一种冷端余热梯级利用节能系统和方法
【专利摘要】一种冷端余热梯级利用节能系统，包括取热系统、热媒控制系统、加热系统；取热系统接入循环冷却水管路，热媒控制系统连接取热系统和加热系统；取热系统中的热泵单元连接循环冷却水管路和热媒控制系统中的中介水管路，热媒控制系统中中介水管路连接加热系统，加热系统接入锅炉一次风或二次风系统，余热回收并阶梯利用，减少了动力装置冷端损失，提高了动力装置效率，装置每年的运行小时数大大提高，经济性大大提高。
【专利说明】
一种冷端余热梯级利用节能系统和方法
技术领域
[0001]本发明属于电厂节能领域，具体涉及一种冷端余热利用节能系统
【背景技术】
[0002]煤炭是我国主要的一次能源(占一次能源消费的比重2014年为64.2%，2015年预计为63.3%)，主要集中在火电、冶金和建材行业。火电机组是我国的主力发电机组，其装机容量占电力总装机容量的73%左右，发电量占总发电量的比例超过80%。因而降低火电机组的煤炭消耗，提高电厂效率，对我国的节能减排具有重要意义。
[0003]热栗是一种利用高品位热能作为驱动能源，回收低品位热能用于供热或升温的设备，被广泛应用于电厂、石油、化工和冶金等领域。在电厂的热功转换过程中不可避免地存在固有的冷源损失，现代发电厂循环热效率为40%?57%。采用热栗回收热电厂的循环水/乏汽冷端低温余热，可以提高电厂的热经济性，具有显著的节能效果。
[0004]现有的冷端余热利用技术，利用所回收热量的热用户存在负荷变化问题。冬季有大量热用户，春夏秋季基本没有热用户。回收热量主要用于冬季供热的前置加热(预热)。这就有很大的应用局限性。并且在非供热区域(比如南方省份)和非供热季(春夏秋季)，余热回收装置无法投运，每年的运行小时数很有效。很大程度上降低了余热利用装置的经济性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种合理利用电厂冷端(循环水/乏汽)余热，提高能源利用效率，实现电厂节能降耗的冷端余热利用系统。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种冷端余热梯级利用节能系统，包括取热系统、热媒控制系统、加热系统；取热系统接入循环冷却水管路，热媒控制系统连接取热系统和加热系统;其特征在于:取热系统中的热栗单元连接循环冷却水管路和热媒控制系统中的中介水管路，热媒控制系统中中介水管路连接加热系统，加热系统接入锅炉一次风或二次风系统。
[0007]还提供一种冷端余热梯级利用节能方法，在系统运行时，利用取热系统从汽轮机抽取一定压力的驱动蒸汽进入热栗;热栗工作吸收接入的冷却塔循环水余热，加热来自热媒控制系统中的中介水;其特征在于:加热后的中介水接入锅炉一次风或二次风加热系统，通过中介水放热来加温锅炉一次风或二次风；
[0008]在正常工作方式时，热栗单元取热量与加温锅炉一次风或二次风的所需热量之间保持平衡，热媒控制系统的中介水全部进行换热传递；
[0009]在补偿工作方式时，热栗单元取热量不足，通过辅助换热器进一步加热中介水；
[0010]在旁路工作方式时，热栗单元取热量过多，调节流过热栗单元中介水流量，减小实际换热量。
[0011]本发明依据能源梯级利用的原理，利用热栗从凝汽器循环水中取热，加热一次风或二次风，使得一次风或二次风适当升温，从而提高锅炉效率，达到节能的效果。这种冷端余热梯级利用节能系统，有如下特点:
[0012]从凝汽器循环水中取热，用于加热锅炉一次风或二次风，适当提高风温。余热回收并阶梯利用，减少了动力装置冷端损失，提高了动力装置效率。
[0013]克服了其他冷端余热利用技术的局限性。热用户为锅炉一次风或二次风。装置一年四季都可以投运，供热区域和非供热区域都可以应用。装置每年的运行小时数大大提高，余热利用装置的经济性大大提高。
【附图说明】
[0014]图1是余热回收系统结构示意图；
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图1对本发明作进一步描述，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016]本发明的冷端余热梯级利用节能系统，包括三个系统:A取热系统、B热媒控制系统、C加热系统；
[0017]取热系统包括汽轮机1、凝汽器2、热栗单元3;加热系统包括锅炉一次风或二次风系统、锅炉一次风或二次风加热系统;热媒控制(水媒)系统包括闭式循环中介水(水媒)、管路、阀门、加热蒸汽系统、补水系统、定压系统、排污系统等等。
[0018]1、取热系统
[0019]取热系统包括汽轮机1、凝汽器2、热栗单元3。
[0020]进入热栗单元的汽水流体有:通过蒸汽管路11从汽轮机引出的驱动蒸汽;凝汽器循环水;闭式循环中介水(水媒)。
[0021]从汽轮机引出驱动蒸汽管路11连接至热栗单元，在热栗单元换热后凝结成水。从热栗单元排出凝结水通过管路12接入凝水回热系统。
[0022]凝汽器循环水从水管8经水栗17和循环水入水管10接入热栗单元，降温后经循环水回水管9接入从冷却塔4流回水管7，接入凝汽器循环水系统。
[0023]闭式循环中介水(水媒)以一定温度经中介水入水管14接入热栗单元，升温后经中介水回水管13接入加热系统，用以加热锅炉一次风或二次风，提高风温。跟一次风或二次风进行换热冷却后的闭式循环中介水再次回到热栗单元，构成一个循环。闭式循环中介水循环往复运行，利用热栗从凝汽器循环水中取热，再将热量传递给锅炉一次风或二次风。
[0024]2、加热系统
[0025]加热系统包括锅炉一次风或二次风系统、锅炉一次风或二次风加热系统。
[0026]锅炉一次风或二次风加热系统即为布置于一次风或二次风机后风道6内的一组或几组受热面。其结构类似于锅炉省煤器，由翅片管和集箱组成。包括用于接入锅炉一次风或二次风系统的入口部15和出口部16。
[0027]在热栗单元中升温后的闭式循环中介水(水媒)，接入加热系统，中介水走烟道翅片管受热面管内，跟通过入口部15流入并在翅片管外流动的锅炉一次风或二次风换热，闭式循环中介水(水媒)中的热量传递给锅炉一次风或二次风，使其升温，然后通过出口部16流出再进空气预热器。冷却后的闭式循环中介水再次回到热栗单元，升温后的锅炉一次风或二次风进入空气预热器继续升温。
[0028]3、热媒控制(水媒)系统
[0029]热媒控制(水媒)系统包括闭式循环中介水(水媒)、管路、阀门、加热蒸汽系统、补水系统、定压系统、排污系统等等。
[0030]热媒控制(水媒)系统是一个中介系统，一端连着取热系统，另一端连着加热系统。闭式循环中介水循环往复运行。通过取热系统，将凝汽器循环水中的热量，传递给水媒;通过加热系统，将水媒中的热量传递给锅炉一次风或二次风。
[0031]热媒控制(水媒)系统中的中介水(水媒)为脱盐水。热媒控制系统的目的是控制中介水的温度;补水系统、定压系统、排污系统等等属于系统运行需要的调节手段。
[0032]热栗单元的中介水回水管13连接至换热器19，通过换热器19后接入锅炉一次风或二次风加热系统的入水管;锅炉一次风或二次风加热系统的回水管通过水栗18后接回中介水入水管14。换热器19通过管路22和调节阀20引入辅助加热工质，可采用蒸汽或热水辅助加热中介水，在热栗单元取热量不足时，通过调节阀调整提供辅助加热，保证锅炉一次风或二次风的加热温度;在热栗单元侧的中介水回水管13和中介水入水管14之间设有旁路支部和调节阀21，用于调整热栗单元换热量，当取热量过多时，打开并调整阀门，使一部分中介水不通过热栗单元，减小实际换热量。
[0033]在整个节能系统运行时，
[0034]利用取热系统从汽轮机抽取一定压力的驱动蒸汽进入热栗，放热后冷凝为凝结水;热栗工作吸收接入的循环水余热，加热来自热媒控制系统中的中介水，加热后的中介水接入锅炉一次风或二次风加热系统，通过中介水放热来加温锅炉一次风或二次风。
[0035]正常工作方式:当热栗单元取热量与加温锅炉一次风或二次风的所需热量之间保持平衡时，热媒控制系统的中介水全部进行换热传递。
[0036]补偿工作方式:在热栗单元取热量不足时，通过辅助换热器进一步加热中介水，利用调节阀调整提供辅助加热，保证锅炉一次风或二次风的加热温度；
[0037]旁路工作方式:当热栗单元取热量过多时，打开中介水吸热端的并联旁路，利用调节阀调整使一部分中介水不通过热栗单元，减小实际换热量。
[0038]在热栗的实际应用过程中，随着室外温度的下降，其性能随循环冷却水温度的下降而降低。本发明依据能源梯级利用的原理，能够有效调节和避免锅炉一次风或二次风的加热温度、循环冷却水的温度波动偏离设计值，保障热栗平稳安全运行，使热栗机组回收电厂冷端余热能力最大化。同时在一定程度上消除了低温天气对热栗应用的限制，拓展了热栗在北方部分寒冷地区电厂的应用。
[0039]本供热系统不限于采用汽轮机的热电厂，也可用于燃气蒸汽联合循环机组的冷端余热利用系统；不限于回收循环冷却水余热的热栗系统，也可用于乏汽等冷端低温热源余热回收的热栗系统。
[0040]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种冷端余热梯级利用节能系统，包括取热系统、热媒控制系统、加热系统；取热系统接入循环冷却水管路，热媒控制系统连接取热系统和加热系统;其特征在于:取热系统中的热栗单元连接循环冷却水管路和热媒控制系统中的中介水管路，热媒控制系统中中介水管路连接加热系统，加热系统接入锅炉一次风或二次风系统。2.根据权利要求1所述的冷端余热梯级利用节能系统，其特征在于，取热系统包括汽轮机、凝汽器、热栗单元;从汽轮机引出驱动蒸汽管路连接至热栗单元，在热栗单元换热后凝结成水;凝汽器循环水经水栗和循环水入水管接入热栗单元，降温后经循环水回水管接入冷却塔循环水系统;进行闭式循环的中介水经中介水入水管接入热栗单元，升温后经中介水回水管接入加热系统。3.根据权利要求1所述的冷端余热梯级利用节能系统，其特征在于，加热系统包括锅炉一次风或二次风系统、锅炉一次风或二次风加热系统;在热栗单元中升温后的中介水，接入加热系统，跟流入的锅炉一次风或二次风换热，中介水中的热量传递给锅炉一次风或二次风，使其升温;冷却后的中介水再次回到热栗单元，升温后的锅炉一次风或二次风进入空气预热器继续升温。4.根据权利要求3所述的冷端余热梯级利用节能系统，其特征在于，锅炉一次风或二次风加热系统为布置于一次风或二次风机后风道内的一组或几组受热面，其结构由翅片管和集箱组成，包括用于接入锅炉一次风或二次风系统的入口部和出口部；中介水接入翅片管内。5.根据权利要求1所述的冷端余热梯级利用节能系统，其特征在于，热媒控制系统的一端连着取热系统，另一端连着加热系统，包括中介水回水管和中介水入水管；中介水回水管还连接至换热器，通过换热器后再接入锅炉一次风或二次风加热系统的入水管;锅炉一次风或二次风加热系统的回水管通过水栗后接回中介水入水管。6.根据权利要求5所述的冷端余热梯级利用节能系统，其特征在于，换热器通过管路和调节阀引入辅助加热工质，采用蒸汽或热水辅助加热中介水。7.根据权利要求5所述的冷端余热梯级利用节能系统，其特征在于，在取热系统一侧的中介水回水管和中介水入水管之间设有旁路支部和调节阀。8.根据权利要求5所述的冷端余热梯级利用节能系统，其特征在于，热媒控制系统还包括补水系统、定压系统、排污系统。9.一种冷端余热梯级利用节能方法，在系统运行时，利用取热系统从汽轮机抽取一定压力的驱动蒸汽进入热栗;热栗工作吸收接入的冷却塔循环水余热，加热来自热媒控制系统中的中介水;其特征在于:加热后的中介水接入锅炉一次风或二次风加热系统，通过中介水放热来加温锅炉一次风或二次风； 在正常工作方式时，热栗单元取热量与加温锅炉一次风或二次风的所需热量之间保持平衡，热媒控制系统的中介水全部进行换热传递； 在补偿工作方式时，热栗单元取热量不足，通过辅助换热器进一步加热中介水； 在旁路工作方式时，热栗单元取热量过多，调节流过热栗单元中介水流量，减小实际换热量。10.根据权利要求9所述的冷端余热梯级利用节能方法，其特征在于，在补偿工作方式时，利用调节阀调整提供辅助加热，保证锅炉一次风或二次风的加热温度； 在旁路工作方式时，打开取热系统一侧中介水吸热端的并联旁路，利用调节阀调整使部分中介水不通过热栗单元。
【文档编号】F23L15/00GK106016241SQ201610583449
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】杨磊磊, 李本锋, 卢海申, 马建忠, 郭清温, 王岩, 郭永红
【申请人】大唐(北京)能源管理有限公司