一种基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统

摘要

本发明公开了一种基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统，包括汽轮机机组、凝汽器、冷却塔、循环水泵、水/水换热器、循环水系统、热泵、热网加热器，其中：循环水系统包括热网水管路、旁通水管路、混合水管路，旁通水管路连接旁通水与热网回水；水/水换热器连接凝汽器循环水与冷却塔循环水。本发明的目的是针对单元制湿冷机组，提出一种新型的乏汽余热回收系统，可将低真空技术与热泵技术有机结合，实现汽轮机乏汽余热深度利用，显著提高汽轮机的能源利用效率。

权利要求

1.一种基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统，包括第一汽轮机机组（1）和第二汽

轮机机组（1’），其特征在于：

还包括热网回水管道（P1）、旁通水管道（P3）和混合水管道（P2），所述热网回水管道（P1）与旁通水管道（P3）合并接入混合水管道（P2）；

所述第一汽轮机机组（1）和第二汽轮机机组（1’）分别接入混合水管道（P2）；

所述混合水管道（P2）经第一汽轮机机组（1）和第二汽轮机机组（1’）后又经三通分流为第一管路（61）和第二管路（62）；

还包括吸收式热泵（6），所述吸收式热泵（6）包括吸收器（A）、冷凝器（C）、蒸发器（E）和发生器（G）；

所述第一管路（61）经热泵蒸发器（E）接入旁通水管道（P3）；所述第二管路（62）经热泵冷凝器（C）、吸收器（A）接入到热网加热器（7）的水侧入口（71）；所述热网加热器（7）的水侧出口(72)接入到热网供水管道（P9）；

所述第一汽轮机机组（1）和第二汽轮机机组（1’）分别经第一汽轮机抽汽管道（P6）和第二汽轮机抽汽管道（P7）合并接入抽汽主管道（P8），所述抽汽主管道（P8）经三通分别接入到所述热网加热器（7）的汽侧入口（73）和所述热泵发生器（G）；

所述第一汽轮机机组（1）包括凝汽器A（3）和冷却塔A（4），所述凝汽器A（3）和所述冷却塔A（4）之间设置有水/水换热器（5），所述凝汽器A（3）的出口端（31）通过第一阀门A（K1）连接所述水/水换热器（5）的第一进口端（51），所述水/水换热器（5）的第一出口端（52）通过串联的第二阀门A（K2）和第三阀门A（K3）连接所述凝汽器A（3）进口端（32），所述水/水换热器（5）的第二出口端（53）通过第四阀门A（K4）连接冷却塔A（4）的进口端（41），所述冷却塔A（4）的出口端（42）通过第五阀门A（K5）连接所述水/水换热器（5）的第二进口端（54）；所述第四阀门A（K4）与所述冷却塔A（4）的进口端（41）之间的管路通过第六阀门A（K6）与所述第一阀门A（K1）与所述凝汽器A（3）的出口端（31）之间的管路连通，所述第五阀门A（K5）与所述冷却塔A（4）出口端（42）之间的管路通过第七阀门A（K7）与所述第二阀门A（K2）和第三阀门A（K3）之间的管路连通；所述第一阀门A（K1）与所述凝汽器A（3）的出口端（31）之间的管路通过第八阀门A（K8）与所述第二阀门A（K2）和所述第三阀门A（K3）之间的管路连通；所述第三阀门A（K3）两端的管路分别通过第九阀门A（K9）和第十阀门A（K10）与所述混合水管道（P2）上的第十一阀门A（K11）两端的管路连通；

所述第一汽轮机机组（1）与所述第二汽轮机机组（1’）的结构和连接关系完全相同；

由所述第一汽轮机机组（1）与所述第二汽轮机机组（1’）联合组配，构成汽轮机的余热回收工况与纯凝工况，其中余热回收工况分为全部余热回收工况与部分余热回收工况；

所述全部余热回收工况下：关闭第一汽轮机机组（1）的第一阀门A（K1）、第二阀门A

（K2）、第三阀门A（K3）、第四阀门A（K4）、第五阀门A（K5）、第六阀门A（K6）、第七阀门A（K7）、第十一阀门A（K11）和第二汽轮机机组（1’）的第一阀门B（K1’）、第二阀门B（K2’）、第三阀门B（K3’）、第四阀门B（K4’）、第五阀门B（K5’）、第六阀门B（K6’）、第七阀门B（K7’）、第十一阀门B（K11’），并打开第一汽轮机机组（1）第八阀门A（K8）、第九阀门A（K9）、第十阀门A（K10）和第二汽轮机机组（1’）的第八阀门B（K8’）、第九阀门B（K9’）、第十阀门B（K10’），冷却塔A（4）、冷却塔B（4’）停止运行，混合水通过第九阀门A（K9）进入第一汽轮机机组（1）的凝汽器A（3）吸收机组全部乏汽余热，升温后的混合水经第八阀门A（K8）、第十阀门A（K10）进入混合水管道（P2），然后又通过第九阀门B（K9’）进入第二汽轮机机组（1’）的凝汽器B（3’）吸收机组全部乏汽余热，升温后的混合水经第八阀门B（K8’）、第十阀门B（K10’）进入混合水管道（P2）的末端；

所述部分余热回收工况下：关闭第一汽轮机机组（1）的第三阀门A（K3）、第六阀门A

（K6）、第七阀门A（K7）、第八阀门A（K8）、第十一阀门A（K11）和第二汽轮机机组（1’）的第三阀门B（K3’）、第六阀门B（K6’）、第七阀门B（K7’）、第八阀门B（K8’）、第十一阀门B（K11’），并打开第一汽轮机机组（1）的第一阀门A（K1）、第二阀门A（K2）、第四阀门A（K4）、第五阀门A（K5）、第九阀门A（K9）、第十阀门A（K10）和第二汽轮机机组（1’）的第一阀门B（K1’）、第二阀门B（K2’）、第四阀门B（K4’）、第五阀门B（K5’）、第九阀门B（K9’）、第十阀门B（K10’），冷却塔A（4）、冷却塔B（4’）运行，混合水通过第九阀门A（K9）进入第一汽轮机机组（1）的凝汽器A（3）吸收机组全部乏汽余热，升温后的混合水经第一阀门A（K1）进入水/水换热器第一进口端（51），释放部分余热，再经过第一出口端（52）、第二阀门A（K2）、第十阀门A（K10）进入混合水管道，同时冷却塔循环水经第五阀门A（K5）进入水/水换热器第二进口端（54），吸收余热，再经过第二出口端（53）、第四阀门A（K4）进入冷却塔A（4）排放多余热量；第一汽轮机机组（1）流出的混合水通过第九阀门B（K9’）进入第二汽轮机机组（1’）的凝汽器B（3’）吸收机组全部乏汽余热，升温后的混合水经第一阀门B（K1’）进入水/水换热器第一进口端（51’），释放部分余热，再经过第一出口端（52’）、第二阀门B（K2’）、第十阀门B（K10’）进入混合水管道（P2），同时冷却塔循环水经第五阀门B（K5’）进入水/水换热器第二进口端（54’），吸收余热，再经过第二出口端（53’）、第四阀门B（K4’）进入冷却塔B（4’）排放多余热量；

所述纯凝工况下：关闭第一汽轮机机组（1）的第一阀门A（K1）、第二阀门A（K2）、第四阀门A（K4）、第五阀门A（K5）、第八阀门A（K8）、第九阀门A（K9）、第十阀门A（K10）、第十一阀门A（K11）和第二汽轮机机组（1’）的阀第一阀门B（K1’）、第二阀门B（K2’）、第四阀门B（K4’）、第五阀门B（K5’）、第八阀门B（K8’）、第九阀门B（K9’）、第十阀门B（K10’）、第十一阀门B（K11’），并打开第一汽轮机机组（1）的第三阀门A（K3）、第六阀门A（K6）、第七阀门A（K7）和第二汽轮机机组（1’）的第三阀门B（K3’）、第六阀门B（K6’）、第七阀门B（K7’），第一汽轮机机组（1）的凝汽器循环水进入凝汽器A（3）吸收全部乏汽余热，升温后的凝汽器循环水经第六阀门A（K6）进入冷却塔A（4），排放全部余热，再经过第七阀门A（K7）、第三阀门A（K3）返回至凝汽器A（3）；第二汽轮机机组的凝汽器循环水进入凝汽器B（3’）吸收全部乏汽余热，升温后的凝汽器循环水经第六阀门B（K6’）进入冷却塔B（4’），排放全部余热，再经过第七阀门B（K7’）、第三阀门B（K3’）返回至凝汽器B（3’），热网水不通过凝汽器A（3）、凝汽器B（3’），两个汽轮机机组独立运行。

2.根据权利要求1所述的基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统，其特征在于：所述

第四阀门A（K4）与所述冷却塔A（4）之间设置有循环泵。

3.根据权利要求1所述的基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统，其特征在于：所述

热网回水管道（P1）上设置有循环泵（2）。

4.根据权利要求1所述的基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统，其特征在于：所述

吸收式热泵（6）为溴化锂吸收式热泵。

说明书

一种基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统

技术领域

[0001] 本发明属于电厂余热回收领域，特别涉及一种基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统。

背景技术

[0002] 在我国，燃煤火电机组占发电装机总容量的70%以上，乏汽余热回收技术可以减少甚至避免因纯凝火力发电导致的汽轮机冷源损失，提高汽轮机能源利用效率，因此成为一
项重要的节能技术。

[0003] 现有的汽轮机乏汽余热回收技术中，低真空运行技术与热泵技术受到广泛关注：低真空运行技术要求大幅提高机组背压，由此造成汽轮机末级容积流量严重下降，威胁机
组的运行安全，甚至需要在供热工况下更换末级转子，由此给机组运行带来不便，不易被电厂接受；热泵技术的实质是利用蕴含于抽汽中的做功能力，驱动逆卡诺循环来回收低温乏
汽余热，虽然该技术能显著提高系统能源利用率，但是热泵投资高，占地空间大，安放位置受限（为便于余热提取，必须置于汽轮机房A 列外循环水管道附近），不易于电厂规划和改造。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对单元制湿冷机组，提出一种新型的乏汽余热回收系统，可将低真空技术与热泵技术有机结合，实现汽轮机乏汽余热深度利用，显著提高汽轮机的能源
利用效率。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0006] 本发明一种基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统，包括第一汽轮机机组和第二汽轮机机组，还包括热网回水管道P1、旁通水管道P3和混合水管道P2，所述热网回水管道P1与旁通水管道P3合并接入混合水管道P2；

[0007] 所述第一汽轮机机组和第二汽轮机机组分别接入混合水管道P2；

[0008] 所述混合水管道P2经第一汽轮机机组和第二汽轮机机组后又经三通分流为第一管路和第二管路；

[0009] 还包括吸收式热泵，所述吸收式热泵包括吸收器A、冷凝器C、蒸发器E和发生器G；所述管路经热泵蒸发器E接入旁通水管道P3；所述管路经热泵冷凝器C、吸收器A接入到热网加热器的水侧入口；所述热网加热器的水侧出口接入到热网供水管道P9；

[0010] 所述第一管路经热泵蒸发器E接入旁通水管道P3；所述第二管路经热泵冷凝器C、吸收器A接入到热网加热器的水侧入口；所述热网加热器的水侧出口接入到热网供水管道
P9；

[0011] 所述第一汽轮机机组和第二汽轮机机组分别经汽轮机抽汽管道P6和汽轮机抽汽管道P7合并接入抽汽主管道P8，所述抽汽主管道P8经三通分别接入到所述热网加热器的汽
侧入口与所述热泵发生器G；

[0012] 所述第一汽轮机机组包括凝汽器和冷却塔，所述凝汽器和所述冷却塔之间设置有水/水换热器，所述凝汽器的出口端通过阀门K1连接所述水/水换热器的第一进口端，所述
水/水换热器的第一出口端通过串联的阀门K2和阀门K3连接所述凝汽器的进口端，所述水/
水换热器的第二出口端通过阀门K4连接冷却塔的进口端，所述冷却塔的出口端通过阀门K5
连接所述水/水换热器的第二进口端；所述阀门K4与所述冷却塔的进口端之间的管路通过
阀门K6与所述阀门K1与所述凝汽器的出口端之间的管路连通，所述阀门K5与所述冷却塔出
口端之间的管路通过阀门K7与所述阀门K2和阀门K3之间的管路连通；所述阀门K1与所述凝
汽器的出口端之间的管路通过阀门K8与所述阀门K2和所述阀门K3之间的管路连通；所述阀
门K3两端的管路分别通过阀门K9和阀门K10与所述混合水管道P2上的阀门K11两端的管路
连通；上述各种连接均通过管路连通；

[0013] 所述第一汽轮机机组与所述第二汽轮机机组的结构和连接关系完全相同，但运行参数不同。

[0014] 优选的，所述阀门K4与所述冷却塔之间设置有循环泵。

[0015] 优选的，所述热网回水管道P1上设置有循环泵。

[0016] 优选的，所述吸收式热泵为溴化锂吸收式热泵。

[0017] 与现有技术相比，本发明的有益技术效果：设置旁通水增加了汽轮机凝汽器进水流量，可降低凝汽器的水侧温升，既避免机组背压的大幅度提高影响机组转子安全性的风
险，同时也解决了热泵安放位置受限的问题，有利于电厂规划和改造；乏汽余热主要通过混合水与凝汽器直接换热实现回收，大幅度减少了热泵设置容量，解决了热泵投资大，运行费用高，占地空间大的问题，提高了热泵技术的可实施性；在凝汽器与冷却塔间增设水/水换热器，避免在排放过剩余热过程中开式冷却塔对热网水质的污染。

附图说明

[0018] 下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

[0019] 图1为本发明一种基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统的示意图；

[0020] 附图标记说明：1-第一汽轮机机组；2-循环泵；3-凝汽器；31-出口端；32-进口端；4-冷却塔；5-水/水换热器；51-第一进口端；52-第一出口端；53-第二出口端；54-第二进口端；6-吸收式热泵；61、62-管路；7-热网加热器；71-水侧入口；72-水侧出口；73-汽侧入口；
K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10、K11-阀门；P1-热网回水管道；P2-混合水管道；P3-旁通水管道；P4、P5-低压缸排汽管道；P6、P7-汽轮机抽汽管道；P8-抽汽主管道；P9-热网供水管道；A-吸收器；C-凝汽器；E-蒸发器；G-发生器；1’-第二汽轮机机组；3’-凝汽器；31’-出口端；32’-进口端；4’-冷却塔；5’-水/水换热器；51’-第一进口端；52’-第一出口端；53’-第二出口端；54’-第二进口端；K1’、K2’、K3’、K4’、K5’、K6’、K7’、K8’、K9’、K10’、K11’-阀门；8、
8’-四通。

具体实施方式

[0021] 如图1所示，一种基于单元制湿冷机组的乏汽余热回收系统，包括第一汽轮机机组1和第二汽轮机机组1’，还包括热网回水管道P1、旁通水管道P3和混合水管道P2，所述热网回水管道P1与旁通水管道P3合并接入混合水管道P2；

[0022] 所述第一汽轮机机组1和第二汽轮机机组1’分别接入混合水管道P2；

[0023] 所述混合水管道P2经汽轮机机组1和汽轮机机组1’后又经三通分流为第一管路61和第二管路62；

[0024] 还包括吸收式热泵6，所述吸收式热泵6包括吸收器A、冷凝器C、蒸发器E和发生器G；

[0025] 所述第一管路61经热泵蒸发器E接入旁通水管道P3；所述第二管路62经热泵冷凝器C、吸收器A接入到热网加热器7的水侧入口71；所述热网加热器7的水侧出口72接入到热
网供水管道P9；

[0026] 所述第一汽轮机机组1和第二汽轮机机组1’分别经汽轮机抽汽管道P6和汽轮机抽汽管道P7合并接入抽汽主管道P8，所述抽汽主管道P8分别经三通接入到所述热网加热器7
的汽侧入口73与所述热泵发生器G；

[0027] 所述第一汽轮机机组1包括凝汽器3和冷却塔4，所述凝汽器3和所述冷却塔4之间设置有水/水换热器5，所述凝汽器3的出口端31通过阀门K1连接所述水/水换热器5的第一
进口端51，所述水/水换热器5的第一出口端52通过串联的阀门K2和阀门K3连接所述凝汽器
3进口端32，所述水/水换热器5的第二出口端53通过阀门K4连接冷却塔4的进口端41，所述
冷却塔4的出口端42通过阀门K5连接所述水/水换热器5的第二进口端54，所述阀门K4与所
述冷却塔4的进口端41之间的管路通过阀门K6与所述阀门K1与所述凝汽器3的出口端31之
间的管路连通，所述阀门K5与所述冷却塔4出口端42之间的管路通过阀门K7与所述阀门K2
和阀门K3之间的管路连通；所述阀门K1与所述凝汽器3的出口端31之间的管路通过阀门K8
与所述阀门K2和所述阀门K3之间的管路连通；所述阀门K3两端的管路分别通过阀门K9和阀
门K10与所述混合水管道P2上的阀门K11两端的管路连通，上述各种连接均通过管路连通；

[0028] 所述第一汽轮机机组1与所述第二汽轮机机组1’的结构和连接关系完全相同（但运行参数不同），即所述第二汽轮机机组1’包括凝汽器3’和冷却塔4’，所述凝汽器3’和所述冷却塔4’之间设置有水/水换热器5’，所述凝汽器3’的出口端31’通过阀门K1’连接所述水/水换热器5’的第一进口端51’，所述水/水换热器5’的第一出口端52’通过串联的阀门K2’和阀门K3’连接所述凝汽器3’进口端32’，所述水/水换热器5’的第二出口端53’通过阀门K4’连接冷却塔4’的进口端41’，所述冷却塔4’的出口端42’通过阀门K5’连接所述水/水换热器
5’的第二进口端54’；所述阀门K4’与所述冷却塔4’的进口端41’之间的管路通过阀门K6’与所述阀门K1’与所述凝汽器3’的出口端31’之间的管路连通，所述阀门K5’与所述冷却塔4’出口端42’之间的管路通过阀门K7’与所述阀门K2’和阀门K3’之间的管路连通；所述阀门K1’与所述凝汽器3’的出口端31’之间的管路通过阀门K8’与所述阀门K2’和所述阀门K3’之间的管路连通；所述阀门K3’两端的管路分别通过阀门K9’和阀门K10’与所述混合水管道P2’上的阀门K11’两端的管路连通，上述各种连接均通过管路连通。

[0029] K2、K3、K8和K10之间通过四通8实现连通，K2’、K3’、K8’和K10’之间通过四通8’实现连通。

[0030] 本实施例中，所述阀门K4与所述冷却塔4之间设置有循环泵（所述阀门K4’与所述冷却塔4’之间设置有循环泵），所述热网回水管道P1上设置有循环泵2；吸收式热泵6为溴化锂吸收式热泵；凝汽器（3，3’）分别通过汽轮机低压缸排汽管道（P4，P5）分别连接所述第一汽轮机机组1和所述第二汽轮机机组1’的汽轮机。

[0031] 本发明的动作过程如下：

[0032] 系统工作时，热网回水与旁通水混合后依次通入第一汽轮机机组1和第二汽轮机机组1’的凝汽器（3,3’）进行梯级串联加热，末级凝汽器（3’）流出的混合水经三通按原比例分流为管路（61,62）：旁通水经第一管路61通过热泵蒸发器E降温后经旁通水管道（P3）再与热网回水混合；热网水通过热泵冷凝器C、吸收器A加热升温，再通过热网加热器7加热至供水温度进入热网供水管道P9。

[0033] 另外，汽轮机运行工况分为余热回收工况与纯凝工况，其中余热回收工况分为全部余热回收工况与部分余热回收工况。具体工况如下：

[0034] 在全部余热回收工况下：关闭第一汽轮机机组1的阀门（K1，K2，K3，K4，K5，K6，K7，K11）和第二汽轮机机组1’的阀门（K1’，K2’，K3’，K4’，K5’，K6’，K7’，K11’），并打开第一汽轮机机组1阀门（K8，K9，K10）和第二汽轮机机组1’的阀门（K8’，K9’，K10’），冷却塔（4，4’）停止运行，混合水通过阀门K9进入第一汽轮机机组1的凝汽器3吸收机组全部乏汽余热，升温后的混合水经阀门（K8、K10）进入混合水管道P2，然后又通过阀门K9’进入第二汽轮机机组1’的凝汽器3’吸收机组全部乏汽余热，升温后的混合水经阀门（K8’、K10’）进入混合水管道P2的末端；

[0035] 在部分余热回收工况下：关闭第一汽轮机机组1的阀门（K3，K6，K7，K8，K11）和第二汽轮机机组1’的阀门（K3’，K6’，K7’，K8’，K11’），并打开第一汽轮机机组1的阀门（K1，K2，K4，K5，K9，K10）和第二汽轮机机组1’的阀门（K1’，K2’，K4’，K5’，K9’，K10’），冷却塔（4，4’）运行，混合水通过阀门K9进入第一汽轮机机组1的凝汽器3吸收机组全部乏汽余热，升温后的混合水经阀门K1进入水/水换热器第一进口端51，释放部分余热，再经过第一出口端52、阀门（K2，K10）进入混合水管道，同时冷却塔循环水经阀门K5进入水/水换热器第二进口端
54，吸收余热，再经过第二出口端53、阀门K4进入冷却塔4排放多余热量；第一汽轮机机组1流出的混合水通过阀门K9’进入第二汽轮机机组1’的凝汽器3’吸收机组全部乏汽余热，升温后的混合水经阀门K1’进入水/水换热器第一进口端51’，释放部分余热，再经过第一出口端52’、阀门（K2’，K10’）进入混合水管道P2，同时冷却塔循环水经阀门K5’进入水/水换热器第二进口端54’，吸收余热，再经过第二出口端53’、阀门K4’进入冷却塔4’排放多余热量。

[0036] 在纯凝工况下：关闭第一汽轮机机组1的阀门（K1，K2，K4，K5，K8，K9，K10，K11）和第二汽轮机机组1’的阀门（K1’，K2’，K4’，K5’，K8’、K9’，K10’，K11’），并打开第一汽轮机机组1的阀门（K3，K6，K7）和第二汽轮机机组1’的阀门（K3’，K6’，K7’），第一汽轮机机组1的凝汽器循环水进入凝汽器3吸收全部乏汽余热，升温后的凝汽器循环水经阀门K6进入冷却塔4，排放全部余热，再经过阀门（K7，K3）返回至凝汽器3。第二汽轮机机组2的凝汽器循环水进入凝汽器3’吸收全部乏汽余热，升温后的凝汽器循环水经阀门K6’进入冷却塔4’，排放全部余热，再经过阀门（K7’，K3’）返回至凝汽器3’，热网水不通过凝汽器（3，3’），两个汽轮机机组独立运行。

[0037] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出
的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。