一种吸收式回热器及其在电厂回热循环系统中的应用

摘要

本发明公开了一种吸收式回热器及其在电厂回热循环系统中的应用，一种吸热式回热器，其关键改进在于：所述吸收式回热器包括发生器、吸收器、膨胀机构和工质泵。吸收式回热器中发生器的蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机上的抽汽管相连接，凝结水出口通过管道与回锅炉凝结水管道相连接，发生器的发生蒸汽出口通过管道与汽轮机乏汽管相连接；吸收器的吸收蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机上的抽汽管相连接，冷却水进口和凝结水管相连接，冷却水出口与凝结水管相连接。其优点在于：吸收式回热器能够减少回热循环抽取较高压力蒸汽的数量，提高能量转化效率和发电功率，节能减排。

说明书

技术领域

本发明涉及了一种吸收式回热器及其在电厂回热循环系统中的应用。

背景技术

有许多因素影响着蒸汽动力循环热效率。现有技术普遍采用回热循环技术，利用中间抽汽在回热器中对蒸汽动力循环系统回锅炉凝结水进行加热，通过提高回锅炉凝结水的温度来较大幅度提高循环热效率。为了使回热循环达到尽可能高的热效率，根据循环的具体情况，常采用3～8级回热器，利用不同压力的分级中间抽汽将进入某一级回热器的回锅炉凝结水加热到接近该抽汽的饱和温度，随着回锅炉凝结水温度的逐步提高，所需要的中间抽汽的压力也要相应提高，由于这部分中间抽汽不能继续在汽轮机中膨胀做功，较高压力中间抽汽所损失的做功能力也比较大，相应降低了发电机的发电功率，这是现有技术所无法解决的问题。

发明内容

本发明提供一种吸收式回热器及其在电厂回热循环系统中的应用，以解决电厂现有利用抽汽式回热器的回热循环系统造成发电机发电功率损失较大的问题，能够有效提高发电机的发电功率，充分利用能源，节能减排。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种吸收式回热器，其关键改进在于：所述吸收式回热器包括发生器、吸收器、膨胀机构和工质泵，其中稀溶液管和浓溶液管分别与吸收器和发生器的溶液侧相连接，在稀溶液管上设有膨胀机构，在浓溶液管上设有工质泵，发生器还设有驱动蒸汽进口、凝结水出口和发生蒸汽出口，吸收器还设有冷却水进口、冷却水出口和吸收蒸汽进口。

上述发生器为一腔体，腔体内设热交换管，热交换管的两端分别连接驱动蒸汽进口和凝结水出口。

上述吸收器为一腔体，腔体内设热交换管，热交换管的两端分别连接冷却水进口和冷却水出口。

为解决上述问题，本发明还采用的技术方案是：吸收式回热器在电厂回热循环系统中的应用，其关键改进在于：所述吸收式回热器中发生器的驱动蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机上的第一级抽汽管相连接，凝结水出口通过管道与回锅炉凝结水管相连接，发生器的发生蒸汽出口通过管道与汽轮机乏汽管相连接；吸收器的吸收蒸汽进口通过管道与抽汽管相连接，抽汽管与设置在汽轮机上的第一级抽汽管相连接，冷却水进口通过管道与回锅炉凝结水管相连接，冷却水出口通过管道与回锅炉凝结水管相连接。

上述吸收式回热器设置两级，第一级吸收式回热器中发生器的驱动蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机上的第一级抽汽管相连接，凝结水出口通过管道与回锅炉凝结水管相连接，发生器的发生蒸汽出口通过管道与汽轮机乏汽管相连接；吸收器的吸收蒸汽进口通过管道与抽汽管相连接，抽汽管与设置在汽轮机上的第一级抽汽管相连接，冷却水进口通过管道与回锅炉凝结水管相连接，冷却水出口通过管道与第二级吸收式回热器的冷却水进口相连接；第二级吸收式回热器中发生器的驱动蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机上的第一级抽汽管相连接，凝结水出口通过管道与回锅炉凝结水管相连接，发生器的发生蒸汽出口通过管道与汽轮机乏汽管相连接，第二级吸收式回热器中吸收器的吸收蒸汽进口与第二级抽汽管相连接，冷却水出口通过管道与回锅炉凝结水管相连接。

上述第一级抽汽管与第二级抽汽管均连接在汽轮机低压缸上，第二级抽汽管内的蒸汽压力高于第一级抽汽管内的蒸汽压力。

采用上述技术方案所产生的有益效果是：去掉原有吸收式回热器中的蒸发器、冷凝器以及安装在冷剂管上的工质泵，用回热循环系统中的凝汽器代替回热器中的冷凝器，取消原有用于向吸收器供应蒸汽的蒸发器，吸收器的蒸汽进口直接通过管道与汽轮机低压缸的抽气管连接，将吸收式回热器的热循环与回热循环系统相连接，能够节省资源，降低蒸汽热消耗量。

采用上述技术方案所产生的有益效果是：以回热循环系统汽轮机最低压力的第一级抽汽作为吸收式回热器的驱动蒸汽进入其发生器对溶液进行加热，所产生的发生蒸汽引入回热循环系统汽轮机乏汽管，驱动蒸汽的凝结水引入回热循环系统凝汽器后的回锅炉凝结水管，使与驱动蒸汽相同压力的抽汽或稍高压力的抽汽直接进入吸收式回热器吸收器的溶液侧，被溶液吸收后释放出凝结潜热，使回热循环系统温度较低的回锅炉凝结水进入吸收式回热器吸收器的冷却水侧并被吸收器内的溶液加热到接近吸收器内溶液饱和温度后再返回到回热循环系统。虽然使用了较多数量的较低压力抽汽，使其在汽轮机中完全膨胀做功所得到的发电功率有所减少，但考虑所节省的较高压力抽汽在汽轮机中完全膨胀做功所增加的发电功率后，本发明在不增加蒸汽动力回热循环主要设备容量和燃料消耗时可以增加发电功率，或者在不降低发电功率时可以降低燃料消耗，使循环热效率比全部采用目前普遍使用的回热器时有进一步提高，能够有效提高发电功率，节省能源，降低煤消耗量。通过理论计算，相同量的煤燃烧以后发电量可以提高2％-3％。

附图说明

图1为吸收式回热器工作流程示意图；

图2为原电厂使用的抽汽式回热循环系统示意图；

图3为设有吸收式回热器的回热循环系统结构示意图；

图4为设有两级吸收式回热器的回热循环系统结构示意图；

1、发生器；2、驱动蒸汽进口；3、凝结水出口；4、发生蒸汽出口；5、吸收器；6、冷却水进口；7、冷却水出口；8、吸收蒸汽进口；9、膨胀机构；10、工质泵；11、稀溶液管；12、浓溶液管；13、动力锅炉；14、汽轮机高压缸；15、汽轮机中压缸；16、汽轮机低压缸；17、发电机；18、凝汽器；19、凝结水泵；20、回锅炉凝结水管；21、蒸汽管；22、第一级回热器；23、第二级回热器；24、第三级回热器；25、第四级回热器；26、第五级回热器；27、凝结水泵；28、第六级回热器；29、第七级回热器；30、第八级回热器；31、汽轮机乏汽管；32、第一级抽汽管；33、第二级抽汽管；34、第三级抽汽管；35、第四级抽汽管；36、第五级抽汽管；37、第六级抽汽管；38、第六级抽汽支管；39、第六级抽汽支管；40、第七级抽汽管；41、最低压力抽汽管；42、抽汽管；43、驱动蒸汽进汽管；44、驱动蒸汽进汽管；45、吸收蒸汽进汽管；46、冷却水进水管；47、冷却水出水管；48、冷却水出水管；49、凝结水出水管；50、凝结水出水管；51、发生蒸汽排汽管；52、发生蒸汽排汽管；53、凝结水管；54、凝结水管；55、流量调节阀门；56、凝结水管；57、凝结水管。

下面结合附图进一步对本发明进行详细的描述。

具体实施方式

为使本发明的上述目的，特征和有益效果能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图和具体实施方式，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的吸收式回热器主要由发生器1、吸收器5、膨胀机构9、工质泵10等主要设备和部件构成，稀溶液管11和浓溶液管12分别与吸收器5和发生器1的溶液侧相连接，在稀溶液管11上设有膨胀机构9，在浓溶液管12上设有工质泵10，吸收器5的溶液侧、稀溶液管11、膨胀机构9、发生器1的溶液侧、浓溶液管12、工质泵10构成溶液循环回路，发生器1还设有驱动蒸汽进口2、凝结水出口3和发生蒸汽出口4，吸收器5还设有冷却水进口6、冷却水出口7和吸收蒸汽进口8。较低压力的驱动蒸汽由驱动蒸汽进口2进入发生器1的热源侧向浓度较低的稀溶液放热后成为凝结水并由凝结水出口3排出发生器1，发生器1内的稀溶液被加热产生发生蒸汽，并由发生蒸汽出口4排出发生器1，产生发生蒸汽后的浓度较高的浓溶液通过浓溶液管12经工质泵10加压后进入吸收器5的溶液侧，与驱动蒸汽相同压力或稍高压力的水蒸汽由吸收蒸汽进口8进入吸收器5的溶液侧被浓溶液吸收，吸收过程中释放出热量，冷却水由冷却水进口6进入吸收器5的冷却水侧，在吸收器5内被加热到接近吸收器5内溶液饱和温度后由冷却水出口7排出吸收器5，吸收了水蒸汽后浓度较低的稀溶液通过稀溶液管11经膨胀机构9降压后进入发生器1的溶液侧，溶液则完成了一个循环。

以图2所示的电厂带再热的采用八级回热器的回热循环流程为例，本发明的吸收式回热器在回热循环的应用目的是这样实现的，动力锅炉13所产生的高温高压过热蒸汽供给汽轮机高压缸14，在汽轮机高压缸14中经过膨胀做功后的蒸汽由第六级抽汽管37抽出，一部分由第六级抽汽支管39供给第八级回热器30，其余大部分经第六级抽汽支管38返回动力锅炉13的再热器进行再热，温度和焓得到提高后供给汽轮机中压缸15，在汽轮机中压缸15中经过膨胀做功后的蒸汽一部分由第三级抽汽管34供给第四级回热器25，其余大部分供给汽轮机低压缸16，在汽轮机低压缸16中经过膨胀做功后的蒸汽经汽轮机乏汽管31进入凝汽器18凝结成水，由凝汽器排出的回锅炉凝结水经回锅炉凝结水管20在凝结水泵19的驱动下依次经过第一级回热器22、第二级回热器23、第三级回热器24、第四级回热器25、第五级回热器26，蒸汽管21为第一级回热器22供入蒸汽，第一级抽汽管32为第二级回热器23供入抽汽，第二级抽汽管33为第三级回热器24供入抽汽，第三级抽汽管34为第四级回热器25供入抽汽，第四级抽汽管35为第五级回热器26供入抽汽，第五级回热器兼具除氧器的功能，回锅炉凝结水经过加热温升并除氧后经过凝结水泵27再次升压，然后再依次经过第六级回热器28、第七级回热器29、第八级回热器30，第五级抽汽管36为第六级回热器28供入抽汽，第六级抽汽管37经第六级抽汽支管39为第七级回热器29供入抽汽，第七级抽汽管40为第八级回热器30供入抽汽，回锅炉凝结水经过继续加热温升后进入动力锅炉13被加热成为高温高压过热蒸汽。

如图3所示：在吸收式回热器的应用过程中，取消第三级回热器24，断开第一级抽汽管32与第二级回热器23的连接，从第一级抽汽管32接出最低压力抽汽管41与第二级回热器23相连，为第二级回热器23供应抽汽，从第一级抽汽管32接出抽汽管42，从抽汽管42分别接出驱动蒸汽进汽管43和吸收蒸汽进汽管45，驱动蒸汽进汽管43与吸收式回热器驱动蒸汽进口2相连接，吸收蒸汽进汽管45与吸收式回热器吸收蒸汽进口8相连接，发生蒸汽排汽管51与吸收式回热器发生蒸汽出口4和汽轮机乏汽管31相连接，使吸收式回热器的发生蒸汽与汽轮机乏汽一起进入凝汽器18，吸收式回热器发生蒸汽的压力要保证其能够进入凝汽器18的乏汽侧被凝结，凝结水出水管49与凝结水出口3和回锅炉凝结水管20相连接，冷却水进水管46与吸收式回热器的冷却水进口6和凝结水管53相连接，使第二级回热器23排出的回锅炉凝结水进入吸收式回热器被加热，冷却水出水管47与吸收式回热器的冷却水出口7和凝结水管56相连接，使经过吸收式回热器加热升温后的回锅炉凝结水返回回热循环系统，凝结水管54分别与凝结水管53和凝结水管56相连接，在凝结水管54上设置流量调节阀门55，可对流经冷却水进水管46的回锅炉凝结水水量进行调节。

如图4所示：设置两级吸收式回热器，取消原有的第三级回热器24和第四级回热器25，断开第一级抽汽管32与第二级回热器23的连接，从第一级抽汽管32接出最低压力抽汽管41与第二级回热器23相连，为第二级回热器23供应抽汽，从第一级抽汽管32接出抽汽管42，从抽汽管42分别接出驱动蒸汽进汽管43和吸收蒸汽进汽管45，驱动蒸汽进汽管43与第一级吸收式回热器驱动蒸汽进口2相连接，吸收蒸汽进汽管45与第一级吸收式回热器吸收蒸汽进口8相连接，发生蒸汽排汽管51与第一级吸收式回热器发生蒸汽出口4和汽轮机乏汽管31相连接，使第一级吸收式回热器的发生蒸汽与汽轮机乏汽一起进入凝汽器18，第一级吸收式回热器发生蒸汽的压力要保证其能够进入凝汽器18的乏汽侧被凝结，凝结水出水管49与凝结水出口3和回锅炉凝结水管20相连接，冷却水进水管46与第一级吸收式回热器的冷却水进口6和凝结水管53相连接，使第二级回热器23排出的回锅炉凝结水进入第一级吸收式回热器被加热；从抽汽管42接出驱动蒸汽进汽管44，驱动蒸汽进汽管44与第二级吸收式回热器驱动蒸汽进口2相连接，第二级吸收式回热器凝结水出水管50与凝结水出口3和回锅炉凝结水管20相连接，第二级吸收式回热器发生蒸汽排汽管52与发生蒸汽出口4和发生蒸汽排汽管51相连接，使第二级吸收式回热器的发生蒸汽与汽轮机乏汽一起进入凝汽器18，第二级吸收式回热器发生蒸汽的压力要保证其能够进入凝汽器18的乏汽侧被凝结，第二级抽汽管33与吸收蒸汽进口8相连接，冷却水出水管47与第一级吸收式回热器冷却水出口7和第二级吸收式回热器冷却水进口6相连接，使从第一级吸收式回热器排出的回锅炉凝结水进入第二级吸收式回热器被继续加热，冷却水出水管48与第二级吸收式回热器的冷却水出口7和凝结水管57相连接，使经过第二级吸收式回热器继续加热升温后的回锅炉凝结水返回回热循环系统，凝结水管54分别与凝结水管53和凝结水管57相连接，在凝结水管54上设置流量调节阀门55，可对流经冷却水进水管46的回锅炉凝结水水量进行调节。

由于第一级吸收式回热器的吸收器5内溶液的饱和温度远高于供入吸收器5中吸收蒸汽的饱和温度，进入第一级吸收式回热器的回锅炉凝结水能被加热到接近其吸收器5内溶液饱和温度，该温度甚至可能高于第二级抽汽的饱和温度。由于第二级吸收式回热器中吸收器5内溶液的饱和温度远高于供入吸收器5的吸收蒸汽的饱和温度，进入第二级吸收式回热器的回锅炉凝结水能被加热到接近其吸收器5内溶液饱和温度，该温度甚至可能高于第四级抽汽的饱和温度，由于第五级回热器26同时兼有除氧功能，本发明保留第五级回热器26，而将经第一级吸收式回热器和第二级吸收式回热器加热后返回回热循环系统的回锅炉凝结水的温度控制在略低于回锅炉凝结水被第五级回热器26加热的终温，使回锅炉凝结水在第五级回热器26内除氧，但从第四级抽汽管35供入第五级回热器26内的抽汽量会大幅度减少。与目前普遍使用的回热器比较，本发明使用较低压力的抽汽代替较高压力的抽汽，当得到与回热器对回锅炉凝结水同样的加热效果时，本发明虽然使用了较多数量的较低压力抽汽，使这些抽汽在汽轮机中完全膨胀做功所得到的发电量有所减少，但考虑所节省的较高压力抽汽在汽轮机中完全膨胀做功所增加的发电量后，本发明在不改变电厂生产工艺的条件下，在不增加回热循环主要设备容量和燃料消耗时可以增加发电功率，或者在不降低发电功率时可以降低燃料消耗，使循环热效率有进一步提高，节能减排。