本實(shí)用新型涉及火電廠汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)補(bǔ)水系統(tǒng)，具體為一種背壓式汽輪機(jī)補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
集中式供熱、供汽能提高能源利用率、節(jié)約能源。供熱機(jī)組的熱電聯(lián)產(chǎn)綜合熱效率可達(dá)85%，遠(yuǎn)高于大型純凝汽輪機(jī)組的發(fā)電熱效率；區(qū)域鍋爐房的大型供熱鍋爐的熱效率可達(dá)80%～90%，而分散的小型鍋爐的熱效率只有50%～60%。其中，為工業(yè)園區(qū)內(nèi)的企業(yè)集中供汽通常采用背壓式汽輪機(jī)組，即背壓機(jī)的排汽參數(shù)對(duì)應(yīng)對(duì)外供汽的參數(shù)，通常對(duì)外供汽的的凝水無法回收，因此在背壓式汽輪機(jī)側(cè)需要提供鍋爐補(bǔ)水，重新將補(bǔ)水加熱后變?yōu)檎羝腿肫啓C(jī)。
鍋爐的補(bǔ)水首先通過汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)逐級(jí)加熱，通常的加熱設(shè)備包括補(bǔ)水加熱器或低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器，補(bǔ)水從回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)入鍋爐，經(jīng)過省煤器、水冷壁、過熱器完成補(bǔ)水的過熱汽化過程，過熱蒸汽進(jìn)入背壓式汽輪機(jī)，膨脹做功發(fā)電，蒸汽壓力在汽輪機(jī)出口降低至對(duì)外的供汽參數(shù)，直接進(jìn)入熱網(wǎng)，形成背壓供汽機(jī)組的主要工藝流程。
背壓式汽輪機(jī)組中有很多輔機(jī)和主機(jī)均需要使用閉式冷卻水冷卻，包括了發(fā)電機(jī)、給水泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等，閉式冷卻水在吸收了輔機(jī)的熱量后，通過表面式換熱器將熱量傳遞至開式冷卻水，通常使用冷卻塔冷卻開式冷卻水，整體形成一套輔機(jī)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。這部分輔機(jī)的熱量直接排放入環(huán)境中，未被合理利用。
對(duì)于背壓式汽輪機(jī)，通常由于其容量較小，其抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)較大型的純凝機(jī)組更簡化，抽汽級(jí)數(shù)較少，回?zé)嵯到y(tǒng)不完善，可能出現(xiàn)高溫抽汽直接加熱低溫的補(bǔ)水，因此有必要在補(bǔ)水進(jìn)入背壓機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)前，先進(jìn)行補(bǔ)水預(yù)加熱。同時(shí)，在供熱機(jī)組中有大量的循環(huán)冷卻水余熱未被利用，因此將機(jī)組余熱和背壓機(jī)的補(bǔ)水系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水的預(yù)加熱，對(duì)進(jìn)一步提高供熱機(jī)組的熱效率有著積極的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供了一種背壓式汽輪機(jī)補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)，用于回收輔機(jī)閉式冷卻水余熱，對(duì)背壓機(jī)的補(bǔ)水進(jìn)行預(yù)加熱。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種背壓式汽輪機(jī)補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)，上述系統(tǒng)包括背壓機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)、閉式冷卻水系統(tǒng)、補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)。
背壓機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)包括依次相連的補(bǔ)水加熱器、除氧器、給水泵、2號(hào)高壓加熱器、1號(hào)高壓加熱器、鍋爐、背壓式汽輪機(jī)、小汽機(jī)；
閉式冷卻水系統(tǒng)包括輔機(jī)冷卻器、閉冷水泵、閉冷水換熱器、冷卻塔、循環(huán)水泵，互為備份并聯(lián)設(shè)置的吸收式熱泵和閉冷水換熱器；
補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)包括依次相連的補(bǔ)水泵、吸收式熱泵，其中吸收式熱泵還包括與小汽機(jī)相連的蒸汽管路、與閉冷水系統(tǒng)相連的循環(huán)水管路。
本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為，上述吸收式熱泵包括蒸發(fā)器、發(fā)生器、吸收器和冷凝器；蒸發(fā)器，其進(jìn)口與閉式水泵出口相連，出口與輔機(jī)冷卻器進(jìn)口相連。發(fā)生器，其進(jìn)口與小汽機(jī)排汽出口相連，出口與熱泵的冷凝器出口混合后與補(bǔ)水加熱器進(jìn)口相連；吸收器和冷凝器，其進(jìn)口與補(bǔ)水泵出口相連，出口與補(bǔ)水加熱器進(jìn)口相連。
本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為，上述閉式冷卻水系統(tǒng)包括輔機(jī)冷卻器、閉冷水換熱器和閉冷水泵，輔機(jī)冷卻器出口與閉冷水泵進(jìn)口相連，進(jìn)口與熱泵蒸發(fā)器出口和閉冷水換熱器出口相連；閉冷水泵出口分兩路，一路與閉冷水換熱器相連，一路與熱泵蒸發(fā)器進(jìn)口相連，進(jìn)口與輔機(jī)換熱器出口相連；閉冷水換熱器閉冷水側(cè)進(jìn)口與閉冷水泵出口相連，出口與輔機(jī)冷卻器進(jìn)口相連，循環(huán)冷卻水側(cè)出口與冷卻塔進(jìn)口相連，進(jìn)口與循環(huán)水泵出口相連。
有益效果
與傳統(tǒng)的背壓機(jī)補(bǔ)水加熱系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型提供的一種背壓式汽輪機(jī)補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)能回收背壓機(jī)組閉式冷卻水中的余熱，經(jīng)過蒸汽驅(qū)動(dòng)，用于補(bǔ)水的預(yù)加熱，減少了加熱補(bǔ)水的蒸汽耗量，增加了對(duì)外供汽量。此外，該系統(tǒng)還能停運(yùn)原系統(tǒng)的閉式水冷卻系統(tǒng)，如冷卻塔、開式循環(huán)水泵等，降低了能耗，減少水分蒸發(fā)，節(jié)約了水資源。為背壓式汽輪機(jī)的補(bǔ)水預(yù)熱提供了節(jié)能方案。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的連接示意圖。
圖中，1、鍋爐；2、背壓式汽輪機(jī)；3、驅(qū)動(dòng)給水泵的小汽輪機(jī)；4、輔機(jī)冷卻水換熱器；5、閉式循環(huán)水泵；6、閉式水換熱器；7、冷卻塔；8、循環(huán)水泵；9、吸收式熱泵；10、補(bǔ)水泵；11、補(bǔ)水加熱器；12、除氧器；13、給水泵；14、2號(hào)高壓加熱器；15、1號(hào)高壓加熱器。
具體實(shí)施方式
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。對(duì)本實(shí)用新型使用到的部件功能如下：
實(shí)施例
在本實(shí)施例中，結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。
請(qǐng)參見附圖，一種背壓式汽輪機(jī)補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)，汽水系統(tǒng)包括依次相連的補(bǔ)水泵10、吸收式熱泵9、補(bǔ)水加熱器11、除氧器12、給水泵13、2號(hào)高壓加熱器14、1號(hào)高壓加熱器15、鍋爐1、背壓式汽輪機(jī)2、小汽機(jī)3，閉冷水系統(tǒng)包括輔機(jī)冷卻器4、閉冷水泵5、閉冷水換熱器6、冷卻塔7、循環(huán)水泵8，吸收式熱泵9與閉冷水換熱器6并聯(lián)，互相備用。
上述熱泵背壓機(jī)補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)包括如下：
吸收式熱泵9，用于回收輔機(jī)冷卻器4中的余熱，對(duì)鍋爐補(bǔ)水進(jìn)行預(yù)加熱，同時(shí)替代閉冷水換熱器6，使開式循環(huán)中的冷卻塔7和循環(huán)水泵8可以停機(jī)備用，降低能耗。熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源進(jìn)口與小汽機(jī)3的排汽口相連，產(chǎn)生的疏水出口與補(bǔ)水出口混合進(jìn)入補(bǔ)水加熱器11；熱泵余熱源進(jìn)口與閉冷泵5出口相連，出口與輔機(jī)冷卻水進(jìn)口相連；熱泵被加熱的工質(zhì)進(jìn)口與鍋爐補(bǔ)水泵10出口相連，出口與補(bǔ)水加熱器11相連。
補(bǔ)水加熱器11，當(dāng)吸收式熱泵9無法完全利用小汽機(jī)3的排汽時(shí)，剩余的小汽機(jī)排汽均進(jìn)入補(bǔ)水加熱器11，充分利用小汽機(jī)的排汽加熱鍋爐補(bǔ)水。加熱器補(bǔ)水進(jìn)口與熱泵9出口相連，出口與除氧器12進(jìn)口相連；蒸汽進(jìn)口與小汽機(jī)3排汽口相連，疏水出口與除氧器12進(jìn)口相連。
作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，上述吸收式熱泵9可采用第一類單效型吸收式熱泵，其能效比（COP）約為1.8，但可根據(jù)實(shí)際情況選用雙效型吸收式熱泵制取冷凍水。
作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，上述吸收式熱泵9的低溫余熱源可直接使用閉式冷卻水或開式循環(huán)水等作為余熱源，但不限于上述兩種余熱，任何無害穩(wěn)定的廢熱均可作為本系統(tǒng)的余熱源。
實(shí)施前，需要檢測獲取背壓機(jī)組在不同季節(jié)、負(fù)荷下的補(bǔ)水量、補(bǔ)水溫度、閉冷水系統(tǒng)換熱量（即輔機(jī)散熱量）或循環(huán)冷卻水的溫度等運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)獲得的參數(shù)，對(duì)吸收式熱泵進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，校核原加熱和循環(huán)水系統(tǒng)。具體實(shí)施時(shí)，將補(bǔ)水溫度、補(bǔ)水量、循環(huán)水溫度等信號(hào)輸入到熱泵的補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)接入原背壓機(jī)的控制系統(tǒng)中，對(duì)蒸汽耗量、循環(huán)水量、原閉冷水開式循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。補(bǔ)水加熱器，為利用背壓機(jī)組汽動(dòng)給水泵的小汽機(jī)排汽加熱鍋爐補(bǔ)水的設(shè)備，加熱器可采用表面式或混合式等形式，若采用表面式加熱器，其疏水可進(jìn)入除氧器中，通常補(bǔ)水加熱器的水溫為90~110℃。其補(bǔ)水進(jìn)口與吸收式熱泵的冷凝器相連，出口與除氧器進(jìn)口相連，加熱蒸汽進(jìn)口與小汽機(jī)排汽管相連，疏水與除氧器進(jìn)口相連。
除氧器，是鍋爐補(bǔ)水的熱力型除氧裝置，其熱源采用背壓式汽輪機(jī)的排汽，即對(duì)外供汽的參數(shù)，此外，除氧器還吸收了高壓加熱器的疏水熱量。其進(jìn)口與高壓加熱器和補(bǔ)水加熱器的疏水出口相連，進(jìn)口與補(bǔ)水加熱器的補(bǔ)水出口相連，蒸汽進(jìn)口與背壓機(jī)排汽口相連，補(bǔ)水出口與高壓加熱器出口相連
高壓加熱器，是將除氧器經(jīng)過給水泵加壓后的補(bǔ)水進(jìn)一步利用背壓機(jī)排汽和抽汽的設(shè)備，通常其熱源采用背壓機(jī)排汽和各級(jí)抽汽，疏水采用逐級(jí)自流的方式。1號(hào)高加的出口與鍋爐進(jìn)口相連，2號(hào)高加補(bǔ)水進(jìn)口與除氧器出口的給水泵出口相連，蒸汽進(jìn)口分別與背壓機(jī)抽汽和排汽出口相連。
上述閉式冷卻水系統(tǒng)包括如下：
閉式冷卻水換熱器，是將從各輔機(jī)吸收熱量的閉冷水冷卻的設(shè)備，通過表面式換熱，將熱量從閉冷水傳遞至開式循環(huán)水中，降低閉冷水溫度。其閉冷水側(cè)進(jìn)口與閉式水泵出口相連，出口與被冷卻輔機(jī)冷卻水進(jìn)口相連，開式循環(huán)水進(jìn)出口分別與開式循環(huán)水泵出口和冷卻塔進(jìn)口相連。
閉式水泵，是閉冷水在整個(gè)循環(huán)中用于克服壓損的加壓設(shè)備。其進(jìn)口與被冷卻輔機(jī)的冷卻水出口相連，出口與閉冷水換熱器進(jìn)口相連。
各輔機(jī)的冷卻器及配套設(shè)備，從閉冷水循環(huán)母管上分流冷卻水進(jìn)入輔機(jī)的冷卻換熱器，回水進(jìn)入閉冷水回水母管，此外，在閉式水系統(tǒng)中還包括補(bǔ)水、排污等配套設(shè)備。
開式循環(huán)水系統(tǒng)，是將閉式冷卻水換熱器熱量通過冷卻塔將熱量轉(zhuǎn)移至環(huán)境中的設(shè)備，其配有開式循環(huán)水泵。
上述補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)包括如下：
吸收式熱泵，包括吸收器、蒸發(fā)器、冷凝器、發(fā)生器四個(gè)換熱器，通過回收閉式冷卻水中的余熱，在驅(qū)動(dòng)蒸汽的作用下，對(duì)鍋爐補(bǔ)水進(jìn)行預(yù)加熱。其蒸發(fā)器進(jìn)口與閉冷水泵出口相連，蒸發(fā)器出口與輔機(jī)冷卻水進(jìn)口相連，與閉冷水換熱器形成并聯(lián)，發(fā)生器進(jìn)口與小汽機(jī)排汽出口相連，出口疏水與冷凝器出口相連，吸收器進(jìn)口與補(bǔ)水泵出口相連，冷凝器出口與補(bǔ)水加熱器進(jìn)口相連。
上述背壓機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)包括如下：
補(bǔ)水加熱器，為利用背壓機(jī)組汽動(dòng)給水泵的小汽機(jī)排汽加熱鍋爐補(bǔ)水的設(shè)備，加熱器可采用表面式或混合式等形式，若采用表面式加熱器，其疏水可進(jìn)入除氧器中，通常補(bǔ)水加熱器的水溫為90~110℃。其補(bǔ)水進(jìn)口與吸收式熱泵的冷凝器相連，出口與除氧器進(jìn)口相連，加熱蒸汽進(jìn)口與小汽機(jī)排汽管相連，疏水與除氧器進(jìn)口相連。
除氧器，是鍋爐補(bǔ)水的熱力型除氧裝置，其熱源采用背壓式汽輪機(jī)的排汽，即對(duì)外供汽的參數(shù)，此外，除氧器還吸收了高壓加熱器的疏水熱量。其進(jìn)口與高壓加熱器和補(bǔ)水加熱器的疏水出口相連，進(jìn)口與補(bǔ)水加熱器的補(bǔ)水出口相連，蒸汽進(jìn)口與背壓機(jī)排汽口相連，補(bǔ)水出口與高壓加熱器出口相連
高壓加熱器，是將除氧器經(jīng)過給水泵加壓后的補(bǔ)水進(jìn)一步利用背壓機(jī)排汽和抽汽的設(shè)備，通常其熱源采用背壓機(jī)排汽和各級(jí)抽汽，疏水采用逐級(jí)自流的方式。1號(hào)高加的出口與鍋爐進(jìn)口相連，2號(hào)高加補(bǔ)水進(jìn)口與除氧器出口的給水泵出口相連，蒸汽進(jìn)口分別與背壓機(jī)抽汽和排汽出口相連。
上述閉式冷卻水系統(tǒng)包括如下：
閉式冷卻水換熱器，是將從各輔機(jī)吸收熱量的閉冷水冷卻的設(shè)備，通過表面式換熱，將熱量從閉冷水傳遞至開式循環(huán)水中，降低閉冷水溫度。其閉冷水側(cè)進(jìn)口與閉式水泵出口相連，出口與被冷卻輔機(jī)冷卻水進(jìn)口相連，開式循環(huán)水進(jìn)出口分別與開式循環(huán)水泵出口和冷卻塔進(jìn)口相連。
閉式水泵，是閉冷水在整個(gè)循環(huán)中用于克服壓損的加壓設(shè)備。其進(jìn)口與被冷卻輔機(jī)的冷卻水出口相連，出口與閉冷水換熱器進(jìn)口相連。
各輔機(jī)的冷卻器及配套設(shè)備，從閉冷水循環(huán)母管上分流冷卻水進(jìn)入輔機(jī)的冷卻換熱器，回水進(jìn)入閉冷水回水母管，此外，在閉式水系統(tǒng)中還包括補(bǔ)水、排污等配套設(shè)備。
開式循環(huán)水系統(tǒng)，是將閉式冷卻水換熱器熱量通過冷卻塔將熱量轉(zhuǎn)移至環(huán)境中的設(shè)備，其配有開式循環(huán)水泵。
上述補(bǔ)水預(yù)加熱系統(tǒng)包括如下：
吸收式熱泵，包括吸收器、蒸發(fā)器、冷凝器、發(fā)生器四個(gè)換熱器，通過回收閉式冷卻水中的余熱，在驅(qū)動(dòng)蒸汽的作用下，對(duì)鍋爐補(bǔ)水進(jìn)行預(yù)加熱。其蒸發(fā)器進(jìn)口與閉冷水泵出口相連，蒸發(fā)器出口與輔機(jī)冷卻水進(jìn)口相連，與閉冷水換熱器形成并聯(lián)，發(fā)生器進(jìn)口與小汽機(jī)排汽出口相連，出口疏水與冷凝器出口相連，吸收器進(jìn)口與補(bǔ)水泵出口相連，冷凝器出口與補(bǔ)水加熱器進(jìn)口相連。