一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统技术方案

一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统，由蒸发器、膨胀机、发电机、旋转机械、有机工质泵、冷凝器、切换阀门、抽气装置组成。该系统将现有凝汽式汽轮机乏汽冷却采用的冷却水循环系统替换为有机工质循环冷却系统作为“第二凝汽器”，可有效减少乏汽冷却工质的循环量，同时利用温度范围为70℃～85℃的乏汽潜热对外输出电能或有用功，将耗能型冷却转变为产能型冷却，提高了自备电厂汽水系统的能源综合利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统
本技术涉及一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统。
技术介绍
在化工、煤化工、冶金等行业的自备电厂汽水系统中，普遍采用凝汽式汽轮机进行发电(见附图1)，锅炉1产生的过热水蒸汽送入汽轮机2，汽轮机2膨胀做功带动发电机3发电，膨胀后的负压水蒸汽，通过凝汽器4冷却后变成凝结水，经过凝结水泵5送入锅炉给水系统，经过低压换热器6及除氧器7进行预热和除氧处理，再经过锅炉给水泵8及高压换热器9送入锅炉循环使用。凝汽器4通过冷却循环水泵10，送入冷却塔进行冷却，汽轮机乏汽冷却释放的热量通过循环冷却水被排放到大气中。这种方式不仅没有有效利用负压水蒸汽的潜热，而且冷却塔循环系统的水循环量大，冷却水泵、冷却塔需要消耗大量电能。鉴于此，需要设计一种更为高效的循环冷却系统，以解决上述系统方案的缺陷，提高自备电厂汽水系统的能源综合利用效率。
技术实现思路
为克服现有凝汽式汽轮机凝汽器冷却方式存在的不足，本技术提供一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统，该系统能够有效减少乏汽冷却工质的循环量，同时利用温度范围为70℃～85℃的乏汽潜热对外输出电能或有用功，将耗能型冷却转变为产能型冷却，提高汽水系统的能源综合利用效率。本技术采用的技术方案是：一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统，包括锅炉、锅炉给水泵、除氧器、凝结水泵、抽气装置、凝汽器、汽轮机、第一发电机、蒸发器、膨胀机、冷凝器和有机工质泵；锅炉和锅炉给水泵之间设置高压加热器，除氧器和凝结水泵之间设置低压加热器，除氧器还分别和锅炉给水泵以及水处理设备相连，凝汽器通过管道连接凝结水泵，凝汽器与凝结水泵之间的管道上设置有抽气装置和阀门；凝汽器连通汽轮机，并在凝汽器与汽轮机之间设置阀门；凝汽器还与冷却循环水泵连接；凝汽器上设置有用于循环水进入的管道；凝汽器还通过带有阀门的管道连接蒸发器，蒸发器连接抽气装置，并在蒸发器与抽气装置之间设置阀门；所述的汽轮机分别与第一发电机和锅炉相连；所述的蒸发器的出气口依次通过膨胀机、冷凝器和有机工质泵连接到蒸发器的进气口。作为优选方式，本技术还包括第二发电机，所述的膨胀机连接第二发电机。作为优选方式，本技术还包括旋转机械，所述的膨胀机连接旋转机械。将现有凝汽式汽轮机乏汽冷却采用的冷却水循环系统替换为有机工质循环冷却系统作为“第二凝汽器”，该系统由蒸发器100、膨胀机101、发电机102、旋转机械202、冷凝器103、有机工质泵104、阀门105～108、抽气装置109组成，其中蒸发器100与汽轮机乏汽管路系统连接，吸收乏汽冷却过程中产生的潜热，使系统内的有机工质由液态转化为气态，气态有机工质推动膨胀机101带动发电机102发电或直接拖动旋转机械202对外做功；有机工质乏气在冷凝器103冷却为液态工质，在有机工质泵104的驱动下，液态工质进入蒸发器蒸发，完成循环；蒸发器的真空度由抽气装置109的持续运行来确保；有机工质循环冷却系统与原冷却水循环系统的切换由阀门105～108实现。本技术的有益效果是：一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统，替代原有冷却水循环系统，大大减少了乏汽冷却工质的循环量，同时利用汽轮机乏汽的潜热进行发电或直接拖动旋转机械对外做功，实现冷却方式由耗能型到产能型的转变，使自备电厂汽水系统的能源综合利用效率大大提高，节能减排效果明显，具有广泛的应用前景。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明。图1为现有凝汽式汽轮机循环冷却系统的示意图。图2为本技术一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统示意图。图3为实施例二本技术一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统示意图。图中：1.锅炉，2.汽轮机，3.发电机，4.凝汽器，5.凝结水泵，6.低压加热器，7.除氧器，8.锅炉给水泵，9.高压加热器，10.冷却循环水泵，11.水处理设备，100.蒸发器，101.膨胀机，102.发电机，103.冷凝器，104.有机工质泵，105.阀门，106.阀门，107.阀门，108.阀门，109.抽气装置，202.旋转机械。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。实施例一一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统，包括锅炉1、锅炉给水泵8、除氧器7、凝结水泵5、抽气装置109、凝汽器4、汽轮机2、第一发电机3、蒸发器100、膨胀机101、冷凝器103和有机工质泵104；锅炉1和锅炉给水泵8之间设置高压加热器9，除氧器7和凝结水泵5之间设置低压加热器6，除氧器7还分别和锅炉给水泵8以及水处理设备11相连，凝汽器4通过管道连接凝结水泵5，凝汽器4与凝结水泵5之间的管道上设置有抽气装置109和阀门；凝汽器4连通汽轮机2，并在凝汽器4与汽轮机2之间设置阀门；凝汽器4还与冷却循环水泵10连接；凝汽器4上设置有用于循环水进入的管道；凝汽器4还通过带有阀门的管道连接蒸发器100，蒸发器100连接抽气装置109，并在蒸发器100与抽气装置109之间设置阀门；所述的汽轮机2分别与第一发电机3和锅炉1相连；所述的蒸发器100的出气口依次通过膨胀机101、冷凝器103和有机工质泵104连接到蒸发器100的进气口。优选地，本技术还包括第二发电机102，所述的膨胀机101连接第二发电机102。装机容量为75MW的火力发电系统，发电过程中汽轮机的排气量为220t/h，乏气参数为34kPa、72℃的饱和蒸汽。如图2所示，阀门105和阀门106开启，阀门107和阀门108关闭，使汽轮机乏汽进入有机工质循环冷却系统的蒸发器100，乏汽在处于一定真空度的蒸发器100中释放热量，将有机工质冷却系统中的有机工质由液态转化为气态；高压气态工质推动膨胀机101转动，驱动发电机102工作产生电能；从膨胀机101排出的低压有机工质通过冷凝器103冷却变成液态，在有机工质泵104的作用下，液态有机工质进入蒸发器，完成循环。在这个过程中，乏汽的潜热在蒸发器中被有机工质吸收，变成72℃饱和水，并经由锅炉给水泵送回锅炉，从而完成汽水系统的发电循环。蒸发器的真空度由抽气装置109的持续运行来确保。当有机工质循环冷却系统检修时，阀门105和阀门106关闭，阀门107和阀门108开启。此时，汽轮机乏汽进入原有冷却系统的凝汽器，在凝汽器中被冷凝为饱和水，并经由锅炉给水泵送回锅炉，从而保证原有汽水系统的发电循环可靠稳定运行。汽轮机乏汽通过有机工质循环冷却系统，可产生10089kW的净发电量，而原发电系统采用冷却循环水系统，冷却过程中的耗电功率为4224kW，综合两项，本技术产生的节能收益为14313kW。实施例二一种凝汽式汽轮机2有机工质循环冷却系统，包括锅炉1、锅炉给水泵8、除氧器7、凝结水泵5、抽气装置109、凝汽器4、汽轮机2、第一发电机3、蒸发器100、膨胀机101、冷凝器103和有机工质泵104；锅炉1和锅炉给水泵8之间设置高压加热器9，除氧器7和凝结水泵5之间设置低压加热器6，除氧器7还分别和锅炉给水泵8以及水处理设备11相连，凝汽器4通过管道连接凝结水泵5，凝汽器4与凝结水泵5之间的管道上设置有抽气装置109和阀门；凝汽器4连通汽轮机2，并在凝汽器4与汽轮机2之间设置阀门；凝汽器4还与冷却循环水泵10连接；凝汽器4上设置有用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统，其特征在于：它包括锅炉、锅炉给水泵、除氧器、凝结水泵、抽气装置、凝汽器、汽轮机、第一发电机、蒸发器、膨胀机、冷凝器和有机工质泵；锅炉和锅炉给水泵之间设置高压加热器，除氧器和凝结水泵之间设置低压加热器，除氧器还分别和锅炉给水泵以及水处理设备相连，凝汽器通过管道连接凝结水泵，凝汽器与凝结水泵之间的管道上设置有抽气装置和阀门；凝汽器连通汽轮机，并在凝汽器与汽轮机之间设置阀门；凝汽器还与冷却循环水泵连接；凝汽器上设置有用于循环水进入的管道；凝汽器还通过带有阀门的管道连接蒸发器，蒸发器连接抽气装置，并在蒸发器与抽气装置之间设置阀门；所述的汽轮机分别与第一发电机和锅炉相连；所述的蒸发器的出气口依次通过膨胀机、冷凝器和有机工质泵连接到蒸发器的进气口。

【技术特征摘要】
1.一种凝汽式汽轮机有机工质循环冷却系统，其特征在于：它包括锅炉、锅炉给水泵、除氧器、凝结水泵、抽气装置、凝汽器、汽轮机、第一发电机、蒸发器、膨胀机、冷凝器和有机工质泵；锅炉和锅炉给水泵之间设置高压加热器，除氧器和凝结水泵之间设置低压加热器，除氧器还分别和锅炉给水泵以及水处理设备相连，凝汽器通过管道连接凝结水泵，凝汽器与凝结水泵之间的管道上设置有抽气装置和阀门；凝汽器连通汽轮机，并在凝汽器与汽轮机之间设置阀门；凝汽器还与冷却循环水泵连接；凝汽器上设置有用于循...

【专利技术属性】
技术研发人员：马永杰，徐峰，
申请(专利权)人：四川开山新玛能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51