[實用新型]一種直接回收汽輪機排汽余熱并加熱凝結水系統

有效

• 申請號: 201520356449.1
• 申請日: 2015-05-28
• 公開（公告）號: CN204693371U
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 張鵬;周斌;劉德榮;寧罡;呂蒙;王濤
• 申請（專利權）人: 華北電力科學研究院(西安)有限公司
• 主分類號: F22D1/32
• 分類號: F22D1/32;F25B30/06;F01K17/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本實用新型涉及屬于汽輪機冷端優化領域，是利用熱泵直接回收汽輪機排汽余熱并加熱凝結水系統。

背景技術

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，是現代火力發電廠中應用最廣泛的原動機。汽輪機冷端系統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，使汽水循環得以繼續的裝置。目前，汽輪機冷端系統現主要分為直接空冷系統、間接空冷系統及直接水冷系統等。直接空冷系統主要由排汽裝置、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。空氣直接帶走汽輪機排汽的熱量。間接空冷系統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、循環水泵、循環水供水系統、循環水冷卻單元及抽真空系統等組成，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。直接水冷系統是由凝汽器、冷卻塔、循環水泵、循環水供水系統及抽真空系統等組成。

汽輪機排汽在冷端系統內釋放汽化潛熱后凝結成水，一般300MW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?燃燒發熱量中只有40％左右轉變為電能，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境中，這不僅造成了能量的巨大浪費，也對環境造成了極大的影響。

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損，提高整個機組的效率，汽輪機排汽在冷端系統內冷卻后，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，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在汽輪機內做功，在做內功量一定時增加了新汽耗量。

現有冷端系統的特點：

1、設備系統復雜，靜態投資巨大。直接水冷系統需要建設巨大的冷卻塔、循環水系統等，其靜態投資巨大。在機組運行過程中，需要消耗大量的水資源。間接空冷系統需要建設巨大的冷卻塔、循環水系統、空冷翅片等，其靜態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。

2、能量損失巨大，環境污染嚴重。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境中去，這不僅造成了能量的巨大浪費，且對環境造成了巨大的熱污染。

3、抽汽回熱系統設備復雜，投資、運行成本高。抽汽回熱系統中的加熱器、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在汽輪機內做功，降低了機組的做功能力。

4、水資源浪費巨大。直接水冷機組正常運行時，循環水在冷卻塔內由于蒸發、風吹及排污等原因，每天需要對循環水系統補充大量的水。

近幾年，國內電力行業開始關注和研究汽輪機冷端系統優化，但大多數研究機構主要著眼于汽輪機冷端性能的監測和優化控制、凝汽器的污垢問題以、循環水二次濾網問題、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。