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)接入鍋爐一次風或二次風系統(tǒng)，余熱回收并階梯利用，減少了動力裝置冷端損失，提高了動力裝置效率，裝置每年的運行小時數大大提高，經濟性大大提高。
【專利說明】
一種冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)和方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于電廠節(jié)能領域，具體涉及一種冷端余熱利用節(jié)能系統(tǒng)
【背景技術】
[0002]煤炭是我國主要的一次能源(占一次能源消費的比重2014年為64.2%，2015年預計為63.3%)，主要集中在火電、冶金和建材行業(yè)?；痣姍C組是我國的主力發(fā)電機組，其裝機容量占電力總裝機容量的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動能源，回收低品位熱能用于供熱或升溫的設備，被廣泛應用于電廠、石油、化工和冶金等領域。在電廠的熱功轉換過程中不可避免地存在固有的冷源損失，現代發(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濟性，具有顯著的節(jié)能效果。
[0004]現有的冷端余熱利用技術，利用所回收熱量的熱用戶存在負荷變化問題。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?預熱)。這就有很大的應用局限性。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，每年的運行小時數很有效。很大程度上降低了余熱利用裝置的經濟性。

【發(fā)明內容】

[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，實現電廠節(jié)能降耗的冷端余熱利用系統(tǒng)。
[0006]為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是: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)接入鍋爐一次風或二次風系統(tǒng)。
[0007]還提供一種冷端余熱梯級利用節(jié)能方法，在系統(tǒng)運行時，利用取熱系統(tǒng)從汽輪機抽取一定壓力的驅動蒸汽進入熱栗;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或二次風加熱系統(tǒng)，通過中介水放熱來加溫鍋爐一次風或二次風；
[0008]在正常工作方式時，熱栗單元取熱量與加溫鍋爐一次風或二次風的所需熱量之間保持平衡，熱媒控制系統(tǒng)的中介水全部進行換熱傳遞；
[0009]在補償工作方式時，熱栗單元取熱量不足，通過輔助換熱器進一步加熱中介水；
[0010]在旁路工作方式時，熱栗單元取熱量過多，調節(jié)流過熱栗單元中介水流量，減小實際換熱量。
[0011]本發(fā)明依據能源梯級利用的原理，利用熱栗從凝汽器循環(huán)水中取熱，加熱一次風或二次風，使得一次風或二次風適當升溫，從而提高鍋爐效率，達到節(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:
[0012]從凝汽器循環(huán)水中取熱，用于加熱鍋爐一次風或二次風，適當提高風溫。余熱回收并階梯利用，減少了動力裝置冷端損失，提高了動力裝置效率。
[0013]克服了其他冷端余熱利用技術的局限性。熱用戶為鍋爐一次風或二次風。裝置一年四季都可以投運，供熱區(qū)域和非供熱區(qū)域都可以應用。裝置每年的運行小時數大大提高，余熱利用裝置的經濟性大大提高。
【附圖說明】
[0014]圖1是余熱回收系統(tǒng)結構示意圖；
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖1對本發(fā)明作進一步描述，應當理解，此處所描述的內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1、凝汽器2、熱栗單元3;加熱系統(tǒng)包括鍋爐一次風或二次風系統(tǒng)、鍋爐一次風或二次風加熱系統(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1、凝汽器2、熱栗單元3。
[0020]進入熱栗單元的汽水流體有:通過蒸汽管路11從汽輪機引出的驅動蒸汽;凝汽器循環(huán)水;閉式循環(huán)中介水(水媒)。
[0021]從汽輪機引出驅動蒸汽管路11連接至熱栗單元，在熱栗單元換熱后凝結成水。從熱栗單元排出凝結水通過管路12接入凝水回熱系統(tǒng)。
[0022]凝汽器循環(huán)水從水管8經水栗17和循環(huán)水入水管10接入熱栗單元，降溫后經循環(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)以一定溫度經中介水入水管14接入熱栗單元，升溫后經中介水回水管13接入加熱系統(tǒng)，用以加熱鍋爐一次風或二次風，提高風溫。跟一次風或二次風進行換熱冷卻后的閉式循環(huán)中介水再次回到熱栗單元，構成一個循環(huán)。閉式循環(huán)中介水循環(huán)往復運行，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或二次風。
[0024]2、加熱系統(tǒng)
[0025]加熱系統(tǒng)包括鍋爐一次風或二次風系統(tǒng)、鍋爐一次風或二次風加熱系統(tǒng)。
[0026]鍋爐一次風或二次風加熱系統(tǒng)即為布置于一次風或二次風機后風道6內的一組或幾組受熱面。其結構類似于鍋爐省煤器，由翅片管和集箱組成。包括用于接入鍋爐一次風或二次風系統(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，跟通過入口部15流入并在翅片管外流動的鍋爐一次風或二次風換熱，閉式循環(huán)中介水(水媒)中的熱量傳遞給鍋爐一次風或二次風，使其升溫，然后通過出口部16流出再進空氣預熱器。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或二次風進入空氣預熱器繼續(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)往復運行。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或二次風。
[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;補水系統(tǒng)、定壓系統(tǒng)、排污系統(tǒng)等等屬于系統(tǒng)運行需要的調節(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后接入鍋爐一次風或二次風加熱系統(tǒng)的入水管;鍋爐一次風或二次風加熱系統(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和調節(jié)閥20引入輔助加熱工質，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，通過調節(jié)閥調整提供輔助加熱，保證鍋爐一次風或二次風的加熱溫度;在熱栗單元側的中介水回水管13和中介水入水管14之間設有旁路支部和調節(jié)閥21，用于調整熱栗單元換熱量，當取熱量過多時，打開并調整閥門，使一部分中介水不通過熱栗單元，減小實際換熱量。
[0033]在整個節(jié)能系統(tǒng)運行時，
[0034]利用取熱系統(tǒng)從汽輪機抽取一定壓力的驅動蒸汽進入熱栗，放熱后冷凝為凝結水;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或二次風加熱系統(tǒng)，通過中介水放熱來加溫鍋爐一次風或二次風。
[0035]正常工作方式:當熱栗單元取熱量與加溫鍋爐一次風或二次風的所需熱量之間保持平衡時，熱媒控制系統(tǒng)的中介水全部進行換熱傳遞。
[0036]補償工作方式:在熱栗單元取熱量不足時，通過輔助換熱器進一步加熱中介水，利用調節(jié)閥調整提供輔助加熱，保證鍋爐一次風或二次風的加熱溫度；
[0037]旁路工作方式:當熱栗單元取熱量過多時，打開中介水吸熱端的并聯旁路，利用調節(jié)閥調整使一部分中介水不通過熱栗單元，減小實際換熱量。
[0038]在熱栗的實際應用過程中，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)明依據能源梯級利用的原理，能夠有效調節(jié)和避免鍋爐一次風或二次風的加熱溫度、循環(huán)冷卻水的溫度波動偏離設計值，保障熱栗平穩(wěn)安全運行，使熱栗機組回收電廠冷端余熱能力最大化。同時在一定程度上消除了低溫天氣對熱栗應用的限制，拓展了熱栗在北方部分寒冷地區(qū)電廠的應用。
[0039]本供熱系統(tǒng)不限于采用汽輪機的熱電廠，也可用于燃氣蒸汽聯合循環(huán)機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熱源余熱回收的熱栗系統(tǒng)。
[0040]最后應說明的是: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)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
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)接入鍋爐一次風或二次風系統(tǒng)。2.根據權利要求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、凝汽器、熱栗單元;從汽輪機引出驅動蒸汽管路連接至熱栗單元，在熱栗單元換熱后凝結成水;凝汽器循環(huán)水經水栗和循環(huán)水入水管接入熱栗單元，降溫后經循環(huán)水回水管接入冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng);進行閉式循環(huán)的中介水經中介水入水管接入熱栗單元，升溫后經中介水回水管接入加熱系統(tǒng)。3.根據權利要求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)包括鍋爐一次風或二次風系統(tǒng)、鍋爐一次風或二次風加熱系統(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或二次風換熱，中介水中的熱量傳遞給鍋爐一次風或二次風，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或二次風進入空氣預熱器繼續(xù)升溫。4.根據權利要求3所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，鍋爐一次風或二次風加熱系統(tǒng)為布置于一次風或二次風機后風道內的一組或幾組受熱面，其結構由翅片管和集箱組成，包括用于接入鍋爐一次風或二次風系統(tǒng)的入口部和出口部；中介水接入翅片管內。5.根據權利要求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或二次風加熱系統(tǒng)的入水管;鍋爐一次風或二次風加熱系統(tǒng)的回水管通過水栗后接回中介水入水管。6.根據權利要求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節(jié)閥引入輔助加熱工質，采用蒸汽或熱水輔助加熱中介水。7.根據權利要求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)一側的中介水回水管和中介水入水管之間設有旁路支部和調節(jié)閥。8.根據權利要求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)運行時，利用取熱系統(tǒng)從汽輪機抽取一定壓力的驅動蒸汽進入熱栗;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或二次風加熱系統(tǒng)，通過中介水放熱來加溫鍋爐一次風或二次風； 在正常工作方式時，熱栗單元取熱量與加溫鍋爐一次風或二次風的所需熱量之間保持平衡，熱媒控制系統(tǒng)的中介水全部進行換熱傳遞； 在補償工作方式時，熱栗單元取熱量不足，通過輔助換熱器進一步加熱中介水； 在旁路工作方式時，熱栗單元取熱量過多，調節(jié)流過熱栗單元中介水流量，減小實際換熱量。10.根據權利要求9所述的冷端余熱梯級利用節(jié)能方法，其特征在于，在補償工作方式時，利用調節(jié)閥調整提供輔助加熱，保證鍋爐一次風或二次風的加熱溫度； 在旁路工作方式時，打開取熱系統(tǒng)一側中介水吸熱端的并聯旁路，利用調節(jié)閥調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