7驅(qū)動蒸汽，8凝結(jié)水，9熱栗進(jìn)口循環(huán)冷卻水，10熱栗出口循環(huán)冷卻水，11循環(huán)冷卻水循環(huán)水栗，12水-水換熱器，13循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥，14循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥，15熱網(wǎng)水調(diào)節(jié)閥
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖1對本實(shí)用新型作進(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實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0019]本實(shí)用新型中的供熱系統(tǒng)包括汽輪機(jī)1、冷卻塔2、凝汽器3，汽輪機(jī)排氣進(jìn)入凝汽器，在凝汽器中循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱交換，吸熱升溫后的循環(huán)冷卻水進(jìn)入冷卻塔進(jìn)行冷卻降溫，并循環(huán)流入凝汽器。供熱系統(tǒng)還進(jìn)一步包括熱栗單元，熱栗單元可采用蒸汽驅(qū)動的吸收式熱栗，也可用于蒸汽驅(qū)動的壓縮式熱栗等。從汽輪機(jī)I引出驅(qū)動蒸汽管路連接至熱栗單元。熱栗單元具有循環(huán)冷卻水進(jìn)口和循環(huán)冷卻水出口，分別通過管路連接至凝汽器下游側(cè)的循環(huán)冷卻水管和凝汽器上游側(cè)的循環(huán)冷卻水管，與凝汽器組成閉式循環(huán)系統(tǒng)，從熱栗流出的循環(huán)冷卻水進(jìn)入凝汽器進(jìn)行一次加熱。熱栗單元還具有一次熱網(wǎng)回水進(jìn)口和一次熱網(wǎng)供水出口，分別連接熱網(wǎng)回水管和熱網(wǎng)供水管。
[0020]供熱系統(tǒng)還進(jìn)一步包括第一溫度調(diào)節(jié)單元、第二溫度調(diào)節(jié)單元，第一溫度調(diào)節(jié)單元通過熱網(wǎng)回水進(jìn)水支管和熱網(wǎng)回水出水支管以旁路方式連接至熱栗單元的一次熱網(wǎng)回水管，可對流入的一次熱網(wǎng)回水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)；第二溫度調(diào)節(jié)單元通過循環(huán)冷卻水進(jìn)水支管和循環(huán)冷卻水出水支管以旁路方式連接至熱栗單元的循環(huán)冷卻水進(jìn)口管，可對流入的循環(huán)冷卻水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。
[0021]第一溫度調(diào)節(jié)單元、第二溫度調(diào)節(jié)單元可設(shè)置為一整體單元，進(jìn)一步可采用水-水換熱器，用于流入的一次熱網(wǎng)回水和循環(huán)冷卻水之間進(jìn)行熱量交換。
[0022]在循環(huán)冷卻水進(jìn)水支管和循環(huán)冷卻水出水支管之間的循環(huán)冷卻水進(jìn)口管上安裝有循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥；在熱網(wǎng)回水進(jìn)水支管上安裝有熱網(wǎng)水調(diào)節(jié)閥，在循環(huán)冷卻水進(jìn)水支管上安裝有循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥。通過三個(gè)調(diào)節(jié)閥的開度合理調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)工況轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)
[0023]從熱栗流出的循環(huán)冷卻水通過水-水換熱器，利用熱網(wǎng)回水進(jìn)行二次梯級加熱。調(diào)節(jié)進(jìn)入熱栗的熱網(wǎng)水、循環(huán)冷卻水溫度
[0024]在供熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，
[0025]從汽輪機(jī)I抽取一定壓力的驅(qū)動蒸汽7進(jìn)入熱栗4，放熱后冷凝為凝結(jié)水8。
[0026]工作方式一，在初、末寒期室外循環(huán)冷卻水溫度初步下降時(shí):
[0027]循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥13開啟，循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥14和熱網(wǎng)水調(diào)節(jié)閥15關(guān)閉。
[0028]凝汽器3出口的循環(huán)冷卻水抽取一部分通過循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥13進(jìn)入熱栗4，其余直接進(jìn)入冷卻塔2進(jìn)行換熱降溫。
[0029]熱栗出口循環(huán)冷卻水10經(jīng)過循環(huán)冷卻水循環(huán)水栗11進(jìn)入凝汽器3，與汽輪機(jī)I排出的乏汽進(jìn)行換熱。此時(shí)為熱栗出口循環(huán)冷卻水10的一次加熱，水溫提高約6?11°C。
[0030]熱栗出口循環(huán)冷卻水10經(jīng)一次加熱后，進(jìn)入熱栗4放熱。
[0031 ]工作方式二，在嚴(yán)寒期室外循環(huán)冷卻水溫度明顯下降時(shí):
[0032]循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥13關(guān)閉，循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥14和熱網(wǎng)水調(diào)節(jié)閥15開啟。
[0033]冬季嚴(yán)寒期一次熱網(wǎng)供水5經(jīng)過調(diào)節(jié)后水溫通常約為55?60°C。從一次熱網(wǎng)回水5的母管中抽取一部分通過熱網(wǎng)水調(diào)節(jié)閥15，進(jìn)入水-水換熱器12進(jìn)行放熱降溫，再回到母管與原一次熱網(wǎng)回水5混合后，進(jìn)入熱栗4被加熱升溫。
[0034]熱栗出口循環(huán)冷卻水10經(jīng)過循環(huán)冷卻水循環(huán)水栗11進(jìn)入凝汽器3進(jìn)行一次加熱后，一部分直接進(jìn)入冷卻塔2減溫，余下進(jìn)入水-水換熱器12被一次熱網(wǎng)供水5。加熱進(jìn)行二次梯級加熱升溫，再進(jìn)入熱栗4。一次熱網(wǎng)供水5和循環(huán)冷卻水溫差約為25?40°C左右。
[0035]在熱栗的實(shí)際應(yīng)用過程中，隨著室外溫度的下降，其性能隨熱網(wǎng)回水溫度的上升、循環(huán)冷卻水溫度的下降而降低。本實(shí)用新型依據(jù)能源梯級利用的原理，能夠有效調(diào)節(jié)和避免熱網(wǎng)回水、循環(huán)冷卻水的溫度波動偏離設(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。
[0036]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)；
[0037]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)。
[0038]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實(shí)用新型的解釋，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管對本實(shí)用新型進(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。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種冷端余熱梯級利用供熱系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)、凝汽器、熱栗單元、溫度調(diào)節(jié)單元，汽輪機(jī)排氣進(jìn)入凝汽器，在凝汽器中與循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱交換;其特征在于，從汽輪機(jī)引出驅(qū)動蒸汽管路連接至熱栗單元，熱栗單元連接至循環(huán)冷卻水管路，與凝汽器組成閉式循環(huán)系統(tǒng)，從熱栗流出的循環(huán)冷卻水進(jìn)入凝汽器進(jìn)行一次加熱;熱栗單元還連接供熱熱網(wǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于，熱栗單元具有循環(huán)冷卻水進(jìn)口和循環(huán)冷卻水出口，分別通過管路連接至凝汽器下游側(cè)的循環(huán)冷卻水管和凝汽器上游側(cè)的循環(huán)冷卻水管，與凝汽器組成閉式循環(huán)系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于，包括第一溫度調(diào)節(jié)單元，第一溫度調(diào)節(jié)單元以旁路方式連接至熱栗單元的一次熱網(wǎng)水管，可對流入的一次熱網(wǎng)水進(jìn)行溫度調(diào)-K-T O4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于，包括第二溫度調(diào)節(jié)單元，第二溫度調(diào)節(jié)單元以旁路方式連接至熱栗單元的循環(huán)冷卻水管，可對流入的循環(huán)冷卻水進(jìn)行溫度調(diào)-K-T O5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于，第一溫度調(diào)節(jié)單元、第二溫度調(diào)節(jié)單元可設(shè)置為一整體單元，用于流入的一次熱網(wǎng)水和循環(huán)冷卻水之間進(jìn)行熱量交換。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于，第一溫度調(diào)節(jié)單元、第二溫度調(diào)節(jié)單元設(shè)置為一整體單元，采用水-水換熱器，用于流入的一次熱網(wǎng)回水和循環(huán)冷卻水之間進(jìn)行熱量交換。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于，第一溫度調(diào)節(jié)單元通過熱網(wǎng)回水進(jìn)水支管和熱網(wǎng)回水出水支管以旁路方式連接至熱栗單元的一次熱網(wǎng)回水管;第二溫度調(diào)節(jié)單元通過循環(huán)冷卻水進(jìn)水支管和循環(huán)冷卻水出水支管以旁路方式連接至熱栗單元的循環(huán)冷卻水進(jìn)口管。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于，在循環(huán)冷卻水進(jìn)水支管和循環(huán)冷卻水出水支管之間的循環(huán)冷卻水進(jìn)口管上安裝有循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥;在熱網(wǎng)回水進(jìn)水支管上安裝有熱網(wǎng)水調(diào)節(jié)閥，在循環(huán)冷卻水進(jìn)水支管上安裝有循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)閥。
【文檔編號】F24D3/18GK205560932SQ201620052417
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月14日
【發(fā)明人】馬正中, 王巖, 郭清溫, 陳曉萍, 馬建忠, 楊磊磊
【申請人】大唐(北京)能源管理有限公司