[发明专利]低温余热发电系统乏汽冷凝过程自耦冷源热泵循环装置

说明书

技术领域：

本发明涉及提高低温余热发电热力循环效率的装置，特别是 一种以减少冷源损失、提高热力循环效率为目的的低温余热发电 系统乏汽冷凝过程自藕冷源热泵循环装置。

背景技术：

目前，公知的低温余热发电热力循环装置采用的是朗肯循环 方式，其过程描述为：工质在余热锅炉中吸收烟气低温余热定压 升温，形成低压和高压两种具有不同做功能力的蒸汽；高压蒸汽 进入蒸汽轮机的主汽口进行定熵做功，将蒸汽所携带的热能转变 为蒸汽轮机转子的机械能；低压蒸汽作为补汽由补汽口进入汽轮 机，与相应位置的主汽混合后继续做功，混合蒸汽做功完毕后， 离开汽轮机低压缸出口形成乏汽；汽轮机转子的机械能被与蒸汽 轮机同轴的发电机转变为电能，输送给配电系统；乏汽在凝汽器 中被冷却水冷却放出汽化潜热后形成冷凝水，冷却水吸收乏汽的 汽化潜热后，在循环水泵的作用下进入冷却塔，并将该部分热能 释放到环境中；凝结水由凝结水泵送至除氧器，在除氧器内与补 水一起进行除氧；除氧水经给水泵加压后重新进入余热锅炉吸收 烟气低温余热，进行下一个余热发电热力循环。

综上所述，乏汽的凝结过程是在凝汽器中完成的，乏汽凝结 放出大量汽化潜热，该部分热量被冷却水吸收，并在冷却塔中释 放到环境大气中。由于目前公知的低温余热发电系统采用的是朗 肯循环方式，根据工程热力学基本原理，余热源即循环体系中的 热源，环境大气即循环体系中的冷源。因此，乏汽凝结放出的汽 化潜热通过冷却水释放到环境大气中，形成了朗肯循环中的冷源 损失。

众所周知，工质进行发电热力循环的目的是要将余热转变成 电能，公知的低温余热发电系统最大问题是热力循环效率很低， 一般在22％-25％之间，热力循环过程的无效损失高达75％-78％， 其中由循环冷却水释放到环境大气中的冷源损失高达55％-65％， 由此可见，热力循环中的冷源损失是导致郎肯循环效率低下的最 大制约因素，降低热力循环中的冷源损失是提高低温余热发电系 统的热力循环效率的最有效途径。

发明内容：

本发明旨在解决已有技术之缺陷，而提供一种可以减少低温 余热发电系统冷源损失、提高低温余热发电系统热力循环效率， 将工质自身(冷凝水及给水)耦合为冷源的低温余热发电系统乏 汽冷凝过程自藕冷源热泵循环装置。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种低温余热发电 系统乏汽冷凝过程自藕冷源热泵循环装置，包括构成常规低温余 热发电热力循环系统的余热锅炉、蒸汽轮机、发电机、水冷式凝 汽器、循环水泵、冷却塔、凝结水泵、补水泵、除氧器、给水泵， 所述汽轮机低压缸乏汽出口处装有与水冷式凝汽器并列设置的 热泵式凝汽器，该热泵式凝汽器的气态工质输出口分成三路，分 别通过热泵系统压缩机后，一路经热泵凝结水加热器、二路经热 泵除氧加热器、三路经热泵给水加热器再回到热泵式凝汽器的液 态工质输入口，所述热泵凝结水加热器装于凝结水泵与除氧器之 间，所述热泵除氧加热器装于除氧器上，所述热泵给水加热器装 于给水泵与余热锅炉给水入口处。

上述技术方案是对低温余热发电系统热力循环的改进，涉及 两个方面，一方面是乏汽凝结过程的改进，另一方面是乏气凝结 所放出汽化潜热的利用方式。本发明将在汽轮机中做功完毕的乏 汽分成两部分：一部分乏汽进入热泵式凝汽器，热泵式凝汽器实 际上是以乏汽为热源的热泵的蒸发器，在热泵式凝汽器中，乏汽 凝结放出的汽化潜热被热泵工质吸收，吸热后热泵工质通过热泵 循环系统进入热泵凝结水加热器、热泵除氧加热器及热泵给水加 热器，在热泵凝结水加热器、热泵除氧加热器及热泵给水加热器 中，热泵工质将所吸收汽化潜热分别释放给凝结水、待除氧水、 锅炉给水，从而将低温余热发电系统热力循环中部分乏汽的汽化 潜热进行有效回收利用，达到提高热力循环效率的目的。由于凝 结水、锅炉给水预热及给水除氧用热数量无法回收全部乏汽的汽 化潜热，剩余的乏汽进入常规水冷式凝汽器中完成凝结过程，该 部分乏汽的冷却方式与公知低温余热发电系统热力循环的乏汽 凝结过程完全一致，该部分乏气凝结放出的汽化潜热通过冷却水 在冷却塔中释放到大气中，该部分热量形成改进后低温余热发电 系统热力循环的冷源损失。