专利名称：热电厂循环冷却水降温及用其热量采暖供热的系统方法
技术领域：
本发明涉及一种热电厂循环冷却水的降温冷却及用其回收的热量为用户采暖供热的系统方法。这种系统和方法，一端制冷，另一端制热。应用热泵技术原理及相关设备在为热电厂循环冷却水降温冷却的同时，把低温热能提取回收，提升温度后，可满足用户采暖供热的需要。属暖通供热专业技术领域，也属于热电厂水、汽专业技术领用。
背景技术：
目前，热电厂为提高其热能利用率，一般都设计成为夏季满负荷发电，冬季从汽机中抽出一部分蒸汽用来采暖供热。但是，热电厂生产工艺中，有大量的循环冷却水，仍然会产生大量的热能损失，热能利用率低于70％，循环冷却水在凝气器出口的温度可达30～35℃，冷却降温后，回到凝气器进口的温度要求为10～20℃，这其中15～20℃温差所含有的大量热能，都是采用冷却水塔(晾水塔)和冷却水池等设备，采取开放式的自然对流冷却降温方法，白白丢弃掉，造成能量巨大的消耗和浪费，实在太可惜。
采用冷却水塔和冷却水池的降温冷却工艺方法，让循环冷却水与室外空气在冷却水塔中上下相对流动，迫使室外空气把循环冷却水中的一部分热量吸收并带走，热量在冷却水塔中散失的同时，还会造成1～3％循环冷却水量的气化蒸发损失，产生水资源的消耗浪费。
这种冷却水塔、冷却水池的开放式对流冷却方式，受自然环境、季节、温度及湿度变化条件影响很大，循环冷却水的温度很不稳定，也会给周边地区环境产生一定污染。
发明内容
为了克服现有热电厂循环冷却水降温冷却系统方法的不足，本发明的目的是把循环冷却水的热能提取回收并给以充分利用，提高热能利用率，降低采暖供热成本，把为循环冷却水降温冷却系统与为用户冬季采暖供热系统有机结合在一起，一端可以为循环冷却水制冷降温，另一端同时可以制热为用户采暖供热，用同一系统和方法，同时能满足冷用户制冷和热用户制热的两种不同需求。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是把热电厂的循环冷却水作为低温水源(低品位热源)，利用热泵技术原理及其相关设备，提取回收循环冷却水中的热量，再转换成高品位热能(提升温度)，传递输送给热用户利用。循环冷却水被提取热量后，温度降低并达到工艺标准要求，通过循环冷却水系统管线输送回发电生产工艺中使用。
在本发明的系统方法中，由以下四个循环工作系统组成1、高温蒸汽热源循环工作系统，主要由热电厂提供高温蒸汽，作为热泵的驱动热源；2、吸收式热泵的制冷剂和溶液循环工作系统，主要采用蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，成套的定型机组设备包括有蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器、热交换器、节流阀、溶液泵、真空泵等设备。以高温蒸汽为驱动热源，溴化锂溶液为吸收剂，水为制冷剂，循环工作，为热电厂循环冷却水降温冷却，同时为采暖供热循环水制热加温，实现从低温水源(热电厂循环冷却水)向高温供热循环水输送热能工作；3、低温水源(循环冷却水)循环工作系统，主要是在热电厂循环冷却水系统基础上与本系统方法有机结合在一起，使循环冷却水进入本系统中，提供低温热源；4、采暖供热循环水工作系统，当热泵提取回收循环冷却水的大量低温热能，提升温度后，通过供热循环水输送转移，为用户采暖供热所利用。
为充分发挥吸收式热泵的最大制热效率，在目前阶段采用的溴化锂吸收式热泵，采暖供热循环水的供水温度一般为60～70℃，回水温度一般为35～40℃，当然也可以选择更高一些供水温度(可达到80～90℃)，但其制热性能系数要有明显下降，而且，就满足用户采暖供热需求来讲，也没有必要选择过高的供水温度，60～70℃的供水温度是比较适宜的。其末端用户的采暖设备，可选择各种形式的普通散热器、风机盘管或者采用低温地板辐射供热更为有利。
本发明所采用的技术方案，主要依据的是热泵工作技术原理，蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组是一种以高温热源(蒸汽)为驱动热源，提取回收循环冷却水中的热能，制取采暖供热需要的供热循环水，制冷的同时又制热，满足热电厂循环冷却水降温冷却要求的同时，又能满足为用户采暖供热的要求。
在热电厂里应优先采用吸收式热泵机组，用蒸汽作为热泵的高温驱动热源是比较经济的。如果热电厂蒸汽用量有限，不能满足蒸汽型溴化锂吸收式热泵的使用要求，在本发明的系统方法之中热泵机组也可以选择其它形式的吸收式热泵或压缩式热泵机组。
本发明的有益效果是，采用本发明的系统方法，可以为热电厂的循环冷却水降温冷却，能够严格准确控制冷却水温度参数，提高汽轮机组发电生产效率，同时，又可以把提取回收循环冷却水中的低温热能，提升温度，为用户采暖供热。在降低热电厂循环冷却水生产成本的同时，可以降低供热循环水热源费用成本，提高热能利用率，节约水资源。在现有热电厂供热蒸汽用量不变，供热循环水系统主管线不变前提下，至少可增加采暖供热能力1.7倍以上。相当于不建新的供热锅炉房，不消耗煤炭、石油、天然气，不改建供热主干线，就可以扩大供热能力或供热面积1.7倍以上。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明图1是本发明的流程系统原理图及第一个实施例的流程系统图；图2是目前热电厂采暖供热流程系统图；图3是本发明的第二个实施例的流程系统中1、蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，2、用户，3、供热循环泵，4、采暖供热供水管线，5、采暖供热回水管线，6、蒸汽管线，7、蒸汽凝结水管线，8、循环冷却水进水管线，9、循环冷却水出水管线，10、热电厂采暖供热循环水加热站。
具体实施例方式
在图1所示的本发明的流程系统原理图及第一个实施例的流程系统图中，热电厂循环冷却水经管线(8)进入热泵机组(1)，被提取回收热量降温冷却之后，经管线(9)返回到热电厂的循环冷却水管道系统中。热电厂用来直接加热采暖供热循环水的高温蒸汽作为热泵的驱动热源，经蒸汽管线(6)进入热泵机组(1)，高温蒸汽工作之后，温度降低，形成蒸汽凝结水，经管线(7)返回到锅炉，继续被加热，再形成高温蒸汽。热泵机组(1)在驱动热源——高温蒸汽的作用下，可以提取回收循环冷却水进水管线(8)中含有的低温热量，并提升温度，传递转移给采暖供热循环水。供热循环水在循环泵(3)的作用下，通过采暖供热回水管道(5)进入热泵机组(1)，被加热提升温度之后，经采暖供热供水管道(4)把热量输送给用户(2)，热量被利用，采暖供热循环水温度降低后，经循环泵再被送入热泵机组(1)，继续循环加热过程。
本发明的系统方法采用的热泵机组是蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，当热源蒸汽凝水温度为169℃，凝水背压≤0.65Mpa，热电厂循环冷却水可利用的温度为20～35℃，采暖供热循环水的供、回水温度选择为70～40℃，供水温度选择的越高，制热性能系数越低，经济性越差。
在图2所示的目前热电厂采暖供热流程系统图与图1所示的本发明的流程系统原理图相对比，供热循环水系统没有变化，(2)、(3)、(4)、(5)都是完全一样的，所区别和不同点是图1所示是用热泵机组(1)加热循环水，而图2是热电厂在加热站(10)直接用蒸汽加热供热循环水。加热站里的蒸汽加热设备，一般是用汽——水换热器，与蒸汽型溴化锂吸收式热泵是有明显不同的。为供热循环水加热同等数量的热能，用吸收式热泵可比用蒸汽直接加热节省2/5的蒸汽量，这2/5的热能来源于提取回收循环冷却水中的低温热量。另外，热泵机组(1)具有为循环冷却水降温冷却的功能，同时还具有为采暖供热循环水加热的功能。
图3所示的第二个实施例的流程系统图，与图1及图2相对比，主要有以下特征1、当热电厂及整个供热管网系统全部是新建项目时应优先采用图1所示的本发明的系统方法，具有最大的节能优势。
2、当热电厂及整个供热管网系统已经全部建成，对原有系统不打算进行改造，仅考虑用增设热泵机组来增加新的供热能力或供热面积时，应选择图3所示的系统方法。
3、图1所示的采暖供热循环水系统，供水温度为70℃，回水温度为40℃时，热泵的制热性能系数为1.7～1.8。若要再提高供水温度在70℃以上时，应采用图3所示的流程系统。70℃以上可以用蒸汽直接加热，供水温度可达95℃、110℃或者130℃，当供水温度为95℃以上时，就不宜继续采用直供式管网，应选择设换热站，供热一级管网和二级管网分开的系统运行方式。图3所示系统比图1所示系统可以扩大很多的供热能力和面积，当热电厂及整个供热管网系统全部是新建项目，而且供热面积又非常大，提取热电厂循环冷却水的低温热量是有一定限度的，超过限度时，或者用户对供水温度有比较高的要求时，都应选择图3所示的系统方法。
权利要求
1.一种热电厂循环冷却水降温冷却及用其被提取回收的热量采暖供热的系统方法，其特征是这种系统方法，一端制冷，另一端制热，在为热电厂循环冷却水降温冷却的同时，把从循环冷却水中提取回收的低温热能提升温度，输送传递给用户采暖供热。本发明的系统方法是由蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组(1)，用户(2)，供热循环泵(3)，采暖供热供水管线(4)，采暖供热回水管线(5)，蒸汽管线(6)，蒸汽凝结水管线(7)，循环冷却水进水管线(8)，循环冷却水出水管线(9)，热电厂采暖供热循环水加热站(10)，组成四个循环工作系统①高温蒸汽热源循环工作系统，②吸收式热泵机组的制冷剂和溶液循环工作系统，③低温水源(循环冷却水)循环工作系统，④采暖供热循环水工作系统。
2.根据权利要求1所述的系统方法，其特征是蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组(1)是以热电厂用来加热采暖供热循环水的蒸汽为驱动热源，提取回收热电厂循环冷却水中含有的低温热能，提升温度，传递输送给用户采暖供热，其供热量是驱动热源(蒸汽)消耗热量与提取回收热电厂循环冷却水中含有的低温热量之和。
3.根据权利要求1所述的系统方法，其特征是热电厂循环冷却水降温冷却的方法不是采用开放式对流冷却，而是在蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组(1)的密闭系统里进行的强制换热冷却。
4.根据权利要求1所述的系统方法，其特征是，采暖供热循环水的供、回水温度为70～40℃时，热泵机组(1)的制热性能系数为最高，可达1.7～1.8，可以选择比较高的供、回水温度，在130～40℃范围之内，供、回水温度越高，则热泵机组(1)的制热性能越下降，选择供、回水温度为70～40℃是比较经济的。
5.根据权利要求1所述的系统方法，其特征是在热电厂用蒸汽作为吸收式热泵的驱动热源比较经济，如果蒸汽用量有限，不能满足使用要求，本发明的系统方法，热泵机组(1)还可以选择其它形式的吸收式热泵或压缩式热泵。
全文摘要
本发明涉及一种热电厂循环冷却水的降温冷却，及用提取回收其中的低温热能进行采暖供热的系统方法，这种系统方法，一端制冷，另一端制热，在为热电厂循环冷却水进行的密闭强制性降温冷却的同时，把其中的低温热能提取回收，提升温度，为用户采暖供热，一整套设备具有双重功能和效果，可提高热电厂的热能利用率，环保节能，可以不建新的锅炉房，不消耗煤炭、石油、天然气，不改建供热主干线，扩大供热能力或供热面积1.7倍以上。
文档编号F25B30/00GK1635316SQ20041009246
公开日2005年7月6日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年12月24日
发明者冯太和, 陈连祥, 冯杰 申请人:冯太和, 陈连祥, 冯杰