一種直接回收汽輪機排汽余熱并加熱凝結水系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及屬于汽輪機冷端優(yōu)化領域，是利用熱泵直接回收汽輪機排汽余熱 并加熱凝結水系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 汽輪機是一種以蒸汽為動力，并將蒸氣的熱能轉化為機械功的旋轉機械，是現代 火力發(fā)電廠中應用最廣泛的原動機。汽輪機冷端系統(tǒng)是火電機組的重要組成部分，它是以 水或空氣為冷卻介質，通過直接或間接的方式對汽輪機排汽冷卻成水，以維持凝汽器真空， 使汽水循環(huán)得以繼續(xù)的裝置。目前，汽輪機冷端系統(tǒng)現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、凝結水 回收管道、空冷風機、抽真空系統(tǒng)等組成。它是將汽輪機排汽通過排汽管道引入空冷凝汽 器，利用空冷風機使增壓空氣，直接冷卻汽輪機排汽，將其冷卻為凝結水?？諝庵苯訋ё咂?輪機排汽的熱量。間接空冷系統(tǒng)是指汽輪機排汽以水為中間介質，將排汽與空氣之間的熱 交換分兩次進行：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] 汽輪機排汽在冷端系統(tǒng)內釋放汽化潛熱后凝結成水，一般300麗超臨近機組，主 蒸汽焓值約為3500KJ/Kg，汽輪機排汽焓值約為2400KJ/Kg，排汽流量約為650t/h。凝結 水焓值約為200-300KJ/Kg。從能源利用的角度來看，燃料燃燒發(fā)熱量中只有40%左右轉 變?yōu)殡娔?，凝汽式汽輪機的排汽蘊含著50%以上的熱量，但該能量品質較低，很難被直接利 用，只能通過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，也對環(huán)境造成了 極大的影響。
[0004] 為增加水在鍋爐內吸熱過程的平均溫度，降低換熱溫差引起的;I:用損，提高整個機 組的效率，汽輪機排汽在冷端系統(tǒng)內冷卻后，在進入鍋爐前，需對其進行預加熱。凝結水經 凝結水泵升壓，進入抽汽回熱系統(tǒng)，其主要包括：抽汽管道、抽汽電動門、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)主要是利用汽輪機抽汽來加熱凝結水及 給水。從熱能法的觀點看，從汽輪機抽出的部分蒸汽未能繼續(xù)在汽輪機內做功，在做內功量 一定時增加了新汽耗量。
[0005] 現有冷端系統(tǒng)的特點：
[0006] 1、設備系統(tǒng)復雜，靜態(tài)投資巨大。直接水冷系統(tǒng)需要建設巨大的冷卻塔、循環(huán)水系 統(tǒng)等，其靜態(tài)投資巨大。在機組運行過程中，需要消耗大量的水資源。間接空冷系統(tǒng)需要建 設巨大的冷卻塔、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 空冷對除鹽水需求巨大，還需額外增加化學水制水設備。直接空冷系統(tǒng)需要建設空冷塔、空 冷翅片、排汽管道、空冷風機等，初期投資較小，但機組運行期間，需要消耗大量的電能，運 行維護成本較高。
[0007] 2、能量損失巨大，環(huán)境污染嚴重。每千克汽輪機排汽約有2000KJ的熱量通過直接 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，且對環(huán)境造成了巨大的 熱污染。
[0008] 3、抽汽回熱系統(tǒng)設備復雜，投資、運行成本高。抽汽回熱系統(tǒng)中的加熱器、抽汽管 道、抽汽逆止門、抽汽電動門、疏水管道等初始投資巨大。加熱器利用汽輪機抽汽加熱凝結 水，汽輪機抽出的部分蒸汽未能繼續(xù)在汽輪機內做功，降低了機組的做功能力。
[0009] 4、水資源浪費巨大。直接水冷機組正常運行時，循環(huán)水在冷卻塔內由于蒸發(fā)、風吹 及排污等原因，每天需要對循環(huán)水系統(tǒng)補充大量的水。
[0010] 近幾年，國內電力行業(yè)開始關注和研宄汽輪機冷端系統(tǒng)優(yōu)化，但大多數研宄機構 主要著眼于汽輪機冷端性能的監(jiān)測和優(yōu)化控制、凝汽器的污垢問題以、循環(huán)水二次濾網問 題、空冷凝汽器提高散熱效率、提高機組真空等方面，無法最大限度的利用汽輪機排汽所蘊 含的熱量。
[0011] 隨著熱泵技術的不斷成熟及單機容量的不斷增大，熱泵被越來越廣泛的用在余熱 利用的各個領域。熱泵是一種以蒸汽或燃料為驅動，將熱量從低溫熱源向高溫熱源泵送的 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 泵和工質泵等輔助部分組成，如圖1所示。蒸汽或燃料在發(fā)生器內釋放熱量Qg，加熱溴化 鋰稀溶液并產生冷劑蒸汽，冷劑蒸汽進入冷凝器，釋放冷凝熱Qc加熱流經冷凝器傳熱管內 的熱水，自身冷凝成液體后經節(jié)流閥進入蒸發(fā)器，冷劑水經工質泵噴淋到蒸發(fā)器傳熱管表 面，吸收流經傳熱管內的低溫熱源的熱量Qe，使熱源釋放熱量后流出機組，冷劑水吸收熱量 后汽化成冷劑蒸汽，進入吸收器，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)器過來的冷劑蒸汽，并放出吸收熱Qa，加熱流經吸收器傳熱管內的冷水。冷水流經吸 收器、冷凝器升溫后，從熱水出口排出。 【實用新型內容】
[0012] 本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種利用 熱泵直接回收汽輪機排汽余熱并加熱凝結水系統(tǒng)，本實用新型設計新穎、系統(tǒng)結構簡單且 使用操作方便，靜態(tài)投資大幅降低，能有效回收汽輪機排汽余熱，大幅提高汽輪機發(fā)電效 率，降低發(fā)電熱耗，大幅減少現有汽輪機排汽造成的冷端損失，大幅降低系統(tǒng)補水率，降低 煤炭消耗，減少污染物排放，具有極強的節(jié)能減排效果。
[0013] 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：
[0014] 一種直接回收汽輪機排汽余熱并加熱凝結水系統(tǒng)，包括與再熱蒸汽管道相連通的 汽輪機，所述汽輪機通過排汽管道和旁路壓力調節(jié)閥與排汽裝置相連通，通過熱泵供汽管 道與熱泵供汽逆止門相連通；所述熱泵供汽逆止門經熱泵連通蒸汽凝結水管路至排汽裝 置；所述排汽裝置通過蒸汽分配管連通熱泵和凝結水回水管路構成回路；所述排汽裝置通 過凝結水泵和熱泵連通低壓加熱器。
[0015] 進一步地，所述熱泵上連通有熱泵抽真空管路。
[0016] 進一步地，所述排汽裝置內部設有凝結水熱井，排汽裝置中設有與凝結水回水管 路相連的凝結水回水噴孔。
[0017] 進一步地，所述熱泵供汽逆止門上設有熱泵供汽電動門I。
[0018] 進一步地，與所述熱泵連通的蒸汽凝結水管路管線上還連通有再熱冷段熱泵供汽 管路和鍋爐或臨機來汽熱泵供汽管路；鍋爐或臨機來汽熱泵供汽管路上設有供汽電動門III 及供汽逆止門III;再熱冷段熱泵供汽管路上設有供汽電動門II及供汽逆止門II。
[0019] 進一步地，熱泵與凝結水泵之間管路上設有熱泵水側進口截止閥，熱泵與低壓加 熱器之間管路上設有熱泵水側出口截止閥和熱泵水側旁路截止閥。
[0020] 進一步地，所述蒸汽分配管上設有熱泵低壓進汽截止閥。
[0021] 進一步地，所述凝結水回水管路上設有凝結水回水截止閥。
[0022] 進一步地，所述蒸汽凝結水管路上設有蒸汽凝結水回水截止閥。
[0023] 進一步地，所述低壓加熱器上分別設有低壓加熱器進口門、低壓加熱器出口門和 低壓加熱器旁路口門。
[0024] 本實用新型與現有技術相比具有以下優(yōu)點：
[0025] 1、設計新穎。該設計的主要特點是將汽輪機排汽直接引入熱泵，采用來自汽輪機 抽汽的高壓蒸汽對熱泵進行驅動，利用凝結水吸收汽輪機排汽余熱。
[0026] 2、系統(tǒng)結構簡單且使用操作方便。該設計利用汽輪機排汽在熱泵汽側釋放熱量， 凝結水在熱泵水側吸收熱量，所有的換熱過程全部在熱泵內部完成，該設計可布置多組熱 泵，在機組低負荷運行或熱泵故障時，可僅保留部分熱泵運行，操作靈活性極強。
[0027] 3、靜態(tài)投資大幅降低。該設計去將汽輪機冷端系統(tǒng)、抽汽回熱系統(tǒng)進行了集成和 優(yōu)化。取消了現有的部分低壓加熱器、冷卻塔（空冷塔、空冷風機）、循環(huán)水等，僅增加了熱 泵及相關管路閥門等，靜態(tài)投資大幅降低。
[0028] 4、具有極強的節(jié)能減排效果。該設計利用熱泵可將低溫熱源向高溫熱源泵送熱量 的特性，將現有的直接排放的汽輪機排汽充分利用，不僅減少了汽輪機排汽的損失、更減少 了原有回熱系統(tǒng)的抽汽量，使得原有抽汽可繼續(xù)在汽輪機內做功，增加了蒸汽的做功能力。 由于大量汽輪機排汽被熱泵吸收利用，減輕了對環(huán)境的熱污染。該設計可以大幅提高汽輪 機發(fā)電效率，降低發(fā)電熱耗，減少現有汽輪機排汽造成的冷端損失，具有極強的節(jié)能減排效 果。
[0029] 5、大幅降低全廠補水率。直接水冷機組最主要的用水為循環(huán)水系統(tǒng)補水，由于該 新設計系統(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。
[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。減少煤炭燃燒過程中釋放的C02、S02、NOx及排煙粉塵 的污染物。
[0031] 綜上所述，本實用新型設計新穎、系統(tǒng)結構簡單且使用操作方便，靜態(tài)投資大幅降 低，能有效回收汽輪機排汽余熱，大幅提高汽輪機發(fā)電效率，降低發(fā)電熱耗，大幅減少現有 汽輪機排汽造成的冷端損失，大幅降低全廠補水率，降低煤炭消耗，減少污染物排放具有極 強的節(jié)能減排效果。
【附圖說明】
[0032] 圖1是熱泵工作原理圖。
[0033] 圖2是本實用新型系統(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；3_發(fā)電機；4_熱泵供汽管道；5_供汽逆止 門I ;6_抽汽電動門I ;7_旁路壓力調節(jié)閥；8-排汽管道；9-排汽裝置；10-凝結水熱井； 11-蒸汽分配管；12-熱泵；13-熱泵低壓進汽截止閥；14-凝結水回水截止閥；15-凝結水 回水管路；16-凝結水回水噴孔；17-凝結水泵；18-熱泵水側進口截止閥；19-熱泵水側出 口截止閥；20-熱泵水側旁路