[发明专利]乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统

说明书

技术领域

本发明属于基于吸收式换热的乏汽余热回收热电联产领域，特别涉及乏汽串联式的引入吸收式热泵的水冷式汽轮机余热回收系统。

背景技术

目前中国北方地区供暖的主要系统形式是：热电联产、区域锅炉房和分散采暖各占约1/3，其中一次能源利用效率最高、减排效果最好、经济性最合理的热电联产的推广应用受到难以大规模扩展热网规模及其供热能力等因素的限制，亟需采取更好的技术路线与政策规划加以推广。由清华大学建筑节能研究中心创造性地开发的基于吸收式换热进行乏汽余热回收和大温差供热的相关专利技术，可实现在热电厂采用吸收式热泵回收汽轮机乏汽余热用于集中供热，将可使热电厂能源利用效率提高15～25％，并大幅扩大其供热能力。该技术已应用于工程实践并获得良好节能减排效果和经济效益。

采用吸收式热泵实现乏汽余热回收的方式包括乏汽直接回收和间接回收两种。图1为常规的乏汽余热间接回收方式的水冷式热电联产系统结构原理图，该系统主要由水冷式凝汽器1、原有的乏汽连接管2、汽轮机6、发电机7、吸收式热泵9、水冷式冷却塔10和冷却水循环水泵11组成；其中，发电机7与汽轮机6相连，汽轮机6通过乏汽连接管2与水冷式凝汽器1相连，通过管道与吸收式热泵9相连；吸收式热泵9与水冷式凝汽器1和冷却水循环水泵11构成循环回路，水冷式凝汽器1还与水冷式冷却塔10和冷却水循环水泵11构成回路。该余热间接回收方式为：被水冷式凝汽器1加热的冷却循环水被送入到吸收式热泵9的蒸发器进行放热，并由吸收式热泵9将其热量转移到一次网回水中加以利用，因此乏汽余热是通过冷却循环水间接地被回收利用的。

另一种是乏汽直接回收方式的水冷式热电联产系统，与图1所不同的是，在该余热直接回收方式中，汽轮机6乏汽通过乏汽连接管2直接送入吸收式热泵9的蒸发器进行放热，并由吸收式热泵9将其热量转移到一次网回水中加以利用。但这种汽轮机乏汽冷却系统的凝汽器是采用空冷岛方式，由于其通常具有较长的圆形引出管，便于设置电动蝶阀进行乏汽流量分配和控制，因此可实现采用该乏汽直接回收方式。但是对于常规的采用水冷式凝汽器的水冷式热电联产系统，则由于无此圆管引出结构，且通常现场空间较为紧凑，几乎不可能采用通常的方法直接引出乏汽，因此无法实施直接回收方式。

两者比较而言，前者由于需首先将乏汽余热转移到冷却水中，再由冷却水送入吸收式热泵进行余热回收，其结果是损失了10～15℃的换热温差，这将带来如下不利影响：导致吸收式热泵的蒸发温度大幅下降，导致同一台的热泵主机的制热量下降，制热系数下降，被加热的一次网回水在热泵中的温升大幅降低，加热量中乏汽余热所占比例下降，乏汽总量中被回收利用的比例下降，吸收同样的乏汽量所需要的主机台数大为增加，初投资及占用空间大幅增加，节能效益和经济收益大幅下降，许多实际热电厂热电联产系统的改造方案设计实践证明，这两种方式的乏汽回收量及其节能效益可相差2倍以上。因此，在可能的情况下应优先选用乏汽直接进入吸收式热泵进行余热回收的方式而非通过冷却水回收预热的间接回收方式，特别是采用空冷岛进行乏汽冷凝的汽轮机循环系统只能选择乏汽直接回收的方式。

但是，目前大量已建和新建的采用水冷式乏汽冷却(包括直流冷却方式和湿冷方式)的热电联产系统，由于其汽轮机(低压缸)乏汽排出口与水冷式凝汽器之间往往连接较为紧凑，并且多有采用矩形管道或其它异型管道而非圆形管道进行连接，因此难以开设乏汽引出口。并且往往也难以设置或增设大型阀门用于切断或调节乏汽流量以满足吸收式热泵对乏汽余热回收的要求。由此，对于采用水冷式凝汽器的热电联产系统，特别是大型系统，几乎无法实现乏汽的直接引出，因而只得采用通过冷却水进行间接余热回收的方式。

因此，采用水冷式凝汽器的热电联产系统有必要探寻全新的乏汽引出方法以提高吸收式热泵的乏汽余热回收性能、提高节能减排效果及其经济性。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统，该系统增设了乏汽引出结构，将乏汽首先引入到吸收式热泵进行余热回收，然后送回水冷式凝汽器将乏汽全部冷凝，解决了乏汽直接引入吸收式热泵的技术难题，实现更高效率和更大幅度的回收乏汽余热用于供热并降低热电厂热耗率。