一种燃煤发电机组深度余热利用的系统及方法与流程

1.本发明属于电厂余热回收利用及节能环保技术领域，特别涉及一种燃煤发电机组深度余热利用的系统及方法。


背景技术：

2.截止2021年底，火力发电发电量占总发电量的60％以上，但其供电煤耗仍在300g/(kw
·
h)以上，大型机组的发电效率依然不高，所以如何提高机组发电效率、实现电厂节能减排迫在眉睫。目前，电厂余热利用成为解决这一问题的重要方式。
3.汽轮机在冲转、定速、并网和升负荷的过程中，汽轮机系统的各管道疏水均去往清洁疏水扩容器，在扩容器中冷凝后经清洁水箱排入凝汽器中，造成了热量的损失。低压旁路在机组冲转、定速过程中一直处于工作状态，大量蒸汽经过旁路在减温水的作用下直接排入凝汽器，也造成了热量的损失。同时由于此过程中凝结水供水温度不高，易造成机组主蒸汽温度偏高，影响设备运行的安全性、稳定性及设备的使用寿命。所以提高机组启动初期的凝结水温度和电厂的余热利用率是很有必要的。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种燃煤发电机组深度余热利用的系统及方法，采用吸收式热泵对清洁水箱中的疏水进行余热回收，将热量传递给凝结水，保证机组启动初期系统运行的安全性的稳定性，并提高机组的运行效率。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种燃煤发电机组深度余热利用的系统，包括清洁水箱与吸收式热泵组；
7.其中，所述吸收式热泵组包括吸收式热泵发生器、吸收式热泵吸收器、吸收式热泵蒸发器和吸收式热泵冷凝器；吸收式热泵发生器的蒸汽出口与吸收式热泵冷凝器的蒸汽入口相连，吸收式热泵冷凝器的蒸汽出口与吸收式热泵蒸发器的蒸汽入口相连，吸收式热泵蒸发器的蒸汽出口与吸收式热泵吸收器的蒸汽入口相连，吸收式热泵吸收器的蒸汽出口与吸收式热泵发生器的蒸汽入口相连；吸收式热泵吸收器的循环工质出口与吸收式热泵发生器的循环工质入口相连，吸收式热泵发生器的循环工质出口与吸收式热泵吸收器的循环工质入口相连；
8.清洁水箱与吸收式热泵蒸发器相连。
9.本发明进一步的改进在于，吸收式热泵发生器与吸收式热泵吸收器之间设置有溶液换热器。
10.本发明进一步的改进在于，吸收式热泵冷凝器的蒸汽出口通过节流阀与吸收式热泵蒸发器的蒸汽入口相连；
11.吸收式热泵吸收器的循环工质出口与吸收式热泵发生器的循环工质入口之间有溶液泵；
12.吸收式热泵发生器的循环工质出口通过循环工质调节阀与吸收式热泵吸收器的
循环工质入口相连。
13.本发明进一步的改进在于，还包括凝汽器，吸收式热泵发生器的驱动热源包括两路，一路为辅汽联箱，辅汽联箱通过进汽调节阀与吸收式热泵发生器的蒸汽入口相连；另一路为低压旁路蒸汽，低压旁路蒸汽经低压旁路阀后分为两路，一条管路经低压旁路蒸汽调节阀与吸收式热泵发生器的蒸汽入口相连，另一条管路经电动阀与凝汽器相连。
14.本发明进一步的改进在于，还包括换热器，吸收式热泵发生器的驱动热源出口与换热器的热侧入口相连，换热器的热侧出口与凝汽器的入口相连。
15.本发明进一步的改进在于，清洁水箱入口连接有疏水扩容器，清洁水箱出口分为两路，一路经电动阀与凝汽器相连，另一路经吸收式热泵蒸发器热源水进水电动阀与吸收式热泵蒸发器的热源水入口相连，吸收式热泵蒸发器的热源水出口经吸收式热泵蒸发器热源水出水电动阀与凝汽器相连。
16.本发明进一步的改进在于，还包括低压回热系统，吸收式热泵吸收器的凝结水入口设置有进水电动阀，吸收式热泵吸收器的凝结水出口经吸收式热泵蒸发器与吸收式热泵冷凝器的凝结水入口相连，吸收式热泵冷凝器的凝结水出口与换热器的凝结水入口相连，换热器的凝结水出口经回水电动阀与低压回热系统相连；
17.低压回热系统还连接有旁路电动阀，凝结水经旁路电动阀进入低压回热系统中。
18.一种根据如上所述系统的燃煤发电机组深度余热利用的方法，包括以下步骤：
19.疏水经过疏水扩容器进入清洁水箱，开启低压旁路至凝汽器电动阀，关闭低压旁路进汽调节阀，吸收式热泵发生器的驱动热源为辅助蒸汽，开启辅汽进汽调节阀，开启吸收式热泵蒸发器热源水入口电动阀和出口电动阀，关闭清洁水箱至凝汽器电动阀；开启凝结水进水电动阀和回水电动阀，吸收式热泵组将清洁水箱的疏水热量传递给凝结水。
20.本发明进一步的改进在于，开启换热器出口电动阀，换热器加热凝结水；
21.当低压旁路阀后温度逐渐升高满足要求后，开启低压旁路进汽调节阀，关闭低压旁路至凝汽器电动阀与关闭辅汽进汽调节阀，吸收式热泵发生器的驱动热源完成汽源切换；
22.当机组并网后，如果机组维持低负荷运行，则低压旁路阀开启，利用低压旁路蒸汽作为吸收式热泵组的驱动热源，如果机组需要快速升负荷以满足电网需要，则关闭低压旁路阀，开启辅汽进汽调节阀与低压旁路至凝汽器电动阀，关闭低压旁路进汽调节阀，汽源切换完成。
23.本发明进一步的改进在于，当汽轮机系统管道均已暖管，关闭辅汽进汽调节阀、低压旁路蒸汽进汽调节阀、吸收式热泵蒸发器热源水入口电动阀、出口电动阀、凝结水进水电动阀和回水电动阀，完成正常状态下吸收式热泵组的停运；
24.当吸收式热泵组发生紧急事故时，关闭辅汽进汽调节阀、低压旁路蒸汽进汽调节阀、凝结水进水电动阀和回水电动阀，关闭吸收式热泵蒸发器热源水进水电动阀和出水电动阀，完成事故状态下吸收式热泵组的停运；
25.开启低压旁路至凝汽器电动阀，低旁蒸汽去往凝汽器；开启凝结水旁路电动阀，凝结水经旁路去往低压回热系统；开启清洁水箱至凝汽器电动阀，清洁水箱中的疏水进入凝汽器。
26.与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
27.本发明提供了一种燃煤发电机组深度余热利用的系统及方法，利用辅助蒸汽和低压旁路蒸汽作为吸收式热泵组的驱动热源，将清洁水箱疏水余热传递给凝结水，系统不仅充分利用机组启动初期低压旁路蒸汽和汽机系统管道疏水余热，提高了电厂的余热利用率，而且提高了凝结水温度，降低了启动初期锅炉的煤耗量，防止主蒸汽温度过高对设备的运行寿命产生不良影响，机组运行的安全性和经济性大大提高。
28.进一步的，驱动热源放热后产生的高温饱和水在换热器中可对凝结水进行二次加热。
29.本发明中利用吸收式热泵组将清洁水箱的疏水热量传递给凝结水，提高了电厂的余热利用率，而且提高了凝结水温度，本发明提供了系统的正常投运方法，而且整个控制方式灵活简单。
30.进一步的，本发明提供了事故状态下系统的控制策略，在事故工况下可以第一时间隔离系统，保证整个机组稳定运行。
附图说明
31.图1为本发明的结构示意图。
32.附图标记说明：
33.1为吸收式热泵发生器，2为吸收式热泵吸收器，3为吸收式热泵蒸发器，4为吸收式热泵冷凝器，5为溶液热交换器，6为循环工质调节阀，7为溶液泵，8为节流阀，9为换热器，10为辅汽联箱，11为辅汽进汽调节阀，12为低压旁路蒸汽，13为低压旁路阀，14为低旁蒸汽进汽调节阀，15为低压旁路至凝汽器电动阀，16为凝汽器，17为凝结水，18为凝结水进水电动阀，19为凝结水回水电动阀，20为凝结水旁路电动阀，21为换热器出口电动阀，22为低压回热系统，23为疏水扩容器，24为清洁水箱，25为清洁水箱至凝汽器电动阀，26为吸收式热泵蒸发器热源水进水电动阀，27为吸收式热泵蒸发器热源水出水电动阀。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
35.参见图1，本发明所述的一种燃煤发电机组深度余热利用的系统，包括辅汽联箱10、清洁水箱24、低压旁路、凝结水管路和吸收式热泵组。
36.其中，所述吸收式热泵组包括吸收式热泵发生器1、吸收式热泵吸收器2、吸收式热泵蒸发器3和吸收式热泵冷凝器4；吸收式热泵发生器1的蒸汽出口与吸收式热泵冷凝器4的蒸汽入口相连，吸收式热泵冷凝器4的蒸汽出口与吸收式热泵蒸发器3的蒸汽入口相连，吸收式热泵蒸发器3的蒸汽出口与吸收式热泵吸收器2的蒸汽入口相连，吸收式热泵吸收器2的蒸汽出口与吸收式热泵发生器1的蒸汽入口相连。
37.吸收式热泵吸收器2的循环工质出口与吸收式热泵发生器1的循环工质入口相连，吸收式热泵发生器1的循环工质出口与吸收式热泵吸收器2的循环工质入口相连，两条管路间通过溶液换热器5进行热量交换。
38.吸收式热泵冷凝器4的蒸汽出口通过节流阀8与吸收式热泵蒸发器3的蒸汽入口相连，吸收式热泵吸收器2的循环工质出口与吸收式热泵发生器1的循环工质入口之间有溶液泵7，吸收式热泵发生器1的循环工质出口通过循环工质调节阀6与吸收式热泵吸收器2的循
环工质入口相连。
39.吸收式热泵发生器1的驱动热源有两路汽源供应，一路为辅汽联箱10，另一路为低压旁路蒸汽12。辅汽联箱10(辅汽联箱10中有辅助蒸汽)通过进汽调节阀11与吸收式热泵发生器1的蒸汽入口相连，低压旁路蒸汽12与低压旁路阀13入口相连，低压旁路阀13出口分为两路，一条管路经低压旁路蒸汽调节阀14与吸收式热泵发生器1相连，另一条管路通过电动阀15与凝汽器16相连。
40.吸收式热泵发生器1的驱动热源出口与换热器9的热侧入口相连，换热器9的热侧出口通过疏水管道与凝汽器16的入口相连。
41.疏水扩容器23与清洁水箱24入口相连，清洁水箱24出口通过电动阀25与凝汽器16相连，清洁水箱24出口设置清洁水出水旁路，清洁水出水旁路经吸收式热泵蒸发器热源水进水电动阀26与吸收式热泵蒸发器3热源水入口相连，吸收式热泵蒸发器3的热源水出口经吸收式热泵蒸发器热源水出水电动阀27与凝汽器16相连。
42.凝结水17经进水电动阀18进入吸收式热泵吸收器2，吸收式热泵吸收器2的凝结水出口经吸收式热泵蒸发器3与吸收式热泵冷凝器4的凝结水入口相连，吸收式热泵冷凝器4凝结水出口与换热器9的凝结水入口相连，凝结水离开换热器9的凝结水出口经回水电动阀19与低压回热系统22相连。凝结水管路设置有旁路，旁路上设置有旁路电动阀20，即凝结水17另一路经旁路电动阀20进入到低压回热系统22中。
43.本发明所述的一种燃煤发电机组深度余热利用的方法，包括以下步骤：
44.汽轮机冲转前，锅炉点火后，汽轮机系统各管道疏水阀打开，疏水经过疏水扩容器23进入清洁水箱24，由于此时低压旁路阀13后温度偏低，开启低压旁路至凝汽器电动阀15，关闭低压旁路进汽调节阀14。吸收式热泵发生器1的驱动热源为辅助蒸汽，开启辅汽进汽调节阀11，辅汽进汽调节阀11控制辅汽流量。开启吸收式热泵蒸发器热源水入口电动阀26和出口电动阀27，关闭清洁水箱至凝汽器电动阀25；开启凝结水进水电动阀18和回水电动阀19，关闭凝结水旁路电动阀20，吸收式热泵组将清洁水箱疏水热量传递给凝结水。开启换热器出口电动阀21，换热器9投入工作，继续加热凝结水。
45.当低压旁路阀13后温度逐渐升高满足要求后，开启低压旁路进汽调节阀14，关闭低压旁路至凝汽器电动阀15，同时关闭辅汽进汽调节阀11，吸收式热泵发生器的驱动热源完成汽源切换。
46.当汽轮机处于冲转、定速的过程中时，吸收式热泵发生器1的驱动热源为低压旁路蒸汽12。
47.当火力发电机组并网后，如果机组维持低负荷运行，则低压旁路阀13不会完全关闭，此时仍可利用低压旁路蒸汽作为吸收式热泵组的驱动热源。如果机组需要快速升负荷以满足电网需要，则低压旁路阀13会快速关闭，吸收式热泵组的驱动热源需要快速切换至辅助蒸汽，此时开启辅汽进汽调节阀11、低压旁路至凝汽器电动阀15，关闭低压旁路进汽调节阀14，汽源切换完成。
48.当汽轮机系统管道均已充分暖管，管道疏水阀关闭后，关闭辅汽进汽调节阀11、低压旁路蒸汽进汽调节阀14，关闭吸收式热泵蒸发器热源水入口电动阀26和出口电动阀27，关闭凝结水进水电动阀18和回水电动阀19，完成正常状态下热泵组的停运。
49.当吸收式热泵组发生紧急事故时，关闭辅汽进汽调节阀11、低压旁路蒸汽进汽调
节阀14、凝结水进水电动阀18和回水电动阀19，关闭吸收式热泵蒸发器热源水进水电动阀26和出水电动阀27，完成事故状态下吸收式热泵组的停运工作。开启低压旁路至凝汽器电动阀15，低旁蒸汽去往凝汽器16；开启凝结水旁路电动阀20，凝结水经旁路去往低压回热系统22；开启清洁水箱至凝汽器电动阀25，清洁水箱疏水直接去往凝汽器16。
50.整个系统利用辅助蒸汽和低压旁路蒸汽作为吸收式热泵组的驱动热源，将清洁水箱疏水余热传递给凝结水。系统不仅充分利用机组启动初期低压旁路蒸汽和汽机系统管道疏水余热，提高了电厂的余热利用率，而且提高了凝结水温度，降低了启动初期锅炉的煤耗量，机组运行的安全性和经济性大大提高。
51.本发明适用于火力发电机组，但不仅限于这些机组。以上的所有描述阐述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书只是说明本发明的原理。本发明会根据实际设计施工过程中存在各种变化和改进，这些变化和改进均属于本发明要求保护的范围内。