利用循環水系統富餘能量進行發電的發電系統的製作方法
2023-12-12 20:23:42
本實用新型涉及循環水能量回收技術領域，具體地說，涉及一種利用循環水系統富餘能量進行發電的發電系統。
背景技術：
現有工業生產用的循環冷卻水系統通過循環水泵提供動力，從冷卻水池吸取冷卻水，為各生產設備的換熱器供水，經過各換熱器的冷熱交換後，換熱後的熱水通過回水管回到了冷卻塔，並經冷卻塔的熱冷交換後，再回到了冷卻水池中循環。
現有的循環冷卻水系統中，循環水泵在配套選型過程中會放置一定的安全餘量，以用於保證循環水泵能夠向每個換熱器均提供足夠的供水壓力。循環水在經過換熱器後仍然會具有一定的富餘能量，但由於所有並不是換熱器同時工作，因此在實際情況中，循環水換熱後的富餘能量波動較大。這就直接導致了循環水中的富餘能量很難被回收利用，因為既要按照實際工況保證循環水的安全餘量又要對富餘能量進行回收很難實現。
技術實現要素：
本實用新型的內容是提供一種利用循環水系統富餘能量進行發電的發電系統，其能夠克服現有技術的某種或某些缺陷。
根據本實用新型的利用循環水系統富餘能量進行發電的發電系統，其包括依次管道連接的循環水泵、換熱器和冷卻塔；其中，冷卻塔的進水口處設有一回水總管，所有換熱器均與回水總管連接；回水總管處設有一回水總管旁通閥，回水總管旁通閥兩端並聯一回水旁路，回水旁路包括依次連接的水輪機進水管、水輪機進水閥、水輪機、水輪機出水管和水輪機出水閥；水輪機用於帶動一發電機，發電機通過一併網設備接入外部設施；
循環水泵的出水口處沿水流方向依次設有水泵出口壓力傳感器、水泵出口閥、供水總管壓力傳感器和供水溫度傳感器，換熱器的進水口處沿水流方向依次設有換熱器進口閥、換熱器進口壓力傳感器和換熱器進口溫度傳感器，換熱器的出水口處沿水流方向依次設有換熱器出口溫度傳感器、換熱器出口壓力傳感器和換熱器出口閥，回水總管位於回水總管旁通閥前級處沿水流方向依次設有回水溫度傳感器和回水總管壓力表傳感器；
水泵出口閥、換熱器進口閥、換熱器出口閥、水輪機進水閥、水輪機出水閥和回水總管旁通閥均採用電磁閥，水泵出口壓力傳感器、供水總管壓力傳感器、供水溫度傳感器、換熱器進口壓力傳感器、換熱器進口溫度傳感器、換熱器出口溫度傳感器、換熱器出口壓力傳感器、回水溫度傳感器和回水總管壓力表傳感器的數據均變送至一控制單元處，控制單元用於對根據接收的數據對水泵出口閥、換熱器進口閥、換熱器出口閥、水輪機進水閥、水輪機出水閥和回水總管旁通閥進行控制。
本實用新型的利用循環水系統富餘能量進行發電的發電系統中，任一換熱器的所提供的換熱量均能夠通過公式「W＝c·m·△t」求出，該公式中：「W」為換熱器的所提供的換熱量，單位「J」；「c」為循環水比熱容，為一定值，單位為「J/(kg·℃)」；m為單位時間內通過換熱器的循環水質量，單位「kg」；「△t」，為換熱器的進水與出水溫度差，單位「℃」。由於每個換熱器的進水和出水口處均設有智能閥門(電磁閥)和溫度傳感器，因此控制單元能夠根據「△t」而對每個換熱器處的智能閥門(電磁閥)進行控制，進而能夠保證每個換熱器均能達到較為穩定和合理的換熱效果。同理，由於循環水泵處設有水泵出口閥和供水溫度傳感器，冷卻塔處設有回水溫度傳感器等，因此也能夠通過控制單元控制整個系統的換熱量處於一個平衡和穩定的狀態。
通過上述可知，本實用新型主要是通過對循環水的流量的調控而實現每個換熱器或整個系統換熱量的穩定，隨著循環水的流量的變化，循環水中的富餘能量也會產生變化；其中，循環水的富餘能量，實質是自循環水泵處得到的能量扣除在整個冷卻系統(主要是所經過換熱器及相關管道等)所損失的能量後的剩餘能量，而循環水的富餘能量中減去保證實際所需的安全餘量後就是能夠被回收利用的能量。
另外，由於每個換熱器的進水和出水口處、循環水泵的出水口處以及回水總管處均設有壓力傳感器，因此能夠根據現有公式，通過控制單元計算出整個系統中的循環水的實時能量損失值，而另一方面由於循環水泵處的輸出功率是能夠保持恆定的，因此控制單元能夠計算出整個系統中的實時富餘能量，之後控制單元能夠在扣除安全餘量後，通過控制回水總管旁通閥、水輪機進水閥和水輪機出水閥的開合量，而較佳地將對於的富餘能量分配給水輪機。
通過上述可知，本實用新型能夠較佳地在保證生產設備的安全餘量後，最大限度的把循環水系統的富餘能量轉換成電能，進而較佳的達到了節能的目的。
作為優選，換熱器包括並聯連接的多個低位換熱器和多個高位換熱器，任一低位換熱器的進水口處沿水流方向依次設有低位換熱器進口閥、低位換熱器進口壓力傳感器和低位換熱器進口溫度傳感器，任一低位換熱器的出水口處沿水流方向依次設有低位換熱器出口溫度傳感器、低位換熱器出口壓力傳感器和低位換熱器出口閥；任一高位換熱器的進水口處沿水流方向依次設有高位換熱器進口閥、高位換熱器進口壓力傳感器和高位換熱器進口溫度傳感器，任一高位換熱器的出水口處沿水流方向依次設有高位換熱器出口溫度傳感器、高位換熱器出口壓力傳感器和高位換熱器出口閥。
作為優選，循環水泵進水口處設有水泵進水閥。
作為優選，冷卻塔的進水口處設有回水閥。
附圖說明
圖1為實施例1中的利用循環水系統富餘能量進行發電的發電系統的示意圖；
圖2為實施例1中的水輪機部分的示意圖；
圖3為實施例1中的水輪機部分的頂面示意圖。
具體實施方式
為進一步了解本實用新型的內容，結合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。應當理解的是，實施例僅僅是對本實用新型進行解釋而並非限定。
實施例1
如圖1、圖2和圖3所示，本實施例提供了一種利用循環水系統富餘能量進行發電的發電系統，包括依次管道連接的循環水泵2、換熱器和冷卻塔31。其中，冷卻塔31的進水口處設有一回水總管，所有換熱器均與回水總管連接；回水總管處設有一回水總管旁通閥34，回水總管旁通閥34兩端並聯一回水旁路，回水旁路包括依次連接的水輪機進水管23、水輪機進水閥32、水輪機25、水輪機出水管26和水輪機出水閥33；水輪機25用於帶動一發電機27，發電機27通過一併網設備28接入外部設施29；
循環水泵2的出水口處沿水流方向依次設有水泵出口壓力傳感器3、水泵出口閥4、供水總管壓力傳感器5和供水溫度傳感器6，換熱器的進水口處沿水流方向依次設有換熱器進口閥、換熱器進口壓力傳感器和換熱器進口溫度傳感器，換熱器的出水口處沿水流方向依次設有換熱器出口溫度傳感器、換熱器出口壓力傳感器和換熱器出口閥，回水總管位於回水總管旁通閥34前級處沿水流方向依次設有回水溫度傳感器21和回水總管壓力表傳感器22；
水泵出口閥4、換熱器進口閥、換熱器出口閥、水輪機進水閥32、水輪機出水閥33和回水總管旁通閥34均採用電磁閥，水泵出口壓力傳感器3、供水總管壓力傳感器5、供水溫度傳感器6、換熱器進口壓力傳感器、換熱器進口溫度傳感器、換熱器出口溫度傳感器、換熱器出口壓力傳感器、回水溫度傳感器21和回水總管壓力表傳感器22的數據均變送至一控制單元處，控制單元用於對根據接收的數據對水泵出口閥4、換熱器進口閥、換熱器出口閥、水輪機進水閥32、水輪機出水閥33和回水總管旁通閥34進行控制。
本實施例中，換熱器包括並聯連接的多個低位換熱器10和多個高位換熱器17，任一低位換熱器10的進水口處沿水流方向依次設有低位換熱器進口閥7、低位換熱器進口壓力傳感器8和低位換熱器進口溫度傳感器9，任一低位換熱器10的出水口處沿水流方向依次設有低位換熱器出口溫度傳感器11、低位換熱器出口壓力傳感器12和低位換熱器出口閥13；任一高位換熱器17的進水口處沿水流方向依次設有高位換熱器進口閥14、高位換熱器進口壓力傳感器15和高位換熱器進口溫度傳感器16，任一高位換熱器17的出水口處沿水流方向依次設有高位換熱器出口溫度傳感器18、高位換熱器出口壓力傳感器19和高位換熱器出口閥20。
本實施例中，循環水泵2進水口處設有水泵進水閥1，冷卻塔31的進水口處設有回水閥30。
本實施例中，外部設施29能夠為企業內部電網或用電設備。
本實施例中，為確保水輪機25及發電機27有一個衡定的轉速，以防止發電併網時對電網的衝擊，還採用一自動調速裝置24控制水輪機25的轉速，使得在循環水富餘能量發生變化時，水輪機25和發電機27的轉速均能夠保持衡定不變，從而較佳地保證了發電的穩定性。其中，自動調速裝置24採用的是現有的水輪機調速裝置。
另外，本實施例中，水輪機25、發電機27及相關聯儀器、管道等均設於一水輪發電機組室35內，從而能夠提供較佳的防護。
以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本實用新型的保護範圍。