一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统技术方案

本发明专利技术是一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统，包含：火电余热循环模块，包含相连通的热交换室、循环热水箱、排气过滤室、燃煤室、锅炉、汽轮机、冷凝器、冷却塔和冷水箱；二氧化碳换热循环模块，包含相连通的压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器；所述压缩机组为若干台压缩机并联组成；所述回热器连接有回热器第一回路和回热器第二回路；供水系统，包含相连通的供水水箱、工艺水泵。该回收系统有效地利用了火电厂燃煤余热的热量来供热泵系统使用，同时利用热泵系统提供火电领域高温用水，具有结构简单、工作稳定及经济性价比高的优点，同时也实现了环保绿色的生产要求。

Megawatt grade carbon dioxide heat pump system applied in thermal power field

The invention is a kind of application in the field of thermal power in the megawatt CO2 heat pump system, including: power module heat cycle, including connecting the heat exchange chamber, circulating hot water tank and exhaust filter chamber, combustion chamber, boiler, steam turbine, condenser, cooling tower and cooling water tank; carbon dioxide heat exchanger module, including compressor and communicated with the gas cooler, heat exchanger, evaporator and gas-liquid separator; the compression unit for several compressors; the heat exchanger is connected back to the first loop heat exchangers and the regenerator second loop; water supply system includes a water supply tank, pump connecting technology. The recycling system and effective use of coal-fired power plant waste heat to the heat pump system, while providing high temperature water by heat pump system in thermal power industry, has the advantages of simple structure, stable operation and economic cost is high, but also to achieve green production requirements.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及火电余热利用
，尤其涉及一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统。
技术介绍
随着国民经济的发展，节能减排已成为人类社会生存和发展的基础。火电厂生产虽然给我们的生活提供了能源，但同时也增加了对火电废气的排放。虽然燃煤火电厂对于中国有着成本较低、燃料来源广泛等优势，但是燃煤火电厂存在效率较低、污染物排放较多等缺点。而在能源紧缺、传统能源使用费用持续走高的情势下，如何利用火电废气的余热已成为摆在人类社会面前的一个重要课题，一旦将工业废气利用起来就相当于提高了经济收益，同时还降低了大气的温室效应符合环保的理念。目前，火电厂的能量利用率比较低，全厂热效率在35％～45％之间，世界上效率最高的火电厂的全厂热效率不高于46％。可见，约60％的能量被排放到环境中，没有被利用。排放到环境中的余热主要由三部分组成：(1)各种汽轮机的乏汽的能量，乏汽中含有大量的能量，主要是汽化潜能。当乏汽排入凝汽器，乏汽的能量被凝汽器的冷却水带走造成了热量的浪费。(2)锅炉排放的烟气能量，由于烟气流量大，烟气温度较高，这部分热量也相当可观。(3)燃煤系统燃烧煤炭时产生的气体，其中有二氧化碳、一氧化碳、水蒸气等大量带有热量的气体，同时其产物二氧化碳也可以循环利用到本专利技术的热泵系统中。因此，如果能够利用乏汽能量和锅炉排放的烟气能量，将对火电厂节能带来很大益处，提高火电厂的效率，降低煤耗，同时减少污染物的排放量。本专利技术二氧化碳热泵系统对火电废气的热量进行回收，但当今的余热回收系统大多功率太小，不适用于一些大功率大规模的火电厂，鉴于此，本专利技术使用多台压缩机并联的方式使得其热泵功率达到兆瓦级，同时压缩机的工作台数也可根据工业的功率需求进行数量上的把控避免能源浪费。该专利技术利用了废气里的热量，同时使用压缩机对二氧化碳进行压缩升温，结合气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器实现二氧化碳的循环利用、锅炉的高温用水供给和冷却塔的冷却水供应，形成一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统。
技术实现思路
为解决上述余热回收系统在火电厂中的合理应用和余热回收系统大多功率太小，不适用于一些大功率大规模的火电厂的技术问题，本专利技术采用了以下技术措施：一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统，包含：火电余热循环模块，包含相连通的热交换室、循环热水箱，排气过滤室、燃煤室、锅炉、汽轮机、冷凝器、冷却塔和冷水箱；所述热交换室连接有热交换室第一回路和热交换室第二回路，所述热交换室第一回路的输入端与循环热水箱连接，输出端与自身连接，所述热交换室第二回路的输入端与燃煤室相连接，输出端与排气过滤室相连接；所述冷凝器连接有冷凝器第一回路和冷凝器第二回路，所述冷凝器第一回路的输入端与冷却塔相连接，输出端与循环热水箱相连接，所述冷凝器第二回路的输入端与汽轮机相连接，输出端与循环热水箱相连接；二氧化碳换热循环模块，包含相连通的压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器，形成二氧化碳换热循环回路；所述压缩机组为若干台压缩机并联组成；所述回热器连接有回热器第一回路和回热器第二回路，所述回热器第一回路的输入端与气体冷却器相连通，输出端与蒸发器相连通；所述回热器第二回路的输入端与气液分离器相连通，输出端与压缩机相连通；供水系统，包含相连通的供水水箱、工艺水泵。作为进一步改进，所述热交换室实现循环热水箱用水与燃煤高温气体的热交换；所述冷凝器实现蒸汽与冷却水的热交换；所述的燃煤室、锅炉、汽轮机依次连接，其中所述锅炉还与所述冷却器相连接。作为进一步改进，所述燃煤室与供煤装置相连接；所述冷水箱与冷却塔相连接以提供冷水；所述冷凝器第二回路的输出回路上设有一除氧器。作为进一步改进，所述循环热水箱与供水水箱、冷凝器、热交换室相连接；所述循环热水箱输出回路经过一带有温度计的热水泵后与所述气体冷却器相连通输出第一阶段用水。作为进一步改进，所述压缩机组由干燥二氧化碳气体充注装置提供二氧化碳气体，所述压缩机组的输入和输出回路上均设有压力表和温度计，二氧化碳通过所述压缩机组压缩升温后进入气体冷却器中进行热交换。作为进一步改进，所述气体冷却器上连接有气体冷却器第一回路和气体冷却器第二回路；所述气体冷却器第二回路的输入端与所述循环热水箱相连通，所述气体冷却器第一回路的输入端与压缩机相连通；所述气体冷却器实现循环热水箱输出的第一阶段用水与高温二氧化碳的热交换；所述气体冷却器第二回路的输出端与锅炉相连通以供给热交换后的第二阶段高温用水，所述气体冷却器第一回路的输出端与回热器相连通输出冷却后冷凝的二氧化碳冷凝水；所述气体冷却器与所述锅炉之间设有一温度计。作为进一步改进，所述回热器与所述气体冷却器之间设有一温度计；所述回热器与所述蒸发器之间依次设有一温度计、一节流阀、一温度计和一压力表；所述回热器将二氧化碳冷凝水过冷处理防止其在节流前汽化。作为进一步改进，所述的蒸发器上连接有蒸发器第一回路和蒸发器第二回路；所述蒸发器第一回路的输入端与所述回热器相连通，所述蒸发器第一回路的输出端与气液分离器相连通；所述蒸发器第二回路的输入端与供水水箱相连通，所述蒸发器第二回路的输出端与冷水箱相连通且输出回路上设有一温度计。作为进一步改进，所述气液分离器输入端与蒸发器相连通，所述气液分离器输出端与回热器第二回路的输入端相连通；所述回热器第二回路的输出端与压缩机相连通；所述回热器将二氧化碳气体进行过热处理提高气体温度使其符合压缩机工作要求。作为进一步改进，定义所述二氧化碳换热循环模块中二氧化碳通过的线路为二氧化碳循环回路，所述二氧化碳循环回路的管道外径为89mm，厚度为6mm，其选用材料为304不锈钢。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统中的压缩机组采用多台压缩机并联的结构，加大了压缩机的使用功率，使其系统适用于大功率工业生产中。2、本专利技术一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统使用压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器组成的循环系统来对工业废气和二氧化碳实现循环利用。3、本专利技术一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统设置了二氧化碳回收利用和热量循环回收装置，给火电厂中锅炉提供高温用水和冷却塔的冷却水，同时将火电厂的烟气余热和冷凝器使用后的冷却水进行二次利用和循环使用，提高经济效益的同时减少火电厂废气排放导致的环境污染问题。附图说明附图1是本专利技术一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统的系统示意图。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“相连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于，包含：火电余热循环模块，包含相连通的热交换室、循环热水箱，排气过滤室、燃煤室、锅炉、汽轮机、冷凝器、冷却塔和冷水箱；所述热交换室连接有热交换室第一回路和热交换室第二回路，所述热交换室第一回路的输入端与循环热水箱连接，输出端与自身连接，所述热交换室第二回路的输入端与燃煤室相连接，输出端与排气过滤室相连接；所述冷凝器连接有冷凝器第一回路和冷凝器第二回路，所述冷凝器第一回路的输入端与冷却塔相连接，输出端与循环热水箱相连接，所述冷凝器第二回路的输入端与汽轮机相连接，输出端与循环热水箱相连接；二氧化碳换热循环模块，包含相连通的压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器，形成二氧化碳换热循环回路；所述压缩机组为若干台压缩机并联组成；所述回热器连接有回热器第一回路和回热器第二回路，所述回热器第一回路的输入端与气体冷却器相连通，输出端与蒸发器相连通；所述回热器第二回路的输入端与气液分离器相连通，输出端与压缩机相连通；供水系统，包含相连通的供水水箱、工艺水泵。

【技术特征摘要】
1.一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于，包含：火电余热循环模块，包含相连通的热交换室、循环热水箱，排气过滤室、燃煤室、锅炉、汽轮机、冷凝器、冷却塔和冷水箱；所述热交换室连接有热交换室第一回路和热交换室第二回路，所述热交换室第一回路的输入端与循环热水箱连接，输出端与自身连接，所述热交换室第二回路的输入端与燃煤室相连接，输出端与排气过滤室相连接；所述冷凝器连接有冷凝器第一回路和冷凝器第二回路，所述冷凝器第一回路的输入端与冷却塔相连接，输出端与循环热水箱相连接，所述冷凝器第二回路的输入端与汽轮机相连接，输出端与循环热水箱相连接；二氧化碳换热循环模块，包含相连通的压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器，形成二氧化碳换热循环回路；所述压缩机组为若干台压缩机并联组成；所述回热器连接有回热器第一回路和回热器第二回路，所述回热器第一回路的输入端与气体冷却器相连通，输出端与蒸发器相连通；所述回热器第二回路的输入端与气液分离器相连通，输出端与压缩机相连通；供水系统，包含相连通的供水水箱、工艺水泵。2.根据权利要求1所述的一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述热交换室实现循环热水箱用水与燃煤高温气体的热交换；所述冷凝器实现蒸汽与冷却水的热交换；所述的燃煤室、锅炉、汽轮机依次连接，其中所述锅炉还与所述冷却器相连接。3.根据权利要求2所述的一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述燃煤室与供煤装置相连接；所述冷水箱与冷却塔相连接以提供冷水；所述冷凝器第二回路的输出回路上设有一除氧器。4.根据权利要求2所述的一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述循环热水箱与供水水箱、冷凝器、热交换室相连接；所述循环热水箱输出回路经过一带有温度计的热水泵后与所述气体冷却器相连通输出第一阶段用水。5.根据权利要求1所述的一种应用在火电领域中的兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述压缩机组由干燥二氧化碳气体充注装置提供二氧化碳气体，所述压缩机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴继达，林锦盛，黄涛涛，郭仁德，林海，张雄，苏健民，
申请(专利权)人：厦门工源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35