一种深度乏汽余热回收的热泵供热系统的制作方法

本发明属于电厂乏汽余热回收节能领域，具体涉及一种深度乏汽余热回收的热泵供热系统。

背景技术：

高效回收利用火电机组汽轮机乏汽余热对提高我国能源利用效率、减少环境污染具有重要意义。采用蒸汽型溴化锂吸收式热泵回收汽轮机乏汽余热对外供热是回收利用其余热的有效手段。鉴于目前我国火电机组频繁参与调峰、长期运行于宽负荷区间的现实，作为吸收式热泵驱动热源的抽汽压力也将在一定范围内变动。为了使热泵系统在机组低负荷下也能正常运行，其设计的驱动蒸汽压力将小于额定负荷下抽汽压力。对于蒸汽型溴化锂吸收式热泵，其性能受驱动热源压力影响很小，且当来汽压力过高，会使发生器产生结垢、腐蚀等问题，影响系统的安全运行。此外，现有吸收式热泵系统在回收汽轮机乏汽余热时采用间接利用的方案，乏汽热量先传给循环水，热泵再以循环水作为低温热源。该方案增加了系统投资及运行成本，并使低温热源的品质降低，影响系统的性能。

技术实现要素：

本发明提出一种深度乏汽余热回收的热泵供热系统，可以回收更多乏汽余热，提高系统能量利用效率。

一种深度乏汽余热回收的热泵供热系统，包括吸收器、发生器、冷凝器、第一喷射式热泵以及热网回路；其特征在于，吸收器外接有汽轮机排汽管路；吸收器的液体出口与发生器管路连通；所述的发生器内设置第一加热器和冷凝器，第一加热器对发生器内的溶液加热；发生器液体出口与吸收器管路连通；所述的吸收器还外接有热网管路，热网管路依次穿过吸收器和发生器内的冷凝器后输出；发生器中的第一加热器接入驱动蒸汽作为加热热源；汽轮机抽汽连接第一喷射式热泵的高压蒸汽入口，第一喷射式热泵的低压蒸汽入口连接在发生器上部的蒸汽出口，第一喷射式热泵的中压蒸汽出口连接发生器的第一加热器入口。

本发明通过取消乏汽与循环水换热及循环水在热泵中的蒸发器放热两个环节，使热泵系统大为简化、降低系统投资；由于省略了两个中间换热过程，系统不可逆损失减少，且可节约循环水泵功，系统性能大为提高。

本发明的热泵系统直接吸收低温乏汽，省去了传统热泵系统中的蒸发器环节，减少了热泵系统投资及运行成本；

本发明引入的双喷射式热泵结构一方面使热泵系统能在机组宽负荷范围内高效安全运行，另一方面提高了热泵的驱动能量，从而可以回收更多乏汽余热，提高系统能量利用效率；

本发明由于是将乏汽直接引入到热泵系统中，省去了凝汽器环节，对直接空冷火电机组余热回收而言可提高热网出水温度；对湿冷火电机组排汽余热回收而言可降低发电煤耗率。

附图说明

图1是喷射式热泵示意图；

图2是深度乏汽余热回收的热泵供热系统第一喷射式热泵连接示意图；

图3是深度乏汽余热回收的热泵供热系统第二喷射式热泵连接示意图；

其中，吸收器1、发生器2、冷凝器3、喷射式热泵4a、喷射式热泵4b、除液器5、除盐器6、真空泵7、溶液泵8、溶液热交换器9、阀门10、尖峰加热器11、阀门12、锅炉13、汽轮机14、发电机15、汽轮机抽汽口16、凝汽器17、凝结水泵18、回热系统19、阀门20

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明作进一步描述，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

喷射式热泵是一种结构简单、无机械运动部件、安全可靠的节能装置，广泛应用于多种领域。图1给出了喷射式热泵的原理示意图，喷射式热泵包括前端的高压蒸汽入口、侧面的低压蒸汽入口以及末端的中压蒸汽出口；高压蒸汽入口内设置有喷嘴，低压蒸汽入口位于喷嘴的侧面，高压蒸汽与低压蒸汽进入混合腔内混合后形成中压蒸汽，最后由位于末端的中压蒸汽出口输出。从高压蒸汽入口引入高压蒸汽作为动力蒸汽，经过喷嘴膨胀形成高速汽流，压力降低形成低压区，通过低压蒸汽入口抽吸低压蒸汽至混合腔，混合后降速升压形成压力介于高压蒸汽与低压蒸汽之间的中压蒸汽经中压蒸汽出口排出，其实质是利用高压蒸汽的动能来提升低压蒸汽的压力。

如图2所示，本发明提出的一种耦合蒸汽型喷射-乏汽直接吸收式复合热泵的汽轮机排汽余热回收系统由吸收器1、发生器2、冷凝器3、喷射式热泵4a、除液器5、除盐器6、真空泵7、溶液泵8、溶液热交换器9、阀门10、尖峰加热器11、阀门12、锅炉13、汽轮机14、发电机15、汽轮机抽汽口16、凝汽器17、凝结水泵18、回热系统19、阀门20等组成。

吸收器1外接有汽轮机排汽管路，汽轮机排汽直接进入吸收器1；吸收器1的气体出口与设置有真空泵7的不凝结气体管路相连通，吸收器1的液体出口依次经过稀溶液管路上的溶液泵8和溶液热交换器9与内设有冷凝器3的发生器2连通；所述的发生器2内设置加热器，加热器对发生器2内的溶液加热；位于发生器2内经加热管路加热后形成的浓溶液经发生器出口与溶液热交换器9的另一入口相连通，且经溶液热交换器9后通入吸收器1中；所述的吸收器1还外接有热网管路，热网管路依次穿过吸收器1和发生器2内的冷凝器3后输出，冷凝器3的液体出口与输出疏水的蒸汽凝结水管路相连通，蒸汽凝结水管路上设置有除盐器6。其中，溶液为溴化锂溶液，发生器2内溴化锂溶液的浓度大于吸收器1内溴化锂溶液的浓度，且发生器2内溴化锂溶液的温度高于吸收器1内溴化锂溶液的温度。

热网回水依次通过吸收器1、冷凝器3、尖峰加热器11成为热网供水外对供热。汽轮机抽汽通入尖峰加热器11壳侧，尖峰加热器管路上设置旁路并安装阀门。

其中，发生器2内设置有分离并回收蒸汽中的液滴的除液器5，除液器5位于发生器2内溴化锂溶液液面与冷凝器3之间。

发生器2中的加热器a接入驱动蒸汽作为加热热源，驱动蒸汽来自喷射式热泵4a的中压蒸汽出口：汽轮机抽汽由喷射式热泵4a的高压蒸汽入口进入，喷射式热泵4a的低压蒸汽入口连接在发生器2上部的蒸汽出口，喷射式热泵4a的中压蒸汽出口连接发生器2的加热器入口；冷凝器3设置于发生器2内，冷凝器3上连接有冷凝器蒸汽凝结水管路；发生器2底部的加热管路出口连接驱动蒸汽疏水管路，驱动蒸汽疏水管路与冷凝器蒸汽凝结水管路汇合，通过除盐器6将疏水送入汽轮机组凝汽器或者除氧器，开始新的循环。加热器采用加热管路，设置在发生器内的加热管路为蛇形或环形等形状。

为充分回收排汽余热，系统中可额外增设另一台喷射式热泵4b及相应加热器b，系统中同时存在两台喷射式热泵及相应加热器。如图3所示，汽轮机抽汽由另一台喷射式热泵4b的高压蒸汽入口进入，喷射式热泵4b的低压蒸汽入口连接汽轮机低温乏汽，喷射式热泵4b的中压蒸汽出口连接发生器2的加热器b入口；通过将部分低温乏汽通过喷射式热泵进行提高品质后用于热泵发生器的加热热源，可以进一步充分回收利用低温乏汽中的热能。两台喷射式热泵可同时设置安装于系统中，相互协调工作。

为了实现系统在机组宽负荷、宽环境条件范围内高效运行，在两台喷射式热泵的被引射蒸汽管路上安装阀门，在喷射式热泵入口和出口之间设置旁路并安装阀门，实现在一定条件下喷射式热泵切除运行。在尖峰加热器管路上设置旁路并安装阀门，实现在一定条件下尖峰加热器切除运行。

系统工作原理如下：

低温乏汽进入吸收器1，在吸收器1中被浓溴化锂溶液吸收，吸收过程产生的热量通过热网水向外供出；浓溴化锂溶液吸收低温乏汽后变为稀溴化锂溶液，经过溶液泵8加压、溶液换热器9加热后进入发生器2，由驱动蒸汽加热，释放出蒸汽，形成浓溴化锂溶液，经溶液换热器4冷却后进入吸收器1，形成热泵循环。发生器2产生的一部分蒸汽(称为被引射蒸汽)作为喷射式热泵4a的低压气，与高压来汽经喷射式热泵4a混合后作为发生器2的驱动蒸汽；发生器2产生的另一部分蒸汽在冷凝器3中对热网水加热，将热量通过热网水向外供出。发生器2形成的驱动蒸汽疏水和冷凝器3中形成的蒸汽凝结水汇合后送入汽轮机组凝汽器，开始新的循环。热网回水依次通过吸收器1、冷凝器3、尖峰加热器11成为热网供水外对供热。为了实现系统在机组宽负荷、宽环境条件范围内高效运行，在喷射式热泵的被引射蒸汽管路上安装阀门10，在喷射式热泵入口和出口之间设置旁路并安装阀门20，在尖峰加热器管路上设置旁路并安装阀门12，分别实现在一定条件下喷射式热泵、尖峰加热器切除运行。

由于汽轮机乏汽内可能含有不凝结气体，在吸收器1上设置真空泵7以保证系统的真空度；考虑到发生器产生的蒸汽可能会携带一些溴化锂溶液液滴，为减少溴化锂溶液损失、保证喷射式热泵系统的正常运行，在发生器2内设置除液器5来分离并回收蒸汽中的液滴。

为了使冷凝器3形成的蒸汽凝结疏水和发生器2形成的驱动蒸汽疏水的品质满足工业生产的要求，在该疏水管路设置了除盐器6。

在机组低负荷工况时，在供暖初寒期，利用喷射式热泵4a抽吸发生器2产生的一部分蒸汽作为热泵发生器的加热热源，喷射式热泵4a投入运行，喷射式热泵4b切除停止运行；在供暖深寒期，增加利用喷射式热泵4b抽吸部分低温乏汽作为热泵发生器的第二加热热源，喷射式热泵4a、4b同时投入运行；供热尖峰时，投入尖峰加热器运行。

在机组高负荷工况时，在供暖初寒期，喷射式热泵4a旁路打开，汽轮机抽汽作为热泵发生器的加热热源，喷射式热泵4a、4b切除停止运行；在供暖深寒期，增加利用喷射式热泵4b抽吸部分低温乏汽作为热泵发生器的第二加热热源，喷射式热泵4b投入运行；供热尖峰时，投入尖峰加热器运行。

两台喷射式热泵相互备用，实现工作切换，可提高供热安全，避免供热事故。当喷射式热泵4a故障时，喷射式热泵4a切除停止运行，利用喷射式热泵4b单独工作，保障供热运行。当喷射式热泵4b故障时，喷射式热泵4b切除停止运行，利用喷射式热泵4a单独工作，保障供热运行。

与常规溴化锂吸收式热泵汽轮机排汽余热回收系统相比，本发明提出的耦合蒸汽型喷射-乏汽直接吸收式复合热泵的汽轮机乏汽深度余热回收系统，一方面取消了蒸发器，简化了系统，降低了投资，提高了系统性能，减少了运行成本；另一方面可实现系统在机组宽负荷、宽环境条件范围内高效运行。

本发明不仅适合用于湿冷机组，更适用于空冷机组。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。