基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置的制作方法

1.本发明涉及一种基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，可广泛应用于热电联产机组领域中。


背景技术：

2.目前，国内外集中供热面积及供热需求逐年增加，造成供热能力出现供需不平衡的矛盾，急需增大燃煤电站机组供热能力。在国际节能减排战略的大环境下，对供电煤耗在300克标准煤/千瓦时以上的煤电机组，要求加快实施节能改造。现有机组可通过改造汽轮机增大供热能力，但汽轮机改造为不可逆。若以后想减少供暖能力，增大发电量需要重新改造。另外，节能技术改造大都通过低温烟气余热回收，烟气余热已利用非常充分。此外，低温烟气余热为显热，节能效果不显。针对上述情况及节能要求，要想增大供热能力，降低煤耗只能寻求其它更加有效的途径。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种余热回收利用、控制热泵系统出口热用户回水水温、节能效果显著的基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置。
4.为了达到上述目的，本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，包括汽轮机低压缸，通过蒸汽管道与汽轮机低压缸乏汽出口相连接的凝汽器循环水冷却系统，与汽轮机的抽汽减温减压的锅炉蒸汽管道相连接、并通过进回水管道与凝汽器循环水冷却系统相连接的热泵系统，与汽轮机的抽汽减温减压的锅炉蒸汽管道相连接、并通过蒸汽疏水管道与热泵系统相连接的蒸汽加热系统，与蒸汽疏水管道相连接的除氧器，一端与热用户回水管道相连接、另一端通过进水管道与热泵系统相连接的系统循环水泵，一端与系统循环水泵的进水管道相连接、另一端与蒸汽加热系统的进水管和热泵系统的出水管道相连接的系统自动调节阀。
5.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的凝汽器循环水冷却系统，包括与汽轮机低压缸的输入管道相连接、并通过管道与凝结水泵相连接的凝汽器，通过管道与凝汽器相连接的凝汽系统自动调节阀，设有冷却介质输入管道和冷却介质输出管道、通过管道与凝汽系统自动调节阀相连接的冷却器，一端通过管道与凝汽器相连接、另一端通过管道与冷却器相连接的凝汽系统循环水泵。
6.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的热泵系统，包括与汽轮机低压缸的输入管道相连接的热泵系统第一自动调节阀，通过蒸汽疏水管道与蒸汽加热系统相连接、并通过蒸汽疏水管道与除氧器相连接的热泵系统疏水阀，既通过管道与热泵系统第一自动调节阀相连接又通过管道与热泵系统疏水阀相连接的吸收式热泵，一端通过管道与吸收式热泵相连接、另一端通过管道与系统循环水泵、系统自动调节阀相连接的热泵系统第二自动调节阀，一端通过管道与吸收式热泵相连接、另一端既通过管道与蒸汽加热系统、系统自动调节阀相连接的热泵系统第一自动关断阀，一端通过管道与吸收式热泵相连
接、另一端通过管道与凝汽器循环水冷却系统相连接的热泵系统第三自动调节阀，一端通过管道与吸收式热泵相连接、另一端通过管道与凝汽器循环水冷却系统相连接的热泵系统第二自动关断阀。
7.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的蒸汽加热系统，包括与汽轮机的抽汽减温减压的锅炉蒸汽管道相连接的蒸汽加热系统自动调节阀，通过管道与蒸汽加热系统自动调节阀相连接的蒸汽加热器，通过疏水管道与除氧器、热泵系统相连接的蒸汽加热系统疏水阀，一端通过管道与蒸汽加热器相连接、另一端与热用户供水管道相连接的蒸汽加热系统第一自动关断阀，一端通过管道与蒸汽加热器相连接、另一端通过管道与热泵系统、系统自动调节阀相连接的蒸汽加热系统第二自动关断阀。
8.本发明一种基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置及方法，其工作原理是：
9.（1）当系统吸收凝汽器循环水余热时，热泵系统第一自动关断阀、热泵系统第二自动关断阀、蒸汽加热系统第一自动关断阀、蒸汽加热系统第二自动关断阀、热泵系统第二自动调节阀、热泵系统第三自动调节阀、热泵系统第一自动调节阀、蒸汽加热系统自动调节阀、系统自动调节阀、凝汽系统循环水泵、系统循环水泵为开启状态。
10.①
当吸收全部凝汽器循环水余热时，凝汽系统自动调节阀为关闭状态。此时经过凝汽器吸热后的凝汽器循环水，全部从吸收式热泵余热利用侧进入，经过换热后从余热利用侧出口，经过管道进入凝汽系统循环水泵，重新进入下一循环，同时蒸汽从吸收式热泵驱动源侧，进入到吸收式热泵中，将凝汽器循环水余热转移至热用户回水，使热用户回水水温提高，驱动蒸汽换热冷凝成水，从驱动源侧出口，经过热泵系统疏水阀至除氧器。通过热泵系统第二自动调节阀与系统自动调节阀相互调节，控制热用户回水进入吸收式热泵加热侧入口的流量，进而达到精确控制热泵系统出口热用户回水水温的目的。从热泵系统加热后的热用户回水，从蒸汽加热器水侧入口进入，进行加热，通过蒸汽加热系统自动调节阀，控制蒸汽加热器蒸汽侧进口流量，达到蒸汽加热器水侧出口水温满足热用户供水温度的目的。进入蒸汽加热器的蒸汽换热后冷凝成水，从蒸汽侧出口，经过蒸汽加热系统疏水阀至除氧器。
11.②
当吸收部分凝汽器循环水余热时，凝汽系统自动调节阀为开启状态，此时，经凝汽器吸热后的凝汽器循环水，经凝汽系统自动调节阀与热泵系统第三自动调节阀相互调节，一部分从吸收式热泵余热利用侧进入，另一部分进入冷却器，经吸热式热泵与冷却器换热后从各自出口流出，经过管道，进入凝汽系统循环水泵，重新进入下一循环，因进入吸收式热泵的凝汽器循环水流量为部分，吸收式热泵蒸汽源侧进口热泵系统第一自动调节阀也自动进行调节，控制进入吸收式热泵的蒸汽量，其它操作与吸收全部凝汽器循环水余热同理，不再说明。综上，通过调节凝汽器循环水，进入热泵系统的流量，来实现凝汽器循环水余热部分或全部利用的目的。
12.（2）停用凝汽器循环水余热系统时：整个系统停用时，只需把所有阀门、循环水泵关闭即可。凝汽器循环水余热系统停用，但电厂凝汽器循环水冷却系统和蒸汽加热系统正常运行时，热泵系统上的所有阀门关闭，其它系统上阀门、水泵以及热泵系统旁路系统自动调节阀开启，此时凝汽器循环水全部进入冷却器换热后，再进入凝汽系统循环水泵，重新进入下一循环，热用户回水通过系统循环水泵驱动，全部经过系统自动调节阀，进入蒸汽加热系统中加热。综上，凝汽器循环水余热利用系统，可完全退出，不影响原有系统的运行。
13.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的热泵系统，在吸收式热泵一侧进口管道上安装热泵系统第三自动调节阀，通过循环水管道，热泵系统第三自动调节阀的进口与凝汽器循环水出口及凝汽系统自动调节阀进口相连；吸收式热泵一侧出口管道上安装热泵系统第二自动关断阀，通过循环水管道，热泵系统第二自动关断阀的出口与凝汽器循环水进口及凝汽系统循环水泵出口相连；吸收式热泵加热侧进口管道上安装热泵系统第二自动调节阀，热泵系统第二自动调节阀与系统自动调节阀的进口及系统循环水泵的出口通过管道相连；吸收式热泵加热侧出口管道上安装热泵系统第一自动关断阀，热泵系统第一自动关断阀与系统自动调节阀的出口及蒸汽加热系统中的蒸汽加热系统第二自动关断阀进口通过管道相连；吸收式热泵驱动源侧进口管道上安装热泵系统第一自动调节阀，热泵系统第一自动调节阀进口通过蒸汽管道连接汽轮机的抽汽或减温减压的锅炉蒸汽；吸收式热泵驱动源侧出口管道上安装热泵系统疏水阀，通过疏水管道与蒸汽加热系统中的蒸汽加热系统疏水阀相连接，并且通过疏水管道将蒸汽冷凝水送至除氧器。
14.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的蒸汽加热系统，蒸汽加热器水侧进口管道上安装蒸汽加热系统第二自动关断阀，蒸汽加热系统第二自动关断阀的进口与热泵系统中热泵系统第一自动关断阀出口及系统自动调节阀出口通过管道相连；蒸汽加热器水侧出口管道上安装蒸汽加热系统第一自动关断阀，蒸汽加热系统第一自动关断阀出口连接热用户供水管道，蒸汽加热器蒸汽侧进口管道上安装蒸汽加热系统自动调节阀，蒸汽加热系统自动调节阀进口，通过蒸汽管道连接汽轮机的抽汽或减温减压的锅炉蒸汽。蒸汽加热器蒸汽侧出口管道上安装蒸汽加热系统疏水阀，蒸汽加热系统疏水阀出口，通过管道连接将蒸汽冷凝水送至除氧器。
15.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的凝汽系统自动调节阀与热泵系统第三自动调节阀，可相互调节，实现凝汽器循环水余热回收利用。所述的热泵系统，位于凝汽器循环水冷却系统与蒸汽加热系统之间，实现低品质余热的利用。
16.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的热泵系统中热泵系统第二自动调节阀与热泵系统旁路上的系统自动调节阀，相互调节，可精确控制进入热泵系统的热用户回水流量，从而实现精确控制热泵系统出口热用户回水水温的目的。
17.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，是在火电机组原凝汽器冷却系统中增加热泵系统，通过热泵系统吸收凝汽器循环水余热，间接吸收汽轮机低品质乏汽的汽化潜热，用来加热热用户用水，实现利用余热供暖或加热工业用水的目的，节能效果显著。
18.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的冷却器，其冷却介质可以为水或空气。
19.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的热泵系统中吸收式热泵驱动蒸汽与蒸汽加热系统中蒸汽加热器的蒸汽为同一来源。
20.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的热用户回水，可以为供暖用水、工业用水或其它低温用水。
21.综上所述的，本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，余热回收利用，控制热泵系统出口热用户回水水温，节能效果显著。
附图说明
22.以下结合附图及其实施例对本发明作更进一步的说明。
23.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
24.在图1中，本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，包括汽轮机低压缸1，通过蒸汽管道与汽轮机低压缸乏汽出口相连接的凝汽器循环水冷却系统2，与汽轮机的抽汽减温减压的锅炉蒸汽管道a相连接、并通过进回水管道与凝汽器循环水冷却系统相连接的热泵系统3，与汽轮机的抽汽减温减压的锅炉蒸汽管道相连接、并通过蒸汽疏水管道与热泵系统相连接的蒸汽加热系统4，与蒸汽疏水管道相连接的除氧器5，一端与热用户回水管道b相连接、另一端通过进水管道与热泵系统相连接的系统循环水泵6，一端与系统循环水泵的进水管道相连接、另一端与蒸汽加热系统的进水管和热泵系统的出水管道相连接的系统自动调节阀7。
25.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的凝汽器循环水冷却系统2，包括与汽轮机低压缸的输入管道相连接、并通过管道与凝结水泵相连接的凝汽器2-1，通过管道与凝汽器相连接的凝汽系统自动调节阀2-2，设有冷却介质输入管道d和冷却介质输出管道e、通过管道与凝汽系统自动调节阀相连接的冷却器2-3，一端通过管道与凝汽器相连接、另一端通过管道与冷却器相连接的凝汽系统循环水泵2-4。
26.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的热泵系统3，包括与汽轮机低压缸的输入管道相连接的热泵系统第一自动调节阀3-1，通过蒸汽疏水管道与蒸汽加热系统相连接、并通过蒸汽疏水管道与除氧器相连接的热泵系统疏水阀3-2，既通过管道与热泵系统第一自动调节阀相连接又通过管道与热泵系统疏水阀相连接的吸收式热泵3-3，一端通过管道与吸收式热泵相连接、另一端通过管道与系统循环水泵、系统自动调节阀相连接的热泵系统第二自动调节阀3-4，一端通过管道与吸收式热泵相连接、另一端既通过管道与蒸汽加热系统、系统自动调节阀相连接的热泵系统第一自动关断阀3-5，一端通过管道与吸收式热泵相连接、另一端通过管道与凝汽器循环水冷却系统相连接的热泵系统第三自动调节阀3-6，一端通过管道与吸收式热泵相连接、另一端通过管道与凝汽器循环水冷却系统相连接的热泵系统第二自动关断阀3-7。
27.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的蒸汽加热系统4，包括与汽轮机的抽汽减温减压的锅炉蒸汽管道相连接的蒸汽加热系统自动调节阀4-1，通过管道与蒸汽加热系统自动调节阀相连接的蒸汽加热器4-2，通过疏水管道与除氧器、热泵系统相连接的蒸汽加热系统疏水阀4-3，一端通过管道与蒸汽加热器相连接、另一端与热用户供水管道c相连接的蒸汽加热系统第一自动关断阀4-4，一端通过管道与蒸汽加热器相连接、另一端通过管道与热泵系统、系统自动调节阀相连接的蒸汽加热系统第二自动关断阀4-5。
28.本发明一种基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置及方法，其工作过程是：
29.（1）当系统吸收凝汽器循环水余热时，热泵系统第一自动关断阀3-5、热泵系统第二自动关断阀3-7、蒸汽加热系统第一自动关断阀4-4、蒸汽加热系统第二自动关断阀4-5、热泵系统第二自动调节阀3-4、热泵系统第三自动调节阀3-6、热泵系统第一自动调节阀3-1、蒸汽加热系统自动调节阀4-1、系统自动调节阀7、凝汽系统循环水泵2-4、系统循环水泵6
为开启状态。
30.①
当吸收全部凝汽器循环水余热时，凝汽系统自动调节阀2-2为关闭状态。此时经过凝汽器吸热后的凝汽器循环水，全部从吸收式热泵余热利用侧进入，经过换热后，从余热利用侧出口，经过管道进入凝汽系统循环水泵2-4，重新进入下一循环，同时，蒸汽从吸收式热泵驱动源侧，进入到吸收式热泵中，将凝汽器循环水余热转移至热用户回水，使热用户回水水温提高，驱动蒸汽换热冷凝成水，从驱动源侧出口，经过热泵系统疏水阀3-2至除氧器。通过热泵系统第二自动调节阀3-4与系统自动调节阀7相互调节，控制热用户回水进入吸收式热泵加热侧入口的流量，进而达到精确控制热泵系统出口热用户回水水温的目的。从热泵系统加热后的热用户回水，从蒸汽加热器水侧入口进入，进行加热，通过蒸汽加热系统自动调节阀4-1，控制蒸汽加热器蒸汽侧进口流量，达到蒸汽加热器水侧出口水温满足热用户供水温度的目的。进入蒸汽加热器的蒸汽换热后冷凝成水，从蒸汽侧出口，经过蒸汽加热系统疏水阀4-3至除氧器。
31.②
当吸收部分凝汽器循环水余热时，凝汽系统自动调节阀2-2为开启状态，此时，经凝汽器吸热后的凝汽器循环水，经凝汽系统自动调节阀2-2与热泵系统第三自动调节阀3-6相互调节，一部分从吸收式热泵余热利用侧进入，另一部分进入冷却器，经吸热式热泵与冷却器换热后从各自出口流出，经过管道，进入凝汽系统循环水泵2-4，重新进入下一循环，因进入吸收式热泵的凝汽器循环水流量为部分，吸收式热泵蒸汽源侧进口热泵系统第一自动调节阀3-1也自动进行调节，控制进入吸收式热泵的蒸汽量，其它操作与吸收全部凝汽器循环水余热同理，不再说明。综上，通过调节凝汽器循环水，进入热泵系统的流量，来实现凝汽器循环水余热部分或全部利用的目的。
32.（2）停用凝汽器循环水余热系统时：整个系统停用时，只需把所有阀门、循环水泵关闭即可。凝汽器循环水余热系统停用，但电厂凝汽器循环水冷却系统和蒸汽加热系统正常运行时，热泵系统上的所有阀门关闭，其它系统上阀门、水泵以及热泵系统旁路系统自动调节阀7开启，此时凝汽器循环水全部进入冷却器换热后，再进入凝汽系统循环水泵2-4，重新进入下一循环，热用户回水通过系统循环水泵6驱动，全部经过系统自动调节阀7，进入蒸汽加热系统中加热。综上，凝汽器循环水余热利用系统，可完全退出，不影响原有系统的运行。
33.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的热泵系统，在吸收式热泵一侧进口管道上安装热泵系统第三自动调节阀3-6，通过循环水管道，热泵系统第三自动调节阀3-6的进口与凝汽器循环水出口及凝汽系统自动调节阀2-2进口相连；吸收式热泵一侧出口管道上安装热泵系统第二自动关断阀3-7，通过循环水管道，热泵系统第二自动关断阀3-7的出口与凝汽器循环水进口及凝汽系统循环水泵2-4出口相连；吸收式热泵加热侧进口管道上安装热泵系统第二自动调节阀3-4，热泵系统第二自动调节阀3-4与系统自动调节阀7的进口及系统循环水泵6的出口通过管道相连；吸收式热泵加热侧出口管道上安装热泵系统第一自动关断阀3-5，热泵系统第一自动关断阀3-5与系统自动调节阀7的出口及蒸汽加热系统中的蒸汽加热系统第二自动关断阀4-5进口通过管道相连；吸收式热泵驱动源侧进口管道上安装热泵系统第一自动调节阀3-1，热泵系统第一自动调节阀3-1进口，通过蒸汽管道连接汽轮机的抽汽或减温减压的锅炉蒸汽；吸收式热泵驱动源侧出口管道上安装热泵系统疏水阀3-2，通过疏水管道与蒸汽加热系统中的蒸汽加热系统疏水阀4-3相连接，并且
通过疏水管道将蒸汽冷凝水送至除氧器。
34.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的蒸汽加热系统，蒸汽加热器4-2水侧进口管道上安装蒸汽加热系统第二自动关断阀4-5，蒸汽加热系统第二自动关断阀4-5的进口与热泵系统中热泵系统第一自动关断阀3-5出口及系统自动调节阀7出口通过管道相连；蒸汽加热器水侧出口管道上安装蒸汽加热系统第一自动关断阀4-4，蒸汽加热系统第一自动关断阀4-4出口连接热用户供水管道，蒸汽加热器蒸汽侧进口管道上安装蒸汽加热系统自动调节阀4-1，蒸汽加热系统自动调节阀4-1进口，通过蒸汽管道连接汽轮机的抽汽或减温减压的锅炉蒸汽。蒸汽加热器蒸汽侧出口管道上安装蒸汽加热系统疏水阀4-3，蒸汽加热系统疏水阀4-3出口，通过管道连接将蒸汽冷凝水送至除氧器。
35.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的凝汽系统自动调节阀2-2与热泵系统第三自动调节阀3-6，可相互调节，实现凝汽器循环水余热回收利用。所述的热泵系统，位于凝汽器循环水冷却系统与蒸汽加热系统之间，实现低品质余热的利用。
36.本发明基于热泵的凝汽器循环水余热利用装置，所述的热泵系统中热泵系统第二自动调节阀3-4与热泵系统旁路上的系统自动调节阀7，相互调节，可精确控制进入热泵系统的热用户回水流量，从而实现精确控制热泵系统出口热用户回水水温的目的。
37.综上所述的，以上仅对本发明的较佳实施例进行了描述，需要指出的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。