改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統的製作方法
2023-05-26 00:27:51
專利名稱：改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽輪發電系統，特別是涉及改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統。
背景技術：
發電系統是將機械能轉變為電能的一種機器，通常由汽輪機、水輪機或內燃機驅動。用汽輪機驅動的發電系統，由鍋爐產生的過熱蒸汽進入汽輪機內膨脹做功，使葉片轉動而帶動發電系統發電，做功後的廢汽經凝汽器、循環水泵、凝結水泵、給水加熱裝置等送回鍋爐循環使用。現有技術中對於汽輪發電系統所排放的高溫熱蒸汽一般採用水冷或者空冷。冷卻過程是系統排放的廢熱與環境的能量之間轉換的過程。水冷的傳熱係數為1762W (m2K)，空氣做冷卻介質的傳熱係數為62W(m2K)。傳熱係數表徵了傳熱過程的強烈程度，數值越大傳熱過程越強。由於空冷系統傳熱係數小，經濟效能差，因此目前主要採用水冷卻系統。水冷卻系統需要消耗大量的水能源作為冷卻水，並且無論水冷還是風冷都會將汽輪機排放的高溫蒸汽中的熱量帶走，據統計火力發電的熱效率平均只有35%-40%，而能量大部分被冷卻系統帶走並產生大量廢熱，降低了熱量的利用效率。對於排出的廢熱雖然可以通過收集利用，但是發電廠往往距離市區比較遠，需要將排放的廢熱加熱到一個很高的溫度，然後再從從發電廠輸送到市區換熱站，由於運輸溫度高於環境溫度很多，因此在運輸過程中熱量損失嚴重，且熱膨脹冷卻對管道及相關設備要求較高，從而造成無法有效利用排放的廢熱。此外由於現有技術中對於冷卻塔的設計沒有充分考慮環境溫度影響，往往造成在炎熱的夏季，冷卻效果下降，凝汽器中壓力過高導致發電效率下降，而如果重新設計建造新冷卻系統則花費較高，並且施工時間過長從而造成經濟損失，而如果不進行改造則發電效率底下，從而浪費大量能源。
發明內容本實用新型是為了解決以上現有技術中的不足而完成的，本實用新型通過熱泵技術輔助冷卻塔對排放的熱蒸汽進行降溫、凝結，並通過熱泵將汽輪機中排放的熱蒸汽中的熱量轉移，使用該熱量將冷凝後熱蒸汽冷凝水補熱，然後再重新補充到鍋爐中，從而部分或全部再次利用汽輪機排放的乏汽、蒸汽中的熱量、減少熱排放，通過提高了冷卻凝汽效果以及熱能回收利用降低了發電成本。並且由於本實用新型的發電系統結構簡單，因此可以通過對現有冷卻系統進行簡單改造而成，並且大大提高現有冷卻系統的冷卻效率。從而在花費較低的情況下有效解決了電廠中冷卻塔老化、設計能力不足導致的發電效率下降等一系列問題，並且本實用新型的熱泵冷卻系統與水塔冷卻系統各自獨立，因此熱泵中的冷媒可以根據實際需要選擇採用氟利昂、水、乙二醇、R22、R134a、R415b、R417a、R245FA、R123、R141中任一種，從而進一步提聞熱慄冷卻效率。[0007]通過適當加大熱泵壓縮機組功率，減少冷卻塔散熱的作用，可以實現全熱回收再利用，直至實現熱能零排放。本實用新型的改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統其特徵在於:所述改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統包括鍋爐、汽輪機、凝汽器、熱泵壓縮機、蒸發器、冷凝器、冷卻塔，其中所述鍋爐、汽輪機、凝汽器、冷凝器通過管道依次相連，所述蒸發器和冷卻塔都具有冷水管道和熱水管道形成的獨立循環迴路和凝汽器相連。所述熱泵壓縮機設置於冷凝器和蒸發器之間，並通過管道連接，構成壓縮式熱泵系統。本實用新型通過用熱泵技術對熱量產生搬運作用，在冷凝器中輔助對排放的熱蒸汽進行降溫、凝結，並通過熱泵將汽輪機中排放的熱蒸汽中的熱量轉移，使用該熱量將冷凝後熱蒸汽冷凝水補熱，並重新補充到鍋爐中循環利用，從而充分利用汽輪機排放的蒸汽中的熱量、減少熱排放，冷卻效果改善也能增強凝汽器凝汽效果，改善汽輪機輸出功率，通過提高熱電轉換率和熱能回收利用兩個方面降低了發電成本。
圖1本實用新型的熱改進熱泵輔助凝汽冷卻發電系統圖號說明I…鍋爐2…汽輪機3…凝汽器4…冷卻塔5…冷水管道6…熱水管道7…熱水管道8…冷水管道9…蒸發器10…熱泵壓縮機11…冷凝器`具體實施方式
本實用新型所述熱泵壓縮機設置於冷凝器和蒸發器之間，通過管道和冷凝器和蒸發器連接，構成典型的壓縮式熱泵系統，屬於本領域中常規熱泵系統，在本文中不再做詳細描述。
以下結合附圖的圖1對本實用新型的改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統和利用該發電系統發電的原理作進一步詳細說明。本實用新型的熱改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統，請參考圖1，本實用新型的改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統其特徵在於:所述改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統包括鍋爐1、汽輪機2、凝汽器3、熱泵壓縮機10、蒸發器9、冷凝器11、冷卻塔4，其中所述鍋爐1、汽輪機2、凝汽器3、冷凝器11通過管道依次相連，所述蒸發器9和冷卻塔4都具有冷水管道和熱水管道形成的獨立循環迴路和凝汽器3相連。在本實用新型進一步的實施例中，所述熱泵壓縮機10設置於冷凝器11和蒸發器9之間，並通過管道連接(管道未在圖中畫出)，構成壓縮式熱泵系統。本實用新型利用上述的改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統進行發電的原理，參考圖1其包括以下步驟:步驟I，加熱鍋爐I，使鍋爐I中的水受熱產生蒸汽，蒸汽通過管道進入汽輪機2，汽輪機2輸出動力使發電機產生電力；[0023]步驟2，汽輪機2中排出的乏汽、熱蒸汽通過管道進入凝汽器3中，蒸發器9的冷水管道8進入凝汽器3，並將排出的乏汽、熱蒸汽的熱量部分吸收並帶走使蒸汽凝結，排出的升溫後的冷水通過熱水管道6進入蒸發器9，熱泵壓縮機10工作，熱泵系統中冷媒通過熱交換，將升溫後冷水的熱量傳遞給冷凝器11，在冷凝器11中冷媒放出熱量，將凝汽器3中排出的冷凝回水加熱後輸送入鍋爐I再次變為熱蒸汽進入汽輪機2，汽輪機2輸出動力發電:步驟3，冷卻塔4中的冷水通過冷水管道5進入凝汽器3，並吸收汽輪機中排出的乏汽、蒸汽的熱量，從熱水管道7排出並返回冷卻塔4，經過冷卻後再次從冷水管道5進入凝汽器3。所述冷媒為氟利昂、水、乙二醇、1 22，1 1343，1 41513，1 245 4，1 123，1 141或 R417a 中的任意一種。從上述實施方式來看，本實用新型通過用熱泵技術對熱量產生搬運作用，在冷凝器中輔助對排放的熱蒸汽進行降溫、凝結，並通過熱泵將汽輪機中排放的熱蒸汽中的熱量轉移，使用該熱量將冷凝後熱蒸汽冷凝水補熱，並重新補充到鍋爐中循環利用，從而充分利用汽輪機排放的蒸汽中的熱量、減少熱排放，通過提高了冷卻效果以及熱能回收再利用，降低了發電成本。上述僅對本實用新型中的幾種具體實施例加以說明，但並不能作為本實用新型的保護範圍， 凡是依據本實用新型中的設計精神所作出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應認為落入本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統，其特徵在於:所述改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統包括鍋爐、汽輪機、凝汽器、熱泵壓縮機、蒸發器、冷凝器、冷卻塔，其中所述鍋爐、汽輪機、凝汽器、冷凝器通過管道依次相連，所述蒸發器和冷卻塔都具有冷水管道和熱水管道形成的獨立循環迴路和凝汽器相連。
2.根據權利要求1所述的改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統其特徵在於:所述熱泵壓縮機設置於冷凝器和蒸發器之間，並通過管道連接，構成壓縮式熱泵系統。
專利摘要本實用新型公開了一種改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統，所述改進型熱泵輔助凝汽冷卻發電系統包括鍋爐、汽輪機、凝汽器、熱泵壓縮機、蒸發器、冷凝器、冷卻塔，其中所述鍋爐、汽輪機、凝汽器、冷凝器通過管道依次相連，所述蒸發器和冷卻塔都具有冷水管道和熱水管道形成的獨立循環迴路和凝汽器相連。本實用新型通過熱泵技術和冷卻塔同時對汽輪機排放的乏汽、熱蒸汽進行降溫凝結，提高了凝結效率，同時熱泵將汽輪機排放熱蒸汽中的熱量轉移，使用該熱量將變為液化凝結水再次轉化為高溫凝結水或低壓蒸汽並補充到鍋爐中，從而充分利用熱量減少熱排放，增強凝汽器凝汽效果，改善汽輪機輸出功率，通過提高熱電轉換率和熱能回收來降低發電成本。
文檔編號F01D15/10GK203067039SQ20122069961
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者苟仲武 申請人:苟仲武