[实用新型]一种直接回收汽轮机排汽余热并加热凝结水系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及属于汽轮机冷端优化领域，是利用热泵直接回收汽轮机排汽余热并加热凝结水系统。

背景技术

汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸气的热能转化为机械功的旋转机械，是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机。汽轮机冷端系统是火电机组的重要组成部分，它是以水或空气为冷却介质，通过直接或间接的方式对汽轮机排汽冷却成水，以维持凝汽器真空，使汽水循环得以继续的装置。目前，汽轮机冷端系统现主要分为直接空冷系统、间接空冷系统及直接水冷系统等。直接空冷系统主要由排汽装置、蒸汽分配管道、空冷凝汽器、凝结水回收管道、空冷风机、抽真空系统等组成。它是将汽轮机排汽通过排汽管道引入空冷凝汽器，利用空冷风机使增压空气，直接冷却汽轮机排汽，将其冷却为凝结水。空气直接带走汽轮机排汽的热量。间接空冷系统是指汽轮机排汽以水为中间介质，将排汽与空气之间的热交换分两次进行：一次为蒸汽与冷却水之间在凝汽器中换热；一次为冷却水和空气在空冷塔里换热。它主要由凝汽器、冷却塔、循环水泵、循环水供水系统、循环水冷却单元及抽真空系统等组成，其中采用表面式凝汽器的为表凝式间接空冷，采用混合式凝汽器的为混凝式间接空冷。直接水冷系统是由凝汽器、冷却塔、循环水泵、循环水供水系统及抽真空系统等组成。

汽轮机排汽在冷端系统内释放汽化潜热后凝结成水，一般300MW超临近机组，主蒸汽焓值约为3500KJ/Kg，汽轮机排汽焓值约为2400KJ/Kg，排汽流量约为650t/h。凝结水焓值约为200-300KJ/Kg。从能源利用的角度来看，燃料 燃烧发热量中只有40％左右转变为电能，凝汽式汽轮机的排汽蕴含着50％以上的热量，但该能量品质较低，很难被直接利用，只能通过水或空气直接排放到环境中，这不仅造成了能量的巨大浪费，也对环境造成了极大的影响。

为增加水在锅炉内吸热过程的平均温度，降低换热温差引起的损，提高整个机组的效率，汽轮机排汽在冷端系统内冷却后，在进入锅炉前，需对其进行预加热。凝结水经凝结水泵升压，进入抽汽回热系统，其主要包括：抽汽管道、抽汽电动门、抽汽逆止门、低压加热器、除氧器及高压加热器、疏水管道等。该系统主要是利用汽轮机抽汽来加热凝结水及给水。从热能法的观点看，从汽轮机抽出的部分蒸汽未能继续在汽轮机内做功，在做内功量一定时增加了新汽耗量。

现有冷端系统的特点：

1、设备系统复杂，静态投资巨大。直接水冷系统需要建设巨大的冷却塔、循环水系统等，其静态投资巨大。在机组运行过程中，需要消耗大量的水资源。间接空冷系统需要建设巨大的冷却塔、循环水系统、空冷翅片等，其静态投资较直接水冷更大。其中混凝式间接空冷对除盐水需求巨大，还需额外增加化学水制水设备。直接空冷系统需要建设空冷塔、空冷翅片、排汽管道、空冷风机等，初期投资较小，但机组运行期间，需要消耗大量的电能，运行维护成本较高。

2、能量损失巨大，环境污染严重。每千克汽轮机排汽约有2000KJ的热量通过直接或间接的方式被释放到环境中去，这不仅造成了能量的巨大浪费，且对环境造成了巨大的热污染。

3、抽汽回热系统设备复杂，投资、运行成本高。抽汽回热系统中的加热器、抽汽管道、抽汽逆止门、抽汽电动门、疏水管道等初始投资巨大。加热器利用 汽轮机抽汽加热凝结水，汽轮机抽出的部分蒸汽未能继续在汽轮机内做功，降低了机组的做功能力。

4、水资源浪费巨大。直接水冷机组正常运行时，循环水在冷却塔内由于蒸发、风吹及排污等原因，每天需要对循环水系统补充大量的水。

近几年，国内电力行业开始关注和研究汽轮机冷端系统优化，但大多数研究机构主要着眼于汽轮机冷端性能的监测和优化控制、凝汽器的污垢问题以、循环水二次滤网问题、空冷凝汽器提高散热效率、提高机组真空等方面，无法最大限度的利用汽轮机排汽所蕴含的热量。