用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統的製作方法

2023-06-04 18:27:01

專利名稱：用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統。屬於天然氣釋放的冷能利用技術領域。
背景技術：
目前，現有汽輪機發電廠的發電機組冷端系統由循環水、真空泵和凝汽器構成，循環水為凝汽器真空的建立提供必要條件，真空泵則為凝汽器真空的維持提供必要條件，隨著發電機組運行與環境變化，二者都有可成能制約發電機組達到最佳真空的阻礙。在發電機組冷端系統中即使其它設備運行良好，只要個別設備工作偏離最佳運行狀態，發電機組真空都無法達到「應達真空值」，從而降低了發電機組運行的經濟性。地處南方沿海地區的汽輪機發電廠，在春、夏、秋三季節的發電機組真空度都比較低，導致發電機組供電煤耗增加lg/kwh以上，嚴重影響了發電機組運行的經濟性。究其原因，一方面是由於凝汽器進水溫度高於設計值，另一方面，採用循環水作為冷卻水的真空泵在循環水溫度超過20°C以後，真空泵成為制約發電機組真空的主要因素。例如華南地區超過24°C的時間有6個月，只要真空泵工作水溫度高於設計溫度時，真空泵實際抽吸能力將下降，導致工作水溫度從設計值15°C升高到30°C，可以計算得到真空泵的抽吸能力將下降約80%，降低機組真空0.5kPa以上。現有技術中，汽輪機發電廠的辦公及控制室內的各空調系統的冷凍機一般都是採用電力製冷的方式產生冷凍水，其耗電量較大，導致電廠用電率升高，增加生產成本。現有9F聯合循環燃機機組在天然氣調壓系統一般都配置有水浴爐，運行中天然氣的溫度一般在5-10°C，單臺機組在330MW負荷運行工況下，流過水浴爐的天然氣每小時達40多噸。以前採用三菱機組燃機進氣設計，在水浴爐裡利用燃燒天然氣的產生的能量來加熱低溫天然氣，出於安全和節省天然氣耗氣的考慮，目前都停止了利用水浴爐對燃燒天然氣進行加熱，然而低溫天然氣釋放大量出來的冷能沒有得到很好的利用，造成能源浪費。

發明內容
本發明的目的，是為了提供一種用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統。該系統利用天然氣冷能作為冷卻源，用於真空泵的工作液冷卻和空調系統的冷能輸入，達到提高發電機組真空度和降低空調系統能耗的目的。本發明的目的可以通過以下技術方案實現:用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，包括調壓站區、水泵區、主廠房區和辦公區，其結構特點在於:調壓站區的水浴爐的供水端通過供水隔離閥連接水泵區的冷卻水供水泵，所述冷卻水供水泵的出水端連接主廠房區和辦公區的供水端，主廠房區的供水端連通真空泵水-水換熱器組的進水端，真空泵水-水換熱器組的出水端連通調壓站區的水浴爐回水端，辦公區的供水端連通空調冷卻器組的進水端，空調冷卻器組的出水端連通調壓站區的水浴爐回水端；通過上述連接構成一個閉環水冷卻系統；通過調壓站區水浴爐中的天然氣冷能傳遞給循環工質冷卻水，真空泵的水-水換熱器組冷卻真空泵的工作液，空調冷卻器組冷卻室內熱空氣，構成提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統。本發明的目的還可以通過以下技術方案實現:進一步地，在冷卻水供水泵的出水端與主廠房區和辦公區的供水端的連接處設有止回閥、溫度控制閥和熱電隅。溫度控制閥根據熱電偶測量的值，控制閥門開度，通過改變流量使供水泵達到省電目的。進一步地，在冷卻水供水泵的進水端與調壓站區的水浴爐的供水隔離閥的連接處設有濾網。所述濾網能夠隔阻水浴爐內的冷卻水雜物。進一步地，主廠房區的供水端與真空泵水-水換熱器組的進水端連接處設有進水隔離閥，在真空泵水-水換熱器組的出水端與調壓站區的水浴爐回水端連接處設有出水隔離閥。進一步地，辦公區的供水端與空調冷卻器組的進水端連接處設有進水隔離閥，在空調冷卻器組的出水端與調壓站區的水浴爐回水端連接處設有出水隔離閥。進一步地，所述調壓站區通過天然氣管道內的天然氣冷量在水浴爐內形成冷交換產生冷卻水，該水浴爐的供水口通過第一供水母管與冷卻水供水泵的進水口相連，冷卻水供水泵的出水口經過第二供水母管分為兩路，一路與真空泵水-水換熱器組進水口相連，另一路與空調冷卻器組進水口相連，真空泵水-水換熱器組出水口和空調冷卻器組出水口通過回水母管與水浴爐的回水口相連，形成一個閉環水冷卻系統。換熱器組的出口和空氣冷卻器組出口分別通過出水支管並聯在回水母管上。進一步地，調壓站區內的水浴爐通過供水隔離閥與第一供水母管相連，該水浴爐的進水口設置在頂部、出水口設置在底部。進一步地，在調壓站區內設有一個或二個以上水浴爐。為了增加低溫儲水量和換熱面積，可採用兩臺聯合儲水換熱運行，也可以根據溫度和換熱情況選擇單臺儲水換熱運行。進一步地，所述冷卻水供水泵有二臺，構成一常用一備用結構；在與冷卻水供水泵的進水口連接的第一供水母管上設有溫度檢測報警裝置。兩臺供水泵滿足檢修維護時的切換。通過對供水母管中水的溫度監測，當冷卻水溫度高於報警設定值後，發出報警，切斷供水泵電源並使系統停運。進一步地，所述水浴爐通過原化學除鹽水水管補水，或者通過真空泵的工業水系統注水，在水浴爐內設有排汙口。便於定期排汙。本發明的工作原理是:發電機組運行後，調壓站區內的天然氣在調壓過程中因壓力和體積發生變化而降溫至5-10°C，水浴爐屬於一種水-氣換熱器，低溫天然氣在水浴爐內進行熱量交換，大量吸收水的熱量，使水浴爐內部的水獲得冷卻降溫到10°C以內，成為理想的冷卻水源。通過供水泵的增壓和管閥輸送，採用閥門控制將低溫的冷卻水一路送到真空泵的換熱器組、與真空泵的工作液進行熱量交換，工作液經冷卻後可降溫到15°C左右，從而達到理想的工作溫度，提高了真空泵的效率，經過換熱後的升溫冷卻水返回到天然氣調壓站水浴爐內加熱天然氣，完成熱量交換後得到冷卻，從而形成閉式循環。另一路冷卻水送到空調系統的換熱器內，供發電機組電氣電子或辦公室冷卻用，節省空調系統用電。溫度控制閥根據溫度參數，控制冷卻水的流量，使供水泵達到節能要求。本發明的有益效果:1、本發明連接構成一個閉環水冷卻系統；通過調壓站區水浴爐中的天然氣冷能傳遞給循環工質冷卻水，真空泵的水-水換熱器組冷卻真空泵的工作液，空調冷卻器組冷卻室內熱空氣，構成的提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，可利用天然氣管道產生的冷能，使真空泵的工作液冷卻到設計溫度15°C以下，在熱季工況下發電機組真空較常規的冷卻方法提升了 0.5kPa以上，解決了真空泵氣蝕問題，發電功率提高了
0.2%以上，從而提高9F聯合循環機組的蒸汽輪機機組的經濟效益。2、本發明利用閉式低溫冷卻水循環系統產生的冷卻水部分置換原空調的冷凍水，減少了冷凍機的運行臺數和出力，使空調系統降低電耗達50%以上，降低廠用電率和生產成本。3、採用本發明對原系統改動小，施工方便；另外冬季冷卻水溫度比較低時可以退出閉式低溫循環冷卻水系統切換回原工業水冷卻，從而減少電耗和廠用電。通過使用天然氣調壓中產生的廢棄冷能，代替傳統的用電製冷裝置作用，在滿足使用的條件下，達到節能降耗目的。4、本發明由於在水浴爐中，天然氣冷能傳遞給循環工質冷卻水，作為整體系統的冷能輸入設備；真空泵的水-水換熱器、空調冷卻器分別冷卻真空泵的工作液、室內熱空氣，作為整個系統接受冷能的用戶設備。通過有效利用天然氣的冷能，降低真空泵的工作液溫度，能夠有效保障機組在熱季運行接近於最佳真空狀態，提高機組的運行效率；同時天然氣冷能交換後形成的冷卻水可以部分替代空調系統中的冷卻水，有效降低空調系統的能耗，降低廠用電率，從而提高機組的整體經濟效益。


圖1是本發明具體實施例1的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的說明。具體實施例1:如圖1所示，本實施例包括調壓站區16、水泵區17、主廠房區18和辦公區19，調壓站區16的水浴爐的供水端通過供水隔離閥連接水泵區17的冷卻水供水泵3，所述冷卻水供水泵3的出水端連接主廠房區18和辦公區19的供水端，主廠房區18的供水端連通真空泵水-水換熱器組5的進水端，真空泵水-水換熱器組5的出水端連通調壓站區16的水浴爐回水端，辦公區19的供水端連通空調冷卻器組6的進水端，空調冷卻器組6的出水端連通調壓站區16的水浴爐回水端；通過上述連接構成一個閉環水冷卻系統；通過調壓站區16水浴爐中的天然氣冷能傳遞給循環工質冷卻水，真空泵的水-水換熱器組冷卻真空泵的工作液，空調冷卻器組冷卻室內熱空氣，構成提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統。
本實施例中:調壓站區16內設有二臺水浴爐(1，2)，水浴爐(1，2)的進水口設置在頂部、出水口設置在底部，水浴爐(1，2)通過原化學除鹽水水管補水，也可通過真空泵的工業水系統注水，在水浴爐I內設有排汙口，便於定期排汙。所述調壓站區16內的天然氣管道20在水浴爐(1，2)內進行冷交換產生冷卻水，二臺水浴爐的出水口分別通過供水隔離閥13與第一供水母管21相連，第一供水母管21與供水泵3的進水口相連，與供水泵3的進水口連接的第一供水母管21上設有濾網8和溫度檢測報警裝置，供水泵3的出水口經過第二供水母管22分為兩路，與供水泵3的出水口連接的第二供水母管22上依次設有止回閥7、溫度控制閥4和熱電偶15，一路通過供水支管與真空泵的換熱器組5進口相連，另一路通過供水支管與空調的冷卻器組6進口相連，真空泵的換熱器組5出口和空調的冷卻器組6出口通過出水支管並聯在回水母管23上，通過回水母管23與水浴爐(1，2)的進水口相連，形成一閉式循環系統。所述真空泵的水-水換熱器組5和空調冷卻器組6在供水支管和出水支管上分別設有進水隔離閥9和出水隔離閥10。供水泵3可設計兩臺，採用一常用一備用的運行方式(結構)，滿足檢修維護時的切換。設置在水泵區17。水浴爐設有二臺，為了增加低溫儲水量和換熱面積，採用兩臺聯合儲水換熱運行。運行中水浴爐的水位要保證一定的高度，水浴爐通過原化學除鹽水水管補水，也可通過真空泵的工業水系統注水，在水浴爐內設有排汙口，便於定期排汙。在環境溫度超過24°C的季節，本發明對真空泵的工作液冷卻，而在較冷的天氣，本發明退出，並切換回原保留的工業水循環冷卻系統，減少廠用電，保證系統安全運行。通過對第一供水母管21中水的溫度監測，當冷卻水溫度高於報警設定值後，發出報警，待處理完畢後，切斷供水泵3的電源並使系統停運。根據水浴爐I工作參數、運行中天然氣的換熱量情況，以及每臺發電機組真空泵的換熱器組5和空調的冷卻器組6參數和數量和使用要求，進行總的能量平衡計算，確定適用範圍。所述真空泵的換熱器組5設置在主廠房18內，所述空調的冷卻器組6設置在辦公及控制室19內。規劃輸送冷卻水管路，通過對流量和管道阻力計算。通過環境溫差和散熱損失計算，選擇良好的保溫材料。根據調壓站區16的安全要求和管路、電源等，選擇水泵布置點。水浴I爐的水管接口採用現場製作或提前預留均可，採用上進下出的交換方式。本發明的系統可通過基建或技術改造方式完成。當各發電機組停止運行，調壓站區內天然氣被切斷流動，冷能就不在產生，若在此情況下繼續長時間運行該系統，冷卻水因得不到冷能輸入，循環後溫度會逐步升高。所以在機組組全停後應及時停用該系統。本實施例涉及的水浴爐1、水浴爐2、供水泵3、溫度控制閥4、真空泵水-水換熱器組5、空調冷卻器組6、止回閥7、濾網8、真空泵水-水換熱器組進水隔離閥9、真空泵水-水換熱器組出水隔離閥10、空調冷卻器組進水隔離閥11、空調冷卻器組出水隔離閥12、水浴爐A冷卻水供水隔離閥13、水浴爐B冷卻水供水隔離閥14、熱點偶15，通過供回水母管及各分支管路的連接，形成一個閉式循環系統、冷卻介質為水，在該系統內循環；水浴爐Al、水浴爐B2、水浴爐A冷卻水供水隔離閥13、水浴爐B冷卻水供水隔離閥14位於調壓站區16的內部，冷卻水的冷能獲取在於水浴爐1、水浴爐2，通過水浴爐I冷卻水供水隔離閥13、水浴爐2冷卻水供水隔離閥14實現切換；供水泵3、溫度控制閥4、止回閥7、濾網8和熱點偶15位於水泵區17的部位，濾網8位於供水泵3進水的管道上，隔阻冷卻水的雜物，止回閥7在位於供水泵3出水的管道上，防止水倒灌進供水泵3並使它倒轉，溫度控制閥4和熱點偶15串聯於止回閥7後面出水的管道上，溫度控制閥4根據熱點偶15測量的值，控制閥門開度，通過改變流量使供水泵3達到省電目的；真空泵水-水換熱器組5、真空泵水-水換熱器組進水隔離閥9、真空泵水-水換熱器組出水隔離閥10位於主廠房18內部，真空泵水-水換熱器組5為冷能使用的一個用戶，真空泵水-水換熱器組進水隔離閥9、真空泵水-水換熱器組出水隔離閥10位於真空泵水-水換熱器組5的進出管路上，控制冷卻水的進出；空調冷卻器組6、空調冷卻器組進水隔離閥11、空調冷卻器組出水隔離閥12布置於辦公樓、控制室等19的各場所，空調冷卻器組6為冷能使用的另一個用戶，空調冷卻器組進水隔離閥11、空調冷卻器組出水隔離閥12位於空調冷卻器組6的進出管路上，控制冷卻水的進出；從供水泵3供水到真空泵水-水換熱器組5和空調冷卻器組6共用一條母管，從真空泵水-水換熱器組5和空調冷卻器組6到水浴爐1、水浴爐2共用一條母管作為回水使用，水浴爐1、水浴爐2的連管採用上進水下出水的連接方法。冷卻介質水在水浴爐1、水浴爐2中進行冷交換後，通過供水泵3、溫度控制閥4、經供水母管輸送到真空泵的水-水換熱器組5、空調冷卻器組6中，完成熱交換，再通過回水母管返回到1、水浴爐2冷卻，形成一個做功循環。具體實施例2本實施例的特點是:在調壓站區16內有一臺水浴爐，該水浴爐與第一供水母管21相連，根據溫度和換熱情況選擇單臺儲水換熱運行。其它特點與具體實施例1相同。其他具體實施例:本發明其他具體實施例的特點是:在調壓站區16內有三臺以上水浴爐，該水浴爐與第一供水母管21相連，根據溫度和換熱情況選擇單臺儲水換熱運行。其它特點與具體實施例I相同。本發明通過天然氣管道在水浴爐中進行冷交換後，通過供水泵經供水母管輸送到真空泵內的換熱器和空調的冷卻器組熱交換器中實現熱交換，熱交換後再通過回水母管返回到水浴爐內，形成一個做功循環。提供了 一套以天然氣調壓站水浴爐熱交換製冷的閉式低溫冷卻水循環系統，利用了低溫的天然氣冷能冷卻水浴爐內的閉式冷卻水，該閉式冷卻水再送往真空泵的換熱器組和空調的冷卻器組，一方面可以降低真空泵的工作液溫度，徹底解決電廠真空泵春、夏、秋季有效抽吸力受工作水溫嚴重製約的問題，提高發電機組真空度；另一方面，通過向空調系統部分注入低溫冷卻水，減少空調製冷機的耗電，使空調系統達到節能效果。
權利要求
1.用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，包括調壓站區(16)、水泵區(17)、主廠房區(18)和辦公區(19)，其特徵在於:調壓站區(16)的水浴爐的供水端通過供水隔離閥連接水泵區(17)的冷卻水供水泵(3)，所述冷卻水供水泵(3)的出水端連接主廠房區(18)和辦公區(19)的供水端，主廠房區(18)的供水端連通真空泵水-水換熱器組(5)的進水端，真空泵水-水換熱器組(5)的出水端連通調壓站區(16)的水浴爐回水端，辦公區(19)的供水端連通空調冷卻器組(6)的進水端，空調冷卻器組(6)的出水端連通調壓站區(16)的水浴爐回水端；通過上述連接構成一個閉環水冷卻系統；通過調壓站區(16)水浴爐中的天然氣冷能傳遞給循環工質冷卻水，真空泵的水-水換熱器組冷卻真空泵的工作液，空調冷卻器組冷卻室內熱空氣，構成提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統。
2.根據權利要求1所述的用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，其特徵在於:在冷卻水供水泵(3)的出水端與主廠房區(18)和辦公區(19)的供水端的連接處設有止回閥(7)、溫度控制閥⑷和熱電隅(15)。
3.根據權利要求1所述的用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，其特徵在於:在冷卻水供水泵⑶的進水端與調壓站區(16)的水浴爐的供水隔離閥的連接處設有濾網(8)。
4.根據權利要求1所述的用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，其特徵在於:主廠房區(18)的供水端與真空泵水-水換熱器組(5)的進水端連接處設有進水隔離閥(9)，在真空泵水-水換熱器組(5)的出水端與調壓站區(16)的水浴爐回水端連接處設有出水隔離閥(10)。
5.根據權利要求1所述的用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，其特徵在於:辦公區(19)的供水端與空調冷卻器組(6)的進水端連接處設有進水隔離閥(9)，在空調冷卻器組(6)的出水端與調壓站區(16)的水浴爐回水端連接處設有出水隔離閥(10)。
6.根據權利要求1至5任一權利要求所述的用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，其特徵在於:所述調壓站區(16)通過天然氣管道(20)內的天然氣冷量在水浴爐(I)內形成冷交換產生冷卻水，該水浴爐的供水口通過第一供水母管(21)與冷卻水供水泵(3)的進水口相連，冷卻水供水泵(3)的出水口經過第二供水母管(22)分為兩路，一路與真空泵水-水換熱器組(5)進水口相連，另一路與空調冷卻器組(6)進水口相連，真空泵水-水換熱器組(5)出水口和空調冷卻器組(6)出水口通過回水母管(23)與水浴爐的回水口相連，形成一個閉環水冷卻系統。
7.根據權利要求6所述的用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，其特徵在於:調壓站區(16)內的水浴爐通過供水隔離閥(13)與第一供水母管(22)相連，該水浴爐的進水口設置在頂部、出水口設置在底部。
8.根據權利要求7所述的用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，其特徵在於:在調壓站區(16)內設有一個或二個以上水浴爐。
9.根據權利要求6所述的用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，其特徵在於:所述冷卻水供水泵(3)有二臺，構成一常用一備用結構；在與冷卻水供水泵(3)的進水口連接的第一供水母管(21)上設有溫度檢測報警裝置。
10.根據權利要求1至5任一權利要求所述的用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，其特徵在於:所述水浴爐(I)通過原化學除鹽水水管補水，或者通過真空泵的工業水系統注水 ，在水浴爐(I)內設有排汙口。
全文摘要
本發明涉及用於提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統，包括調壓站區、水泵區、主廠房區和辦公區，其特徵在於調壓站區的水浴爐的供水端通過供水隔離閥連接水泵區的冷卻水供水泵，所述冷卻水供水泵的出水端連接主廠房區和辦公區的供水端，主廠房區的供水端連通真空泵水-水換熱器組的進水端，真空泵水-水換熱器組的出水端連通調壓站區的水浴爐回水端，辦公區的供水端連通空調冷卻器組的進水端，空調冷卻器組的出水端連通調壓站區的水浴爐回水端；通過上述連接構成提高聯合循環發電機組抽真空效率及節省空調用電的系統。本發明降低真空泵的工作液溫度，提高發電機組真空度；通過向空調系統注入低溫冷卻水達到節能效果。
文檔編號F01D25/12GK103174474SQ201310058280
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月24日 優先權日2013年2月24日
發明者陳秋輝 申請人:深圳市廣前電力有限公司