專利名稱:冷熱電聯產裝置的制作方法
一種冷熱電聯產裝置,是汽輪發電機組的熱力系統和結構的改進。
在<熱電聯供譯文集>中,文章<為區域熱水供應而改造的汽輪機>(朱家緯譯自PowerEngineering1980·No8·P59-P61)中指出“通常在一座常規燃煤發電廠中,燃料產生的熱能僅有不到40%轉變為有效的電能,在電能和熱能聯合生產的熱電廠中,總的效率可達75%”。但是現在還沒有同時能供電、供冷、供熱的熱力系統運行。對于氣候比較炎熱的區域和夏季,汽輪發電機組僅用于供電,熱效率較低,一部份能量不能被利用,被白白浪費掉。
本發明目的是提供冷熱電聯產裝置,在供電的同時,實現區域集中供熱或供冷,方便用戶,提高效率,節省能源。
本發明是用以下方案實現的采用水蒸汽回熱循環產生電能。由鍋爐、汽輪機、凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器等組成汽輪發電機組的熱力系統鍋爐(1)產生的蒸汽進入汽輪機(2)膨脹作功后,排到凝汽器(4)凝結成水,由凝結水泵(5)將凝結水送往低壓加熱器(6)、除氧器(7),再由給水泵(8)將水經高壓加熱器(9)送往鍋爐(1),周而復始循環。由于汽輪機可能在純冷凝發電工況,或熱電聯產,或冷電聯產,或冷熱電聯產工況,工況復雜。為保證汽輪機運行的安全可靠性,增設汽輪機后座架熱膨脹指示儀表。為了變工況工作需要,凝汽器制造成能變換流程數。水管網系統由各自獨立運行的熱水管網系統和冷卻水管網系統組成。當本裝置按聯產工況運行時,熱水管網系統投入運行。熱水管網的回水經閥門V14進入凝汽器,經過加熱的作為熱源的水從凝汽器流出,經閥門V5、V7進入加熱器(11)二次加熱,從閥門V9流出,根據不同工況流向兩個聯接管路。如果是熱電聯產工況,由閥門V9流出的熱水,經閥門V10,直接流向熱用戶,再經閥門V13進入管網回水管,再經泵(10)、閥門V14流入凝汽器。如果是冷電聯產工況,由閥門V9流出的熱水,經閥門V11進入制冷機(12),作為該制冷機的能源,待溫度降低后,經閥門V12流入管網的回水管中,經泵(10)、閥門V14送入凝汽器,往復循環。如果是冷熱電聯產工況,由閥門V9流出的熱水,分別經閥門V10進入熱用戶和經閥門V11進入制冷機(12),最后分別沿閥門V13和V12流入回水管。
熱水管網的水溫可以調節。當初溫要求較低時,關閉閥門V6、V7、V9,加熱器(11)停止運行,從凝汽器來的熱水沿閥門V5、V8直接進入熱用戶或制冷機(12)。當水溫要求較高時,打開閥門V6、V7、V9,調整閥門V6開度大小用以調節進入加熱器(11)的蒸汽量,即可達到調節水溫的目的。
凝汽器(4)的前水室用隔板隔成四部份,前水室上半兩部份在水室外部用閥門V0聯接接通,兩個管口Ⅱ、Ⅲ分別和閥門V2、V3聯接。凝汽器前水室下半兩個管口分別和兩個閥門聯接。管口Ⅰ聯接閥門V1、V14,管口Ⅳ聯接閥門V4、V5,水室下半每個管口都通過閥門和熱用戶、制冷機聯接,制冷機和冷用戶聯接。自凝汽器(4)、加熱器(11)流出的熱水作為制冷機的熱源。后水室由一塊豎隔板沿垂直中心線將圓柱形空間分隔成兩個不連通的半圓柱形空間,一個空間與前水室對應位置a1、a2區域通過換熱管相連通,另一空間則與前水室相對應的a3、a4區域通過換熱管相連通。
適當地切換接管系統,可以改變凝汽器的流程數。當純冷凝工況時,關閉閥門V0、V5和V14,冷卻水分別從閥門V1和V4進入前水室的a1和a4區域,沿換熱管流到后水室,再從后水室返流到前水室的a2和a3區域,從閥門V2和V3流出。當熱電、冷電或冷熱電聯產時,凝汽器為四流程。關閉閥門V1、V2、V3、V4,熱水經閥門V14流入前水室的區域a1,沿換熱管流到后水室,又返流到前水室區域a2,再沿閥門V0流到區域a3,熱水從a3區域沿換熱管流到后水室,再沿換熱管返流到前水室a4區域,再沿閥門V5流入熱水管網。
管網中的加熱器(11)是普通的表面式加熱器,用汽輪機抽汽管路中的蒸汽作為加熱水的熱源,其凝結水用管路通往凝汽器的熱井,殼程蒸汽側設一抽氣口,并與凝汽器殼程接通,利用兩個殼程壓差抽出不凝氣體,保持較好的換熱效果。
為冷用戶提供冷水的制冷機可以用普通的單效溴化鋰吸收式制冷機。該制冷機以90℃的熱水為能源,可將所吸收熱量的60~80%轉化為制冷量,冷水溫度為10℃~20℃。
本裝置的優點是由于采用冷熱電聯產供應方式,因而方便用戶。無論是北方或南方地區在用電同時,夏天可以用來降溫,冬天可以用來取暖。例如造紙、紡織、制糖等行業工業用汽輪發電機組,在供應電負荷、熱負荷的同時可供暖和供冷,有廣泛的用途。此外,節能效果顯著,在春秋季節時,有和普通火力電站一樣的熱效率。在冬季取暖季節,有與低真空運行熱電站相同的熱效率75~80%;在夏季降溫季節冷電聯產時的熱效率為60~65%;當冷熱電聯產時的熱效率為68~74%。
圖1為冷熱電聯產裝置的原則性熱力系統圖。
圖2為冷熱電聯產裝置中的凝汽器主視圖。
圖3為冷熱電聯產裝置中的凝汽器去掉水室蓋板B向視圖。
圖4為冷熱電聯產裝置中的凝汽器去掉水室蓋板A向視圖。
實施例一、一臺冷、熱、電聯產裝置1、鍋爐(1)采用WGZ75/39-4.6型,75t/h中壓煤粉鍋爐。
2、汽輪機(2)采用青島汽輪機廠生產的N12-35型,12000kW凝汽式汽輪機,該汽輪機在原有基礎上作如下改動(1)、在配汽機構中增加兩個進汽球形閥,使機組最大進汽量由原來的67t/h增加到76t/h。
(2)、將低壓加熱器抽汽口的通徑由原來的2×DN200改為2×DN300。
(3)、在汽輪機后座架處裝設熱膨脹指示器。
(4)、將原有的兩臺20m2冷油器改為兩臺30m2的。
3、發電機(3)采用濟南生建電機廠生產的QF-12-2型,12000kW汽輪發電機。
4、凝汽器(4)采用N-1000-2型,冷卻面積為1000m2。
5、凝結水泵(5)選用4N6型冷凝泵。
6、低壓加熱器(6)加熱面積為40m2。
7、除氧器(7)為鍋爐1的配套輔機,其工作壓力為0.12MPa(絕壓)。
8、給水泵(8)選用DG45-59型鍋爐給水泵。
9、高壓加熱器(9)其加熱面積為65m2。
10、循環水泵(10)選用20Sh-6型,雙吸離心泵。
11、加熱器(11)其加熱面積為300m2。
12、制冷機(12)可采用下列兩方案之一,方案(1)應優先考慮(1)、選用XW-1500型溴化鋰吸收式制冷機兩臺,熱水進口溫度為90℃,出口溫度為70℃。
(2)、選用XW-300型溴化鋰吸收式制冷機10臺。
13、閥門V1~V14均選用普通型閘閥或截止閥。
二、運行工況1、在春秋季節,按凝汽發電工況運行閥門V1、V2、V3和V4開啟,其他閥門均關閉。汽輪機進汽量為58t/h,排汽壓力為0.006MPa(絕對),進入凝汽器的冷卻水量為3800t/h,冷卻水溫為25℃。電功率為12000kW,汽輪機組熱效率為30%,裝置熱效率為24%,發電煤耗為512克/千瓦·時。
2、在冬季采暖期,按熱電聯產工況運行閥門V14、V13、V10、V9、V7、V6、V5、V0開啟,其他閥門關閉,低壓加熱器(6)從回熱系統中停止運行(第Ⅲ級抽汽量為零)。汽輪機進汽量為72.5t/h,排汽壓力為0.07MPa(絕對),進入加熱器(11)的抽汽壓力為0.1MPa(絕對),進入冷凝器的熱水流量為1900t/h,熱水經二次加熱后的溫度為90℃。電功率為12000kW,供熱量為3.8×107kcal/h,汽輪機組熱效率為97%,裝置熱效率為78%,發電煤耗為160克/千瓦·時。
3、在夏季降溫期,按冷電聯產工況運行閥門V14、V12、V11、V9、V7、V6、V5與V0開啟,其他閥門均關閉,低壓加熱器(6)從回熱系統中停止運行。汽輪機進汽量為72.5t/h,排汽壓力為0.07MPa(絕對),進入加熱器(11)的抽汽壓力為0.1MPa(絕對),進入凝汽器的熱水流量為1900t/h,熱水經二次加熱后進入制冷機(12)的溫度為90℃。電功率為12000kW,供冷量為3×107kcal/h,汽輪機組熱效率為83%,裝置熱效率為66%,發電煤耗為186克/千瓦·時。
4、當在工廠中或其他需要的場合采用本裝置,按冷熱電聯產工況運行時閥門V1、V2、V3、V4和V8關閉,其他閥門開啟,低壓加熱器(6)停止運行。汽輪機進汽量為72.5t/h,排汽壓力為0.07MPa(絕對),進入加熱器(11)的抽汽壓力為0.1MPa(絕對),經二次加熱后的90℃熱水流量為1900t/h。電功率為12000kW,可同時供熱或供冷。汽輪機組熱效率為97%,電站熱效率在66~78%之間變動。
權利要求
1.一種能同時供冷、供熱、供電的冷、熱、電聯產裝置,采用水蒸汽回熱循環產生電能,由鍋爐、汽輪機、凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器等組成汽輪發電機組的熱力系統,其特征在于a)在汽輪機上增設了保證安全可靠運行的后座架熱膨脹指示儀表;b)采用能變換流程的凝汽器;c)水管網系統分為各自獨立運行的熱水管網和冷卻水管網,熱水管網系統是由冷凝器流出的經過加熱的作為熱源的水,經閥門V5、V7、加熱器(11)、閥門V9流出后,根據不同工況流向兩個聯接管路i)經閥門V10流經熱用戶,再經閥門V13流入管網的回水管,經泵(10)、閥V14流回凝汽器,ii)由閥門V9經閥門V11進入制冷機(12),再經閥門V12流入管網回水管,經泵(10)、閥門V14流回凝汽器。
2.按照權利要求1所述的冷、熱、電聯產裝置,其特征在于能變換流程的凝汽器的前水室用隔板隔成四部份,前水室上半兩部份在水室外用閥門V0連接,后水室用隔板隔成左、右兩部份,前水室的下半兩個管口分別和兩個閥門連接,一個管口連接閥門V1、V14,另一個管口連接閥門V4、V5,上半兩個管口分別和閥門V2、V3連接。
3.按照權利要求1所述的冷、熱、電聯產裝置,熱水管網中的加熱器(11)是普通的表面式加熱器,用汽輪機抽汽管路中蒸汽作為加熱水的熱源,凝結水用管路通往凝汽器,殼程與凝汽器殼程連通。
4.按照權利要求1所述的冷、熱、電聯產裝置,為冷用戶供冷的制冷機可以用普通的單效溴化鋰吸收式制冷機或氨吸收制冷機。
全文摘要
一種能供冷、供熱、供電的冷熱電聯產裝置,屬于汽輪發電機組熱力系統和結構的改進。為了實現在供電的同時能集中供冷、供熱,在凝汽器水管網系統中分為各自獨立運行的熱水管網和冷卻水管網,并對汽輪機、凝汽器的結構作了改進。本裝置的優點是無論是在南方、北方,在炎熱的夏季和寒冷的冬季,可在供電的同時集中供冷和供熱,方便用戶,熱效率高,節約能源,節約電力。
文檔編號F01K17/04GK1043975SQ8910687
公開日1990年7月18日 申請日期1989年12月6日 優先權日1989年12月6日
發明者何敬東 申請人:青島捷能動力集團公司