[發明專利]乏汽串聯式引入熱泵的水冷式汽輪機余熱直接回收系統

有效

• 申請號: 201110366315.4
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102425783A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 張茂勇;張軍
• 申請（專利權）人: 北京中科華譽能源技術發展有限責任公司
• 主分類號: F22D11/06
• 分類號: F22D11/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于基于吸收式換熱的乏汽余熱回收熱電聯產領域，特別涉及乏汽串聯式的引入吸收式熱泵的水冷式汽輪機余熱回收系統。

背景技術

目前中國北方地區供暖的主要系統形式是：熱電聯產、區域鍋爐房和分散采暖各占約1/3，其中一次能源利用效率最高、減排效果最好、經濟性最合理的熱電聯產的推廣應用受到難以大規模擴展熱網規模及其供熱能力等因素的限制，亟需采取更好的技術路線與政策規劃加以推廣。由清華大學建筑節能研究中心創造性地開發的基于吸收式換熱進行乏汽余熱回收和大溫差供熱的相關專利技術，可實現在熱電廠采用吸收式熱泵回收汽輪機乏汽余熱用于集中供熱，將可使熱電廠能源利用效率提高15～25％，并大幅擴大其供熱能力。該技術已應用于工程實踐并獲得良好節能減排效果和經濟效益。

采用吸收式熱泵實現乏汽余熱回收的方式包括乏汽直接回收和間接回收兩種。圖1為常規的乏汽余熱間接回收方式的水冷式熱電聯產系統結構原理圖，該系統主要由水冷式凝汽器1、原有的乏汽連接管2、汽輪機6、發電機7、吸收式熱泵9、水冷式冷卻塔10和冷卻水循環水泵11組成；其中，發電機7與汽輪機6相連，汽輪機6通過乏汽連接管2與水冷式凝汽器1相連，通過管道與吸收式熱泵9相連；吸收式熱泵9與水冷式凝汽器1和冷卻水循環水泵11構成循環回路，水冷式凝汽器1還與水冷式冷卻塔10和冷卻水循環水泵11構成回路。該余熱間接回收方式為：被水冷式凝汽器1加熱的冷卻循環水被送入到吸收式熱泵9的蒸發器進行放熱，并由吸收式熱泵9將其熱量轉移到一次網回水中加以利用，因此乏汽余熱是通過冷卻循環水間接地被回收利用的。

另一種是乏汽直接回收方式的水冷式熱電聯產系統，與圖1所不同的是，在該余熱直接回收方式中，汽輪機6乏汽通過乏汽連接管2直接送入吸收式熱泵9的蒸發器進行放熱，并由吸收式熱泵9將其熱量轉移到一次網回水中加以利用。但這種汽輪機乏汽冷卻系統的凝汽器是采用空冷島方式，由于其通常具有較長的圓形引出管，便于設置電動蝶閥進行乏汽流量分配和控制，因此可實現采用該乏汽直接回收方式。但是對于常規的采用水冷式凝汽器的水冷式熱電聯產系統，則由于無此圓管引出結構，且通?，F場空間較為緊湊，幾乎不可能采用通常的方法直接引出乏汽，因此無法實施直接回收方式。

兩者比較而言，前者由于需首先將乏汽余熱轉移到冷卻水中，再由冷卻水送入吸收式熱泵進行余熱回收，其結果是損失了10～15℃的換熱溫差，這將帶來如下不利影響：導致吸收式熱泵的蒸發溫度大幅下降，導致同一臺的熱泵主機的制熱量下降，制熱系數下降，被加熱的一次網回水在熱泵中的溫升大幅降低，加熱量中乏汽余熱所占比例下降，乏汽總量中被回收利用的比例下降，吸收同樣的乏汽量所需要的主機臺數大為增加，初投資及占用空間大幅增加，節能效益和經濟收益大幅下降，許多實際熱電廠熱電聯產系統的改造方案設計實踐證明，這兩種方式的乏汽回收量及其節能效益可相差2倍以上。因此，在可能的情況下應優先選用乏汽直接進入吸收式熱泵進行余熱回收的方式而非通過冷卻水回收預熱的間接回收方式，特別是采用空冷島進行乏汽冷凝的汽輪機循環系統只能選擇乏汽直接回收的方式。

但是，目前大量已建和新建的采用水冷式乏汽冷卻(包括直流冷卻方式和濕冷方式)的熱電聯產系統，由于其汽輪機(低壓缸)乏汽排出口與水冷式凝汽器之間往往連接較為緊湊，并且多有采用矩形管道或其它異型管道而非圓形管道進行連接，因此難以開設乏汽引出口。并且往往也難以設置或增設大型閥門用于切斷或調節乏汽流量以滿足吸收式熱泵對乏汽余熱回收的要求。由此，對于采用水冷式凝汽器的熱電聯產系統，特別是大型系統，幾乎無法實現乏汽的直接引出，因而只得采用通過冷卻水進行間接余熱回收的方式。

因此，采用水冷式凝汽器的熱電聯產系統有必要探尋全新的乏汽引出方法以提高吸收式熱泵的乏汽余熱回收性能、提高節能減排效果及其經濟性。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種乏汽串聯式引入熱泵的水冷式汽輪機余熱直接回收系統，該系統增設了乏汽引出結構，將乏汽首先引入到吸收式熱泵進行余熱回收，然后送回水冷式凝汽器將乏汽全部冷凝，解決了乏汽直接引入吸收式熱泵的技術難題，實現更高效率和更大幅度的回收乏汽余熱用于供熱并降低熱電廠熱耗率。