一種基於製冷方式使乏汽轉化為冷凝水的裝置的製作方法

2023-10-11 15:39:19

本發明屬於熱電廠乏汽非常規溼冷與空冷設備工程領域，具體涉及一種基於製冷方式使乏汽轉化為冷凝水的裝置。

背景技術：

傳統的熱電廠無論其燃料供給形式如煤、氣、油、垃圾、核材料等不同，其發完電的乏汽都要在冷卻塔中用冷卻水降溫，轉變為合適溫度的冷凝水後供再次使用。這是熱電廠工況的必然要求。

由傳統冷卻塔給乏汽降溫，因其採用開式系統方式每年都會有大量的水以水蒸汽形式散發到大氣中，這一耗費量就一般熱電廠而言也在千萬噸級，以現在的每噸冷卻水處理費用計算，這也是一個不小的消耗。並且因水耗較大也給電廠選址、運營帶來了不小的壓力。尤其在水資源較少的地區。

為了解決這一問題目前熱電領域推出了空冷系統，可有效改善傳統冷卻塔水消耗大的問題，可節水3/4以上，但在使用過程中也隨之產生了一些問題，其大體情況如下：

現在用於熱電廠替代傳統溼冷系統的空冷系統主要有三種形式，即直接空冷、表面式凝汽器間接空冷系統(哈蒙式)、混合式凝汽器間接空冷系統(海勒式)。這裡就不再具體說明其結構形式及工作原理，僅就其在實際運用中的主要優缺點簡述。

直接空冷系統的優點是一次性投資低，易於在所有大氣溫度下實現冷卻空氣的均勻和穩定分布。電廠整體佔地面積小。

缺點是(1)風機消耗電力大，直接空冷系統自耗電佔機組發電容量的1.5％左右。(2)汽輪機背壓變幅大，其背壓隨空氣溫度變化而變化。(3)真空系統龐大。

哈蒙式間接空冷系統的優點是(1)節約電廠用電，設備少，冷卻水系統與汽水系統分開，兩者水質可按各自要求控制。(2)冷卻水量根據季節調整。(3)空冷散熱器在塔內布置，基本上不受惡劣天氣影響其帶負荷的能力。

缺點是(1)空冷塔佔地大，基建投資大(2)發電煤比常規溼冷機組多約105％；(3)系統中需要兩次換熱且都屬於表面換熱，使電廠整體熱效率有所下降。

海勒式混合式凝汽器間接空冷系統的優點是(1)以微正壓的低壓水系統運行，易於操控，可與中背壓汽輪機配套，(2)冷卻系統消耗動力低，佔地面積適中，投資較低。

缺點是(1)系統抗凍性能差，(2)空冷散熱器在塔外布置易受大風影響其帶負載能力(3)設備系統複雜，(4)冷卻水與汽輪機乏汽直接接觸。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述不足，提供一種基於製冷方式使乏汽轉化為冷凝水的裝置，能夠高效、可靠、經濟的將乏汽轉化為冷凝水。

為了達到上述目的，本發明包括若干動力單元，每個動力單元均包括連接發電機和鍋爐的汽輪機，汽輪機的乏汽接入制冷機組中的冷凝器內，制冷機組的低溫水循環管路上設置有熱交換器，熱交換器設置在制冷機組的乏汽入口管路上或制冷機組的冷凝水出口管路上，制冷機組的冷媒連接有混水裝置，制冷機組的冷凝水通過加熱裝置後接入鍋爐中。

所述汽輪機與制冷機組間設置有分汽缸，分汽缸通過若干分汽管路連接制冷機組或分汽換熱器，通入分汽換熱器的乏汽換熱後接入制冷機組下遊的冷凝水管路中，分汽換熱器與低溫水循環管路連接。

所述汽輪機的乏汽通過蒸汽增壓泵接入制冷機組中。

所述混水裝置的入口連接制冷機組的冷凝水和水處理設備，水處理設備通入原水。

所述混水裝置通過冷媒冷卻水循環泵接入制冷機組內的冷媒中。

所述冷媒的冷卻水回水接入鍋爐。

所述冷媒的冷卻水回水和制冷機組的冷凝水均依次通過冷凝水泵、低壓加熱器、除氧器和高壓加熱器接入鍋爐中。

所述制冷機組的低溫水通過低溫水循環泵通入低溫水循環管路內。

所述制冷機組至少設置一個制冷機，每個制冷機均包括冷媒。

與現有技術相比，本發明將乏汽引入制冷機組中，乏汽在制冷機內做功，通過冷凝器後潛熱被吸收而轉化為了冷凝水，同時由制冷機生產的低溫水又能夠通過與冷凝水或乏汽進行熱交換，由於乏汽管道內的蒸汽和冷凝水與制冷機內的冷媒及生成的低溫水以及對冷媒起降溫作用的冷卻水都是在各自封閉的管道內通過熱交換方式進行，因此，沒有了任何水份的損耗，從根本上解決了常規溼冷與各類型空冷系統的弊端，大規模降低了投資成本與運行成本；乏汽因受冷而快速的轉化為冷凝水，從而使乏汽管道內保持了較高的真空度，能夠提高發電機的運行效率，本裝置沒有對燃料及電的額外損耗，整體運行成本很低；本裝置設置的混水裝置能夠實時調節冷卻冷媒的液體的溫度，保證了冷媒的工作效率。

進一步的，本發明不僅能夠通過外界的冷卻水對制冷機中的冷煤進行冷卻，也能夠由為發電鍋爐新製備的補充水(常溫)和已經降溫了的冷凝水形成的混合水來進行，在對冷媒完成降溫後由循環水泵推入冷凝水管道，這樣就免除了像常規大型空調設備那樣要通常專門為冷卻水設置涼水裝置，降低了建造成本。

進一步的，本發明設置有蒸汽增壓泵，能夠提升制冷機的工作效率或減少制冷機的體積，進一步降低成本。

進一步的，本發明中的制冷機能夠設置一臺或多臺，使得本裝置的佔地面積大小可調，提高了本裝置裝配的靈活性。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

其中，1、汽輪機；2、發電機；3、鍋爐；4、制冷機；5、熱交換器；6、混水裝置；7、水處理設備；8、冷媒冷卻水循環泵；9、冷媒；10、冷凝水泵；11、低壓加熱器；12、除氧器；13、高壓加熱器；14、低溫水循環泵；15、蒸汽增壓泵；16、分汽缸；17、分汽換熱器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

參見圖1，本發明包括若干動力單元，每個動力單元均包括連接發電機2和鍋爐3的汽輪機1，汽輪機1的乏汽通過蒸汽增壓泵15接入制冷機組4中的冷凝器內，制冷機組4的低溫水通過低溫水循環泵14通入低溫水循環管路內，制冷機組4的低溫水循環管路上設置有兩個熱交換器5，兩個熱交換器5設置在制冷機組4的乏汽入口管路上和制冷機組4的冷凝水出口管路上，制冷機組4的冷媒9連接有混水裝置6，混水裝置6的入口連接制冷機組4的冷凝水和水處理設備7，水處理設備7通入原水，混水裝置6通過冷媒冷卻水循環泵8接入制冷機組4內的冷媒9中，冷媒9的冷卻水回水接入鍋爐3，冷媒9的冷卻水回水和制冷機組4的冷凝水均依次通過冷凝水泵10、低壓加熱器11、除氧器12和高壓加熱器13接入鍋爐3中。

優選的，汽輪機1與制冷機組4間設置有分汽缸16，分汽缸16通過若干分汽管路連接制冷機組4或分汽換熱器17，通入分汽換熱器17的乏汽換熱後接入制冷機組4下遊的冷凝水管路中，分汽換熱器17與低溫水循環管路連接。

優選的，制冷機組4至少設置一個制冷機，每個制冷機均包括冷媒9。

使用時，鍋爐3產生蒸汽驅動汽輪機1帶動發電機2進行發電，汽輪機1的乏汽通過蒸汽增壓泵15通入制冷機4中，乏汽在制冷機4內轉化為冷凝水，潛熱被低溫水和冷媒9的冷卻水所吸收，低溫水通過低溫水循環泵14通入兩個熱交換器5中，兩個熱交換器分別設置在制冷機4的乏汽入口管路上和制冷機的冷凝水出口管路上，低溫水對乏汽和冷凝水進行熱交換後重新進入制冷機4中，原水通過水處理設備7後進入混水裝置6，混水裝置6混入制冷機4排出的冷凝水後通過冷媒冷卻水循環泵8通入制冷機4內的冷媒9內，對冷媒進行降溫，降溫後的冷卻水回水與制冷機4的冷凝水一同進入冷凝水泵10中，再通過低壓加熱器11、除氧器12和高壓加熱器13加熱到合適的溫度後通入鍋爐3中。

在汽輪機1與制冷機組4間設置有分汽缸16，小股乏汽通過分汽缸16後進入分汽換熱器17，分汽換熱器17內的低溫水對乏汽進行換熱，乏汽液化後進入冷凝水管路，換熱後的低溫水重新進入低溫水循環管路中。