基于熱管的利用地?zé)崮茴A(yù)熱燃煤機(jī)組凝結(jié)水的互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可再生能源利用領(lǐng)域，涉及一種通過熱管高效利用地?zé)崮懿㈩A(yù)熱燃煤機(jī)組凝結(jié)水進(jìn)而提高燃煤機(jī)組發(fā)電量的新型互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的一次能源以煤炭為主，近10年來煤炭消耗總量增加了 157%，2012年煤炭消耗量占全球煤炭消耗量的50.2%。然而煤炭的大量使用，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染，如S02、N0x、C02、PM2.5、重金屬及二噁英的大量排放。大量溫室氣體的排放，促進(jìn)了全球變暖，引起災(zāi)害性天氣、異常氣候發(fā)生的頻率和強(qiáng)度近年來不斷增加，造成水資源分布的時(shí)空格局發(fā)生重大變化，帶來冰川和積雪的融化，海平面的上升等都嚴(yán)重威脅著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人類的生命安全，污染物排放控制與環(huán)境保護(hù)已成為全世界面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
[0003]隨著能源與環(huán)境問題的日益突出，近20年來地?zé)崮艿拈_發(fā)與利用得到了越來越多的重視。地?zé)崮芘c風(fēng)能、太陽能等可再生能源相比，具有熱源穩(wěn)定、不受天氣影響、存儲(chǔ)量大以及發(fā)電成本較低的優(yōu)點(diǎn)。我國地?zé)豳Y源豐富，淺層地?zé)豳Y源相當(dāng)于95億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，主要平原沉積盆地的地?zé)豳Y源相當(dāng)于8532億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，3-10km干熱巖地?zé)豳Y源則相當(dāng)于860萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，主要以中低溫地?zé)釣橹?。我國是世界上利用地?zé)崮茏疃嗟膰遥饕梅绞绞侵苯庸?，而中低溫地?zé)岚l(fā)電與世界先進(jìn)水平差距明顯，截止2012年底，地?zé)峥傃b機(jī)規(guī)模僅為27.28MW，要實(shí)現(xiàn)十二五末裝機(jī)100MW的目標(biāo)任重而道遠(yuǎn)。
[0004]地?zé)崮軣岚l(fā)電是降低我國燃煤消耗、減少溫室氣體排放的有效途徑之一。中低溫地?zé)崮馨l(fā)電主要采用有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)，然而由于中低溫地?zé)崮艿臏囟纫话阍?80°C以下，導(dǎo)致有機(jī)朗肯循環(huán)的發(fā)電效率不超過12%。為了保證地?zé)豳Y源的可持續(xù)性開采及地下水的平衡，在傳統(tǒng)的地?zé)崂梅绞街校責(zé)崴枰毓?，所以地?zé)崮荛_發(fā)需要挖掘生產(chǎn)井和回注井，地?zé)峋_采成本高。地?zé)峋钸_(dá)l_3km，泵功消耗大。地?zé)崴缓V物質(zhì)及硅酸鹽等，地?zé)崴幕刈囟忍蜁r(shí)，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器、閥門、回注井中產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)垢，另外地?zé)崴羞€會(huì)攜帶腐蝕性成分，這都影響設(shè)備的正常運(yùn)行和地?zé)崮艿母咝Ю谩?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種通過熱管利用中低溫地?zé)崮茴A(yù)熱燃煤火電機(jī)組凝結(jié)水的互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，利用中低溫地?zé)崮芗訜崮Y(jié)水替代更高參數(shù)的汽輪機(jī)抽汽，增大汽輪機(jī)的出力，使火電機(jī)組擴(kuò)容，提高地?zé)崮艿睦眯?，減少地?zé)崮馨l(fā)電裝置的設(shè)備投資；通過熱管開采地?zé)崮?，不需要將地?zé)崴橹恋孛?，無需消耗泵功，不破壞地下水資源，不需挖掘回注井，避免換熱設(shè)備及管道的結(jié)垢及腐蝕問題，極大地降低設(shè)備投資。
[0007]( 二)技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于熱管的地?zé)崮芘c燃煤火電機(jī)組互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括燃煤鍋爐1、汽輪機(jī)尚壓缸2、汽輪機(jī)中壓缸3、汽輪機(jī)低壓缸4、發(fā)電機(jī)5、凝汽器6、凝結(jié)水泵7、軸封加熱器8、第I號低壓加熱器9、第2號低壓加熱器10、第3號低壓加熱器11、第4號低壓加熱器12、除氧器13、給水泵14、第I號高壓加熱器15、第2號高壓加熱器16、第3號高壓加熱器17、熱管換熱器18、熱管19、熱管換熱器入口閥門20和21、熱管換熱器出口閥門22和23，水泵24。
[0009]上述方案中，所述燃煤鍋爐I中產(chǎn)生的過熱蒸汽通過汽輪機(jī)高壓缸2做功后，返回鍋爐進(jìn)行再熱，并依次通過汽輪機(jī)中壓缸3和汽輪機(jī)低壓缸4膨脹做功，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)5發(fā)電，汽輪機(jī)低壓缸4的排汽進(jìn)入凝汽器6，并冷凝為凝結(jié)水，經(jīng)凝結(jié)水泵7加壓后依次通過軸封加熱器8、第I號低壓加熱器9、第2號低壓加熱器10、第3號低壓加熱器11、第4號低壓加熱器12預(yù)熱，并進(jìn)入除氧器13，其中在第I號低壓加熱器9或第2號低壓加熱器10出口分流部分凝結(jié)水進(jìn)入熱管換熱器18，吸收熱管工質(zhì)所攜帶的地?zé)崮懿⒈患訜嶂料鄳?yīng)參數(shù)后，送至第4號低壓加熱器12或除氧器13的入口，凝結(jié)水除氧后，經(jīng)給水泵14加壓，并依次經(jīng)過第I號高壓加熱器15、第2號高壓加熱器16、第3號高壓加熱器17，最后進(jìn)入鍋爐。
[0010]上述方案中，燃煤機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)分流部分凝結(jié)水，并被熱管工質(zhì)所攜帶的地?zé)崮茴A(yù)熱，降低了汽輪機(jī)的抽汽量，被排擠的抽汽返回汽輪機(jī)做功，在燃料一定的情況下，增大了燃煤機(jī)組的發(fā)電量，由于地?zé)崮芴娲烁邊?shù)的抽汽，也提高了地?zé)崮艿睦闷肺弧?br>[0011]上述方案中，熱管19可采用水、甲醇、乙醇或R113為工質(zhì)，蒸發(fā)段位于地?zé)釋又校べ|(zhì)吸收地?zé)釋拥臒崃坎⒄舭l(fā)，靠壓差作用流向熱管換熱器18的冷凝段，冷凝段位于熱管換熱器18中，工質(zhì)被分流的凝結(jié)水冷凝至飽和液，并返回地?zé)釋游諢崃俊?br>[0012]上述方案中，熱管19的蒸發(fā)段和冷凝段之間敷設(shè)絕熱層。
[0013]上述方案中，采用熱管技術(shù)，熱管工質(zhì)既可以吸收熱水型地?zé)釋拥臒崃?，也可以吸收干熱巖型地?zé)釋拥臒崃?，不?huì)攜帶腐蝕性物質(zhì)或易結(jié)垢的礦物質(zhì)至地面，不會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢，不污染環(huán)境，不破壞地下水資源。
[0014]上述方案中，熱管工質(zhì)定溫放熱，將燃煤機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)分流的凝結(jié)水加熱至回?zé)嵯到y(tǒng)相應(yīng)參數(shù)后返回至燃煤機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)。
[0015]上述方案中，熱管換熱器18入口設(shè)有閥門20和21，閥門20位于第I號低壓加熱器9的出口，閥門21位于第2號低壓加熱器10的出口，燃煤機(jī)組不同負(fù)荷下，各低壓加熱器出口溫度會(huì)變化，因此可根據(jù)燃煤機(jī)組實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，啟閉閥門20、21來匹配凝結(jié)水與熱管換熱器中水蒸汽的冷凝溫度，減小傳熱不可逆損失，另外，閥門20和21還起到調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量以匹配熱管換熱器18出口的凝結(jié)水溫度。
[0016]上述方案中，熱管換熱器18出口設(shè)置有水泵24，用以調(diào)整凝結(jié)水壓力，補(bǔ)償分流的凝結(jié)水在閥門20、21、管路及熱管換熱器18中的壓力損失。
[0017]上述方案中，閥門22設(shè)置在第4號低壓加熱器12的入口，閥門23設(shè)置在除氧器13的入口，根據(jù)參數(shù)匹配、減小做功能力損失的原則，選擇開啟閥門22或23，盡可能多的替代高壓抽汽，增加機(jī)組的發(fā)電量。
[0018](三)有益效果
[0019]上述方案中，本發(fā)明的有益效果包括:
[0020]1、利用本發(fā)明，熱管工質(zhì)蒸發(fā)吸收地?zé)崮軣崃?，并加熱分流的凝結(jié)水，替代更高溫度和更高壓力的汽輪機(jī)抽汽，而被替代的抽汽返回汽輪機(jī)膨脹做功，在燃煤消耗量不變的情況下，增大了汽輪機(jī)的做功量和燃煤機(jī)組的發(fā)電量；在機(jī)組發(fā)電量不變的情況下，可降低汽輪機(jī)的主蒸汽量，即降低鍋爐熱負(fù)荷，減少燃煤消耗量，實(shí)現(xiàn)燃煤機(jī)組的節(jié)能減排。
[0021]2、利用本發(fā)明，可以根據(jù)燃煤機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整凝結(jié)水分流和回注位置及凝結(jié)水分流量，匹配凝結(jié)水和熱管工質(zhì)的溫度，減小不可逆損失，并提高燃煤機(jī)組的發(fā)電量。
[0022]3、利用本發(fā)明，熱管工質(zhì)吸收地?zé)崮?，無需將地?zé)崴_采至地面，避免了消耗泵功，不需要挖掘回注井，不破壞地下水資源的平衡及地質(zhì)結(jié)構(gòu)，不會(huì)攜帶腐蝕性物質(zhì)及礦物質(zhì)至地面，不會(huì)引起換熱設(shè)備的腐蝕及結(jié)垢等問題。
[0023]4、利用本發(fā)明，可以充分發(fā)揮燃煤機(jī)組效率高的優(yōu)勢，通過地?zé)崮芴娲啓C(jī)抽汽，較之規(guī)模較小的地?zé)崮茈娬?，可得到較高的地?zé)崮軆舭l(fā)電效率，同時(shí)減少了單純地?zé)崮茈娬镜膭?dòng)力設(shè)備投資。
[0024]5、本發(fā)明對下列地區(qū)具有更大的優(yōu)勢:地?zé)豳Y源豐富且存在大型燃煤發(fā)電機(jī)組的地區(qū)，如廣東、山東、遼寧、福建、天津、河南、湖北、湖南等省市。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明提供的基于熱管的利用地?zé)崮茴A(yù)熱燃煤機(jī)組凝結(jié)水的互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:1_燃煤鍋爐；2_汽輪機(jī)高壓缸；3_汽輪機(jī)中壓缸；4_汽輪機(jī)低壓缸；5-發(fā)電機(jī)；6_凝汽器；7_凝結(jié)水泵；8_軸封加熱器；9_第I號低壓加熱器；10_第2號低壓加熱器；11-第3號低壓加熱器；12-第4號低壓加熱器；13-除氧器；14-給水泵；15-第I號高壓加熱器；16_第2號高壓加熱器；17_第3號高壓加熱器；18_熱管換熱器；19熱管；20、21-熱管換熱器入口閥；22、23-熱管換熱器出口閥；24-水泵。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明一種基于熱管的利用地?zé)崮茴A(yù)熱燃煤機(jī)組凝結(jié)水的互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，如圖1所示，包括燃煤發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)A和地?zé)犷A(yù)熱凝結(jié)水子系統(tǒng)B。本發(fā)明的應(yīng)用對象是燃煤發(fā)電機(jī)組A，與地?zé)犷A(yù)熱凝結(jié)水子系統(tǒng)B相互連接。
[0029]所述燃煤發(fā)電子系統(tǒng)A包括燃煤鍋爐1、汽輪機(jī)高壓缸2、汽輪機(jī)中壓缸3、汽輪機(jī)低壓缸4、發(fā)電機(jī)5、凝汽器6