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一种回收 汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法

阅读：888发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且发明名称一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法摘要本发明提供一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法。包括供热系统及跨临界二氧化碳循环系统，供热系统包括汽轮机、发电机、循环水泵以及尖峰加热器；跨临界二氧化碳循环系统包括凝汽器、蒸发器、压缩机、气冷器以及膨胀阀。本发明通过跨临界二氧化碳循环系统和水蒸汽朗肯循环系统及供热系统的结合能够实现比现有的供热机组综合效益更高、适用范围更广、更节能环保的效果。，下面是一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法，包括汽轮机、发电机、蒸发器、凝汽器、压缩机、气冷器、膨胀阀、调节阀、温控器、热用户、循环水泵。
2.汽轮机与凝汽器连接；在凝汽器内的管束上方安装二氧化碳蒸发器，蒸发器、压缩机、气冷器气侧与膨胀阀通过管道顺序连接，构成二氧化碳循环系统；气冷器水侧、尖峰加热器、热用户与循环水泵顺序连接，构成供热循环系统。
3.如权利要求1所述的回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法，其特征在于，蒸发器安装在凝汽器内，低温低压的二氧化碳与汽轮机乏汽通过蒸发器进行热量交换。
4.如权利要求2所述的回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法，其特征在于，气态二氧化碳需要通过压缩机升温升压至超临界状态后进入气冷器与循环水进行热量交换。
5.如权利要求3所述的回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法，其特征在于，根据尖峰加热器水侧出口的循环水温度高低通过尖峰加热器进汽调节阀的开度进行控制蒸汽流量。
6.如权利要求1-4所述的回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法，其特征在于，气冷器拟采用管壳式换热器。
7.如权利要求1-4所述的回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法，其特征在于，蒸发器拟采用管壳式换热器。

说明书全文

一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于节能领域，具体涉及一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法。

背景技术

[0002] 火电厂锅炉产生的高温高压蒸汽在汽轮机内做功后，大量的汽轮机的排汽由于能量品质低，无法直接利用，只能通过水或者空气直接排放到环境中，被排放掉的乏汽中蕴含着50%左右的热量，这不仅造成了能源的巨大浪费，也对环境造成了极大的影响。

[0003] 现有回收汽轮机排汽能量的方法或装置，通常采用对汽轮机低压缸进行改造实现汽轮机高背压运行供热，主要运用在北方冬季采暖供热上。例如，公告号为CN107202355A的中国发明专利，公开了“高背压双转子电热机组供热系统”，其通过在冬季供热期间，汽轮机组高背压运行，将凝汽器作为供热系统的基本热网加热器，利用机组低压缸排汽的汽化潜热对热网循环水进行一次加热。

[0004] 此种通过采取汽轮机高背压运行，凝汽器作为供热系统的基本热网加热器来减少汽轮机排汽余热损失的方法存在一定的局限性和缺陷：非供热季以及南方全季节时间该余热无法利用；采暖尖末寒期该余热无法全部利用，机组高背压运行造成冷源损失增加，存在机组热效率降低的问题；湿冷机组改供热机组存在初期投资巨大等问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种优于目前常用的汽轮机高背压运行供暖技术的回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法，该系统通过跨临界二氧化碳循环系统和水蒸汽朗肯循环系统及供热系统的结合，亚临界的二氧化碳两相流体在蒸发过程中吸取汽轮机乏汽余热变成气态，气态的二氧化碳在压缩至超临界过程中，温度压力得到提高，通过换热器与供热系统的循环水进行热交换，实现了汽轮机乏汽余热回收供热。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统。包括汽轮机、与汽轮机连接在一起的发电机、凝汽器，还包括蒸发器、压缩机、气冷器、膨胀阀，还包括尖峰加热器、热用户与循环水泵。

[0007] 进一步的，所述的凝汽器，在其内部的管束上方安装有二氧化碳蒸发器。

[0008] 进一步的，所述的蒸发器的出口管道上设置有压缩机。

[0009] 进一步的，所述的蒸发器、压缩机、气冷器气侧、膨胀阀、蒸发器通过管道顺序连接，构成二氧化碳循环系统。二氧化碳在系统中完成吸热蒸发、压缩升温升压、放热、降压降温的全过程。

[0010] 进一步的，所述的气冷器水侧出口管道上设置有尖峰加热器。

[0011] 进一步的，所述的气冷器水侧、尖峰加热器、热用户与循环水泵、气冷器水侧通过管道顺序连接，构成供热系统，通过循环水泵将热水送往热用户。

[0012] 进一步的，所述的尖峰加热器汽侧进口管道上设置有蒸汽流量调节阀。

[0013] 为了实现上述目的，本发明还提供一种回收汽轮机乏汽余热供热系统的使用方法，包括汽轮机、发电机、蒸发器、凝汽器、压缩机、气冷器、膨胀阀、温控器、调节阀、热用户、循环水泵、尖峰加热器。汽轮机与凝汽器连接；蒸发器、压缩机、气冷器气侧与膨胀阀通过管道顺序连接，构成二氧化碳循环系统；气冷器水侧、热用户与循环水泵顺序连接，构成供热系统。

[0014] 二氧化碳在膨胀阀中进行跨临界膨胀转换为气液两相流流体，流体经蒸发器等压吸热。这时凝汽器的热负荷变小，乏汽冷凝过程中放出的热量经冷却塔或空冷风机排放至环境中损失的热量也就相应变小。

[0015] 二氧化碳经压缩机压缩至高温高压状态，经气冷器等压冷却。

[0016] 根据尖峰加热器水侧出口的循环水温度高低通过调节调节阀的开度控制抽汽量。当需要尖峰加热器的出水温度高时，增加调节阀的开度，进入尖峰加热器的抽汽流量变大，使得更多的蒸汽进入尖峰加热器参与换热，循环水吸收更多的蒸汽热量，从而使循环水的温度进一步升高。

[0017] 当尖峰加热器的出水温度本来就高的时候，可以减小调节阀的开度，减小抽汽量，使得较少的蒸汽进入尖峰加热器参与换热。

[0018] 经过气冷器、尖峰加热器换热升温后的循环水，进入热用户，循环水与热用户进行热交换，循环水的温度下降，冷却后的循环水汇流一起经循环水泵升压进入气冷器。

[0019] 循环水系统的循环介质使用除盐水，有利于降低结垢现象，保证换热效果。

[0020] 本发明所述系统使用方法采用跨临界二氧化碳热泵技术，二氧化碳气体通过压缩机升温升压，加热循环水，供用户使用；同时由于低温气液两相状态的二氧化碳在蒸发器内蒸发吸热，降低了凝汽器的热负荷，有利于降低汽轮机背压，从而进一步提高了机组效率。

[0021] 本发明的有益效果在于：本发明通过安装在凝汽器内的管束上方的二氧化碳蒸发器，气液两相二氧化碳流体在蒸发器等压吸热，降低了凝汽器的热负荷，提高了新蒸汽的做功能力，增加了发电量，减少了煤炭消耗量，减少了污染物排放量。二氧化碳流体在蒸发器等压吸热与汽轮机排汽温度无关，回收汽轮机乏汽余热供热不需要机组高背压运行，可在不同的区域和季节应用。二氧化碳作为环保工质，具有能量密度大、粘度低、传热效率高、制冷效果好等良好特性，二氧化碳的热物性十分稳定，以二氧化碳为工质开展跨临界余热回收，具有潜在经济价值、环保价值和推广使用价值。
附图说明

[0022] 图1：本发明实施例中一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法的示意图；其中，汽轮机1、发电机2、蒸发器3、凝汽器4、压缩机5、气冷器6、膨胀阀7、温控器8、调节阀9、热用户10、循环水泵11、尖峰加热器12。

具体实施方式

[0023] 以下结合附图对本发明进行详细的描述如图1所示
一种回收汽轮机乏汽余热供热的系统和使用方法，包括汽轮机1、发电机2、蒸发器3、凝汽器4、压缩机5、气冷器6、膨胀阀7、温控器8、调节阀9、热用户10、循环水泵11、尖峰加热器
12。汽轮机1与凝汽器4连接；在凝汽器4内的管束上方安装二氧化碳蒸发器3，蒸发器3、压缩机5、气冷器6气侧与膨胀阀7通过管道顺序连接，构成二氧化碳循环系统；气冷器6水侧、热用户10与循环水泵11顺序连接，构成供热系统。

[0024] 高温高压蒸汽在汽轮机1内做功后的乏汽一部分排入凝汽器4, 乏汽在凝汽器4内与冷却水进行热交换，将热量传递给冷却水，使冷却水的温度升高，同时乏汽由于放热发生相变，放热后凝结成为凝结水，凝结水经凝结水泵升压后进入凝结水系统。

[0025] 在凝汽器4内的管束上方安装二氧化碳蒸发器3，二氧化碳在膨胀阀7中进行跨临界膨胀转换为气液两相流流体，流体经蒸发器3等压吸热。这时凝汽器4的热负荷变小，乏汽冷凝过程中放出的热量经冷却塔或空冷风机排放至环境中损失的热量也就相应变小。

[0026] 二氧化碳经压缩机5压缩至高温高压状态，经气冷器6等压冷却。

[0027] 根据尖峰加热器水侧12出口的循环水温度高低通过调节调节阀9的开度控制抽汽量。当需要尖峰加热器12的出水温度高时，增加调节阀9的开度，进入尖峰加热器12的抽汽流量变大，使得更多的蒸汽进入尖峰加热器12参与换热，循环水吸收更多的蒸汽热量，从而使循环水的温度进一步升高。

[0028] 当尖峰加热器12的出水温度本来就高的时候，可以减小调节阀9的开度，减小抽汽量，使得较少的蒸汽进入尖峰加热器12参与换热。

[0029] 经过气冷器6、尖峰加热器12换热升温后的循环水，进入热用户10，循环水与热用户10进行热交换，循环水的温度下降，冷却后的循环水汇流一起经循环水泵11升压进入气冷器6。

[0030] 循环水系统的循环介质使用除盐水，有利于降低结垢现象，保证换热效果。

[0031] 本发明所述系统采用跨临界二氧化碳热泵技术，二氧化碳气体通过压缩机5升温升压，加热循环水，供用户使用；同时由于低温气液两相状态的二氧化碳在蒸发器3内蒸发吸热，降低了凝汽器的热负荷，有利于降低汽轮机1背压，从而进一步提高了机组效率。

[0032] 本发明所述系统中，二氧化碳作为环保工质，有单位容积制冷量大，粘度低等良好特性，很符合制冷制热循环的要求，无工质泄露隐患。

[0033] 本发明的系统方法已经参考示意性工艺图进行了说明和解释。基于上面的描述，附加的变型和修改对本领域普通技术人员来说是显而易见的，均落入本申请的保护范围之内，并且本发明的保护范围是由所附的权利要求来确定的。

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