基于干熄焦亚临界超高温发电的热泵耦合余热供暖装置的制作方法

本实用新型涉及一种钢铁、焦化行业干熄焦技术，特别是基于干熄焦亚临界超高温发电的热泵耦合余热供暖装置。

背景技术：

钢铁、焦化行业作为资源消耗和污染排放的重点行业，一直以来都是国家实行环保和节能减排政策的重点关注对象。干熄焦技术是钢铁、焦化企业实现节能减排和环保的重要技术措施，如何进一步提高干熄焦技术的能源利率效率已成为节能环保的技术热点之一。

干熄焦余热发电是指采用干熄焦锅炉吸收干熄焦系统惰性循环气体的热量产生蒸汽，然后进入汽轮机将热能转化为动能从而拖动发电机产生电能的工艺系统。干熄焦余热发电技术将回收的红焦显热转换为电能，能限制降低焦化、钢铁企业的电耗，减少大气污染，并带来较大的经济效益。

在干熄焦余热发电系统中，干熄焦锅炉产生的亚临界超高温（蒸汽压力17.6mpa，蒸汽温度571℃）用来发电，并配套亚临界超高温汽轮发电机组。当汽轮机选用抽汽凝汽式或者纯凝式汽轮发电机组时，循环冷却水带走了凝汽器乏汽热量并通过冷却塔散失，造成了较大的冷源损失。为降低冷源损失，提高能源利用率，实现厂区或居民用户的供暖需求，目前常采用的方式：低真空循环水供暖技术。该技术的缺点：（1）汽轮机高背压工况下影响了汽轮机的发电效率，发电量受供热量的直接影响；（2）提高汽轮机的排汽压力后，需要对凝汽器进行加固设计；排汽工况的变化可能会影响机组的安全性，维护量大，寿命短。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种安全性好，维护量小，寿命长的基于干熄焦亚临界超高温发电的热泵耦合余热供暖装置，以提高干熄焦余热系统的能源利用效率。

本实用新型的目的是这样实现的，基于干熄焦亚临界超高温发电的热泵耦合余热供暖装置，其特征是：至少包括：干熄焦气体循环单元、干熄焦锅炉汽水单元和吸收式热泵供暖单元；干熄焦气体循环单元、干熄焦锅炉汽水单元和吸收式热泵供暖单元通过管路阀门连接；所述的干熄焦气体循环单元至少包括：干熄焦锅炉、一次除尘器、二次除尘器、循环风机、副省煤器，从干熄炉环形烟道排出的900～980℃循环气体经输入端循环气体管道输入连接到一次除尘器入口端，经一次除尘器输出端进入干熄焦锅炉的输入端，由干熄焦锅炉底部输出来的较冷循环气体经输出端循环气体管道到二次除尘器输入端口，再经二次除尘器输出端经循环风机连接副省煤器，由循环风机加压进入副省煤器，在副省煤器内与锅炉低温给水换热继续降温至130℃，再通过管路连接到干熄炉底部内循环使用。

所述的干熄焦气体循环单元至少包括：干熄焦锅炉、一次除尘器、二次除尘器、副省煤器，从干熄炉环形烟道排出的900～980℃循环气体经输入端循环气体管道输入到一次除尘器，经一次除尘器的一次除尘后，重力沉降除去粗粒焦粉，经一次除尘器输出端进入干熄焦锅炉，气体与干熄焦锅炉进行换热，将温度降至180℃左右；由干熄焦锅炉底部输出来的较冷循环气体经输出端循环气体管道到二次除尘器，再经二次除尘器进一步除去粒度较小的粉尘后，由循环风机加压进入副省煤器，在副省煤器内与锅炉低温给水换热继续降温至130℃，再送入干熄炉内循环使用。

所述的干熄焦锅炉汽水单元包括：凝汽器、凝结水泵、除盐水箱、副省煤器、除氧器、锅炉给水泵，汽轮机通过乏汽管道连接凝汽器，凝汽器的乏汽与循环冷却水换热后，其凝结水通过凝结水泵、凝结水管路送至除盐水箱的一个输入口，除盐水箱至少有两个输入口，一个输出口；除盐水箱输出口通过除氧器给水泵和副省煤器给水管路管路连接到副省煤器，再经副省煤器预热升温后，通过除氧器进水管路进入除氧器，除氧器经锅炉给水管路连接锅炉给水泵，经锅炉给水泵加压后，重新进入干熄焦锅炉，经干熄焦锅炉内的各级换热器与循环烟气换热后，产生压力为17.6mpa、温度为571℃的亚临界超高温蒸汽，亚临界超高温蒸汽进入汽轮机，由汽轮机带动发电机进行发电。

所述的吸收式热泵供暖单元至少包括：吸收式热泵机组、供暖用户、热网水循环泵、循环冷却水泵、冷却塔、循环冷却水切换阀门，厂家集汽管阀分两路，一路通过低压蒸汽管路直接连接除氧器，经除氧器除氧，另一路进入吸收式热泵机组第一路热吸收组，经吸收式热泵机组热吸收后，在由吸收式热泵机组进入除氧器除氧；吸收式热泵机组第二路热吸收组与凝汽器管路阀门连接，经凝汽器的乏汽与循环冷却水换热，同时通过两组循环冷却水切换阀门并接到冷却塔；吸收式热泵机组输出端通过热网水循环泵连接供暖用户，向供暖用户提供热源。

所述的吸收式热泵机组包括溴化锂吸收式热泵机组的发生器、蒸发器、冷凝器和吸收器等。

所述的溴化锂吸收式热泵机组发生器中有加热浓缩溴化锂溶液的加入口，溴化锂吸收式热泵机组发生器通过加入口与加热浓缩溴化锂溶液管路连接。

本实用新型的优点

本实用新型为干熄焦亚临界超高温发电系统与吸收式热泵耦合余热供暖装置，进入冬季供暖期后，将循环冷却水阀门切换到吸收式热泵机组循环回路，实现对厂区或居住建筑的集中供暖需求。与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

（1）在冬季供暖期，干熄焦亚临界超高温余热发电系统与吸收式热泵机组耦合运行，实现了发电和低温余热的双重利用，大大提高了该系统的综合能源利用率，节省了燃煤消耗量，降低了sox和nox的排放量，具有显著的节能和环保效益，实现了干熄焦发电和集中供暖的双重经济收益。

（2）吸收式热泵机组的制热系数＞1.6且本身具有耗电量小、环境污染小的特点，可以充分利用钢铁、焦化企业的低压蒸汽获得更多的热量，为厂区或居民用户供暖，提高了干熄焦系统的热效率。

（3）为保证严寒期的供暖需求，可在该系统上增设尖峰汽-水换热器，作为严寒期供暖的调峰热源。

附图说明

附图1是本实用新型实施例原理示意图。

附图1中：1、干熄炉；2、一次除尘器；3、干熄焦锅炉；4、汽轮机、5、发电机；6、凝汽器；7、吸收式热泵机组；8、供暖用户；9、热网水循环泵；10、循环冷却水泵；11、冷却塔；12、循环冷却水切换阀门；13、凝结水泵；14、除盐水箱；15、锅炉给水泵；16、除氧器；17、二次除尘器；18、循环风机；19、副省煤器；20、循环气体管道;21、乏汽管道；22、凝结水管路；23、副省煤器给水管路；24、除氧器进水管路；25、锅炉给水管路；26、热泵凝结水管路；27、低压蒸汽管路；28、循环冷却水管路；29、热网水管路；30、厂家集汽管阀；31、除氧器给水泵。

具体实施方式

如图1所示，基于干熄焦亚临界超高温发电的热泵耦合余热供暖装置，其特征是：至少包括：由干熄炉1、一次除尘器2、干熄焦锅炉3、汽轮机4、发电机5、凝汽器6、吸收式热泵机组7、供暖用户8、热网水循环泵9、循环冷却水泵10、冷却塔11、循环冷却水切换阀门12、凝结水泵13、除盐水箱14、锅炉给水泵15、除氧器16、二次除尘器17、循环风机18、副省煤器19、循环气体管道20、乏汽管道21、凝结水管路22、副省煤器给水管路23、除氧器进水管路24、锅炉给水管路25、热泵凝结水管路26、低压蒸汽管路27、循环冷却水管路28、热网水管路29、厂家集汽管阀30、除氧器给水泵31构成的干熄焦气体循环单元、干熄焦锅炉汽水单元和吸收式热泵供暖单元；

其中，（1）干熄焦气体循环单元至少包括：干熄焦锅炉3、一次除尘器2、二次除尘器17、副省煤器19，从干熄炉环形烟道排出的900～980℃循环气体经输入端循环气体管道20输入到一次除尘器2，经一次除尘器2的一次除尘后，重力沉降除去粗粒焦粉，经一次除尘器2输出端进入干熄焦锅炉3，气体与干熄焦锅炉3进行换热，将温度降至180℃左右。由干熄焦锅炉3底部输出来的较冷循环气体经输出端循环气体管道20到二次除尘器17，再经二次除尘器17进一步除去粒度较小的粉尘后，由循环风机18加压进入副省煤器19，在副省煤器19内与锅炉低温给水换热继续降温至130℃，再送入干熄炉1内循环使用。

（2）干熄焦锅炉汽水单元

包括：凝汽器6、凝结水泵13、除盐水箱14、副省煤器19、除氧器16、锅炉给水泵15，汽轮机4通过乏汽管道21连接凝汽器6，凝汽器6的乏汽与循环冷却水换热后，其凝结水通过凝结水泵13通过凝结水管路22送至除盐水箱14的一个输入口，除盐水箱14至少有两个输入口，一个输出口；除盐水箱14输出口通过除氧器给水泵31和副省煤器给水管路23管路连接到副省煤器19，再经副省煤器19预热升温后，通过除氧器进水管路24进入除氧器16，除氧器16经锅炉给水管路25连接锅炉给水泵15，经锅炉给水泵15加压后，重新进入干熄焦锅炉3，经干熄焦锅炉3内的各级换热器与循环烟气换热后，产生压力为17.6mpa、温度为571℃的亚临界超高温蒸汽，亚临界超高温蒸汽进入汽轮机4，由汽轮机4带动发电机5进行发电。

（3）吸收式热泵供暖单元

至少包括：吸收式热泵机组7、供暖用户8、热网水循环泵9、循环冷却水泵10、冷却塔11、循环冷却水切换阀门12，厂家集汽管阀30分两路，一路通过低压蒸汽管路27直接连接除氧器16，经除氧器16除氧，另一路进入吸收式热泵机组7第一路热吸收组，经吸收式热泵机组7热吸收后，在由吸收式热泵机组7进入除氧器16除氧；吸收式热泵机组7第二路热吸收组与凝汽器6管路阀门连接，经凝汽器6的乏汽与循环冷却水换热，同时通过两组循环冷却水切换阀门12并接到冷却塔11；吸收式热泵机组7输出端通过热网水循环泵9连接供暖用户8，向供暖用户8提供热源。

吸收式热泵机组7包括溴化锂吸收式热泵机组的发生器、蒸发器、冷凝器和吸收器等。

在溴化锂吸收式热泵机组发生器中有加热浓缩溴化锂溶液的加入口，溴化锂吸收式热泵机组发生器通过加入口与加热浓缩溴化锂溶液管路连接。

本实用新型中，汽轮机4排出的乏汽余热通过冷却水换热后经冷却塔排放，浪费了大量的余热。在冬季运行工况，经凝汽器6升温后的冷却水温度由22～23℃升高到32～33℃，增设溴化锂吸收式热泵机组后，以32～33℃的循环冷却水作为机组的低温热源，以厂区的0.6～0.8mpa的低压饱和蒸汽作为机组的驱动热源，将热网水回水由55℃升温至75℃后，为厂区或居民用户供暖，经机组降温至23℃的循环冷却水返回凝汽器6完成整个循环。

本实用新型的工作过程是：在吸收式热泵供暖单元中，工业厂区的0.6～0.8mpa的低压饱和蒸汽作为驱动热源进入溴化锂吸收式热泵机组发生器，在溴化锂吸收式热泵机组发生器中加热浓缩溴化锂溶液，将热量传递给溴化锂溶液，溴化锂吸收式热泵机组发生器换热后的凝结水返回至除氧器16；同时，经凝汽器升温后的32～33℃的循环冷却水进入吸收式热泵机组7的蒸发器，作为低温热源，在蒸发器中降温至22～23℃后返回凝汽器6，完成循环冷却水的循环；55℃的热网水回水依次经溴化锂吸收式热泵机组的吸收器、冷凝器吸收热量后，被加热至80℃，去厂区或居民供暖用户8，完成热网水循环。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。