一种含内部余热回收功能的空冷发电系统的制作方法

本发明涉及一种具备内部余热回收的空冷发电系统(如图1所示)，利用汽轮机低压抽汽驱动蒸汽型溴化锂吸收式热泵装置来回收汽轮机乏汽的热量用于锅炉给水加热，从而达到空冷电厂节能、减排的目的，在缺水地区空冷发电厂具有广阔的推广前景。

背景技术：

在缺水地区发电装置通常采用空冷的发电系统，常规的空冷发电系统(如图4所示)，包括：锅炉(1)、汽轮机(2)、发电机(3)、空冷器(4)、凝结水泵(5)、低压加热器(7)、除氧器(8)、给水泵(9)、高温凝结水泵(10)、高压加热器(12)。这些部件通过管路(或联轴器)相连接。

该发电系统虽然解决了缺水地区发电的基本问题，但由于内部余热没有得到有效利用导致系统的发电效率受到明显的影响，尤其在夏季高温季节，汽轮机排汽温度高、排汽背压高，汽轮机的作功能力受到明显的影响。

这种弊病影响了空冷发电系统在缺水、干燥地区的普及与推广，也成为本发明重点要解决的课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于充分回收空冷发电系统内部余热来提升系统发电能力和发电效率。

本发明是这样实现的：

一种含内部余热回收功能的空冷发电系统，包括：锅炉(1)、汽轮机(2)、发电机(3)、空冷器(4)、凝结水泵(5)、蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)、低压加热器(7)、除氧器(8)、给水泵(9)、高温凝结水泵(10)、中温凝结水泵(11)、高压加热器(12)。这些部件通过管路、阀门(I，II，III，IV)、联轴器相连接。所述锅炉(1)给水进口端 1-1通过管道与高压加热器(12)的热水出口端12-4相连，锅炉(1)蒸汽出口端1-2通过管道与汽轮机(2)高压蒸汽进口端2-1相连；汽轮机(2)通过联轴器与发电机(3)相连；汽轮机(2)高压抽汽端2-2通过管道与高压加热器(12)蒸汽进口端12-1相连，汽轮机 (2)低压抽汽端2-3通过管道与低压加热器(7)蒸汽进口端7-1相连，汽轮机(2)排汽口2-4通过管道与空冷器(4)乏汽进口4-1相连，汽轮机(2)排汽口2-4通过管道与阀I 与蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)余热汽进口6-1相连；空冷器(4)凝水出口4-2通过管道、凝结水泵(5)与蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)热水进口6-3相连；低压加热器(7) 凝水出口7-2通过管道、中温凝结水泵(11)与低压加热器(7)热水进口7-3相连，蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)蒸汽进口6-5通过管道、阀III与汽轮机(2)低压抽汽口2-3 相连，蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)凝水出口6-6通过管道、阀IV、中温凝结水泵(11) 与低压加热器(7)热水进口7-3相连，蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)余热水出口6-2通过管道、阀II、凝结水泵(5)与蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)热水进口6-3相连，蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)热水出口6-4通过管道与低压加热器(7)热水进口7-3相连；低压加热器(7)热水出口7-4通过管道与除氧器(8)热水进口8-2相连；除氧器(8)蒸汽进口8-1通过管道与汽轮机(2)低压抽汽口2-3相连，除氧器(8)热水出口8-3通过管道、给水泵(9)与高压加热器(12)热水进口12-3相连；高压加热器(12)凝水出口 12-2通过管道、高温凝结水泵(10)与高压加热器(12)热水进口12-3相连。其中：

锅炉(1)既可以是一种利用燃料(燃煤、燃油或燃气等)燃烧产生蒸汽的热能设备，也可以是一种以余热(烟气、高温热水、高温导热油等)加热水产生蒸汽的热能设备；

汽轮机(2)是一种蒸汽驱动的能带动发电机(3)发电的动力设备；

空冷器(4)是一种利用空气直接将汽轮机乏汽冷凝为凝水的非接触式换热设备；

蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)是一种以蒸汽作为驱动能源、以溴化锂溶液为吸收剂、以水为制冷剂、利用水在真空下汽化吸热的原理来吸收余热汽(或水)的热量、利用溶液吸收水蒸汽放热、水蒸汽冷凝放热的原理来加热热水的增热型节能设备。如图2所示，主要由蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器等换热器组合而成构成。

空冷发电系统要求汽轮机(2)的乏汽余热可以如图3通过中间汽水换热器间接连接的方式被蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)所吸收。

高压加热器(12)是一种利用汽轮机高压抽汽加热锅炉(1)高温给水的非接触式换热器；

低压加热器(7)是一种利用汽轮机低压抽汽加热锅炉(1)中温给水的非接触式换热器；

所述除氧器(8)是一种利用汽轮机低压抽汽除去凝结水中氧气的接触式换热器。

本专利较传统的空冷发电系统在热能利用方面有明显的优势。

传统的空冷发电系统(其流程图如图4所示)，包括：锅炉(1)、汽轮机(2)、发电机(3)、空冷器(4)、凝结水泵(5)、低压加热器(7)、除氧器(8)、给水泵(9)、高温凝结水泵(10)、高压加热器(12)。这些部件通过管路(或联轴器)相连接。

汽轮机的热能作功发电能力取决于作功蒸汽量和蒸汽的进出口参数，作功蒸汽量越多汽轮机的作功能力越强，汽轮机的进口蒸汽参数(温度、压力)越高汽轮机的作功能力越强，汽轮机的出口蒸汽参数(温度、压力)越低汽轮机的作功能力越强，传统的空冷发电系统由于要消耗部分具备作功能力的蒸汽用于空冷器凝结水的加热，导致作功蒸汽量的减少，从而导致汽轮机的作功能力下降，若要增加汽轮机的蒸汽供给量，势必增加空冷器的乏汽进汽量，导致冷凝压力提升，即：汽轮机的背压提升，从而降低汽轮机单位蒸汽量的发电量。

本专利(如图1)通过在空冷器旁边并联一个蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)，回收部分汽轮机(2)乏汽的热量，同时，从汽轮机低压抽汽端2-3引一路蒸汽来驱动热泵(6)，将本来全部要由具备作功能力的蒸汽加热凝结水的工艺路线改为由部分蒸汽、部分乏汽的热量加热凝结水的工艺路线，回收多少乏汽的热量就能节省多少蒸汽的热量。通常情况下，这部分凝水加热蒸汽耗量能够节省40％以上，在此情况下可提高空冷发电系统的发电效率 1％-3％。

附图说明

附图1一种含内部余热回收功能的空冷发电系统图；

附图2蒸汽型溴化锂吸收式热泵余热制热原理图；

附图3热泵机组间接回收汽轮机乏汽余热的连接方式的示意图；

附图4传统的空冷发电系统流程图

具体实施方式

如图1，包括：锅炉(1)、汽轮机(2)、发电机(3)、空冷器(4)、凝结水泵(5)、蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)、低压加热器(7)、除氧器(8)、给水泵(9)、高温凝结水泵(10)、中温凝结水泵(11)、高压加热器(12)。这些部件通过管路、阀门(I， II，III，IV)、联轴器相连接。该系统采用人工调节或自动控制进行调节。

结合某一特定的采用余热驱动的锅炉(1)参数来进行空冷发电系统具体实施方式说明：

在蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)正常工作时，阀门(I，II，III，IV)打开，锅炉(1) 产生1.3Mpa，290℃，280t/h的蒸汽进入汽轮机(2)进汽端2-1，驱动汽轮机(2)作功、带动发电机(3)发电，在高压抽汽端2-2抽取1.0Mpa，250℃，10t/h蒸汽加热高压加热器 (12)的给水；在低压抽汽端2-3抽取0.8Mpa，220℃，37t/h低压蒸汽，其中24t/h蒸汽加热低压加热器(7)的给水，8t/h蒸汽驱动蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)，5t/h蒸汽驱动除氧器(8)；排出60℃，233t/h乏汽，其中的226t/h进入空冷器(4)，被室外35℃空气冷凝为60℃，226t/h的凝结水，7t/h进入蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)蒸发器放出热量变为60℃，7t/h凝结水；两部分共233t/h凝结水进入蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)的热水进口6-3，被加热到90℃流出蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)；24t/h蒸汽加热低压加热器(7)后的95℃凝水与233t/h蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)加热产生的90℃热水混合为265t/h的90.5℃热水进入低压加热器(7)，被加热为265t/h的140℃热水进入除氧器(8)加热，从除氧器(8)流出的150℃，270t/h热水通过给水泵(9)与高压加热器(12) 流出的160℃，10t/h凝水汇合为150.03℃，280t/h热水进入高压加热器(12)加热，加热产生的170℃，280t/h热水进入锅炉(1)重新加热为蒸汽。周而复始，实现含内部余热回收的空冷发电系统的发电流程。

在此过程中，蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)是余热回收的核心设备，其工作过程如下：来自汽轮机(2)60℃乏汽进入蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)蒸发器加热冷剂水，产生50℃，92.5mmhg饱和水蒸汽，自身变为60℃凝结水；50℃，92.5mmhg饱和水蒸汽被来自发生器的 62％，105℃的溴化锂浓溶液吸收放出热量，将60℃热水加热至75℃送人冷凝器；62％，105℃的溴化锂溶液吸收水蒸汽、放出热量后变为58％，95℃的溴化锂稀溶液被内部换热器加热至 140℃后进入发生器；在发生器中0.8MPA蒸汽将溴化锂稀溶液加热为62％，145℃的浓溶液同时产生温度为145℃，压力为634mmhg的过热蒸汽；62％，145℃的浓溶液被内部换热器降温至105℃回到吸收器继续吸收水蒸汽；温度为145℃，压力为634mmhg的过热蒸汽进入冷凝器放出热量将75℃热水加热至90℃。

通过这个过程，实现了蒸汽与乏汽的热量同时用于将60℃热水加热至90℃，而原来的空冷系统这部分加热完全依靠低压抽汽，即：原来233t/h凝结水从60℃热水加热至90℃要消耗15t/h的0.8MPA蒸汽，通过采用蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)后回收了7t/h的60℃乏汽的热量，只消耗了8t/h的0.8MPA蒸汽，节省了45％以上的蒸汽量，由此达到提高空冷发电效率1％-3％的目的。

如果蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)进口乏汽的管路过长，也可以利用如图3所示的间接利用乏汽的方案，将乏汽的余热通过汽水换热器转化为余热水的热量加以利用。达到差不多的节能效果。

当蒸汽型溴化锂吸收式热泵(6)出现异常情况或需要检修时时，阀门(I，II，III， IV)关闭，空冷发电系统的发电流程与如图4所示的传统空冷发电系统一致，从而保证了发电系统的可靠性。

综上说明可知，本专利提出了一种具备内部热回收的空冷发电系统，包括系统、流程、设备组成、管路连接等。