第二类吸收式热泵在电厂回热循环系统中的应用

摘要

本发明公开了第二类吸收式热泵在电厂回热循环系统中的应用，其关键改进在于：发生器的驱动蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机低压缸上的第一级抽汽管连接，凝结水出口通过管道与回锅炉凝结水管连接；吸收器的冷却水进口通过管道与回锅炉凝结水管连接，冷却水出口通过管道与回锅炉凝结水管连接；冷凝器的冷却水进口通过管道与凝汽器的冷却水进口连接，冷凝器的冷却水出口通过管道与凝汽器的冷却水出口连接；蒸发器的被冷却蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机低压缸上的第一级抽汽管连接，蒸发器的冷凝水出口通过管道与回锅炉凝结水管连接。其优点在于：第二类吸收式热泵能够减少抽取中高压蒸汽的数量，提高能量转化效率，节约资源。

说明书

技术领域

本发明涉及第二类吸收式热泵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。为了使回热循环得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

本发明提供一种第二类吸收式热泵在电厂回热循环系统中的应用，以解决电厂现有抽汽式回热器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。

第二类吸收式热泵在电厂回热循环系统中的应用，其关键改进在于：所述第二类吸收式热泵中发生器的驱动蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机低压缸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；吸收器的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；冷凝器的冷却水进口通过管道与凝汽器的冷却水进口相连接，冷凝器的冷却水出口通过管道与凝汽器的冷却水出口相连接；蒸发器的被冷却蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机低压缸上的第一级抽汽管相连接，蒸发器的冷凝水出口通过管道与回锅炉凝结水管相连接。

上述回锅炉凝结水管和回锅炉凝结水管之间设置凝结水管，在凝结水管上设置流量调节阀门。

上述第二类吸收式热泵设置两级，第一级第二类吸收式热泵中发生器的驱动蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机低压缸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，冷凝器的冷却水进口通过管道与凝汽器的冷却水进口相连接，冷凝器的冷却水出口通过管道与凝汽器的冷却水出口相连接；蒸发器的被冷却蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机低压缸上的第一级抽汽管相连接，蒸发器的冷凝水出口通过管道与回锅炉凝结水管相连接，吸收器的冷却水进口通过管道与回锅炉冷凝水管相连接，冷却水出口与第二级第二类吸收式热泵中吸收器的冷却水进口相连；第二级第二类吸收式热泵中发生器的蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机低压缸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，冷凝器的冷却水进口通过管道与凝汽器的冷却水进口相连接，冷凝器的冷却水出口通过管道与凝汽器的冷却水出口相连接；蒸发器的被冷却蒸汽进口通过管道与设置在汽轮机低压缸上的第二级抽汽管相连接，蒸发器的冷凝水出口通过管道与回锅炉凝结水管相连接，吸收器的冷却水出口通过管道与回锅炉冷凝水管相连。

上述回锅炉凝结水管和回锅炉凝结水管之间设置凝结水管，在凝结水管上设置流量调节阀门。

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。

上述第二类吸收式热泵包括发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、膨胀机构、工质泵，稀溶液管和浓溶液管两端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，在发生器溶液侧与冷凝器冷剂侧之间、在冷凝器冷剂侧与蒸发器冷剂侧之间、在蒸发器冷剂侧与吸收器溶液侧之间分别设有冷剂管，在冷凝器冷剂侧与蒸发器冷剂侧之间的冷剂管上设有工质泵；发生器还设有驱动蒸汽进口、凝结水出口，冷凝器还设有冷却水进口、冷却水出口，蒸发器还设有被冷却蒸汽进口、冷凝水出口，吸收器还设有冷却水进口、冷却水出口。

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。

上述蒸发器为一腔体，腔体内设热交换管，热交换管的两端分别连接被冷却水进口和冷凝水出口。

采用上述技术方案所产生的有益效果是：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功率后，本发明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。经过理论计算，燃烧相同数量的煤所发电量可以提高2％-3％。

附图说明

图1为第二类吸收式热泵工作流程示意图；

图2为原热电厂使用的抽汽式回热循环系统流程示意图；

图3为设有第二类吸收式热泵的回热循环系统流程示意图；

图4为设有两级第二类吸收式热泵的回热循环系统流程示意图；

1、发生器；2、驱动蒸汽进口；3、凝结水出口；4、工质泵；5、吸收器；6、冷却水进口；7、冷却水出口；8、冷剂管；9、膨胀机构；10、工质泵；11、稀溶液管；12、浓溶液管；13、冷凝器；14、冷却水进口；15、冷却水出口；16、蒸发器；17、被冷却蒸汽进口；18、冷凝水出口；19、动力锅炉；20、汽轮机高压缸；21、汽轮机中压缸；22、汽轮机低压缸；23、发电机；24、凝汽器；25、凝结水泵；26、回锅炉凝结水管；27、蒸汽管；28、第一级回热器；29、第二级回热器；30、第三级回热器；31、第四级回热器；32、第五级回热器；33、凝结水泵；34、第六级回热器；35、第七级回热器；36、第八级回热器；37、汽轮机乏汽管；38、第一级抽汽管；39、第二级抽汽管；40、第三级抽汽管；41、第四级抽汽管；42、第五级抽汽管；43、第六级抽汽管；44、第六级抽汽支管；45、第六级抽汽支管；46、第七级抽汽管；47、凝汽器的冷却水进口；48、凝汽器的冷却水出口；49、最低压力抽汽管；50、抽汽管；51、管道；52、管道；53、管道；54、管道；55、管道；56、管道；57、管道；58、管道；59、管道；60、管道；61、回锅炉凝结水管；62、凝结水管；63、流量调节阀门；64、回锅炉凝结水管；65、回锅炉凝结水管；66、管道；67、管道；68、管道；69、管道；70、管道。

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。

如图1所示的第二类吸收式热泵包括发生器1、吸收器5、冷凝器13、蒸发器16、膨胀机构9、工质泵4、工质泵10，稀溶液管11和浓溶液管12两端分别与吸收器1和发生器5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，在发生器1溶液侧与冷凝器13冷剂侧之间、在冷凝器13冷剂侧与蒸发器16冷剂侧之间、在蒸发器16冷剂侧与吸收器5溶液侧之间分别设有冷剂管，在冷凝器13冷剂侧与蒸发器16冷剂侧之间的冷剂管8上设有工质泵4；发生器1还设有驱动蒸汽进口2、凝结水出口3，冷凝器13还设有冷却水进口14、冷却水出口15，蒸发器16还设有被冷却蒸汽进口17、冷凝水出口18，吸收器5还设有冷却水进口6、冷却水出口7；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后成为浓度较高的浓溶液，发生蒸汽由发生器1溶液侧与冷凝器13冷剂侧之间的冷剂管进入冷凝器13，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，冷却水由冷却水进口14进入冷凝器13的冷却水侧，吸收了冷剂的热量后由冷却水出口15排出，冷剂则成为液体通过冷剂管8经工质泵4加压后进入蒸发器16，与驱动蒸汽相同压力或压力稍高的水蒸气由被冷却蒸汽进口17进入蒸发器16，对蒸发器16内的冷剂进行加热后成为液体并由冷凝水出口18排出，冷剂则成为蒸汽通过蒸发器16冷剂侧与吸收器5溶液侧之间的冷剂管进入吸收器5并被浓溶液吸收，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，如此，完成了一个工作循环。

上述发生器1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2和凝结水出口3。

上述吸收器5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6和冷却水出口7。

上述蒸发器16为一腔体，腔体内设热交换管，热交换管的两端分别连接被冷却水进口6和冷凝水出口7。

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，动力锅炉19所产生的高温高压过热蒸汽供给汽轮机高压缸20，在汽轮机高压缸20中经过膨胀做功后的蒸汽由第六级抽汽管43抽出，一部分由第六级抽汽支管45供给第八级回热器36，其余大部分经第六级抽汽支管44返回动力锅炉20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21，在汽轮机中压缸21中经过膨胀做功后的蒸汽一部分由第三级抽汽管40供给第四级回热器31，其余大部分供给汽轮机低压缸22，在汽轮机低压缸22中经过膨胀做功后的蒸汽经汽轮机乏汽管37进入凝汽器24凝结成水，凝结水和锅炉补水(也称回锅炉凝结水)在凝结水泵25的驱动下依次经过第一级回热器28、第二级回热器29、第三级回热器30、第四级回热器31、第五级回热器32，蒸汽管27为第一级回热器28供入蒸汽，第一级抽汽管38为第二级回热器29供入抽汽，第二级抽汽管39为第三级回热器30供入抽汽，第四级抽汽管41为第五级回热器32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33再次升压，然后再依次经过第六级回热器34、第七级回热器35、第八级回热器36，第五级抽汽管42为第六级回热器44供入抽汽，第七级抽汽管46为第八级回热器36供入抽汽，回锅炉凝结水经过继续加热升温后进入动力锅炉19被加热成为高温高压过热蒸汽。

如图3所示的第一种实施方式：在第二类吸收式热泵的应用中，取消第三级回热器30，断开第一级抽汽管38与第二级回热器29的连接，从第一级抽汽管38接出最低压力抽汽管49与第二级回热器29相连，为第二级回热器29供应抽汽，从第一级抽汽管38接出抽汽管50，第二类吸收式热泵中发生器1的驱动蒸汽进口2通过管道51与抽汽管50相连接，凝结水出口3通过管道57与回锅炉凝结水管26相连接；吸收器5的冷却水进口6通过管道54与回锅炉凝结水管61相连接，冷却水出口7通过管道55与回锅炉凝结水管64相连接；冷凝器13的冷却水进口14通过管道68与凝汽器24的冷却水进口47相连接，冷凝器13的冷却水出口15通过管道59与凝汽器24的冷却水出口48相连接；蒸发器16的被冷却蒸汽进口17通过管道53与设置在汽轮机低压缸22上的第一级抽汽管38相连接，蒸发器16的冷凝水出口18通过管道66与回锅炉凝结水管26相连接。凝结水管62两端分别与回锅炉凝结水管61和回锅炉凝结水管64相连接，在凝结水管62上设置流量调节阀门63，可对流经冷却水进水管54的回锅炉凝结水水量进行调节。

如图4所示的第二种实施方式：本实施方式中采用两级第二类吸收式热泵与回热循环系统连接的应用，取消第三级回热器30和第四级回热器31，断开第一级抽汽管38与第二级回热器29的连接，从第一级抽汽管38接出最低压力抽汽管49与第二级回热器29相连，为第二级回热器29供应抽汽，从第一级抽汽管38接出抽汽管50，第一级第二类吸收式热泵中发生器1的驱动蒸汽进口2通过管道51与抽汽管50相连接，凝结水出口3通过管道57与回锅炉凝结水管26相连接；第一级第二类吸收式热泵中蒸发器16的被冷却蒸汽进口17通过管道53与抽汽管50相连接，蒸发器16的冷凝水出口18通过管道66与回锅炉凝结水管26相连接；第一级第二类吸收式热泵中冷凝器13的冷却水进口14通过管道68与凝汽器24的冷却水进口47相连接，冷凝器13的冷却水出口15通过管道59与凝汽器24的冷却水出口48相连接；第一级第二类吸收式热泵中吸收器5的冷却水进口6通过管道54与回锅炉凝结水管61相连接，冷却水出口7通过管道55与第二级第二类吸收式热泵中吸收器5的冷却水进口6相连接；第二级第二类吸收式热泵中发生器1的蒸汽进口2通过管道52与管道53相连接，凝结水出口3通过管道58与回锅炉凝结水管26相连接；第二级第二类吸收式热泵中冷凝器13的冷却水进口14通过管道69与管道68相连接，冷凝器13的冷却水出口15通过管道60与管道59相连接；第二级第二类吸收式热泵中蒸发器16的被冷却蒸汽进口17与设置在汽轮机低压缸22上的第二级抽汽管39相连接，蒸发器16的冷凝水出口18通过管道67与管道66相连接；第二级第二类吸收式热泵中吸收器5的冷却水出口7通过管道56与回锅炉冷凝水管道65相连接。凝结水管62两端分别与回锅炉凝结水管61和回锅炉凝结水管65相连接，在凝结水管62上设置流量调节阀门63，可对流经冷却水进水管54的回锅炉凝结水水量进行调节。

上述第一级抽汽管38与第二级抽汽管39均连接在汽轮机低压缸22上，第二级抽汽管39内的蒸汽压力高于第一级抽汽管38内的蒸汽压力。

由于第一级第二类吸收式热泵中吸收器5内溶液的饱和温度远高于供入吸收器5的吸收蒸汽-第一级抽汽的的饱和温度，进入第一级第二类吸收式热泵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。由于第二级第二类吸收式热泵中吸收器5内溶液的饱和温度远高于供入吸收器5的吸收蒸汽-第二级抽汽的饱和温度，进入第二级第二类吸收式热泵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32同时兼有除氧功能，本发明保留第五级回热器32，而将经两级第二类吸收式热泵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32加热的终温，使回锅炉凝结水在第五级回热器32内除氧，但从第四级抽汽管41供入第五级回热器32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。