(10)授权公告号 CN 202403260 U
(45)授权公告日 2012.08.29C N 202403260 U
*CN202403260U*
(21)申请号 201120458932.2
(22)申请日 2011.11.17
F22D 11/06(2006.01)
(73)专利权人北京中科华誉能源技术发展有限
责任公司
地址100190 北京市海淀区中关村333号楼
二层
(72)发明人张茂勇 张军
(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事
务所(普通合伙) 11201
代理人
廖元秋
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型涉及乏汽串联式引入热泵的水冷
式汽轮机余热直接回收系统，属于乏汽余热回收
热电联产领域，针对水冷式汽轮机排汽口与凝汽
器间的乏汽连接管通常较紧凑，如何将乏汽引出
到吸收式热泵以实现更高效率余热回收的难题，
在原有的乏汽连接管内部的较下部设置密闭隔
板，同时在乏汽连接管侧面分别在隔板上下侧开
孔，其中上侧开口将乏汽引入到吸收式热泵蒸发
器入口，蒸发器出口则与下侧开口相连，乏汽再向
下进入水冷式凝汽器乏汽入口，由此在乏汽的冷
凝过程中吸收式热泵与水冷式凝汽器形成串联关
系，可方便地实现供热系统的全年运行调节和乏
汽可靠的冷凝过程，可实现比常规的从冷却水中
提取余热的间接余热回收更高的运行效率和节能
经济效益。
(51)Int.Cl.(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
权利要求书1页 说明书5页 附图1页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页
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1.一种乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统，主要包括水冷式凝汽器、汽轮机、发电机、吸收式热泵、水冷式冷却塔和冷却水循环水泵；其特征在于，还包括串联在乏汽连接管上的乏汽旁通阀，和在所述的水冷式汽轮机排汽口与水冷式凝汽器之间的竖直的乏汽连接管的内部及侧壁上设置有串联式乏汽引出装置；其中，汽轮机排汽口通过乏汽旁通阀分别与吸收式热泵、水冷式凝汽器相连；汽轮机、吸收式热泵与水冷式凝汽器构成余热回收凝结回路，汽轮机、乏汽旁通阀与水冷式凝汽器构成常规凝结回路，水冷式凝汽器还与水冷式冷却塔和冷却水循环水泵构成冷却水循环回路；
该串联式乏汽引出装置包括设置在竖直连接管的内部的密封隔板，位于隔板的上部侧面管壁开设的异形乏汽引出口、位于隔板的下部管壁的侧面分别开设的异形乏汽/凝结水入口，其中异形乏汽引出口与吸收式热泵的蒸发器低温热源进口和乏汽旁通阀的进口相连，吸收式热泵的蒸发器低温热源出口与乏汽旁通阀的出口和异形乏汽/凝结水入口相连，异形乏汽/凝结水入口和水冷式凝汽器的乏汽入口相连，水冷式凝汽器的凝结水送往锅炉。
2.如权利要求1所述的乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统，其特征在于，所述密封隔板采用平板式或圆滑曲面式结构。
3.如权利要求1所述的乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统，其特征在于，所述异形乏汽引出口包括一个或多个圆形、方形或不规则形的开口，当该引出口多于一个时，每个引出口均由与其相应的引出管汇总到圆形乏汽连接管后与吸收式热泵的蒸发器低温热源进口相连。
4.如权利要求1所述的乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统，其特征在于，所述异形乏汽/凝结水入口的结构包括一个或多个圆形、方形、不规则形的开口，当该入口多于一个时，其上游与每个入口相连的分水管均与吸收式热泵的蒸发器低温热源出口相连。
5.如权利要求1所述的乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统，其特征在于，所述乏汽旁通阀采用电动或手动阀门结构。
6.如权利要求1所述的乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统，其特征在于，所述系统还包括在水冷式凝汽器的冷却水循环回路上设置进出水温度传感器和流量计。 权 利 要 求 书CN 202403260 U
乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于基于吸收式换热的乏汽余热回收热电联产领域，特别涉及乏汽串联式的引入吸收式热泵的水冷式汽轮机余热回收系统。
背景技术
[0002] 目前中国北方地区供暖的主要系统形式是：热电联产、区域锅炉房和分散采暖各占约1/3，其中一次能源利用效率最高、减排效果最好、经济性最合理的热电联产的推广应用受到难以大规模扩展热网规模及其供热能力等因素的限制，亟需采取更好的技术路线与政策规划加以推广。由清华大学建筑节能研究中心创造性地开发的基于吸收式换热进行乏汽余热回收和大温差供热的相关专利技术，可实现在热电厂采用吸收式热泵回收汽轮机乏汽余热用于集中供热，将可使热电厂能源利用效率提高15～25％，并大幅扩大其供热能力。该技术已应用于工程实践并获得良好节能减排效果和经济效益。
[0003] 采用吸收式热泵实现乏汽余热回收的方式包括乏汽直接回收和间接回收两种。图1为常规的乏汽余热间接回收方式的水冷式热电联产系统结构原理图，该系统主要由水冷式凝汽器1、原有的乏汽连接管2、汽轮机6、发电机7、吸收式热泵9、水冷式冷却塔10和冷却水循环水泵11组成；其中，发电机7与汽轮机6相连，汽轮机6通过乏汽连接管2与水冷式凝汽器1相连，通过管道与吸收式热泵9相连；吸收式热泵9与水冷式凝汽器1和冷却水循环水泵11构成循环回路，水冷式凝汽器1还与水冷式冷却塔10
和冷却水循环水泵11构成回路。该余热间接回收方式为：被水冷式凝汽器1加热的冷却循环水被送入到吸收式热泵9的蒸发器进行放热，并由吸收式热泵9将其热量转移到一次网回水中加以利用，因此乏汽余热是通过冷却循环水间接地被回收利用的。
[0004] 另一种是乏汽直接回收方式的水冷式热电联产系统，与图1所不同的是，在该余热直接回收方式中，汽轮机6乏汽通过乏汽连接管2直接送入吸收式热泵9的蒸发器进行放热，并由吸收式热泵9将其热量转移到一次网回水中加以利用。但这种汽轮机乏汽冷却系统的凝汽器是采用空冷岛方式，由于其通常具有较长的圆形引出管，便于设置电动蝶阀进行乏汽流量分配和控制，因此可实现采用该乏汽直接回收方式。但是对于常规的采用水冷式凝汽器的水冷式热电联产系统，则由于无此圆管引出结构，且通常现场空间较为紧凑，几乎不可能采用通常的方法直接引出乏汽，因此无法实施直接回收方式。
[0005] 两者比较而言，前者由于需首先将乏汽余热转移到冷却水中，再由冷却水送入吸收式热泵进行余热回收，其结果是损失了10～15℃的换热温差，这将带来如下不利影响：导致吸收式热泵的蒸发温度大幅下降，导致同一台的热泵主机的制热量下降，制热系数下降，被加热的一次网回水在热泵中的温升大幅降低，加热量中乏汽余热所占比例下降，乏汽总量中被回收利用的比例下降，吸收同样的乏汽量所需要的主机台数大为增加，初投资及占用空间大幅增加，节能效益和经济收益大幅下降，许多实际热电厂热电联产系统的改造方案设计实践证明，这两种方式的乏汽回收量及其节能效益可相差2倍以上。因此，在可能的情况下应优先选用乏汽直接进入吸收式热泵进行余热回收的方式而非通过冷却
水回
收预热的间接回收方式，特别是采用空冷岛进行乏汽冷凝的汽轮机循环系统只能选择乏汽直接回收的方式。
[0006] 但是，目前大量已建和新建的采用水冷式乏汽冷却（包括直流冷却方式和湿冷方式）的热电联产系统，由于其汽轮机（低压缸）乏汽排出口与水冷式凝汽器之间往往连接较为紧凑，并且多有采用矩形管道或其它异形管道而非圆形管道进行连接，因此难以开设乏汽引出口。并且往往也难以设置或增设大型阀门用于切断或调节乏汽流量以满足吸收式热泵对乏汽余热回收的要求。由此，对于采用水冷式凝汽器的热电联产系统，特别是大型系统，几乎无法实现乏汽的直接引出，因而只得采用通过冷却水进行间接余热回收的方式。[0007] 因此，采用水冷式凝汽器的热电联产系统有必要探寻全新的乏汽引出方法以提高吸收式热泵的乏汽余热回收性能、提高节能减排效果及其经济性。
实用新型内容
[0008] 本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统，该系统增设了乏汽引出结构，将乏汽首先引入到吸收式热泵进行余热回收，然后送回水冷式凝汽器将乏汽全部冷凝，解决了乏汽直接引入吸收式热泵的技术难题，实现更高效率和更大幅度的回收乏汽余热用于供热并降低热电厂热耗率。
[0009] 本实用新型的乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统具体描述是：该系统主要包括水冷式凝汽器、汽轮机、发电机、吸收式热泵、水冷式冷却塔和冷却水循环水泵；其特征在于，还包括串联在乏汽连接管上的乏汽旁通阀，和在所述的水冷式汽轮机排汽口与水冷式凝汽器之间的竖直的乏汽连接管的内部及侧壁上设置有串联式乏汽引出装置；其中，汽轮机排汽口通过乏汽旁通阀分别与吸收式热泵、水冷式凝汽器相连；汽轮机、吸收式热泵与水冷式凝汽器构成余热回收凝结回路，汽轮机、乏汽旁通阀与水冷式凝汽器构成常规凝结回路，水冷式凝汽器还与水冷式冷却塔和冷却水循环水泵构成冷却水循环回路；
[0010] 该串联式乏汽引出装置包括设置在竖直连接管的内部的密封隔板，位于隔板的上部侧面管壁开设的异形乏汽引出口、位于隔板的下部管壁的侧面分别开设的异形乏汽/凝结水入口，其中异形乏汽引出口与吸收式热泵的蒸发器低温热源进口和乏汽旁通阀的进口相连，吸收式热泵的蒸发器低温热源出口与乏汽旁通阀的出口和异形乏汽/凝结水入口相连，异形乏汽/凝结水入口和水冷式凝汽器的乏汽入口相连，水冷式凝汽器的凝结水送往锅炉。
[0011] 本实用新型的乏汽直接回收方式为；水冷式热电厂的汽轮机乏汽采用吸收式热泵进行余热回收时，汽轮机6的乏汽经上述连接管2内的隔板上部的侧面乏汽引出口与吸收式热泵的蒸发器相连，乏汽冷凝放热后送往乏汽连接管的隔板下部的侧板开口，然后经水冷式凝汽器后由凝结水泵送往锅炉，形成串联设置关系的吸收式热泵与水冷式凝汽器的连接管路上设置有多个电动阀组成的流量分配阀组和
疏水器（属于常规的执行器件），根据吸收式热泵的热负荷需求及其变化可调节冷却水的进水温度、流量，从而调节凝汽器的换热能力及乏汽凝结量。
[0012] 上述密封隔板3可采用平板式或圆滑曲面式结构。
[0013] 上述异形乏汽引出口5可包括一个或多个圆形、方形或不规则形的开口，当该引出口多于一个时，每个引出口均由与其相应的引出管汇总到圆形乏汽连接管后与吸收式热泵9的蒸发器低温热源进口相连。
[0014] 上述异形乏汽/凝结水入口4的结构可包括一个或多个圆形、方形、不规则形的开口，当该入口多于一个时其上游与每个入口相连的分水管均与吸收式热泵9的蒸发器低温热源出口相连。
[0015] 所述乏汽旁通阀8采用电动或手动阀门结构。
[0016] 凝结回水总管上的凝结水泵14采用变频水泵，所述的水冷式凝汽器1的冷却水循环水泵11采用变频水泵。
[0017] 本系统还可包括在水冷式凝汽器1的冷却水环路上设置进出水温度传感器和流量计（图中未示出）。
[0018] 上述水冷式热电厂吸收式余热回收的乏汽直接引入方式的运行可通过常规技术编程实现，同时结合由天气状况及用户供热需求引起的对于逐时空调负荷的变化而实时进行调节的气候补偿技术，形成相应的热电联产系统全年运行调节曲线，将本实用新型装置与存储有该运行调节程序的计算机、温度压力及流量传感器等和各动力设备及阀件执行器相连即可实现本实用新型系统的全年运行调节。
[0019] 本实用新型的特点及有益效果；
[0020] 本实用新型旨在为解决采用水冷式凝汽器的热电联产系统的乏汽如何引出到吸收式热泵的难题，提出了完整的技术方案及工程实施装置，避免了通常采用的回收能量水平较低的冷却水余热的吸收式余热回收方案及其过差的节能减排效果与经济效益，可实现比更高的余热回收运行效率，其乏汽利用量及经济效益可提高1～2倍以上，由此最大程度地提高热电厂的热耗率和整个热电联产集中供热系统的能源综合利用效益，适用于已有水冷式热电联产系统的吸收式乏汽余热回收节能改造，也适合于新建水冷式热电联产系统，具有工程实用价值。
附图说明
[0021] 图1是采用常规的乏汽间接回收方式的水冷式热电联产系统结构原理图，[0022] 图2是本实用新型乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统组成示意图。
[0023] 图1、2中各部件编号与名称如下。
[0024] 水冷式凝汽器1、原有的乏汽连接管2、密封隔板3、异形乏汽/凝结水入口4、异形乏汽引出口5、汽轮机6、发电机7、乏汽旁通阀8、吸收式热泵9、水冷式冷却塔10、冷却水循环水泵11、凝结水箱12、疏水器13、凝结水泵14。
具体实施方式
[0025] 本实用新型的乏汽串联式引入热泵的水冷式汽轮机余热直接回收系统结合附图及实施例详细说明如下：
[0026] 本实用新型的乏汽串联式引入吸收式热泵的水冷式汽轮机余热回收系统，如图2所示，该系统主要包括与常规的采用水冷式汽轮机循环系统的热电联产系统相同的设备：
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