发电厂的冷却水热量回收系统及其热量回收方法

摘要

本发明提供一种发电厂的冷却水热量回收系统，该系统包括：具有辅机冷却水回水管路（5）的辅机冷却水循环分系统，和具有凝结水精处理单元（8）的凝结水循环分系统；该冷却水热量回收系统中设置有能够将低温管路的流体的热量传递至高温管路的流体中的第一换热器（2），该第一换热器的低温管路串联在辅机冷却水回水管路（5）中，该第一换热器的高温管路沿着凝结水的流动方向串联在凝结水精处理单元的下游的凝结水管路中。另一方面，本发明还提供一种上述发电厂的冷却水热量回收系统的热量回收方法。本发明提供的冷却水热量回收系统可以有效地回收发电厂辅机冷却水的回水中的热量，避免辅机冷却塔向大气中排放蒸汽，消除事故隐患。

说明书

技术领域

本发明涉及火力发电领域，具体地，涉及一种发电厂的冷却水热量回收 系统和热量回收方法。

背景技术

在现有的火力发电厂的水循环系统中，空冷机组的辅机冷却水（湿冷机 组一般称为开冷水）用于冷却发电机、各辅机的轴承和冷油器等设备。辅机 冷却水具有独立的水循环路径。吸收了电机发热所产生的热量后，辅机冷却 水通过室外的辅机冷却塔实现自身的冷却。也就是说，在辅机冷却水的回水 路径中，辅机冷却水中的热量通过辅机冷却塔释放到大气中。这样，至少会 产生以下的不利后果：其一，随着辅机冷却水的热量的释放，在发电厂的厂 区中会有蒸汽四处飘散。尤其是在冬季时，飘散的蒸汽落到空冷岛下方的室 外电气设备上会凝结成霜，由此对电气设备的安全运行构成威胁；其二，将 辅机冷却水中的热量直接排放到大气中，造成能源的浪费。

另外，在现有的火力发电厂的水循环系统中，将凝结水收集和加热后用 于重复做功。凝结水具有独立的水循环路径。在凝结水的水循环路径中设置 有凝结水精处理装置用以过滤凝结水中的各种物理和化学的杂物。精处理装 置中的过滤器的滤芯通常是由树脂材质制成，这种材质对使用温度的上限有 一定要求。当凝结水的水温高于该材质的使用温度的上限时，现有技术中采 用的解决方式是将精处理器的入口阀门关闭，使凝结水绕过精处理器直接从 旁路管路中流过。这样就导致凝结水系统缺少了在精处理器中的净化环节， 对凝结水系统的安全运行不利。

发明内容

本发明的目的是提供一种发电厂的冷却水热量回收系统和热量回收方 法，用以将辅机冷却水回水管路中的辅机冷却水回水的热量回收利用，并改 善凝结水循环分系统的运行状况。

为了实现上述目的，本发明提供一种发电厂的冷却水热量回收系统，该 冷却水热量回收系统包括：具有辅机冷却水回水管路的辅机冷却水循环分系 统，和具有凝结水精处理单元的凝结水循环分系统。该冷却水热量回收系统 中设置有能够将低温管路的流体的热量传递至高温管路的流体中的第一换 热器，该第一换热器的低温管路串联在辅机冷却水回水管路中，该第一换热 器的高温管路沿着凝结水的流动方向串联在所述凝结水精处理单元的下游 的凝结水管路中。

优选地，冷却水热量回收系统中还设置有能够将高温管路的流体的热量 传递至低温管路的流体中的第二换热器；其中，沿着凝结水的流动方向，第 二换热器的高温管路串联在凝结水精处理单元的上游的凝结水管路中；沿着 辅机冷却水的流动方向，第二换热器的低温管路串联在第一换热器的低温管 路上游的所述辅机冷却水回水管路中。

优选地，凝结水循环分系统还具有沿着凝结水的流动方向连接在凝结水 精处理单元下游的凝结水低压加热器单元；其中，第一换热器的高温管路串 联在所述凝结水精处理单元的出口和凝结水低压加热单元的出口之间的管 路中。

优选地，凝结水循环分系统还具有凝结水泵单元，沿着凝结水的流动方 向，凝结水泵单元连接在凝结水精处理单元的上游；其中，第二换热器的高 温管路串联在凝结水泵单元的出口和凝结水精处理单元的入口之间的管路 中。

优选地，凝结水低压加热器单元包括多个串联连接的凝结水低压加热 器；其中，第一换热器的高温管路串联在多个凝结水低压加热器中的沿着凝 结水的流动方向设置的第一个凝结水低压加热器和第二个凝结水低压加热 器之间。

优选地，第一换热器为吸收式热泵。

另一方面，本发明还提供一种发电厂的冷却水热量回收系统的热量回收 方法，冷却水热量回收系统包括：具有辅机冷却水回水管路的辅机冷却水循 环分系统，和具有凝结水精处理单元的凝结水循环分系统；热量回收方法包 括：利用能够将低温管路的流体的热量传递至高温管路的流体中的第一换热 器，将辅机冷却水回水管路中的辅机冷却水回水的热量传递至凝结水精处理 单元的下游的待加热的凝结水中。

优选地，热量回收方法还包括：在冷却水热量回收系统中设置能够将高 温管路的流体的热量传递至低温管路的流体中的第二换热器，以在辅机冷却 水回水进入第一换热器之前利用该辅机冷却水回水对凝结水精处理单元上 游的凝结水进行冷却。

优选地，凝结水循环分系统还具有沿着凝结水的流动方向连接在凝结水 精处理单元下游的凝结水低压加热器单元；其中，第一换热器的高温管路串 联在凝结水精处理单元的出口和凝结水低压加热单元的出口之间的管路中。

优选地，凝结水循环分系统还具有凝结水泵单元，沿着凝结水的流动方 向，凝结水泵单元连接在凝结水精处理单元的上游；其中，第二换热器的高 温管路串联在凝结水泵单元的出口和凝结水精处理单元的入口之间的管路 中。

优选地，凝结水低压加热器单元包括多个串联连接的凝结水低压加热 器；其中，第一换热器的高温管路串联在多个凝结水低压加热器中的沿着凝 结水的流动方向的第一个凝结水低压加热器和第二个凝结水低压加热器之 间。

优选地，第一换热器为吸收式热泵。

通过上述技术方案，本发明在发电厂的水循环系统中设置将热量从低温 管路中的流体传递至高温管路中的流体的第一换热器。使用该第一换热器 后，一方面可以将辅机冷却水回水的温度降低，从而使辅机冷却水回水具备 进入下一个循环周期的温度条件；另一方面可以加热凝结水精处理单元下游 的凝结水，从而有助于提高凝结水低压加热单元的加热效率。如此，可以有 效地回收利用辅机冷却水的回水中的热量，降低水循环系统的损耗；同时， 可以避免辅机冷却塔向大气中排放蒸汽，消除因蒸汽在电气设备表面结霜而 引发的事故隐患。

另外，本发明还在发电厂的水循环系统中设置将热量从高温管路的流体 传递至低温管路的流体中的第二换热器，以在辅机冷却水回水进入第一换热 器之前，利用该辅机冷却水回水对凝结水精处理单元上游的凝结水进行冷 却。使用该第二换热器后，一方面可以在凝结水流入凝结水精处理单元之前 降低凝结水的温度，使精处理器中的过滤器的滤芯始终工作在温度较低的状 态，从而改善滤芯的运行环境；另一方面辅机冷却水回水除了具有自身携带 的热量外，又在第二换热器中额外地吸收到了凝结水中的热量。因此在第一 换热器中可以从辅机冷却水回水中回收到更多的热量，提高了第一换热器的 能量转换效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与 下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在 附图中：

图1是根据本发明的发电厂的冷却水热量回收系统的局部结构示意图。

附图标记说明

1      第二换热器                      2      第一换热器

3      凝结水水箱                      4      凝结水母管

5      辅机冷却水回水管路              6      凝结水泵单元

7      凝结水低压加热器单元            71     第一个凝结水低压加热器

73     第二个凝结水低压加热器          75     第三个凝结水低压加热器

8      凝结水精处理单元                81     凝结水精处理装置

83     旁路管

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是， 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发 明。

需要说明的是，在未作相反说明的情况下，使用的方位词“上游”和“下 游”是指在一个循环周期内，沿着辅机冷却水的流动方向辅机冷却水先经过 处为“上游”，后经过处为“下游”；在一个循环周期内，沿着凝结水的流动 方向凝结水先经过处为“上游”，后经过处为“下游”。

参考图1，本发明提供一种发电厂的冷却水热量回收系统。在该冷却水 热量回收系统中，包括辅机冷却水循环分系统和凝结水循环分系统。其中， 辅机冷却水循环分系统具有辅机冷却水回水管路5。当辅机冷却水冷却发电 机、各辅机的轴承和冷油器等设备后，集中回流到辅机冷却水回水管路5中。 辅机冷却水回水管路5中的辅机冷却水回水经过冷却降温，重新进入下一个 循环周期。凝结水循环分系统具有凝结水精处理单元8。收集到凝结水水箱 3中的凝结水被凝结水泵单元6驱动到凝结水母管4后，在凝结水精处理单 元8中进行净化处理并在凝结水低压加热器单元7中进行加热。

根据本发明的实施例，凝结水精处理单元8包括凝结水精处理装置81， 和连接在凝结水精处理装置81的入口和出口之间的旁路管83。凝结水精处 理装置81中的过滤器的滤芯为树脂材料的滤芯，该滤芯的工作温度的上限 通常是65℃。在正常的运行状况下，通过关闭旁路管83上的阀门使旁路管 83处于阻断状态，凝结水从凝结水精处理装置81中流过。当凝结水的温度 超过该上限温度时，为了保护滤芯使其不至于受损，打开阀门使旁路管83 接通，凝结水绕过凝结水精处理装置81从旁路管83中流走。

更具体地，根据本发明的实施例，在冷却水热量回收系统中设置第一换 热器2。该第一换热器2能够将低温管路的流体的热量传递至高温管路的流 体中。根据本发明的实施例，该第一换热器2为吸收式热泵。第一换热器2 以溴化锂为介质，在蒸汽的驱动下实现换热反应。如图1中所示，V1接口 和V2接口是第一换热器2的高温管路接口，V3接口和V4接口是第一换热 器2的驱动蒸汽管路接口，V5接口和V6接口是第一换热器2的低温管路接 口。根据现有技术中第一换热器的工作原理，温度较低的流体从V5接口流 入第一换热器2的低温管路，从V6接口流出；温度较高的流体从V1接口 流入第一换热器2的高温管路，从V2接口流出；驱动蒸汽从V3接口流入 第一换热器2，从V4接口流出。在蒸汽的驱动下，通过溴化锂介质的作用， 可以实现将低温管路的流体的热量传递至高温管路的流体中。

根据本发明的实施例，第一换热器2的低温管路串联在辅机冷却水回水 管路5中，该第一换热器2的高温管路串联在凝结水的流动的管路中。并且， 根据本发明的实施例，将第一换热器2的高温管路串联在凝结水精处理单元 8的下游的管路中，从而避免吸收了热量的凝结水从凝结水精处理单元8中 流过而损伤凝结水精处理装置81中的过滤器的滤芯。进一步，根据本发明 的实施例，沿着凝结水的流动方向，在凝结水精处理单元8的下游连接有凝 结水低压加热器单元7。第一换热器2的高温管路串联在凝结水精处理单元 8的出口和凝结水低压加热单元7的出口之间的管路中。这样，利用第一换 热器2的能量转换作用，可以实现将辅机冷却水回水中的热量传递到凝结水 精处理单元8的下游的凝结水中，从而实现辅机冷却水回水中的热量的回收。 藉此，可以将辅机冷却水回水的温度降低，使辅机冷却水回水具备进入下一 个循环周期的温度条件。同时，还可以加热凝结水精处理单元8下游的凝结 水，从而提高凝结水温度，提高热力系统效率。

更详细地，根据本发明的实施例，凝结水低压加热器单元7包括多个串 联连接的凝结水低压加热器。如图1中所示，沿着所述凝结水的流动方向， 凝结水低压加热器单元7包括第一个凝结水低压加热器71、第二个凝结水低 压加热器73和第三个凝结水低压加热器75。应该理解，此处列举的三个凝 结水低压加热器仅以说明为目的，而不是穷举。根据本发明的实施例，第一 换热器2的高温管路串联在第一个凝结水低压加热器71和第二个凝结水低 压加热器73之间。由于凝结水在凝结水低压加热器单元7中是沿着其流动 方向逐渐升温的，因此在凝结水低压加热器单元7中，上游管路的与温度参 数相关的配置可以相对低于下游管路的与温度参数相关的配置。换句话说， 将第一换热器2的高温管路串联在第一个凝结水低压加热器71和第二个凝 结水低压加热器73之间，可以降低第一换热器2的高温管路的参数配置， 从而降低第一换热器2的制造成本。

继续参考图1，根据本发明的实施例，冷却水热量回收系统中还设置有 第二换热器1，该第二换热器1能够将高温管路的流体的热量传递至低温管 路的流体中。根据本发明的实施例，第二换热器1设置在第一换热器2的上 游。具体而言，沿着凝结水的流动方向，第二换热器1的高温管路串联在凝 结水精处理单元8的上游的凝结水的管路中；沿着辅机冷却水的流动方向， 第二换热器1的低温管路串联在第一换热器2的低温管路上游的辅机冷却水 回水管路5中。也就是说，辅机冷却水回水在流入第一换热器2中之前，先 要从第二换热器1中流过。

更具体地，根据本发明的实施例，在凝结水精处理单元8的上游连接有 凝结水泵单元6，该凝结水泵单元6将凝结水从凝结水水箱3泵入凝结水母 管4中。并且，第二换热器1的高温管路串联在凝结水泵单元6的出口和凝 结水精处理单元8的入口之间的管路中。如图1中所示，在第二换热器1中， 凝结水母管4中的温度较高的凝结水和辅机冷却水回水管路5中的温度较低 的辅机冷却水回水发生热交换，辅机冷却水作为冷源吸收凝结水母管4中的 凝结水中的热量，从而，将凝结水母管4中的凝结水的温度降低。

如前所述，凝结水精处理装置81的滤芯需要在65℃以下的温度环境中 工作，因此，通过第二换热器1将凝结水精处理单元8的上游的凝结水的温 度降低，有利于保护凝结水精处理装置81的滤芯。并且，当辅机冷却水回 水从第二换热器1中流出时，除了具有自身携带的热量外，又在第二换热器 1中额外地吸收到了凝结水母管4中的凝结水的热量。这样，当这些辅机冷 却水回水流入第一换热器2中时，携带有更多的热量，从而可以从这些辅机 冷却水回水中回收到更多的热量，藉此可以提高第一换热器的能量转换效 率。

另一方面，本发明还提供一种上述冷却水热量回收系统的热量回收方 法。该方法包括，利用第一换热器2，将辅机冷却水回水管路5中的辅机冷 却水回水的热量传递至凝结水精处理单元8的下游的待加热的凝结水中。

更具体地，根据本发明的实施例，首先，将第一换热器2的高温管路串 联在凝结水精处理单元8的下游的管路中。其次，将第一换热器2的低温管 路串联在辅机冷却水回水管路5中。然后，开启第一换热器2使辅机冷却水 回水中的热量传递至从凝结水精处理单元8流出的凝结水中，以回收辅机冷 却水回水中的热量。

本发明提供的方法还包括，在冷却水热量回收系统中设置第二换热器1， 从而在辅机冷却水回水进入第一换热器2之前，利用该辅机冷却水回水对凝 结水精处理单元8上游的凝结水进行冷却。

更具体地，根据本发明的实施例，首先，将第二换热器1的高温管路串 联在凝结水精处理单元8的上游的管路中。其次，将第二换热器1的低温管 路串联在第一换热器2的低温管路的上游的辅机冷却水回水管路5中。从而， 在凝结水进入凝结水精处理单元8之前将该凝结水的温度降低。

更加详细的实施方式已在前文中描述，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明 的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特 征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必 要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其 不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。