火电机组深度余热利用联合大温差热泵的长距离供热系统及运行方式的制作方法

1.本发明属于热电联产技术领域，涉及一种火电机组深度余热利用联合大温差热泵的长距离供热系统及运行方式。


背景技术：

2.随着城市建设规模的不断发展，减少城市环境治理的压力，供热热源逐步远离市区，形成多以远距离输送和大规模供暖为特征的长距离供热管线，但长距离供热管网存在热损耗大、输送成本高、管网投资大等问题。受限于目前国家政策，陆续淘汰落后产能，已逐步关停污染大、能耗高的小型热电联产机组，现各热电厂对外供热能力已近饱和，但机组仍有许多低品位热能可加以利用，主要余热可分为排烟余热和乏汽余热，这两部分余热数量是巨大的。在现有政策背景下如何将厂内余热深度利用与长距离供热技术联合起来，以使热电联产机组长距离供热从源侧降低制热成本和污染物排放，同时降低管网输送成本和管网投资，是在目前国家政策下供热机组发展面临的主要问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电机组深度余热利用联合大温差热泵的长距离供热系统及运行方式，该系统及运行方式能够降低长距离供热管网输送成本和管网投资。
4.为达到上述目的，本发明所述的火电机组深度余热利用联合大温差热泵的长距离供热系统包括发电朗肯循环系统、吸收式热泵循环系统及供热循环系统，其中，发电朗肯循环系统中中压缸的排汽口与吸收式热泵循环系统的吸热侧相连通，供热循环系统与吸收式热泵循环系统的放热侧及发电朗肯循环系统中热网加热器的吸热侧相连通。
5.所述发电朗肯循环系统包括锅炉、汽轮机高压缸、中压缸、调节阀、低压缸、凝汽器、第一凝结水泵、低压加热机组、除氧器、给水泵、高压加热机组、第一球阀、第一电动调节阀及热网加热器；
6.锅炉的主蒸汽出口依次经汽轮机高压缸及锅炉的再热侧与中压缸的入口相连通，中压缸的排汽口分为三路，其中，第一路依次经第一球阀、第一电动调节阀及热网加热器的壳侧与除氧器的入口相连通，第二路经调节阀、低压缸、凝汽器的壳侧、第一凝结水泵及低压加热机组与除氧器的入口相连通，除氧器的凝结水出口经给水泵及高压加热机组与锅炉的入口相连通，第三路与吸收式热泵循环系统中第一发生器的管侧入口及第二发生器的管侧入口相连通，吸收式热泵循环系统中第一发生器的管侧出口及第二发生器的管侧出口与除氧器的入口相连通。
7.吸收式热泵循环系统包括第一发生器、第一冷凝器、第一溴化锂溶液泵、第一节流阀、第二节流阀、第一吸收器、第一蒸发器、凝结水罐、负压闪蒸罐、脱硫浆液喷淋泵、第二发生器、第二冷凝器、第二溴化锂溶液泵、第三节流阀、第四节流阀、第二吸收器、第二蒸发器
及第一循环水泵；
8.第二发生器壳侧的水蒸气出口依次经第二冷凝器的放热侧、第四节流阀及第二蒸发器的吸热侧后与第二吸收器的壳侧入口相连通；第二发生器壳侧的溴化锂浓溶液出口经第三节流阀与第二吸收器的壳侧入口相连通，第二吸收器的壳侧出口经第二溴化锂溶液泵与第二发生器的壳侧入口相连通；
9.脱硫浆液管道经脱硫浆液喷淋泵与负压闪蒸罐中的喷淋头相连通，负压闪蒸罐顶部的出口经第一蒸发器的放热侧后分为两路，其中一路与凝结水罐相连通，另一路与负压闪蒸罐的底部入口相连通；
10.第一发生器壳侧的水蒸气出口经第一冷凝器的放热侧、第二节流阀、第一蒸发器的吸热侧后与第一吸收器的壳侧入口相连通，第一发生器壳侧的溴化锂浓溶液出口经第一节流阀与第一吸收器的壳侧入口相连通，第一吸收器的壳侧出口经第一溴化锂溶液泵与第一发生器的壳侧入口相连通；
11.凝汽器的管侧出口经第二蒸发器及第一循环水泵与凝汽器的管侧入口相连通。
12.吸收式热泵循环系统还包括第二球阀、第三球阀、第二电动调节阀、第四球阀、第五球阀、第三电动调节阀及第六球阀；中压缸的排汽口与第二球阀的入口相连通，第二球阀的出口分为两路，其中一路依次经第三球阀、第一发生器的管侧、第二电动调节阀及第四球阀与除氧器的入口相连通，另一路依次经第五球阀、第二发生器的管侧、第三电动调节阀及第六球阀与除氧器的入口相连通。
13.吸收式热泵循环系统还包括第二凝结水泵、第一电动截止阀及第二电动截止阀；负压闪蒸罐顶部的出口经第一蒸发器的放热侧及第二凝结水泵后分为两路，其中一路经第一电动截止阀与凝结水罐相连通，另一路经第二电动截止阀与负压闪蒸罐的底部入口相连通。
14.吸收式热泵循环系统还包括真空泵；真空泵与负压闪蒸罐相连通，负压闪蒸罐的底部排液口处设置有脱硫浆液退水泵。
15.供热循环系统包括热网回水管道、热网供水管道、板式换热器、大温差热泵蒸发器、压缩机、第三冷凝器、过滤器及热网循环水泵；
16.热网回水管道与板式换热器的吸热侧入口相连通，板式换热器的吸热侧出口依次经大温差热泵蒸发器的放热侧及过滤器与热网循环水泵的入口相连通，热网循环水泵的出口分为三路，其中，第一路依次经第一吸收器的管侧及第一冷凝器的吸热侧与热网加热器的管侧入口相连通，第二路经依次经第二吸收器的管侧及第二冷凝器的吸热侧与热网加热器的管侧的入口相连通，第三路与热网加热器的管侧的入口相连通，热网加热器的管侧出口经第三冷凝器的吸热侧及板式换热器的放热侧与热网供水管道相连通；第三冷凝器的放热侧与大温差热泵蒸发器的吸热侧相连通。
17.供热循环系统还包括第四电动调节阀、第五电动调节阀、第六电动调节阀、第七球阀、第八球阀、第九球阀、第二循环水泵、第十球阀、过滤器、热网循环水泵、第十七球阀的入口、第十一球阀、第十二球阀、第十三球阀、第十四球阀、第十五球阀、第十六球阀、第十七球阀、第一y型过滤器、第二y型过滤器及第五节流阀；
18.热网回水管道依次经第七球阀、第一y型过滤器、第四电动调节阀及第二循环水泵与板式换热器的吸热侧入口相连通；
19.板式换热器的吸热侧出口依次经大温差热泵蒸发器的放热侧、第五电动调节阀、第十球阀及过滤器与热网循环水泵的入口相连通；
20.热网循环水泵的出口与第十七球阀的入口及第十一球阀的入口相连通，第十一球阀的出口分为两路，其中一路依次经第十二球阀、第六电动调节阀、第一吸收器的管侧、第一冷凝器的吸热侧及第十三球阀与第十六球阀的入口相连通，另一路依次经第十四球阀、第七电动调节阀、第二吸收器的管侧、第二冷凝器的吸热侧及第十五球阀后与第十六球阀的入口相连通，第十六球阀的出口及第十七球阀的出口通过管道并管后依次经热网加热器的管侧、第九球阀、第二y型过滤器、第三冷凝器的吸热侧、板式换热器的放热侧及第八球阀与热网供水管道相连通。
21.第三冷凝器的放热侧出口依次经第五节流阀、大温差热泵蒸发器的吸热侧及压缩机与第三冷凝器的放热侧入口相连通。
22.汽轮机高压缸、中压缸及低压缸同轴布置。
23.本发明所述的所述火电机组深度余热利用联合大温差热泵的长距离供热系统的运行方式包括以下步骤：
24.利用中压缸排汽驱动吸收式热泵回收烟气余热及乏汽余热，提高机组供热量，实现能源梯级利用。
25.本发明具有以下有益效果：
26.本发明所述的火电机组深度余热利用联合大温差热泵的长距离供热系统及运行方式在具体操作时，利用中压缸排汽驱动吸收式热泵回收烟气余热及乏汽余热，提高机组供热量，实现能源梯级利用，提高能源利用率，降低热电联产机组供热成本，降低供热系统碳排放，同时采用吸收式热泵循环系统作为中间系统，提高长距离供热管网供回水温差，降低长距离供热管网输送成本和管网投资。
27.进一步，本发明利用水蒸气饱和温度随压力降低而降低的原理，在负压闪蒸罐内通过对脱硫浆液降温提热，实现间接回收烟气余热对外供热的目的，高效利用热电联产机组低品位余热。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图。
29.其中，1为锅炉、2为汽轮机高压缸、3为中压缸、4为调节阀、5为低压缸、6为凝汽器、7为第一凝结水泵、8为低压加热机组、9为除氧器、10为给水泵、11为高压加热机组、12为第一球阀、13为第一电动调节阀、14为热网加热器、15为第二球阀、16为第三球阀、17为第二电动调节阀、18为第四球阀、19为第五球阀、20为第三电动调节阀、21为第六球阀、22为第一发生器、23为第一冷凝器、24为第一溴化锂溶液泵、25为第一节流阀、26为第二节流阀、27为第一吸收器、28为第一蒸发器、29为第二凝结水泵、30为第一电动截止阀、31为凝结水罐、32为第二电动截止阀、33为负压闪蒸罐、34为真空泵、35为脱硫浆液喷淋泵、36为脱硫浆液退水泵、37为第二发生器、38为第二冷凝器、39为第二溴化锂溶液泵、40为第三节流阀、41为第四节流阀、42第二吸收器、43为第二蒸发器、44为第一循环水泵、45为第七球阀、46为第一y型过滤器、47为第四电动调节阀、48为第二循环水泵、49为板式换热器、50为第八球阀、51为大温差热泵蒸发器、52为压缩机、53为第三冷凝器、54为第五节流阀、55为第九球阀、56为第二
y型过滤器、57为第五电动调节阀、58为第十球阀、59过滤器、60为热网循环水泵、61为第十一球阀、62为第十二球阀、63为第六电动调节阀、64为第十三球阀、65为第十四球阀、66为第七电动调节阀、67为第十五球阀、68为第十六球阀、69为第十七球阀。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
31.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
32.参考图1，本发明所述的火电机组深度余热利用联合大温差热泵的长距离供热系统包括发电朗肯循环系统、吸收式热泵循环系统及供热循环系统；
33.其中，所述发电朗肯循环系统包括锅炉1、汽轮机高压缸2、中压缸3、调节阀4、低压缸5、凝汽器6、第一凝结水泵7、低压加热机组8、除氧器9、给水泵10、高压加热机组11、第一球阀12、第一电动调节阀13及热网加热器14；
34.吸收式热泵循环系统包括第二球阀15、第三球阀16、第二电动调节阀17、第四球阀18、第五球阀19、第三电动调节阀20、第六球阀21、第一发生器22、第一冷凝器23、第一溴化锂溶液泵24、第一节流阀25、第二节流阀26、第一吸收器27、第一蒸发器28、第二凝结水泵29、第一电动截止阀30、凝结水罐31、第二电动截止阀32、负压闪蒸罐33、真空泵34、脱硫浆液喷淋泵35、脱硫浆液退水泵36、第二发生器37、第二冷凝器38、第二溴化锂溶液泵39、第三节流阀40、第四节流阀41、第二吸收器42、第二蒸发器43及第一循环水泵44；
35.供热循环系统包括第七球阀45、第一y型过滤器46、第四电动调节阀47、第二循环水泵48、板式换热器49、第八球阀50、大温差热泵蒸发器51、压缩机52、第三冷凝器53、第五节流阀54、第九球阀55、第二y型过滤器56、第五电动调节阀57、第十球阀58、过滤器59、热网循环水泵60、第十一球阀61、第十二球阀62、第六电动调节阀63、第十三球阀64、第十四球阀65、第七电动调节阀66、第十五球阀67、第十六球阀68及第十七球阀69；
36.锅炉1的主蒸汽出口依次经汽轮机高压缸2及锅炉1的再热侧与中压缸3的入口相连通，中压缸3的排汽口分为三路，其中，第一路依次经第一球阀12、第一电动调节阀13及热网加热器14的壳侧与除氧器9的入口相连通，第二路经调节阀4、低压缸5、凝汽器6的壳侧、第一凝结水泵7及低压加热机组8与除氧器9的入口相连通，除氧器9的凝结水出口经给水泵10及高压加热机组11与锅炉1的入口相连通，第三路与第二球阀15的入口相连通，第二球阀15的出口分为两路，其中一路依次经第三球阀16、第一发生器22的管侧、第二电动调节阀17及第四球阀18与除氧器9的入口相连通，另一路依次经第五球阀19、第二发生器37的管侧、
第三电动调节阀20及第六球阀21与除氧器9的入口相连通；
37.第一发生器22壳侧的水蒸气出口经第一冷凝器23的放热侧、第二节流阀26、第一蒸发器28的吸热侧后与第一吸收器27的壳侧入口相连通，第一发生器22壳侧的溴化锂浓溶液出口经第一节流阀25与第一吸收器27的壳侧入口相连通，第一吸收器27的壳侧出口经第一溴化锂溶液泵24与第一发生器22的壳侧入口相连通；
38.第二发生器37壳侧的水蒸气出口依次经第二冷凝器38的放热侧、第四节流阀41及第二蒸发器43的吸热侧后与第二吸收器42的壳侧入口相连通；第二发生器37壳侧的溴化锂浓溶液出口经第三节流阀40与第二吸收器42的壳侧入口相连通，第二吸收器42的壳侧出口经第二溴化锂溶液泵39与第二发生器37的壳侧入口相连通；
39.脱硫浆液管道经脱硫浆液喷淋泵35与负压闪蒸罐33中的喷淋头相连通，负压闪蒸罐33顶部的出口经第一蒸发器28的放热侧及第二凝结水泵29后分为两路，其中一路经第一电动截止阀30与凝结水罐31相连通，另一路经第二电动截止阀32与负压闪蒸罐33的底部入口相连通，真空泵34与负压闪蒸罐33相连通，负压闪蒸罐33的底部排液口处设置有脱硫浆液退水泵36；
40.热网回水管道依次经第七球阀45、第一y型过滤器46、第四电动调节阀47及第二循环水泵48与板式换热器49的吸热侧入口相连通，板式换热器49的吸热侧出口依次经大温差热泵蒸发器51的放热侧、第五电动调节阀57、第十球阀58及过滤器59与热网循环水泵60的入口相连通，热网循环水泵60的出口与第十七球阀69的入口及第十一球阀61的入口相连通，第十一球阀61的出口分为两路，其中一路依次经第十二球阀62、第六电动调节阀63、第一吸收器27的管侧、第一冷凝器23的吸热侧及第十三球阀64与第十六球阀68的入口相连通，另一路依次经第十四球阀65、第七电动调节阀66、第二吸收器42的管侧、第二冷凝器38的吸热侧及第十五球阀67后与第十六球阀68的入口相连通，第十六球阀68的出口及第十七球阀69的出口通过管道并管后依次经热网加热器14的管侧、第九球阀55、第二y型过滤器56、第三冷凝器53的吸热侧、板式换热器49的放热侧及第八球阀50与热网供水管道相连通；第三冷凝器53的放热侧出口依次经第五节流阀54、大温差热泵蒸发器51的吸热侧及压缩机52与第三冷凝器53的放热侧入口相连通；
41.凝汽器6的管侧出口经第二蒸发器43及第一循环水泵44与凝汽器6的管侧入口相连通。
42.汽轮机高压缸2、中压缸3及低压缸5同轴布置。
43.本发明的及运行方式包括：
44.发电朗肯循环系统的工作过程为：
45.锅炉1的主蒸汽进入汽轮机高压缸2中做功后，排汽回到锅炉1中再热，锅炉1输出的再热蒸汽进入中压缸3中做功，中压缸3的排汽分三路，其中，第一路进入低压缸5做功，排汽进入凝汽器6中将热量传递给循环水，凝结水经第一凝结水泵7升压后进入低压加热机组8中被加热后进入除氧器9，然后经给水泵10升压后送入高压加热机组11中加热，随后送回锅炉1中完成循环；第二路进入热网加热器14中加热热网循环水，然后送回除氧器9中；第三路分为两个分支，其中，第一个分支进入到第一发生器22中放热后进入到除氧器9中，第二个分支进入到第二发生器37中放热后进入到除氧器9中。
46.热泵内部循环系统的具体工作过程为：
47.溴化锂稀溶液在第一发生器22中被驱动蒸汽加热后变成溴化锂浓溶液及高温高压水蒸气，其中，水蒸气进入第一冷凝器23中冷凝放热将热量传递给热网循环水，然后经第二节流阀26降压膨胀后流入第一蒸发器28中吸收低温热源热量，蒸发后进入第一吸收器27，第一发生器22输出的溴化锂浓溶液经第一节流阀25降压膨胀后在第一吸收器27中吸收水蒸气，放热传递给热网循环水并形成溴化锂稀溶液，稀溶液经第一溴化锂溶液泵24升压后送回第一发生器22；
48.所述1号负压闪蒸低温热源循环系统的具体过程为：
49.脱硫浆液经脱硫浆液喷淋泵35送至负压闪蒸罐33内喷淋，利用水蒸气饱和温度随压力降低而降低的原理使浆液在负压闪蒸罐33内闪蒸蒸发，真空泵34用于维持负压闪蒸罐33内真空，负压闪蒸罐33底部被降温的脱硫浆液经脱硫浆液退水泵36送回脱硫塔中继续对烟气进行喷淋，达到间接回收锅炉1排烟余热的目的，闪蒸蒸汽流入第一蒸发器28的汽侧冷凝放热，凝结后经第二凝结水泵29升压，然后分两路分别送入凝结水罐31及负压闪蒸罐33内，当负压闪蒸罐33液位正常时，关闭第二电动截止阀32、打开第一电动截止阀30，将凝结水送入凝结水罐31，当负压闪蒸罐33液位过低时，则关闭第一电动截止阀30，打开第二电动截止阀32，将凝结水送回负压闪蒸罐33内。
50.2号吸收式热泵循环系统的具体工作过程为：
51.溴化锂稀溶液在第二发生器37中被驱动蒸汽加热后变成溴化锂浓溶液和高温高压水蒸气，高温高压水蒸气进入第二冷凝器38中冷凝放热将热量传递给热网循环水，然后经第四节流阀41降压膨胀后流入第二蒸发器43中吸收低温热源热量，蒸发后进入第二吸收器42，第二发生器37输出的溴化锂浓溶液经第三节流阀40降压膨胀后在第二吸收器42中吸收水蒸气，放热传递给热网循环水并形成溴化锂稀溶液，稀溶液经第二溴化锂溶液泵39升压后送回第二发生器37；循环水在凝汽器6中吸收低压缸5排汽余热升温后流入第二吸收器42的低温水侧降温放热，然后循环水经第一循环水泵44升压送回凝汽器6中完成循环。
52.供热循环系统的具体工作过程为：
53.一级网循环水经第一y型过滤器46过滤后，再经热网循环水泵60升压后分两路分别送入第一吸收器27及第二吸收器42中，然后汇流后进入到热网加热器14中被加热，随后经第二y型过滤器56过滤及第三冷凝器53加热升温，再送入板式换热器49中放热，再送回用户末端供热设备供暖。
54.本发明具有以下特点：
55.本发明利用中压缸3排汽驱动吸收式热泵回收烟气余热和乏汽余热，提高机组供热量，实现能源梯级利用，提高能源利用率，降低热电联产机组供热成本，同时降低供热系统碳排放，符合国家“双碳”政策。
56.本发明利用水蒸气饱和温度随压力降低而降低的原理，在负压闪蒸罐33内通过对脱硫浆液降温提热，实现间接回收烟气余热对外供热的目的，高效利用热电联产机组低品位余热。
57.本发明通过在换热站侧加装大温差热泵提高一级网供回水温差，降低热网能耗指标，实现长距离大温差供热，降低长距离供热的输送成本和管网投资，实现节能减排。
58.本发明利用负压闪蒸罐33，有效解决目前烟气余热回收所面临的换热器腐蚀或堵塞问题，回收余热的同时还回收部分水质较好的凝结水，这部分凝结水可用做热网循环水
补水，降低热网水耗，进一步降低供热成本。