一种直接回收汽轮机排汽余热并加热凝结水系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及属于汽轮机冷端优化领域，是利用热泵直接回收汽轮机排汽余热 并加热凝结水系统。
【背景技术】
[0002] 汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸气的热能转化为机械功的旋转机械，是现代 火力发电厂中应用最广泛的原动机。汽轮机冷端系统是火电机组的重要组成部分，它是以 水或空气为冷却介质，通过直接或间接的方式对汽轮机排汽冷却成水，以维持凝汽器真空， 使汽水循环得以继续的装置。目前，汽轮机冷端系统现主要分为直接空冷系统、间接空冷系 统及直接水冷系统等。直接空冷系统主要由排汽装置、蒸汽分配管道、空冷凝汽器、凝结水 回收管道、空冷风机、抽真空系统等组成。它是将汽轮机排汽通过排汽管道引入空冷凝汽 器，利用空冷风机使增压空气，直接冷却汽轮机排汽，将其冷却为凝结水。空气直接带走汽 轮机排汽的热量。间接空冷系统是指汽轮机排汽以水为中间介质，将排汽与空气之间的热 交换分两次进行：一次为蒸汽与冷却水之间在凝汽器中换热；一次为冷却水和空气在空冷 塔里换热。它主要由凝汽器、冷却塔、循环水泵、循环水供水系统、循环水冷却单元及抽真空 系统等组成，其中采用表面式凝汽器的为表凝式间接空冷，采用混合式凝汽器的为混凝式 间接空冷。直接水冷系统是由凝汽器、冷却塔、循环水泵、循环水供水系统及抽真空系统等 组成。
[0003] 汽轮机排汽在冷端系统内释放汽化潜热后凝结成水，一般300丽超临近机组，主 蒸汽焓值约为3500KJ/Kg，汽轮机排汽焓值约为2400KJ/Kg，排汽流量约为650t/h。凝结 水焓值约为200-300KJ/Kg。从能源利用的角度来看，燃料燃烧发热量中只有40%左右转 变为电能，凝汽式汽轮机的排汽蕴含着50%以上的热量，但该能量品质较低，很难被直接利 用，只能通过水或空气直接排放到环境中，这不仅造成了能量的巨大浪费，也对环境造成了 极大的影响。
[0004] 为增加水在锅炉内吸热过程的平均温度，降低换热温差引起的;I:用损，提高整个机 组的效率，汽轮机排汽在冷端系统内冷却后，在进入锅炉前，需对其进行预加热。凝结水经 凝结水泵升压，进入抽汽回热系统，其主要包括：抽汽管道、抽汽电动门、抽汽逆止门、低压 加热器、除氧器及高压加热器、疏水管道等。该系统主要是利用汽轮机抽汽来加热凝结水及 给水。从热能法的观点看，从汽轮机抽出的部分蒸汽未能继续在汽轮机内做功，在做内功量 一定时增加了新汽耗量。
[0005] 现有冷端系统的特点：
[0006] 1、设备系统复杂，静态投资巨大。直接水冷系统需要建设巨大的冷却塔、循环水系 统等，其静态投资巨大。在机组运行过程中，需要消耗大量的水资源。间接空冷系统需要建 设巨大的冷却塔、循环水系统、空冷翅片等，其静态投资较直接水冷更大。其中混凝式间接 空冷对除盐水需求巨大，还需额外增加化学水制水设备。直接空冷系统需要建设空冷塔、空 冷翅片、排汽管道、空冷风机等，初期投资较小，但机组运行期间，需要消耗大量的电能，运 行维护成本较高。
[0007] 2、能量损失巨大，环境污染严重。每千克汽轮机排汽约有2000KJ的热量通过直接 或间接的方式被释放到环境中去，这不仅造成了能量的巨大浪费，且对环境造成了巨大的 热污染。
[0008] 3、抽汽回热系统设备复杂，投资、运行成本高。抽汽回热系统中的加热器、抽汽管 道、抽汽逆止门、抽汽电动门、疏水管道等初始投资巨大。加热器利用汽轮机抽汽加热凝结 水，汽轮机抽出的部分蒸汽未能继续在汽轮机内做功，降低了机组的做功能力。
[0009] 4、水资源浪费巨大。直接水冷机组正常运行时，循环水在冷却塔内由于蒸发、风吹 及排污等原因，每天需要对循环水系统补充大量的水。
[0010] 近几年，国内电力行业开始关注和研宄汽轮机冷端系统优化，但大多数研宄机构 主要着眼于汽轮机冷端性能的监测和优化控制、凝汽器的污垢问题以、循环水二次滤网问 题、空冷凝汽器提高散热效率、提高机组真空等方面，无法最大限度的利用汽轮机排汽所蕴 含的热量。
[0011] 随着热泵技术的不断成熟及单机容量的不断增大，热泵被越来越广泛的用在余热 利用的各个领域。热泵是一种以蒸汽或燃料为驱动，将热量从低温热源向高温热源泵送的 循环系统。它由发生器01、冷凝器02、蒸发器03、吸收器04及换热器05等主要部件及溶液 泵和工质泵等辅助部分组成，如图1所示。蒸汽或燃料在发生器内释放热量Qg，加热溴化 锂稀溶液并产生冷剂蒸汽，冷剂蒸汽进入冷凝器，释放冷凝热Qc加热流经冷凝器传热管内 的热水，自身冷凝成液体后经节流阀进入蒸发器，冷剂水经工质泵喷淋到蒸发器传热管表 面，吸收流经传热管内的低温热源的热量Qe，使热源释放热量后流出机组，冷剂水吸收热量 后汽化成冷剂蒸汽，进入吸收器，被发生器浓缩后的溴化锂溶液返回吸收器后喷淋，吸收从 蒸发器过来的冷剂蒸汽，并放出吸收热Qa，加热流经吸收器传热管内的冷水。冷水流经吸 收器、冷凝器升温后，从热水出口排出。 【实用新型内容】
[0012] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种利用 热泵直接回收汽轮机排汽余热并加热凝结水系统，本实用新型设计新颖、系统结构简单且 使用操作方便，静态投资大幅降低，能有效回收汽轮机排汽余热，大幅提高汽轮机发电效 率，降低发电热耗，大幅减少现有汽轮机排汽造成的冷端损失，大幅降低系统补水率，降低 煤炭消耗，减少污染物排放，具有极强的节能减排效果。
[0013] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
[0014] 一种直接回收汽轮机排汽余热并加热凝结水系统，包括与再热蒸汽管道相连通的 汽轮机，所述汽轮机通过排汽管道和旁路压力调节阀与排汽装置相连通，通过热泵供汽管 道与热泵供汽逆止门相连通；所述热泵供汽逆止门经热泵连通蒸汽凝结水管路至排汽装 置；所述排汽装置通过蒸汽分配管连通热泵和凝结水回水管路构成回路；所述排汽装置通 过凝结水泵和热泵连通低压加热器。
[0015] 进一步地，所述热泵上连通有热泵抽真空管路。
[0016] 进一步地，所述排汽装置内部设有凝结水热井，排汽装置中设有与凝结水回水管 路相连的凝结水回水喷孔。
[0017] 进一步地，所述热泵供汽逆止门上设有热泵供汽电动门I。
[0018] 进一步地，与所述热泵连通的蒸汽凝结水管路管线上还连通有再热冷段热泵供汽 管路和锅炉或临机来汽热泵供汽管路；锅炉或临机来汽热泵供汽管路上设有供汽电动门III 及供汽逆止门III;再热冷段热泵供汽管路上设有供汽电动门II及供汽逆止门II。
[0019] 进一步地，热泵与凝结水泵之间管路上设有热泵水侧进口截止阀，热泵与低压加 热器之间管路上设有热泵水侧出口截止阀和热泵水侧旁路截止阀。
[0020] 进一步地，所述蒸汽分配管上设有热泵低压进汽截止阀。
[0021] 进一步地，所述凝结水回水管路上设有凝结水回水截止阀。
[0022] 进一步地，所述蒸汽凝结水管路上设有蒸汽凝结水回水截止阀。
[0023] 进一步地，所述低压加热器上分别设有低压加热器进口门、低压加热器出口门和 低压加热器旁路口门。
[0024] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0025] 1、设计新颖。该设计的主要特点是将汽轮机排汽直接引入热泵，采用来自汽轮机 抽汽的高压蒸汽对热泵进行驱动，利用凝结水吸收汽轮机排汽余热。
[0026] 2、系统结构简单且使用操作方便。该设计利用汽轮机排汽在热泵汽侧释放热量， 凝结水在热泵水侧吸收热量，所有的换热过程全部在热泵内部完成，该设计可布置多组热 泵，在机组低负荷运行或热泵故障时，可仅保留部分热泵运行，操作灵活性极强。
[0027] 3、静态投资大幅降低。该设计去将汽轮机冷端系统、抽汽回热系统进行了集成和 优化。取消了现有的部分低压加热器、冷却塔（空冷塔、空冷风机）、循环水等，仅增加了热 泵及相关管路阀门等，静态投资大幅降低。
[0028] 4、具有极强的节能减排效果。该设计利用热泵可将低温热源向高温热源泵送热量 的特性，将现有的直接排放的汽轮机排汽充分利用，不仅减少了汽轮机排汽的损失、更减少 了原有回热系统的抽汽量，使得原有抽汽可继续在汽轮机内做功，增加了蒸汽的做功能力。 由于大量汽轮机排汽被热泵吸收利用，减轻了对环境的热污染。该设计可以大幅提高汽轮 机发电效率，降低发电热耗，减少现有汽轮机排汽造成的冷端损失，具有极强的节能减排效 果。
[0029] 5、大幅降低全厂补水率。直接水冷机组最主要的用水为循环水系统补水，由于该 新设计系统彻底取消了循环水系统，可大幅降低因循环水损失造成的水资源的浪费。
[0030] 6、降低煤炭消耗，减少污染物排放。该系统充分利用了汽轮机排汽余热，大幅降低 压发电煤耗，可大幅节约煤炭资源。减少煤炭燃烧过程中释放的C02、S02、NOx及排烟粉尘 的污染物。
[0031] 综上所述，本实用新型设计新颖、系统结构简单且使用操作方便，静态投资大幅降 低，能有效回收汽轮机排汽余热，大幅提高汽轮机发电效率，降低发电热耗，大幅减少现有 汽轮机排汽造成的冷端损失，大幅降低全厂补水率，降低煤炭消耗，减少污染物排放具有极 强的节能减排效果。
【附图说明】
[0032] 图1是热泵工作原理图。
[0033] 图2是本实用新型系统示意图。
[0034] 图1中：01-发生器；02-冷凝器；03-蒸发器；04-吸收器；05-溶液热交换器；
[0035] 图2中：1_再热蒸汽管道；2_汽轮机；3_发电机；4_热泵供汽管道；5_供汽逆止 门I ;6_抽汽电动门I ;7_旁路压力调节阀；8-排汽管道；9-排汽装置；10-凝结水热井； 11-蒸汽分配管；12-热泵；13-热泵低压进汽截止阀；14-凝结水回水截止阀；15-凝结水 回水管路；16-凝结水回水喷孔；17-凝结水泵；18-热泵水侧进口截止阀；19-热泵水侧出 口截止阀；20-热泵水侧旁路