一种电厂废热循环回收热泵系统的制作方法

文档序号:15104177发布日期:2018-08-04 16:28阅读:126来源:国知局

本实用新型涉及一种锅炉热泵系统,特别涉及一种电厂废热循环回收热泵系统,属于热能设备领域。



背景技术:

热电厂的蒸汽动力循环是通过锅炉加热水介质形成水蒸气工质,由高温高压水蒸气推动蒸汽轮机驱动发电机发电的过程,其供热方式的热源全部来自煤炭、油料等物质的化学能转化,蒸汽动力循环过程中需要排放大量的废热,为了避免废热影响环境,又需要采用大量的冷却水吸收该部分废热,从而产生大量废热冷却蒸汽,间接影响了环境,并消耗了大量水源。热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置,其供给的热量是所消耗的高位能和吸取的低位能之和,其用作热源加热介质具有明显的节能效果,但是其在低温环境中的加热效率不高。混合工质变浓度容量调节技术被应用于热泵系统,可以使热泵系统满足低温环境下高负荷的需求。目前用电力驱动的热泵系统存在问题是在制热循环的低温环境下没有充足的容量,不能满足变容量高效率加热的需求。



技术实现要素:

本实用新型电厂废热循环回收热泵系统公开了新的方案,采用蒸汽轮机的抽气结合加热器驱动热泵装置加热经冷凝器冷却的蒸汽轮机排气使其回流锅炉,解决了现有方案无法有效利用蒸汽轮机排放废热的问题。

本实用新型电厂废热循环回收热泵系统包括蒸汽循环系统、热泵装置,蒸汽循环系统包括锅炉、蒸汽轮机、冷凝器、主储水器,锅炉产生的蒸汽依次经过蒸汽轮机、冷凝器、主储水器后回流锅炉。热泵装置包括介质发生装置、容量调节装置,介质发生装置与容量调节装置通过换热管系连接。介质发生装置的内部设有多种沸点不同的介质,介质发生装置的上部设有气态介质出口、循环介质进口、介质回流进口,介质发生装置内下部设有液态的介质,液态介质内设有加热器、蒸汽轮机抽气加热器,蒸汽轮机抽气加热器的一端与蒸汽轮机排气连通,蒸汽轮机抽气加热器的另一端与经过冷凝器后的蒸汽轮机排气连通。容量调节装置内设有精馏器、低沸点介质腔、高沸点介质腔,容量调节装置上设有与精馏器连通的分流介质进口、与低沸点介质腔连通的低沸点介质回流出口、与高沸点介质腔连通的高沸点介质回流出口。换热管系包括定容量循环管路、变容量循环管路,定容量循环管路包括连通气态介质出口与主储水器进出口A的管道A、连通主储水器进出口B与循环介质进口的管道B,气态介质依次经过管道A、主储水器、管道B完成制热循环。变容量循环管路包括连通管道A与分流介质进口的管道D、介质回流管路,介质回流管路包括介质回流总管道、低沸点介质回流分管道、高沸点介质回流分管道,介质回流总管道的一端与介质回流进口连通,低沸点介质回流分管道连通低沸点介质回流出口与介质回流总管道的另一端,高沸点介质回流分管道连通高沸点介质回流出口与介质回流总管道的另一端,管道D上设有电磁阀a,介质回流总管道上设有电磁阀f,低沸点介质回流分管道上设有电磁阀d,高沸点介质回流分管道上设有电磁阀e,高能介质通过管道D进入精馏器后分离成储存在低沸点介质腔内的低沸点介质、储存在所述高沸点介质腔内的高沸点介质,低沸点介质腔内的低沸点介质、高沸点介质腔内的高沸点介质通过介质回流管路完成变容量调节回流。

进一步,本方案的低沸点介质腔内的上部设有冷却器,冷却器设在管道B上,流经冷却器的低能介质吸收低沸点介质腔内的热量,冷却器将管道B分成设在主储水器与冷却器间的管道B-I段、设在冷却器与循环介质进口间的管道B-II段,管道B-II段上设有辅储水器,辅储水器吸收制热循环中流过冷却器的介质的热量,主储水器与辅储水器通过管道C连通,管道C上设有电磁阀m。

进一步,本方案的管道B-I段上设有节流器,节流器调节管道的流量。

进一步,本方案的介质发生装置包括封闭的壳体,壳体内部的循环介质进口处设有循环介质喷淋器,循环介质通过循环介质喷淋器喷洒吸收热量,壳体内部的介质回流进口处设有回流介质喷淋器,回流介质通过回流介质喷淋器喷洒吸收热量。

进一步,本方案的容量调节装置的上部设有低沸点介质腔,容量调节装置的中部设有精馏器,容量调节装置的下部设有高沸点介质腔,低沸点介质腔内的下部设有液态低沸点介质,低沸点介质腔通过冷却管道将液态低沸点介质排入精馏器冷却进入精馏器的高能气态介质形成气态低沸点介质、液态高沸点介质,气态低沸点介质通过排气管道向上排入低沸点介质腔,液态高沸点介质向下排入高沸点介质腔内的下部,冷却管道上设有电磁阀b,排气管道上设有电磁阀c。

进一步,本方案的介质回流管路还包括变容增效回流支管道,变容增效回流支管道的一端与电磁阀f的进口处的上述介质回流总管道一端连通,管道D与主储水器进出口A间的管道A与变容增效回流支管道的另一端连通,低沸点介质腔内的低沸点介质、高沸点介质腔内的高沸点介质依次通过介质回流管路、变容增效回流支管道、主储水器、管道B完成变容量调节回流。

本实用新型电厂废热循环回收热泵系统采用蒸汽轮机的抽气结合加热器驱动热泵装置加热经冷凝器冷却的蒸汽轮机排气使其回流锅炉,具有有效利用蒸汽轮机排放废热的特点。

附图说明

图1是蒸汽循环系统的原理示意图。

图2是热泵装置的原理示意图。

图3是热泵装置在定容模式下的原理示意图。

图4是热泵装置在减容模式下的原理示意图。

图5是热泵装置在增容模式下的原理示意图。

图6是介质发生装置的放大示意图。

图7是容量调节装置的放大示意图。

其中,100是介质发生装置,120是加热器,130是循环介质喷淋器,140是回流介质喷淋器,200是容量调节装置,210是低沸点介质腔,220是精馏器,230是高沸点介质腔,310是主储水器,320是辅储水器,410是节流器,510是锅炉,520是蒸汽轮机,530是冷凝器。

具体实施方式

电厂废热循环回收热泵系统包括蒸汽循环系统、热泵装置,蒸汽循环系统包括锅炉、蒸汽轮机、冷凝器、主储水器,锅炉产生的蒸汽依次经过蒸汽轮机、冷凝器、主储水器后回流锅炉。热泵装置包括介质发生装置、容量调节装置,介质发生装置与容量调节装置通过换热管系连接。介质发生装置的内部设有多种沸点不同的介质,介质发生装置的上部设有气态介质出口、循环介质进口、介质回流进口,介质发生装置内下部设有液态的介质,液态介质内设有加热器、蒸汽轮机抽气加热器,蒸汽轮机抽气加热器的一端与蒸汽轮机排气连通,蒸汽轮机抽气加热器的另一端与经过冷凝器后的蒸汽轮机排气连通。容量调节装置内设有精馏器、低沸点介质腔、高沸点介质腔,容量调节装置上设有与精馏器连通的分流介质进口、与低沸点介质腔连通的低沸点介质回流出口、与高沸点介质腔连通的高沸点介质回流出口。换热管系包括定容量循环管路、变容量循环管路,定容量循环管路包括连通气态介质出口与主储水器进出口A的管道A、连通主储水器进出口B与循环介质进口的管道B,气态介质依次经过管道A、主储水器、管道B完成制热循环。变容量循环管路包括连通管道A与分流介质进口的管道D、介质回流管路,介质回流管路包括介质回流总管道、低沸点介质回流分管道、高沸点介质回流分管道,介质回流总管道的一端与介质回流进口连通,低沸点介质回流分管道连通低沸点介质回流出口与介质回流总管道的另一端,高沸点介质回流分管道连通高沸点介质回流出口与介质回流总管道的另一端,管道D上设有电磁阀a,介质回流总管道上设有电磁阀f,低沸点介质回流分管道上设有电磁阀d,高沸点介质回流分管道上设有电磁阀e,高能介质通过管道D进入精馏器后分离成储存在低沸点介质腔内的低沸点介质、储存在所述高沸点介质腔内的高沸点介质,低沸点介质腔内的低沸点介质、高沸点介质腔内的高沸点介质通过介质回流管路完成变容量调节回流。上述方案采用蒸汽轮机的抽气结合加热器驱动热泵装置加热经冷凝器冷却的蒸汽轮机排气使其回流锅炉,采用具有不同沸点的混合介质调节热泵容量,在制热循环的状态下,提高换热混合介质中的低沸点介质含量来实现增容,提高换热混合介质中的高沸点介质含量来实现减容。

为了合理利用经主储水器换热后的低能介质,使其冷却容量调节装置的低沸点介质腔内的高能气态低沸点介质,以便形成液态低沸点介质汇流在低沸点介质腔内的下部,同时提高热能的利用率,本方案在低沸点介质腔内的上部设有冷却器,冷却器设在管道B上,流经冷却器的低能介质吸收低沸点介质腔内的热量,冷却器将管道B分成设在主储水器与冷却器间的管道B-I段、设在冷却器与循环介质进口间的管道B-II段,管道B-II段上设有辅储水器,辅储水器吸收制热循环中流过冷却器的介质的热量,主储水器与辅储水器通过管道C连通,管道C上设有电磁阀m。将辅储水器内的温水排入主储水器可以有效提高热能的转化效率,提高换热效率。为了控制管道中介质的流量,本方案的管道B-I段上设有节流器,节流器调节管道的流量。

如图6所示,为了实现介质发生器的功能,使其在制热循环中产生高能气态介质,本方案的介质发生装置包括封闭的壳体,壳体内部的循环介质进口处设有循环介质喷淋器,循环介质通过循环介质喷淋器喷洒吸收热量,壳体内部的介质回流进口处设有回流介质喷淋器,回流介质通过回流介质喷淋器喷洒吸收热量。

如图7所示,为了实现容量调节装置的功能,使其将分流的高能气态混合介质分成低沸点与高沸点的介质并以低能液态的形式分别储存,本方案的容量调节装置的上部设有低沸点介质腔,容量调节装置的中部设有精馏器,容量调节装置的下部设有高沸点介质腔,低沸点介质腔内的下部设有液态低沸点介质,低沸点介质腔通过冷却管道将液态低沸点介质排入精馏器冷却进入精馏器的高能气态介质形成气态低沸点介质、液态高沸点介质,气态低沸点介质通过排气管道向上排入低沸点介质腔,液态高沸点介质向下排入高沸点介质腔内的下部,冷却管道上设有电磁阀b,排气管道上设有电磁阀c。

为了在低沸点介质腔内的低沸点介质、高沸点介质腔内的高沸点介质回流介质发生器前进一步利用其换热属性增强容量调节的效果,本方案将其导入主储水器参与换热过程,具体是本方案的介质回流管路还包括变容增效回流支管道,变容增效回流支管道的一端与电磁阀f的进口处的上述介质回流总管道一端连通,管道D与主储水器进出口A间的管道A与变容增效回流支管道的另一端连通,低沸点介质腔内的低沸点介质、高沸点介质腔内的高沸点介质依次通过介质回流管路、变容增效回流支管道、主储水器、管道B完成变容量调节回流。

本方案的电厂废热循环回收热泵系统采用蒸汽轮机的抽气结合加热器驱动热泵装置加热经冷凝器冷却的蒸汽轮机排气使其回流锅炉,采用具有不同沸点的混合介质调节热泵容量,在制热循环的状态下,提高换热混合介质中的低沸点介质含量来实现增容,提高换热混合介质中的高沸点介质含量来实现减容。如图2所示,具体是,在制热循环中,介质发生器上部排出的气态高能介质依次经过主储水器、冷却器、辅储水器回到介质发生器,当需要调节容量时,开启电磁阀a,开启电磁阀f或g,介质发生器上部排出的气态高能介质分成两路,一路完成定容路线,一路进入容量调节装置后被分离成低沸点介质和高沸点介质分别存储在低沸点介质腔和高沸点介质腔内,开启电磁阀d或e,将低沸点介质或高沸点介质回流来调节混合介质中两者的比例来增强或削弱混合介质的放热能力,从而达到增量或减量的目的。基于以上设计,本方案的电厂废热循环回收热泵系统相比现有方案具有实质性特点和进步。

本方案的电厂废热循环回收热泵系统并不限于具体实施方式中公开的内容,实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸,本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

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