基于凝结水回水换热器的冷凝水回收系统和工作方法

摘要

本发明提供一种基于凝结水回水换热器的冷凝水回收系统和工作方法，其中的冷凝水回收系统包括凝汽器、凝结水泵、换热装置、依次连接的回水泵和凝结水回水换热器，回水泵进口端与换热装置出口端连接，凝结水回水换热器出口端与凝汽器上的热井连接。本回收系统包括纯凝工况和供热工况两种工作模式，在供热工况中，换热装置输出的凝结水流经凝结水回水换热器后降温，然后进入热井，热井收集的凝结水再流经凝结水回水换热器后升温，最后进入锅炉。本发明可在取消凝结水泵的变频设置后仍然保持凝结水泵入口流量的相对稳定，减少了初投资，提高了凝结水泵的工作稳定性和使用寿命，同时也节约了能源消耗，有利于节能减排和保护环境。

说明书

技术领域

本发明涉及分布式能源工程和供热机组技术领域，尤其是涉及一种基于凝结水回 水换热器的冷凝水回收系统和工作方法。

背景技术

对于现有的分布式能源工程和供热机组，无论是纯凝工况还是供热工况，蒸汽冷 凝都是主要的冷凝水回收手段。在纯凝工况下，经过凝汽器冷凝后的冷凝水进入热井 中，由凝结水泵升压后最终进入锅炉。

但是，在供热工况下，无论是抽汽至蒸汽溴冷机制冷还是抽汽至用户换热器冷凝 供热，都必须对供热蒸汽的冷凝水进行工质回收。而目前对于这部分抽汽供热蒸汽的 冷凝水回水的回收，或者是直接通过凝结水回收管路回收到锅炉，或者是直接被浪费 掉，而冷凝水回水的温度又相对较高，因此对锅炉的补水量较大，从而导致能源和水 资源的巨大浪费，不利于节能减排；同时，也造成实际经由凝结水泵的流量很低，故 凝结水泵上需要设置变频器，这无疑增加了投资。对于分布式能源工程，通常供热机 组容量较小，供热比例较大，针对此类工程抽凝机组来说，往往抽汽量大于凝汽器的 冷凝量，并且变化频繁。这样就使得凝结水泵在纯凝工况和供热工况下的流量差异过 大，而且昼夜四季变化频繁，造成凝结水泵一直处于不稳定、恶劣的工况下运行，导 致凝结水泵的使用寿命减低，且事故几率提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种基于凝结水回 水换热器的冷凝水回收系统和工作方法，在减少投资、节能减排的同时，提高凝结水 泵的工作稳定性。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于凝结水回水换热器 的冷凝水回收系统，包括凝汽器、凝结水泵、换热装置、依次连接的回水泵和凝结水 回水换热器，所述回水泵进口端与换热装置出口端连接，所述凝结水回水换热器出口 端与凝汽器上的热井连接，所述热井中的凝结水流经凝结水回水换热器后进入锅炉。

优选地，所述换热装置是蒸汽溴冷机或者用户换热器。

优选地，所述冷凝水回收系统还包括储水箱，所述储水箱连接在所述换热装置与 回水泵之间的管路上。

优选地，所述冷凝水回收系统还包括调压阀，所述调压阀连接在凝结水回水换热 器与凝汽器上的热井之间的管路上。

上述的基于凝结水回水换热器的冷凝水回收系统的工作方法，包括纯凝工况和供 热工况两种工作模式，在供热工况中，首先抽汽至换热装置，从换热装置输出的凝结 水流经凝结水回水换热器后降温，降温后的凝结水进入热井，热井收集的凝结水通过 凝结水泵泵送并流经凝结水回水换热器，经过升温后的凝结水最后进入锅炉。

优选地，从所述凝结水回水换热器输出并进入热井的凝结水回水压力为 0.05Mpa-0.15Mpa。

优选地，所述换热装置输出的凝结水流经凝结水回水换热器后的温度小于60℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在供热蒸汽回水管道与主凝结水管 道上设置共用的凝结水回水换热器，既可回收供热蒸汽回水管道中的凝结水回水余热， 以满足进入凝汽器的回水温度要求，使得冷凝水直接返回凝汽器的热井；同时又可以 利用凝结水回水余热对从凝汽器热井输送至锅炉的给水进行预热，以提高锅炉的给水 温度。因此，利用本发明可以在取消凝结水泵的变频设置的条件下仍然保持凝结水泵 入口流量的相对稳定，从而减少了初投资，也提高了凝结水泵的工作稳定性和使用寿 命；同时，凝结水回水余热的再利用也有利于节约锅炉的能源消耗，从而达到节能减 排、保护环境的目的。本发明的冷凝水回收系统实现了系统全程闭式循环，工质回收 率高，系统补水量极低。

附图说明

图1为本发明一种基于凝结水回水换热器的冷凝水回收系统的构造图。

图中标记：1-汽轮机，2-发电机，3-凝汽器，4-热井，5-凝结水泵，6-凝结水回 水换热器，7-回水泵，8-储水箱，9-换热装置，10-锅炉，11-调压阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施 例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

对于分布式能源工程或者供热机组，如果采用冷凝式汽轮机，由锅炉产生的蒸汽 经汽轮机驱动发电机做功发电或者经抽汽供热后均需要回收凝结水工质。如图1所示 的一种基于凝结水回水换热器的冷凝水回收系统，主要包括凝汽器3、凝结水泵5、凝 结水回水换热器6以及回水泵7和换热装置9，所述凝汽器3、换热装置9的进口端均 与汽轮机1连接相通，所述凝汽器3上的热井4、凝结水泵5、凝结水回水换热器6 和锅炉10依次连接组成凝结水主回路。所述换热装置9的出口端与储水箱8、回水泵 7、凝结水回水换热器6以及调压阀11和凝汽器3上的热井4依次连接组成供热回路。 为了提高本冷凝水回收系统的工作可靠性，所述凝结水泵5设置有两个，且为并联连 接，一个常用，一个备用。

在上述的冷凝水回收系统中，其中的换热装置9可以采用蒸汽溴冷机，也可以是 用户换热器，通过蒸汽溴冷机可以制冷，通过用户换热器可以为用户供热，从而对抽 汽至换热装置9的蒸汽进行充分利用，有利于节能减排。其中的储水箱8连接在换热 装置9与回水泵7之间的管路上，用于回收、收集从换热装置9排出的凝结水或者二 次汽，保证回水泵7的输出流量；所述换热装置9与储水箱8顶部进口端连接相通， 回水泵7与储水箱8底部出口端连接相通，这样有利于从换热装置9出来的高温凝结 水或者二次汽的降温，提高凝结水的回收率。其中的凝结水回水泵7采用了热水升压 泵，用于将储水箱8中的凝结水升压后泵送至凝结水回水换热器6，并最后进入凝汽 器3。由于储水箱8中的凝结水温度相对较高，采用热水升压泵有利于在设计允许工 况下，尽量避免回水泵7发生汽蚀，从而保证本冷凝水回收系统的工作稳定性，并延 长回水泵7的使用寿命。

如果换热装置9采用蒸汽溴冷机，由于蒸汽溴冷机通常设置在分布式能源站内， 距离较近，而且蒸汽经过蒸汽溴冷机做功冷凝后，温度也较高，且有可能产生二次汽。 为了减少汽水损失，提高凝结水回收率，储水箱8基本上不采用大气式回收水箱，而 选用带汽蚀消除装置的凝结水回水箱，以消除汽蚀对储水箱8和回水泵7等设备的不 利影响。但是，如果换热装置9是采用普通的用户换热器，通常由于用户使用点较远， 热利用率高，故用户换热器输出的凝结水回水一般不含二次汽，温度也偏低，因此， 储水箱8选用常压保温的凝结水集水箱即可，无特殊要求。这样可以使得换热装置9 排出的凝结水和二次汽得到充分的回收利用，可减少汽水损失约20％～25％，同时也 可以减轻整个冷凝水回收系统造成的热污染和噪音污染，有利于节能减排和环境保护。

上述的基于凝结水回水换热器的冷凝水回收系统的工作方法如下：主要分为纯凝 工况和供热工况两种工作模式，在纯凝工况下，由锅炉10产生的蒸汽经汽轮机1驱动 发电机2做功发电后，通过凝汽器3冷凝为凝结水并进入热井4中，热井4中的凝结 水再经由凝结水泵5升压、凝结水回水换热器6换热后返回锅炉10。在供热工况下， 由锅炉10产生的蒸汽被从汽轮机1本体抽汽出来，经过换热装置9换热后冷凝为凝结 水，再回收至统一的储水箱8，最后通过回水泵7进行一定升压，返回至凝结水回水 换热器6，在凝结水回水换热器6中，来自回水泵7的凝结水回水与凝结水主回路中 的主凝结水进行热交换，经过凝结水回水换热器6换热降温后的凝结水回水通过调压 阀11减压控制后，最终进入凝汽器3上的热井4中，热井4收集的凝结水再经由凝结 水泵5升压、凝结水回水换热器6换热升温后返回锅炉10。其中的调压阀11连接在 凝结水回水换热器6与热井4之间的管路上，主要用于减压和控制进入凝汽器3的凝 结水回水流量。

为了避免破坏凝汽器3的真空度，使来自凝结水回水换热器6的供热回水能够顺 利地进入凝汽器3中，可以通过调压阀11对凝结水回水换热器6输出的供热回水进行 减压，最好使得从凝结水回水换热器6输出并进入热井4的凝结水回水压力减压至 0.05Mpa-0.15Mpa之间。另外，所述的凝结水回水换热器6是本冷凝水回收系统中的 核心设备，为了最大限度地回收换热装置9排出的凝结水的热量，凝结水回水换热器 6最好采用管壳式水水换热器。需要特别指出的是，凝结水回水换热器6的换热面积 应当满足其出口端输出的冷凝水回水温度小于60℃，以满足凝汽器3对进入其中的凝 结水回水温度要求，以免破坏凝汽器3中的真空度，保证供热后的凝结水回水顺利地 进入凝汽器3。

本发明通过在供热蒸汽回水管道与主凝结水管道上设置共用的凝结水回水换热器 6，不仅可以最大程度地回收供热蒸汽回水管道中的凝结水回水余热和冷凝水回水，又 可以利用凝结水回水余热对从凝汽器3上的热井4输送至锅炉10的给水进行预热，从 而满足了进入凝汽器3的凝结水回水的温度要求，同时又提高了锅炉10的给水温度， 有利于降低供热机组的热耗和供电气耗，实现节能减排。另外，本发明还使得无论是 纯凝工况，还是供热工况，经由凝结水泵5的流量保持相对稳定，因此，完全可以取 消传统的凝结水泵5上的变频装置，并且其设计流量按照纯凝工况考虑。这样就可以 减少整个系统的初投资。当分布式能源工程供热和纯凝工况频繁切换时，即使供热机 组的抽汽量频繁调整，由于经过凝结水泵5的流量基本保持不变，这样可减少凝结水 泵5的磨损，提高凝结水泵5的工作稳定性和运行寿命。本发明的冷凝水回收系统是 全程闭式循环，工质回收率高。经测算，在供热工况下，根据用户和制冷站的远近以 及供热系统整体的严密性，全套系统仅需考虑2％～5％的系统补水量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是， 凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。