熱泵和朗肯循環的耦合系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱栗回收電廠余熱的耦合系統，具體是一種基于余熱回收的跨臨界C02熱栗和朗肯循環的耦合系統。
【背景技術】
[0002]目前，電站作為耗能大戶，不僅大量的冷凝熱從凝汽器被循環水帶走，而且向大氣排放數量可觀的C02。凝汽器的余熱回收具有回收熱量大、設備運行溫度低以及負荷波動小等優點，凝汽器余熱溫度接近環境溫度做功能力小，傳統方式回收這部分余熱比較困難。
[0003]C02屬于環境友好性的制冷劑，單位容積制冷量大，其用于跨臨界循環時不僅溫度滑移大，而且排氣溫度較高，特別適宜熱栗循環。朗肯循環中大約55%?70%的熱量由凝汽器耗散在環境中，且汽輪機排氣溫度接近環境溫度。凝汽器冷凝水因與環境溫差小，采用傳統的余熱回收方式具有一定的局限性。熱栗循環在小溫差下的效率較高，可以將熱栗從凝汽器冷凝水中回收的熱量加熱鍋爐給水溫度，進而提高耦合系統的效率。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種基于余熱回收的跨臨界C02熱栗和朗肯循環的耦合系統，不僅實現了電廠效率的提高，同時也減少了 C02的排放，為最大限度的提高電廠效率提供依據。
[0005]為實現上述發明目的，本發明采用下述技術方案:
[0006]—種基于余熱回收的跨臨界C02熱栗和朗肯循環的耦合系統，包括:壓縮機，冷凝蒸發器，冷卻器，汽輪機，第一凝結水栗，第二凝結水栗，第一級回水加熱器，第二級回水加熱器，給水栗，鍋爐，發電機；0)2熱栗蒸發器內低溫低壓C0 2制冷劑在耦合系統的冷凝蒸發器內吸收來自汽輪機的乏汽余熱，吸熱后的C02制冷劑經制冷管道輸送到壓縮機內，在壓縮機內被壓縮后經制冷管道輸送到冷卻器，在冷卻器內高溫高壓的0)2制冷劑和來自第一凝結水栗的凝結水進行換熱，換熱后的冷凝水在第一級回水加熱器和第二級回水加熱器中經抽氣繼續升溫，升溫后的水經給水栗加壓后經輸送管道送至鍋爐中，在鍋爐內實現定壓吸熱，經過熱器產生過熱蒸汽，再經蒸汽管道輸送至汽輪機進行膨脹發電。
[0007]采用上述技術方案的本發明，與現有技術相比，其優點在于:
[0008]基于熱栗的良好性能，利用跨臨界C02熱栗蒸發器吸收朗肯循環凝汽器的熱量，并把回收的熱量提高鍋爐給水溫度，進而提高耦合系統的效率。耦合系統不僅實現了電廠效率的提高，同時也減少了 C02的排放，通過耦合系統的優化設計，為最大限度的提高電廠效率提供依據。
[0009]作為優選，本發明進一步的技術方案是:
[0010]還包括膨脹機，膨脹機和壓縮機同軸連接。耦合系統中熱栗側的節流閥被膨脹機代替，把節流回收的膨脹功驅動壓縮機，減少了壓縮機耗功。耦合系統不僅實現了電廠效率的提高，同時也減少了 C02的排放，為最大限度的提高電廠效率提供依據。
[0011]還包括熱用戶，熱用戶分別設在一級抽氣和二級抽氣管路上，熱用戶側管路上設有熱網加熱器，抽氣管路上設有調節負荷大小的抽氣控制閥。這樣可使耦合系統操作更為簡單，負荷變化易于調節，同時系統性能又能較大程度提高。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施例的系統流程示意圖；
[0013]圖2為耦合系統T-s圖；
[0014]圖中:壓縮機1 ;冷凝蒸發器2 ;膨脹機3 ;冷卻器4 ;汽輪機5 ;抽氣控制閥6 ;第一凝結水栗7 ;第二凝結水栗8 ;第一級回水加熱器9 ;第二級回水加熱器10 ;給水栗11 ;鍋爐
12;過熱器13 ;熱用戶14 ;熱網加熱器15 ;回水栗16 ;發電機17 ；
[0015]a, b, c,…為循環中各對應設備進出口狀態點。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖給出的實施例對本發明作進一步闡述，但實施例不對本發明構成任何限制。
[0017]參見圖1，本實施例給出的基于余熱回收的跨臨界C02熱栗和朗肯循環的耦合系統，主要由壓縮機1、冷凝蒸發器2、膨脹機3、冷卻器4、汽輪機5、抽氣控制閥6、第一凝結水栗7、第二凝結水栗8、第一級回水加熱器9、第二級回水加熱器10、給水栗11、鍋爐12、過熱器13、熱用戶14、熱網加熱器15、回水栗16、發電機17構成。
[0018]0)2熱栗蒸發器內低溫低壓C0 2制冷劑在耦合系統的冷凝蒸發器2內吸收來自汽輪機5的乏汽余熱，然后0)2制冷劑經制冷管道輸送到壓縮機1內，在壓縮機1內被壓縮經制冷管道輸送到冷卻器4，在冷卻器4內高溫高壓的0)2制冷劑和來自第一凝結水栗7的凝結水進行換熱，實現了 0)2制冷劑的冷卻和凝結水的加熱，加熱后的冷凝水在第一級回水加熱器9和第二級回水加熱器10中經抽氣繼續升溫，升溫后的水經給水栗11加壓后經輸送管道送至鍋爐12中，在鍋爐12內實現定壓吸熱，經過熱器13產生過熱蒸汽，再經蒸汽管道輸送至汽輪機5進行膨脹發電。在此耦合系統中，膨脹機3和壓縮機1同軸連接，盡可能減少壓縮機1耗功。熱用戶14分別設在一級抽氣和二級抽氣管路上，負荷大小可有抽氣控制閥6調節，在熱用戶14側管路上設有熱網加熱器15調節負荷大小。該耦合系統操作簡單、負荷變化易于調節，同時系統性能又能較大程度提高。
[0019]參見圖2，如代表CO 2制冷劑在壓縮機1內壓縮，產生高溫高壓的C0 2制冷劑；ad代表高溫高壓的0)2制冷劑在冷卻器4中定壓放熱過程，實現CO 2制冷劑冷卻；而代表高壓0)2制冷劑在膨脹機3中膨脹做功，產生低溫低壓C0 2制冷劑；cM戈表低溫低壓C0 2制冷劑在冷凝蒸發器2中定壓吸熱過程，實現對乏汽的冷卻；Ai代表來自汽輪機5的乏汽在冷凝蒸發器2中與低溫0)2制冷劑換熱，實現乏汽的低溫；代表來自冷凝蒸發器2的冷卻水經第一凝結水栗7壓縮升壓代表在冷卻器4內冷卻水從高溫C0 2制冷劑吸熱，實現升溫；
代表冷卻水經第二凝結水栗8壓縮升壓；代表冷卻水在第一級回水加熱器9內和來自汽輪機5的抽氣混合，進而冷卻水升溫代表來自第一級回水加熱器9的冷卻水在第二級回水加熱器10內與來自汽輪機5的抽氣進一步混合，進而冷卻水再次升溫；/7^戈表來自第二級回水加熱器10的冷卻水經給水栗11壓縮升壓，由管道輸送至鍋爐12中表水在鍋爐12和過熱器13內定壓吸熱實現升溫，進而產生過熱蒸汽代表過熱蒸汽在汽輪機5內膨脹做功，進而由發電機17向外輸出電能。
[0020]利用本發明可以在跨臨界C02熱栗作用下將朗肯循環凝汽器余熱回收，為最大限度的提高電廠效率提供依據。
[0021]以上所述僅為本發明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發明的權利范圍，凡運用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變化，均包含于本發明的權利范圍之內。
【主權項】
1.一種基于余熱回收的跨臨界C02熱栗和朗肯循環的耦合系統，其特征在于: 包括:壓縮機(1)，冷凝蒸發器(2)，膨脹機(3)，冷卻器(4)，汽輪機(5)，抽氣控制閥(6)，第一凝結水栗(7)，第二凝結水栗(8)，第一級回水加熱器(9)，第二級回水加熱器(10)，給水栗(11)，鍋爐(12)，過熱器(13)，熱用戶(14)，熱網加熱器(15)，回水栗(16)，發電機(17)； 0)2熱栗蒸發器內低溫低壓C02制冷劑在耦合系統的冷凝蒸發器(2)內吸收來自汽輪機(5)的乏汽余熱，吸熱后的0)2制冷劑經制冷管道輸送到壓縮機(1)內，在壓縮機(1)內被壓縮后經制冷管道輸送到冷卻器(4)，在冷卻器(4)內高溫高壓的0)2制冷劑和來自第一凝結水栗(7)的凝結水進行換熱，換熱后的冷凝水在第一級回水加熱器(9)和第二級回水加熱器(10)中經抽氣繼續升溫，升溫后的水經給水栗(11)加壓后經輸送管道送至鍋爐(12)中，在鍋爐(12)內實現定壓吸熱，經過熱器(13)產生過熱蒸汽，再經蒸汽管道輸送至汽輪機(5)進行膨脹發電。2.根據權利要求1所述的基于余熱回收的跨臨界CO2熱栗和朗肯循環的耦合系統，其特征在于，還包括膨脹機(3)，膨脹機(3)和壓縮機(1)同軸連接。3.根據權利要求1所述的基于余熱回收的跨臨界CO2熱栗和朗肯循環的耦合系統，其特征在于，還包括熱用戶(14)，熱用戶(14)分別設在一級抽氣和二級抽氣管路上，熱用戶(14)側管路上設有熱網加熱器(15)，抽氣管路上設有調節負荷大小的抽氣控制閥(6)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于余熱回收的跨臨界CO2熱泵和朗肯循環的耦合系統。CO2熱泵蒸發器內低溫低壓CO2制冷劑在冷凝蒸發器內吸收來自汽輪機的乏汽余熱，吸熱后的CO2制冷劑經制冷管道輸送到壓縮機內，在壓縮機內被壓縮后經制冷管道輸送到冷卻器，在冷卻器內高溫高壓的CO2制冷劑和來自第<b>一</b>凝結水泵的凝結水進行換熱，換熱后的冷凝水在回水加熱器中經抽氣繼續升溫，升溫后的水經給水泵加壓后經輸送管道送至鍋爐中，在鍋爐內實現定壓吸熱，經過熱器產生過熱蒸汽，再經蒸汽管道輸送至汽輪機進行膨脹發電。本實用新型不僅實現了電廠效率的提高，同時也減少了CO2的排放，通過耦合系統的優化設計，為最大限度的提高電廠效率提供依據。
【IPC分類】F01K23/10, F01D15/08, F25B27/02, F22D1/00
【公開號】CN205047261
【申請號】CN201520828032
【發明人】王洪利, 田景瑞, 路聰莎, 劉建雄
【申請人】華北理工大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月26日