专利名称：改进真空排气热泵型汽轮发电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽轮发电系统，特别是涉及改进真空排气热泵型汽轮发电系统。
背景技术：
发电系统是将机械能转变为电能的一种机器，通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。用汽轮机驱动的发电系统，由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电系统发电，做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。现有技术中对于汽轮发电系统所排放的高温热蒸汽一般采用水冷或者空冷。冷却过程是系统排放的废热与环境的能量之间转换的过程。水冷的传热系数为1762W (m2K)，空汽做冷却介质的传热系数为62W(m2K)。传热系数表征了传热过程的强烈程度，数值越大传热过程越强。由于空冷系统传热系数小，经济效能差，因此目前主要采用水冷却系统。水冷却系统需要消耗大量的水能源作为冷却水，并且无论水冷还是风冷都会将汽轮机排放的高温蒸汽中的热量带走，据统计火力发电的热效率平均只有35%-40%，而能量大部分被冷却系统带走并产生大量废热，降低了热量的利用效率。对于排出的废热虽然可以通过收集利用，但是发电厂往往距离市区比较远，需要将排放的废热加热到一个很高的温度，然后再从从发电厂输送到市区换热站，由于运输温度高于环境温度很多，因此在运输过程中热量损失严重，且热膨胀冷却对管道及相关设备要求较高，从而造成无法有效利用排放的废热。因此急需一种采用其他冷却技术辅助水冷或者空汽冷却的综合制冷系统来降低凝汽器中的温度与蒸汽压，同时实现热能回收再利用，从而有效提高发电热点转换效率。吸收式热泵是一种可以转移热量的技术，通常用于空调等制冷设备。吸收式热泵其是以热能为动力、以水为制冷剂、溴化锂溶液为吸收剂，利用吸收原理来实现制冷的。它由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器等多个部件组成。按驱动热源种类可分为蒸汽型、直燃型、热水型等。其设备安装简单，全部以热能为动力，无噪音，但其应用时具有如下缺点(I)热源要求过高热源必须采用一定温度，如高于90°C的废热源水才能将溴化锂溶液中的水分蒸发，而许多废弃热源温度较低，不能被有效利用，例如40-90°C的热源。(2)热源的转换效率低由于在发生器和蒸发器中液体变为汽体，因此降低了发生器和蒸发器中真空度，使得液体中水分变为汽体更加困难，同理在冷凝器和吸收器中由于汽体转变为液体，压强降低，从而阻碍汽体进一步变为液体，因此使得整体的转换效率降低。由于吸收式热泵存在以上的这些缺陷，导致现有技术中吸收式热泵技术的用途收到一定限制。
发明内容[0009]本实用新型是为了解决以上现有技术中的不足而完成的，本实用新型通过对现有技术的吸收式热泵进行了改进，在发生器和冷凝器之间设置了压缩机a，在吸收器和蒸发器之间设置了压缩机b，压缩机a使发生器中真空度增加，使冷凝器中压强增加从而促进发生器中液体变为汽体，并促进冷凝器中汽体变为液体，因此降低了发生器中溶液水分蒸发所需要的温度，同时压缩机a促使冷凝器中的汽体更容易凝结，压缩机b使吸收器中压强增力口，蒸发器中真空度增加从而促进蒸发器中液体水变为汽体，吸收器中汽体变为液体，因此大幅度提高了热泵的效率。本实用新型还通过使用真空泵持续从凝汽器中抽取热蒸汽进入真空排气集热器，使得部分热蒸汽在真空排气集热器中充分释放潜热，变为汽水混合物，有效降低了凝汽器中高温热蒸汽的凝气负担，并通过抽出的热蒸汽来驱动本实用新型中的吸收式热泵，辅助冷却塔对排放的热蒸汽进行降温、凝结，并通过热泵将汽轮机中排放到凝汽器的热蒸汽中的热量转移，使用该热量将凝汽器冷凝后热蒸汽凝结回水以及驱动出口排出的凝结水进行补热，然后再重新补充到锅炉中。从而充分利用汽轮机排放的乏汽、蒸汽中的热量、减少热排放。提高了冷却效果以及热能回收利用率降低了发电成本。本实用新型的改进真空排气热泵型汽轮发电系统其特征在于所述改进真空排气热泵型汽轮发电系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、改进型吸收式热泵、冷却塔、低温加热装置、真空排气集热器、真空泵，所述汽轮机具有排汽口，所述凝汽器具有抽汽口、进汽口、凝结水出口、冷却水入口、冷却水出口，所述冷却塔具有冷却塔入水口、冷却塔出水口，所述改进型吸收式热泵具有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、压缩机a、压缩机b、驱动入口、驱动出口、冷水入口、冷水出口、制热入口 a、制热入口 b、制热出口 a、制热出口 b，所述压缩机a设置在发生器和冷凝器之间，所述压缩机b设置在吸收器和蒸发器之间。上述的改进真空排气热泵型汽轮发电系统其特征在于所述改进型吸收式热泵的驱动入口和驱动出口设置在发生器上，制热入口 a、制热出口 a设置在冷凝器上，制热入口b、制热出口 b设置在吸收器上，冷水入口、冷水出口设置在蒸发器上。上述的改进真空排气热泵型汽轮发电系统其特征在于所述低温加热装置、锅炉、汽轮机、发电机通过管道依次相连，所述凝汽器抽汽口通过管道及真空泵和真空排气集热器相连，真空排气集热器通过管道和改进型吸收式热泵驱动入口相连，汽轮机排汽口通过管道和凝汽器进汽口相连，所述凝汽器的凝结水出口通过管道和来自改进型吸收式热泵的驱动出口的管道汇合，并和改进型吸收式热泵的制热入口 b相连，改进型吸收式热泵的制热入口 a和制热出口 b相通，制热出口 a通过管道和低温加热装置相连，所述凝汽器的冷却水出口通过管道分为两路，分别和冷却塔入水口和改进型吸收式热泵的冷水入口相连，改进型吸收式热泵的冷水出口和冷却塔出水口通过管道汇合后和凝汽器的冷却水入口相连。上述的改进真空排气热泵型汽轮发电系统其特征在于所述改进型吸收式热泵的发生器通过管道及压缩机a和冷凝器相连接，发生器底部带有三条管道，第一条通过循环泵和吸收器中的喷淋装置相连，第二条通过循环泵和发生器内部上方喷淋装置相连，第三条管道通过循环泵和吸收器底部相连，冷凝器通过管道及循环泵和蒸发器连接，蒸发器通过管道及压缩机b和吸收器连接，蒸发器底部通过循环泵及管道和蒸发器内部上方喷淋装置连接。本实用新型通过用对吸收式热泵进行改进，大大提高了热泵的效率，因此可以有效利用凝汽器中抽出的热蒸汽驱动吸收式热泵对热量产生搬运作用，在冷凝器中辅助对排放的热蒸汽进行降温、凝结，降低了凝汽器中的压强和温度提高了发电效率，并通过热泵将这些热量有效转移，使用该热量将凝汽器内冷凝后热蒸汽凝结回水以及驱动出口排出的水进行补热，并重新补充到锅炉中循环利用，从而充分利用了凝汽器中抽出的蒸汽中的热量、减少热排放，对凝汽器冷却效果改善也能增强凝汽器凝汽效果。本实用新型还通过持续使用真空泵，高强度抽取凝汽器中的热蒸汽，有效降低了凝汽器的凝气压力，而真空排气集热器的设置则充分利用了热蒸汽的潜热，将其变为温度较高的驱动热水，有效提高了改进型吸收式热泵效率。总之，本实用新型有效改善汽轮机输出功率，通过提高热电转换率和热能回收利用两个方面降低了发电成本。
图1本实用新型的热改进热泵辅助凝汽冷却发电系统图2本实用新型的改进型吸收式热泵图3本实用新型的真空排气集热器图号说明I…锅炉，2...抽汽泵，3…汽轮机,4…发电机,5…凝汽器，6…改进型吸收式热泵,7…冷却塔,8…低温加热装置，9…真空排气集热器，10…排汽口，11…进汽口，12…凝结水出口，13…冷却水入口14…冷却水出口，15…冷却塔入水口，16…冷却塔出水口，17…驱动入口，18…驱动出口，19…冷水入口，20…冷水出口，21…制热入口 b，22…制`热入口 a，23…制热出口 b，24…制热出口 a25…发生器，26…冷凝器，27…蒸发器，28…吸收器，29…循环泵30…压缩机a, 31…压缩机b, 32…罐体,33…集热器入口，34…热水泵，35…排气阀，36…集热器出口
具体实施方式
本实用新型的真空排气集热器，结合图3，其具体包括罐体32、集热器入口 33、热水泵34、排气阀35、集热器出口 36。通过使用集热器，使得气体在集热器罐体中释放潜热，变为高温热水，从而用来驱动改进型吸收式热泵。
以下结合附图的图1和图2对本实用新型的改进真空排气热泵型汽轮发电系统和利用该发电系统发电的方法作进一步详细说明。本实用新型的热改进真空排气热泵型汽轮发电系统，请参考图1，2，所述改进真空排气热泵型汽轮发电系统包括锅炉1、抽汽泵2、汽轮机3、发电机4、凝汽器5、改进型吸收式热泵6、冷却塔7、低温加热装置8、真空排气集热器9、真空泵2，所述汽轮机具有排汽口 10，所述凝汽器具有抽汽口 32、进汽口 11、凝结水出口 12、冷却水入口 13、冷却水出口 14，所述冷却塔具有冷却塔入水口 15、冷却塔出水口 16，所述改进型吸收式热泵具有发生器25、冷凝器26、蒸发器27、吸收器28、循环泵29、压缩机a30、压缩机b31、驱动入口 17、驱动出口
18、冷水入口 19、冷水出口 20、制热入口 a22、制热入口 b21、制热出口 a24、制热出口 b23，所述压缩机a30设置在发生器25和冷凝器26之间，所述压缩机b31设置在吸收器28和蒸发器27之间。[0031]在本实用新型优选实施例中所述改进型吸收式热泵的驱动入口 17和驱动出口 18设置在发生器上25，制热入口 a22、制热出口 a24设置在冷凝器上26，制热入口 b21、制热出口 b23设置在吸收器28上，冷水入口 19、冷水出口 2027设置在蒸发器上。在本实用新型另一优选实施例中所述低温加热装置8、锅炉1、汽轮机3、发电机4通过管道依次相连，所述凝汽器抽汽口 32通过管道及真空泵2和真空排气集热器9相连，真空排气集热器9通过管道和改进型吸收式热泵驱动入口 17相连，汽轮机排汽口 10通过管道和凝汽器进汽口 11相连，所述凝汽器5的凝结水出口 12通过管道和来自改进型吸收式热泵6的驱动出口 18的管道汇合，并和改进型吸收式热泵6的制热入口 b21相连，改进型吸收式热泵的制热入口 a22和制热出口 b23相通，制热出口 a24通过管道和低温加热装置8相连，所述凝汽器5的冷却水出口 14通过管道分为两路，分别和冷却塔入水口 15和改进型吸收式热泵的冷水入口 19相连，改进型吸收式热泵6的冷水出口 20和冷却塔出水口 16通过管道汇合后和凝汽器5的冷却水入口 13相连。在本实用新型另一优选实施例中，所述改进型吸收式热泵6的发生器25通过管道及压缩机a30和冷凝器26相连接，发生器25底部带有三条管道，第一条通过循环泵(图中未给出编号)和吸收器中的喷淋装置相连，第二条通过循环泵29和发生器25内部上方喷淋装置相连，第三条管道通过循环泵(图中未给出编号)和吸收器28底部相连，冷凝器26通过管道及循环泵(图中未给出编号)和蒸发器27连接，蒸发器27通过管道及压缩机b和吸收器28连接，蒸发器27底部通过循环泵(图中未给出编号)及管道和蒸发器27内部上方喷淋装置连接。本实用新型利用上述的改进真空排气热泵型汽轮发电系统进行发电的原理，参考图1、图2、图3做一下说明，其包括以下步骤步骤I，加热锅炉I，使锅炉I中的水受热产生蒸汽，蒸汽通过管道进入汽轮机3，汽轮机3输出动力使发电机4产生电力；步骤2，真空泵2通过抽汽口 32从凝汽器5中抽取部分热蒸汽，进入真空排气集热器9，热蒸汽在真空排气集热器9中放出潜热并液化为热水，热水通过管道进入改进吸收式热泵驱动入口 17并输送到改进型吸收式热泵发生器25中，驱动热泵工作；步骤3，汽轮机排汽口 10排出的热蒸汽通过管道进入凝汽器5中，冷却塔出水口16通过管道和改进型吸收式热泵蒸发器27上的冷水出口 20的管道汇合并从凝汽器冷却水入口 13将冷却水送入凝汽器5，吸收凝汽器5中热蒸汽的热量后温度升高，从凝汽器冷却水出口 14排出并分为两部分，一部分通过管道从冷却塔入水口 15返回冷却塔降温，另一部分通过管道以及冷水入口 19返回改进型吸收式热泵6并在吸收热泵的蒸发器27中放出热量降温，随后从冷水出口排出再次进入凝汽器5 ；步骤4，从改进型吸收式热泵的驱动出口 18排出的凝结水通过管道和从凝汽器5的凝结水出口 12排出的凝结水汇合后通过管道和制热入口 b21相连，进入改进型吸收式热泵的吸收器28，先吸收溴化锂汽浓溶液吸收水蒸汽释放的相变热和溶解热升温，然后从制热出口 b23排出后进入制热入口 a22，再在冷凝器中吸收水蒸汽凝结热后从制热出口 a24排出，通过管道进入低温加热装置8，再通过管道进入锅炉I完成循环；其中所述改进型吸收式热泵制冷并输出热水的步骤包括；步骤a，发生器25中的喷淋装置通过循环泵29将发生器底部溴化锂稀溶液喷淋为液滴，所述液滴与驱动入口 17进入的来自真空排气集热器9的热水管道接触，吸收热量后水分汽化，压缩机a30通过管道抽取发生器25中的汽体进入冷凝器26，同时保持发生器25维持较高真空度；在冷凝器26中蒸汽遇到制热入口 a22进来的热水，放出热量，变成冷凝水液滴，制热入口 a22中进入的凝结回水水通吸收了蒸汽放出的热量升高温度并从制热出口a24排出，压缩机a30使发生器25中压强降低，使冷凝器26中压强增加从而促进发生器25中液体中水分变为汽水蒸汽，并促进冷凝器26中汽水蒸汽变为液体；步骤b，冷凝器26中的冷凝水通过管道及循环泵进入蒸发器，并被蒸发器27中喷淋装置喷淋为液滴，液滴和蒸发器冷水入口 19的管道接触吸收其中热量变为汽低温低压水蒸汽，管道中冷水温度降低，并从蒸发器27的冷水出口 20排出完成制冷、降温、热回收过程;步骤C，冷凝器26中的蒸汽通过管道被压缩机b31抽入吸收器28，来自发生器25下部的溴化锂浓溶液通过循环泵和管道进入吸收器28的喷淋装置，并被喷淋为液滴，蒸汽和液滴相遇吸收溶解，水由汽态变为液态放出热量，热量传递给制热入口 b21中进来的凝结回水，凝结回水吸收热量升温后由制热入口 b21排出，压缩机b31使蒸发器27中压强降低，吸收器28中压强升高从而促进蒸发器27中液体变为汽体，吸收器28中汽体变为液体；步骤d，吸收器28中的溴化锂浓溶液吸收蒸汽后变为溴化锂稀溶液，并通过管道及循环泵再次输送到发生器，完成循环。其中所述真空排气集热器工作的原理参考图3包括；步骤一，真空泵将凝汽器中的低压饱和蒸汽经过集热器入口 33管道抽压到罐体32中，在罐体32中不断累积，达到I个大气压，这时随着压力升高，部分水蒸气失去饱和度，变为液体，放出热量，导致温度升高，并在罐体32底部累积部分凝结水，管体空腔内是高温饱和蒸汽；步骤二，达到一个大气压以上后，温度达到100度以上，足够推动吸收式热泵工作，经过热水泵34，从罐体32抽出，经过集热器出口 36管道，通入吸收式热泵驱动入口，驱动热泵工作；步骤三，少量混入水蒸气的不凝气，通过排气阀35在达到一定压力后，除湿排出到大气中。减少氧气混入对全系统的腐蚀，提高系统工作效率。从上述实施方式来看，本实用新型通过用对吸收式热泵进行改进，大大提高了热泵的效率，因此可以有效利用凝汽器中抽出的部分热蒸汽通过集汽器转变为热水并驱动吸收式热泵对热量产生搬运作用，在凝汽器中辅助对汽轮机排放的热蒸汽进行降温、凝结，提高了凝汽器中的真空度和降低冷却水温度提高了发电效率，并通过热泵将部分热量有效转移，使用该热量将凝汽器冷凝后热蒸汽凝结回水以及驱动出口排出的水进行补热，并重新补充到锅炉中循环利用，从而部分利用了汽轮机排放的蒸汽中的热量、减少热排放，减少了锅炉能耗，通过提高热电转换率和热能回收利用两个方面降低了发电成本。上述仅对本实用新型中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种改进真空排气热泵型汽轮发电系统，其特征在于:所述改进真空排气热泵型汽轮发电系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、改进型吸收式热泵、冷却塔、低温加热装置、真空排气集热器、真空泵，所述汽轮机具有排汽口，所述凝汽器具有抽汽口、进汽口、凝结水出口、冷却水入口、冷却水出口，所述冷却塔具有冷却塔入水口、冷却塔出水口，所述改进型吸收式热泵具有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、压缩机a、压缩机b、驱动入口、驱动出口、冷水入口、冷水出口、制热入口 a、制热入口 b、制热出口 a、制热出口 b，所述压缩机a设置在发生器和冷凝器之间，所述压缩机b设置在吸收器和蒸发器之间。
2.根据权利要求1所述的改进真空排气热泵型汽轮发电系统其特征在于:所述改进型吸收式热泵的驱动入口和驱动出口设置在发生器上，制热入口 a、制热出口 a设置在冷凝器上，制热入口 b、制热出口 b设置在吸收器上，冷水入口、冷水出口设置在蒸发器上。
3.根据权利要求 2所述的改进真空排气热泵型汽轮发电系统其特征在于:所述低温加热装置、锅炉、汽轮机、发电机通过管道依次相连，所述凝汽器抽汽口通过管道及真空泵和真空排气集热器相连，真空排气集热器通过管道和改进型吸收式热泵驱动入口相连，汽轮机排汽口通过管道和凝汽器进汽口相连，所述凝汽器的凝结水出口通过管道和来自改进型吸收式热泵的驱动出口的管道汇合，并和改进型吸收式热泵的制热入口 b相连，改进型吸收式热泵的制热入口 a和制热出口 b相通，制热出口 a通过管道和低温加热装置相连，所述凝汽器的冷却水出口通过管道分为两路，分别和冷却塔入水口和改进型吸收式热泵的冷水入口相连，改进型吸收式热泵的冷水出口和冷却塔出水口通过管道汇合后和凝汽器的冷却水入口相连。
4.根据权利要求2或3所述的改进真空排气热泵型汽轮发电系统其特征在于:所述改进型吸收式热泵的发生器通过管道及压缩机a和冷凝器相连接，发生器底部带有三条管道，第一条通过循环泵和吸收器中的喷淋装置相连，第二条通过循环泵和发生器内部上方喷淋装置相连，第三条管道通过循环泵和吸收器底部相连，冷凝器通过管道及循环泵和蒸发器连接，蒸发器通过管道及压缩机b和吸收器连接，蒸发器底部通过循环泵及管道和蒸发器内部上方喷淋装置连接。
专利摘要本实用新型公开了一种改进真空排气热泵型汽轮发电系统，所述改进真空排气热泵型汽轮发电系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、改进型吸收式热泵、冷却塔、低温加热装置、真空排气集热器、真空泵。本实用新型通过改进型吸收式热泵和冷却塔同时实现对凝汽器冷却水降温，并通过从凝汽器中抽出部分高温汽体进入真空排气集热器，有效放出潜热变为高温汽水混合物，作为改进型吸收式热泵驱动热源，将汽轮机排放热蒸汽中的热量转移用来将凝汽器排出的液化凝结回水以及热泵驱动出口排出的凝结水加热后返回锅炉，从而减少热排放，改善凝汽效果，提高汽轮机输出功率，降低了发电成本。
文档编号F25B30/00GK202914146SQ201220515779
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者苟仲武 申请人:苟仲武