一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统及工作方法与流程

本发明涉及褐煤发电技术领域，具体涉及一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统及工作方法。

背景技术：

褐煤是一种水分含量高、热值低的矿产煤，在我国储量丰富、价格低廉，是未来我国火电的主要燃料之一。直接燃褐煤发电系统锅炉排烟热损失大，辅机耗电量高，因此发电效率较低。对褐煤进行预干燥提质，降低其水分，可使锅炉排烟降低，从而提高发电系统效率。褐煤预干燥过程产生的乏气含有大量水蒸汽，蕴含较大的潜热，对其进行回收利用，一方面可进一步提升系统效率，另一方面具有额外的节水效益。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统及工作方法，其中热泵为开式系统，其驱动热源为干燥乏气显热和汽轮机抽汽，低温热源为干燥乏气潜热，且乏气直接通入吸收器，省去了蒸发器环节，提高了系统性能并降低了系统投资。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统，包括锅炉1、汽轮机2、发电机3、凝汽器5、凝结水泵6、汽轮机回热系统7、干燥机8、干燥乏气除尘器9、热泵发生器10、冷凝器12和热泵吸收器13；

锅炉1、汽轮机2和发电机3依次相连；汽轮机2的排气口、凝汽器5、凝结水泵6、汽轮机回热系统7和锅炉1依次相连；汽轮机抽汽口4与汽轮机回热系统7相连；

热泵发生器10内设有冷凝器12，锅炉1烟气抽气口与干燥机8的干燥热源入口相连通，干燥机8的乏气出口与干燥乏气除尘器9入口相连通，干燥乏气除尘器9出气口与热泵发生器10的第一组换热管的入口相连通，干燥乏气除尘器9下端的除尘口与干燥煤的输送装置相连通；热泵发生器10第一组换热管的出口直接通入热泵吸收器13；热泵吸收器13的液体出口经稀溶液管路与热泵发生器10相连通，热泵发生器10的液体出口经浓溶液管路与热泵吸收器13的液体入口相连通；冷凝器12的液体出口与盛水容器相连通；热泵发生器10的第二组换热管的入口与汽轮机抽汽口4的某一级回热抽汽口相连通，热泵发生器10的第二组换热管的出口与凝汽器5下部的热井相连通；

热泵吸收器13的换热管路入口与汽轮机回热系统7的凝结水管路旁路或与暖风器17的加热管出口相连通，热泵吸收器13的换热管路出口与冷凝器12换热管入口相连通；冷凝器12换热管出口与汽轮机回热系统7的某一级加热器后的凝结水管路相连通或与暖风器17的加热管入口相连通。

在热泵吸收器13上设置真空泵14；热泵发生器10与冷凝器12间设置除液器11；热泵发生器10的出口与热泵吸收器13的入口相连通的管路上安装有溶液泵15和溶液热交换器16；所述热泵发生器10、除液器11、冷凝器12、热泵吸收器13、溶液泵15和溶液热交换器16组合形成吸收式热泵。

所述吸收式热泵采用cacl2溶液作为工质。

所述干燥机8采用混合式干燥机。

在所述热泵吸收器13中，浓溶液采用喷淋的方式与乏气直接接触，实现热换与吸收乏气中的水蒸汽。

所述的一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统的工作方法，从锅炉1中抽取部分烟气送入干燥机8中干燥褐煤原煤，干燥后的煤送入锅炉1燃烧，燃烧产生的烟气一部分被抽出用于干燥褐煤，一部分在锅炉1中加热工质水；工质水吸热变成高温高压水蒸汽，送入汽轮机2中膨胀做功，机械功通过发电机3转化成电能输出；做过功的汽轮机排汽在凝汽器5中凝结变成凝结水，凝结水经凝结水泵6、汽轮机回热系统7除氧、加热、升压变为给水，送入锅炉1，开始新的循环；干燥机8中产生的乏气送入干燥乏气除尘器9，乏气中携带的煤粉颗粒通过干燥乏气除尘器9下端的除尘口再送入到干燥煤中最终进入锅炉1燃烧，除尘后的乏气作为吸收式热泵的驱动热源之一，通入热泵发生器10中利用显热加热热泵发生器10中的稀溶液，释放显热后的乏气作为低温热源直接通入热泵吸收器13，乏气中的水蒸汽被热泵吸收器13中的浓溶液吸收，乏气中的不凝结气体通过真空泵14抽出对外排放；由于干燥乏气中显热相比于潜热数量较小，为了能全部回收其潜热，需要再补充部分驱动热源，采用汽轮机抽汽作为热泵发生器10的第二部分驱动热源，热泵发生器10的第二组换热管的入口与汽轮机抽汽口4的某一级回热抽汽口相连，热泵发生器10的第二组换热管的出口与凝汽器5下部的热井相连；热泵吸收器13中的浓溶液吸收水蒸汽变为稀溶液，同时放出热量加热凝结水或者加热空预器入口空气；稀溶液经过溶液泵15、溶液热交换器16送入热泵发生器10，在热泵发生器10中吸收干燥乏气的显热和汽轮机抽汽热量，蒸发出水蒸汽变为浓溶液，浓溶液经过溶液热交换器16回到热泵吸收器13中开始新的循环；蒸发出的水蒸汽进入冷凝器12，二次加热凝结水或者加热空预器入口空气，放热后的水蒸汽凝结成液态水，通过管路引出，该部分水就是干燥乏气中所携带的水蒸汽，通过吸收式热泵实现了回收；

当采用吸收式热泵回收乏气余热用于加热凝结水，热泵吸收器13中的浓溶液吸收水蒸汽放出的热量以及水蒸汽在冷凝器12中冷凝释放的热量都需传递给凝结水，因此汽轮机回热系统7的凝结水管路旁路与吸收器13的换热管路入口相连通；吸收器13的换热管路出口与冷凝器12换热管入口相连通；冷凝器12换热管出口与汽轮机回热系统7的某一级加热器后的凝结水管路相连；

当采用吸收式热泵回收乏气余热用于加热暖风器17入口空气，吸收器13中的浓溶液吸收水蒸汽放出的热量以及水蒸汽在冷凝器12中冷凝释放的热量都需传递给暖风器17入口空气，因此暖风器17的加热管出口与吸收器13的换热管路入口相连通；吸收器13的换热管路出口与冷凝器12换热管入口相连通；冷凝器12换热管出口与暖风器17的加热管入口相连通。

本发明提出一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统，在褐煤烟气预干燥发电系统基础上，采用吸收式热泵梯级回收干燥乏气余热用于加热凝结水或者加热空预器入口空气，同时利用热泵循环回收干燥乏气中的水蒸汽，形成电水联供系统。其中热泵为开式系统，其驱动热源为干燥乏气显热和汽轮机抽汽，低温热源为干燥乏气潜热，且乏气直接通入吸收器，省去了蒸发器环节，提高了系统性能并降低了系统投资。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

(1)本发明所提出的系统利用吸收式热泵分步梯级回收干燥乏气中的热量加热凝结水或者暖风器入口空气，且采用汽轮机抽汽作为驱动热源的补充，确保完全回收乏气余热，从而提高了整个烟气预干燥褐煤发电系统的能源利用效率，同时在热泵循环中通过溶液吸收、蒸发再冷凝的方法回收了褐煤干燥乏气中的水分，实现了电水联供；

(2)本发明中所采用的吸收式热泵为开式系统，省去了蒸发器环节，减少了换热过程的不可逆损失，同时降低了系统投资；

(3)本发明利用热泵循环采用溶液吸收、蒸发再冷凝的方法回收了褐煤干燥乏气中的水分，且溶液吸收过程采用喷淋直接接触方式，极大提高了水回收率以及回收水品质。

附图说明

图1为本发明一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统原理图。

图2为本发明另一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统原理图。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

如图1所示，本发明一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统，其特征在于：包括锅炉1、汽轮机2、发电机3、凝汽器5、凝结水泵6、汽轮机回热系统7、干燥机8、干燥乏气除尘器9、热泵发生器10、冷凝器12和热泵吸收器13；

锅炉1、汽轮机2和发电机3依次相连；汽轮机2的排气口、凝汽器5、凝结水泵6、汽轮机回热系统7和锅炉1依次相连；汽轮机抽汽口4与汽轮机回热系统7相连；

热泵发生器10内设有冷凝器12，锅炉1烟气抽气口与干燥机8的干燥热源入口相连通，干燥机8的乏气出口与干燥乏气除尘器9入口相连通，干燥乏气除尘器9出气口与热泵发生器10的第一组换热管的入口相连通，干燥乏气除尘器9下端的除尘口与干燥煤的输送装置相连通；热泵发生器10第一组换热管的出口直接通入热泵吸收器13；热泵吸收器13的液体出口经稀溶液管路与热泵发生器10相连通，热泵发生器10的液体出口经浓溶液管路与热泵吸收器13的液体入口相连通；冷凝器12的液体出口与盛水容器相连通；热泵发生器10的第二组换热管的入口与汽轮机抽汽口4的某一级回热抽汽口相连通，热泵发生器10的第二组换热管的出口与凝汽器5下部的热井相连通；

如图2所示，热泵吸收器13的换热管路入口与汽轮机回热系统7的凝结水管路旁路或与暖风器17的加热管出口相连通，热泵吸收器13的换热管路出口与冷凝器12换热管入口相连通；冷凝器12换热管出口与汽轮机回热系统7的某一级加热器后的凝结水管路相连通或与暖风器17的加热管入口相连通。

作为本发明的优选实施方式，在热泵吸收器13上设置真空泵14；热泵发生器10与冷凝器12间设置除液器11；热泵发生器10的出口与热泵吸收器13的入口相连通的管路上安装有溶液泵15和溶液热交换器16；所述热泵发生器10、除液器11、冷凝器12、热泵吸收器13、溶液泵15和溶液热交换器16组合形成吸收式热泵。

作为本发明的优选实施方式，所述吸收式热泵采用cacl2溶液作为工质。

作为本发明的优选实施方式，所述干燥机8采用混合式干燥机。

作为本发明的优选实施方式，在所述热泵吸收器13中，浓溶液采用喷淋的方式与乏气直接接触，实现热换与吸收乏气中的水蒸汽。

如图1所示，本发明所述的一种集成吸收式热泵的褐煤基电水联供系统的工作方法，从锅炉1中抽取部分烟气送入干燥机8中干燥褐煤原煤，干燥后的煤送入锅炉1燃烧，燃烧产生的烟气一部分被抽出用于干燥褐煤，一部分在锅炉1中加热工质水；工质水吸热变成高温高压水蒸汽，送入汽轮机2中膨胀做功，机械功通过发电机3转化成电能输出；做过功的汽轮机排汽在凝汽器5中凝结变成凝结水，凝结水经凝结水泵6、汽轮机回热系统7除氧、加热、升压变为给水，送入锅炉1，开始新的循环；干燥机8中产生的乏气送入干燥乏气除尘器9，乏气中携带的煤粉颗粒通过干燥乏气除尘器9下端的除尘口再送入到干燥煤中最终进入锅炉1燃烧，除尘后的乏气作为吸收式热泵的驱动热源之一，通入热泵发生器10中利用显热加热热泵发生器10中的稀溶液，释放显热后的乏气作为低温热源直接通入热泵吸收器13，乏气中的水蒸汽被热泵吸收器13中的浓溶液吸收，乏气中的不凝结气体通过真空泵14抽出对外排放；由于干燥乏气中显热相比于潜热数量较小，为了能全部回收其潜热，需要再补充部分驱动热源，采用汽轮机抽汽作为热泵发生器10的第二部分驱动热源，热泵发生器10的第二组换热管的入口与汽轮机抽汽口4的某一级回热抽汽口相连，热泵发生器10的第二组换热管的出口与凝汽器5下部的热井相连；吸收器13中的浓溶液吸收水蒸汽变为稀溶液，同时放出热量加热凝结水或者加热空预器入口空气；稀溶液经过溶液泵15、溶液热交换器16送入热泵发生器10，在热泵发生器10中吸收干燥乏气的显热和汽轮机抽汽热量，蒸发出水蒸汽变为浓溶液，浓溶液经过溶液热交换器16回到热泵吸收器13中开始新的循环；蒸发出的水蒸汽进入冷凝器12，二次加热凝结水或者加热空预器入口空气，放热后的水蒸汽凝结成液态水，通过管路引出，该部分水就是干燥乏气中所携带的水蒸汽，通过吸收式热泵实现了回收；

如图1所示，当采用吸收式热泵回收乏气余热用于加热凝结水，热泵吸收器13中的浓溶液吸收水蒸汽放出的热量以及水蒸汽在冷凝器12中冷凝释放的热量都需传递给凝结水，因此汽轮机回热系统7的凝结水管路旁路与吸收器13的换热管路入口相连通；吸收器13的换热管路出口与冷凝器12换热管入口相连通；冷凝器12换热管出口与汽轮机回热系统7的某一级加热器后的凝结水管路相连；

如图2所示，当采用吸收式热泵回收乏气余热用于加热暖风器17入口空气，吸收器13中的浓溶液吸收水蒸汽放出的热量以及水蒸汽在冷凝器12中冷凝释放的热量都需传递给暖风器17入口空气，因此暖风器17的加热管出口与吸收器13的换热管路入口相连通；吸收器13的换热管路出口与冷凝器12换热管入口相连通；冷凝器12换热管出口与暖风器17的加热管入口相连通。