利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热方法及系统，包括提供乏汽的汽轮机组、回收乏汽余热的凝汽器、利用汽轮机组的高品位抽汽驱动的透平机、利用透平机驱动的压缩式热泵、利用透平机做功后排汽驱动的蒸汽型吸收式热泵、对热网水进行加热的尖峰加热器等设备以及连接上述各设备以回收乏汽余热的蒸汽系统、热网水系统和旁通水系统，该系统结合压缩式热泵和蒸汽型吸收式热泵的特点，实现了抽汽能量品位的梯级利用，同时通过优化旁通水和热网水的梯级换热流程，使驱动蒸汽、旁通水及热网水三者在换热过程中合理匹配，在深度利用乏汽余热的同时减少了换热过程的不可逆损失，提高了系统整体能效。

A cascade heating method and system for the recovery of waste heat from the exhaust steam of a power plant by combined heat pump

The invention discloses a system and cascade heating method using waste heat of exhaust steam combined heat pump in power plant, including steam turbine exhaust steam recovery, the condenser, the use of waste heat of exhaust steam turbine high grade steam driven turbine, driven by a compression type heat pump driven by steam turbine, the back of the work steam absorption heat pump, heating water heating peak heater and other equipment as well as connecting each device to recover the waste heat of exhaust steam from the steam heating system, water system and water bypass system, the system combined with the characteristics of compression type heat pump and steam absorption heat pump, the steam energy grade of cascade utilization at the same time by optimizing the bypass water and heating water cascade heat transfer process, the driving steam, water and heating water bypass three matching in the heat exchange process in depth, The waste heat of the exhaust gas is used to reduce the irreversible loss of the heat transfer process, and the overall energy efficiency of the system is improved.

【技术实现步骤摘要】
利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热方法及系统
本专利技术属于电厂乏汽余热利用领域，具体涉及一种充分利用汽轮机蒸汽做功能力驱动组合式热泵，回收汽轮机乏汽余热加热热网水的梯级加热方法及系统。
技术介绍
电厂蕴含丰富的汽轮机乏汽余热资源，以热泵回收汽轮机乏汽余热是目前主要的乏汽余热利用方法，其中以蒸汽驱动的压缩式热泵和蒸汽型吸收式热泵应用较为广泛。对于蒸汽驱动的压缩式热泵，相同压降幅度下，蒸汽在压力较高段做功能力较强。但如果驱动蒸汽压力较低，不仅做功能力较小，而且会使得透平机体积较大，给现场布置带来困难，设备投资也相应较大。因此，蒸汽驱动的压缩式热泵更适合用于蒸汽压力较高的场合。对于蒸汽型吸收式热泵，主要分为双效吸收式热泵和单效吸收式热泵。双效吸收式热泵虽然能利用较高压力的蒸汽作为驱动力，但热网水升温幅度较小，且设备结构复杂，投资较大，较少应用于大型乏汽余热利用项目。而如果将高压蒸汽用于驱动单效吸收式热泵，高品位蒸汽的做功能力不能得到充分发挥，不可逆损失较大。此外，对于单台吸收式热泵而言，难以实现在蒸发温度和冷凝温度温差较大的条件下运行。对于蒸汽型吸收式热泵，主要分为双效吸收式热泵和单效吸收式热泵。双效吸收式热泵虽然能利用较高压力的蒸汽作为驱动力，但热网水升温幅度较小，且设备结构复杂，投资较大，较少应用于大型乏汽余热利用项目。而如果将高压蒸汽用于驱动单效吸收式热泵，高品位蒸汽的做功能力不能得到充分发挥，不可逆损失较大。此外，对于单台吸收式热泵而言，难以实现在蒸发温度和冷凝温度温差较大的条件下运行。因此，从上述两类热泵的特点可以看出，当抽汽压力较高时，采用蒸汽驱动的压缩式热泵不仅可以合理利用高压蒸汽的做功能力提升能效，而且能降低投资。当抽汽压力降低以后，用其驱动单效吸收式热泵，蒸汽参数和热网水参数匹配是合理的，既提高了热泵性能，又保证了热泵有较大的升温幅度。通过组合式热泵的方式将两类热泵的特性进行优化整合，将有利于提升系统整体能效。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种充分利用较高品位蒸汽的做功能力驱动组合式热泵回收汽轮机乏汽余热梯级加热热网水的方法及系统，该方法及系统有效结合了蒸汽驱动的压缩式热泵和蒸汽型吸收式热泵的特点，一方面实现了抽汽能量品位的梯级利用，另一方面，通过优化旁通水和热网水的梯级换热流程，使得驱动蒸汽、旁通水及热网水三者在换热过程中能级均得到了合理匹配，在深度利用汽轮机乏汽余热的同时，减少了换热过程的不可逆损失，有效提高了系统整体能效。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热方法，该方法由汽轮机组高品位抽汽驱动组合热泵对汽轮机乏汽进行回收，利用组合热泵的特性对热网水进行梯级升温，对旁通水进行梯级降温，具体包括以下流程：1)抽取汽轮机组高品位抽汽，驱动压缩式热泵回收乏汽余热，高品位抽汽做功后的排汽继续驱动蒸汽型吸收式热泵回收乏汽余热；2)汽轮机组的乏汽经凝汽器换热对热网水进行升温，升温后的热网水依次进入压缩式热泵、蒸汽型吸收式热泵进行梯级升温；3)将步骤2)中经凝汽器换热后的热网水作为旁通水，依次进入蒸汽型吸收式热泵、压缩式热泵进行梯级降温后再次返回凝汽器与汽轮机组乏汽换热升温。一种利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热系统，该系统包括提供乏汽的汽轮机组、回收乏汽余热的凝汽器、利用汽轮机组的高品位抽汽驱动的透平机、利用透平机驱动的压缩式热泵、利用透平机做功后排汽驱动的蒸汽型吸收式热泵以及连接上述各设备以回收乏汽余热的蒸汽系统、热网水系统和旁通水系统，其中：对于蒸汽系统，汽轮机组的抽汽进入透平机做功驱动压缩式热泵回收乏汽余热，做功后的排汽驱动蒸汽型吸收式热泵回收乏汽余热；对于热网水系统，一次网回水由一次网回水管道进入凝汽器加热后，先通过压缩式热泵升温，再通过蒸汽型吸收式热泵升温后进入一次网供水管道；对于旁通水系统，旁通水系统的旁通水来自热网水系统的回水，热网水系统的一次网回水由一次网回水管道进入凝汽器加热后，分出一路依次串联通过蒸汽型吸收式热泵和压缩式热泵逐级降温后返回凝汽器前的一次网回水管道。进一步的，还包括用于加热一次网回水的尖峰加热器，对于蒸汽系统，透平机做功后的排汽还分出一路引至尖峰加热器用于热网尖峰加热，对于热网水系统，经压缩式热泵和蒸汽型吸收式热泵逐级升温的热网水，再由尖峰加热器补充加热后进入一次网供水管道。更进一步的，在热网水系统的凝汽器后设有冷却水出水管道，在所述冷却水出水管道上设有阀门，凝汽器前设有冷却水进水管道，在所述冷却水进水管道上设有用于调节系统回收余热量的阀门。更进一步的，在凝汽器的乏汽进口管上设有乏汽管道，乏汽管道上设有用于调节系统回收余热量的阀门。优选的，所述汽轮机组为两组，包括#1汽轮机组、#2汽轮机组，对应的凝汽器为#1凝汽器、#2凝汽器，对应的蒸汽系统中，#1汽轮机组的抽汽和#2汽轮机组的抽汽分别由#1汽轮机组的蒸汽管道和#2汽轮机组的蒸汽管道经三通汇合于蒸汽母管，蒸汽母管与透平机蒸汽入口连接，为透平机供应抽汽；对应的热网水系统，一次网回水管道的一次网回水与旁通水经三通汇合后一次经#1凝汽器、#2凝汽器加热后分为两路，一路一次经压缩式热泵、蒸汽型吸收式热泵升温后，再经尖峰加热器加热后进入一次网供水管道，另一路进入旁通水系统的旁通水管道，并依次经蒸汽型吸收式热泵、压缩式热泵降温后返回凝汽器前的一次网回水管道。更进一步的，所述旁通水系统中设有旁通水泵，为旁通水系统提供所需的循环动力。所述旁通水泵的流量可调节，即旁通水流量可调节。优选的，所述压缩式热泵、蒸汽型吸收式热泵分别与#1汽轮机组、#2汽轮机组一一对应，即每台汽轮机组对应设置一台热泵机组，两热泵机组之间的制冷侧和制热侧均分别采用串联方式连接。优选的，汽轮机组还可以是一组或者多组，且可以是湿冷机组或间接空冷机组。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1.本专利技术充分结合蒸汽驱动的压缩式热泵和蒸汽型吸收式热泵的特点，以合理的蒸汽压力驱动对应的热泵，实现了较高品位蒸汽做功能力的梯级利用。2.旁通水和热网水均以多级串联为基本思路，实现了梯级降温和梯级升温，有效减少系统换热过程不可逆损失。3.组合式热泵采用串联连接的形式，根据蒸发温度高低，热网水先经过蒸发温度较低的热泵，降低了串联各级热泵的冷凝温度，提高了串联各台热泵的性能。4.组合式热泵通过采用多级串联的形式，提高了热泵整体的升温幅度。解决了蒸发温度低、冷凝温度高带来的热泵升温困难的问题。5.相比于单独采用蒸汽型吸收式热泵回收乏汽余热的系统而言，由于组合式热泵采用了较高品位的蒸汽驱动压缩式热泵，避免了抽汽做功能力的浪费，使得在相同抽汽量下能回收更多的乏汽余热，提高了系统能效。附图说明图1为本专利技术利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热方法及系统的流程图(湿冷或间接空冷系统)；图2为本专利技术利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热方法及系统的流程图(直接空冷系统)；其中：1.#1汽轮机组，2.#2汽轮机组，3.#1凝汽器，4.#2凝汽器，5.压缩式热泵，6.透平机，7.蒸汽型吸收式热泵，8.尖峰加热器，9.旁通水泵，31.#1凝汽器入口，32.#1凝汽器出口，41.#2凝汽器入口，42.#2凝汽器出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热方法，其特征在于：该方法利用汽轮机组高品位抽汽驱动组合热泵对汽轮机乏汽进行回收，利用组合热泵的特性对热网水进行梯级升温，对旁通水进行梯级降温，具体包括以下流程：1)抽取汽轮机组高品位抽汽，驱动压缩式热泵回收乏汽余热，高品位抽汽做功后的排汽继续驱动蒸汽型吸收式热泵回收乏汽余热；2)汽轮机组的乏汽经凝汽器换热对热网水进行升温，升温后的热网水依次进入压缩式热泵、蒸汽型吸收式热泵进行梯级升温；3)将步骤2)中经凝汽器换热后的热网水作为旁通水，依次进入蒸汽型吸收式热泵、压缩式热泵进行梯级降温后再次返回凝汽器与汽轮机组乏汽换热升温。

【技术特征摘要】
2016.10.09 CN 20162110561281.一种利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热方法，其特征在于：该方法利用汽轮机组高品位抽汽驱动组合热泵对汽轮机乏汽进行回收，利用组合热泵的特性对热网水进行梯级升温，对旁通水进行梯级降温，具体包括以下流程：1)抽取汽轮机组高品位抽汽，驱动压缩式热泵回收乏汽余热，高品位抽汽做功后的排汽继续驱动蒸汽型吸收式热泵回收乏汽余热；2)汽轮机组的乏汽经凝汽器换热对热网水进行升温，升温后的热网水依次进入压缩式热泵、蒸汽型吸收式热泵进行梯级升温；3)将步骤2)中经凝汽器换热后的热网水作为旁通水，依次进入蒸汽型吸收式热泵、压缩式热泵进行梯级降温后再次返回凝汽器与汽轮机组乏汽换热升温。2.利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热系统，其特征在于：包括提供乏汽的汽轮机组、回收乏汽余热的凝汽器、利用汽轮机组的高品位抽汽驱动的透平机(6)、利用透平机驱动的压缩式热泵(5)、利用透平机做功后排汽驱动的蒸汽型吸收式热泵(7)以及连接上述各设备以回收乏汽余热的蒸汽系统、热网水系统和旁通水系统，其中：对于蒸汽系统，汽轮机组的抽汽进入透平机做功驱动压缩式热泵回收乏汽余热，做功后的排汽驱动蒸汽型吸收式热泵回收乏汽余热；对于热网水系统，一次网回水由一次网回水管道(P7)进入凝汽器加热后，先通过压缩式热泵升温，再通过蒸汽型吸收式热泵升温后进入一次网供水管道(P19)；对于旁通水系统，旁通水系统的旁通水来自热网水系统的回水，热网水系统的一次网回水由一次网回水管道(P7)进入凝汽器加热后，分出一路依次串联通过蒸汽型吸收式热泵和压缩式热泵逐级降温后返回凝汽器前的一次网回水管道(P7)。3.根据权利要求2所述的利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热系统，其特征在于：还包括用于加热一次网回水的尖峰加热器(8)，对于蒸汽系统，透平机做功后的排汽还分出一路引至尖峰加热器(8)用于热网尖峰加热，对于热网水系统，经压缩式热泵和蒸汽型吸收式热泵逐级升温的热网水，再由尖峰加热器(8)补充加热后进入一次网供水管道(P19)。4.根据权利要求3所述的利用组合式热泵回收电厂乏汽余热的梯级加热系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文涛，李岩，周袋，杨朝晖，
申请(专利权)人：燕山大学，湖南泰克新能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13