一种燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统及运行方法与流程
未命名
09-22
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1.本发明属于燃气蒸汽联合循环机组的能源利用技术领域,具体涉及一种燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统及运行方法。
背景技术:
2.新能源发电,尤其是燃气-蒸汽联合发电机组,以其环保、低碳、快速启停等众多优势得到大力发展,对满足电力负荷增长的需求,改善电网结构,提高电网供电可靠性起到积极作用,成为新型电力系统的重要支撑。
3.对于燃气轮机而言,压气机消耗功率占燃气轮机做功量的60%左右。在实际机组运行过程中,燃气轮机输出电功率受多个运行参数影响,其中环境温度影响较大。如,一台功率为128mw的燃气轮机,夏季环境温度每增加1℃,燃气轮机发电功率将减少约0.65%。
4.对于蒸汽轮机而言,高温、高压蒸汽在汽轮机内做功,做过功的乏汽需要在凝汽器中凝结成水,进行循环使用,该过程乏汽对外释放大量热量造成热损失,其热损失高达50%以上。在夏季受环境温度影响,机组处于低真空方式运行,机组经济性降低。如,一台功率为128mw的燃气轮机与65mw蒸汽轮机的联合循环机组,环境温度使凝汽器循环水入口温度每增加1℃,机组真空降低约0.5kpa,蒸汽轮机发电功率将减少约0.67%。
5.受蒸汽轮机生产工艺限制,乏汽在凝汽器的热损失是不可避免的;自然环境不可受控,高温环境使压气机耗功增加,燃气轮机输出功率减小,同时凝汽器真空降低,蒸汽轮机做功能力下降。由于受生产工艺以及环境温度影响,增大了燃气蒸汽联合循环机组的发电能源消耗。
技术实现要素:
6.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,而提供一种设计合理、运行可靠的燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统及运行方法,能够减少发电能源消耗。
7.本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统,其特征是,包括溴化锂吸收式热泵(简称热泵)、凝汽器、热用户、回热加热器、空气换热器、循环水泵、热网水泵、凝结水泵和冷却水泵;所述凝汽器通过循环水管路与热泵连接,所述循环水泵连接在循环水管路上;所述热用户通过热网水管路与热泵连接,所述热网水泵连接在热网水管路上;所述回热加热器通过凝结水管路与热泵连接,所述凝结水泵连接在凝结水管路上;所述空气换热器通过冷却水管路与热泵连接,所述冷却水泵连接在冷却水管路上;所述循环水管路包括循环水主管路和循环水分管路,所述循环水主管路上安装有阀门二和阀门四,所述循环水分管路上分别安装有阀门一和阀门三;所述热网水管路包括热网水主管路和热网水分管路,所述热网水主管路上安装有阀门六和阀门八,所述热网水分管路上分别安装有阀门五和阀门七;所述凝结水管路包括凝结水主管路和凝结水分管路,所述凝结水主管路上安装有阀门九、阀门十和阀门十一;所述冷却水管路包括冷却水主
管路和冷却水分管路,所述冷却水主管路上安装有阀门十三和阀门十四,所述冷却水分管路上安装有阀门十二;所述热泵的蒸汽进入管道上安装有阀门十五。
8.进一步的,所述循环水泵安装在循环水主管路上,所述热网水泵安装在热网水主管路上,所述凝结水泵安装在凝结水分管路上,所述冷却水泵安装在冷却水主管路上。
9.进一步的,所述热泵的驱动蒸汽来自蒸汽轮机抽汽;所述凝汽器对汽轮机乏汽冷却,冷却介质为循环水,所述循环水泵可将循环水送入凝汽器;所述热用户的高温水来自热泵,所述热网水泵可将热网水送入热用户;所述回热加热器利用蒸汽轮机抽汽加热凝结水,所述凝结水泵可将乏汽凝结成的水送入热泵;所述空气换热器通过冷却水降低进入压气机的空气温度,所述冷却水泵可将冷却水送入空气换热器。
10.进一步的,蒸汽轮机乏汽的热量释放给凝汽器中的循环水,升温后的循环水通过循环水管路进入热泵,在热泵中释放热量,冷却后的循环水重新进入凝汽器;所述热用户的回水通过热网水管路进入热泵,在热泵中吸收热量,升温后的热水供给热用户;蒸汽轮机乏汽在凝汽器中凝结的水通过凝结水管路进入热泵,在热泵内吸收热量,升温后的凝结水进入回热加热器;所述空气换热器的入口风在空气换热器中与冷却水进行热交换,升温后的冷却水通过冷却水管路进入热泵,在热泵内吸收热量,冷却后的冷水重新进入空气换热器;热泵的驱动汽源在热泵内释放热量,凝结成的水返回到回热加热器中。
11.运行方法如下:冬季运行时,利用热泵提取乏汽中的热量,释放给热网水,供给热用户使用;蒸汽轮机乏汽得到全部利用,没有热量损失;依据热力学第一定律,理论上蒸汽轮机效率可达100%。
12.夏季运行时,利用热泵提取乏汽中的热量,释放给乏汽凝结成的水;减少了回热加热器用汽,增加了蒸汽做功能力;同时凝汽器入口循环水温度得到降低,提高了机组真空,增加了机组出力;利用热泵对冷却水制冷,通过冷却水媒介提取空气中的热量,降低了进入压气机的空气温度,减少了压气机耗功,燃气轮机输出功率增加。
13.热泵停止运行时,系统可恢复到原系统运行模式。
14.冬季运行方法:
①
开启阀门一、阀门二、阀门四,关闭阀门三,开启循环水泵,将循环水引入系统,待循环水管路充满水后,关闭阀门一;
②
开启阀门五、阀门六、阀门八,关闭阀门七,开启热网水泵,将热网水引入系统,待热网水管路充满水后,关闭阀门五;
③
开启阀门九,关闭阀门十和阀门十一,开启凝结水泵,凝结水不进入热泵中;
④
关闭阀门十二,停止冷却水泵,冷却水不进入热泵中;
⑤
开启阀门十五,热泵投入运行。
15.夏季运行方法:
①
开启阀门一、阀门二、阀门四,关闭阀门三,开启循环水泵,将循环水引入系统,待循环水管路充满水后,关闭阀门一;
②
关闭阀门五和阀门七,停止热网水泵;
③
关闭阀门九,开启阀门十和阀门十一,开启凝结水泵,凝结水进入热泵中;
④
开启阀门十二、阀门十三、阀门十四,开启冷却水泵,将冷却水引入系统,待冷却水管路充满水后,关闭阀门十二;
⑤
开启阀门十五,热泵投入运行。
16.热泵退出运行方法:
①
关闭阀门十五,热泵退出运行;
②
开启阀门一和阀门三,关闭阀门二和阀门四,开启循环水泵,进行循环水原系统运行模式;
③
开启阀门五和阀门七,关闭阀门六和阀门八,开启热网水泵,进行热网水原系统运行模式;
④
开启阀门九,关闭阀门十和阀门十一,开启凝结水泵,进行凝结水原系统运行模式;
⑤
关闭阀门十二,冷却水泵
退出运行。
17.本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:系统简单、性能可靠、制作成本低。通过热泵提取蒸汽轮机乏汽热量,冬天制热,为热用户提供热源;夏天制冷,降低了凝汽器入口循环水温度以及压气机入口空气温度,为设备创造了有利的运行条件。运用本发明后,解决了由于生产工艺造成的蒸汽轮机乏汽热损失的问题,也解决了由于环境温度影响的蒸汽轮机做功能力下降以及压气机耗功增加问题,减少了能源消耗,具有较高的实用价值。
附图说明
18.图1是本发明系统的结构示意图。
19.图中:热泵1、凝汽器2、热用户3、回热加热器4、空气换热器5、循环水泵6、热网水泵7、凝结水泵8、冷却水泵9、阀门一10、阀门二11、阀门三12、阀门四13、阀门五14、阀门六15、阀门七16、阀门八17、阀门九18、阀门十19、阀门十一20、阀门十二21、阀门十三22、阀门十四23、阀门十五24。
具体实施方式
20.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
21.参见图1,一种燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统,包括热泵1、凝汽器2、热用户3、回热加热器4、空气换热器5、循环水泵6、热网水泵7、凝结水泵8和冷却水泵9;凝汽器2通过循环水管路与热泵1连接,循环水泵6连接在循环水管路上;热用户3通过热网水管路与热泵1连接,热网水泵7连接在热网水管路上;回热加热器4通过凝结水管路与热泵1连接,凝结水泵8连接在凝结水管路上;空气换热器5通过冷却水管路与热泵1连接,冷却水泵9连接在冷却水管路上。
22.具体的,循环水管路包括循环水主管路和循环水分管路,循环水主管路上安装有阀门二11和阀门四13,循环水分管路上分别安装有阀门一10和阀门三12;热网水管路包括热网水主管路和热网水分管路,热网水主管路上安装有阀门六15和阀门八17,热网水分管路上分别安装有阀门五14和阀门七16;凝结水管路包括凝结水主管路和凝结水分管路,凝结水主管路上安装有阀门九18、阀门十19和阀门十一20;冷却水管路包括冷却水主管路和冷却水分管路,冷却水主管路上安装有阀门十三22和阀门十四23,冷却水分管路上安装有阀门十二21;热泵1的蒸汽进入管道上安装有阀门十五24。循环水泵6安装在循环水主管路上,热网水泵7安装在热网水主管路上,凝结水泵8安装在凝结水分管路上,冷却水泵9安装在冷却水主管路上。
23.具体的,热泵1的驱动蒸汽来自蒸汽轮机抽汽;凝汽器2对汽轮机乏汽冷却,冷却介质为循环水,循环水泵6可将循环水送入凝汽器2;热用户3的高温水来自热泵1,热网水泵7可将热网水送入热用户3;回热加热器4利用蒸汽轮机抽汽加热凝结水,凝结水泵8可将乏汽凝结成的水送入热泵1;空气换热器5通过冷却水降低进入压气机的空气温度,冷却水泵9可将冷却水送入空气换热器5。
24.具体的,蒸汽轮机乏汽的热量释放给凝汽器2中的循环水,升温后的循环水通过循环水管路进入热泵1,在热泵1中释放热量,冷却后的循环水重新进入凝汽器2;热用户3的回
水通过热网水管路进入热泵1,在热泵1中吸收热量,升温后的热水供给热用户3;蒸汽轮机乏汽在凝汽器2中凝结的水通过凝结水管路进入热泵1,在热泵1内吸收热量,升温后的凝结水进入回热加热器4;空气换热器5的入口风在空气换热器5中与冷却水进行热交换,升温后的冷却水通过冷却水管路进入热泵1,在热泵1内吸收热量,冷却后的冷水重新进入空气换热器5;热泵1的驱动汽源在热泵1内释放热量,凝结成的水返回到回热加热器4中。
25.运行方法如下:冬季运行时:
①
开启阀门一10、阀门二11、阀门四13,关闭阀门三12,开启循环水泵6,将循环水引入系统,待循环水管路充满水后,关闭阀门一10;
②
开启阀门五14、阀门六15、阀门八17,关闭阀门七16,开启热网水泵7,将热网水引入系统,待热网水管路充满水后,关闭阀门五14;
③
开启阀门九18,关闭阀门十19和阀门十一20,开启凝结水泵8,凝结水不进入热泵1中;
④
关闭阀门十二21,停止冷却水泵9,冷却水不进入热泵1中;
⑤
开启阀门十五24,热泵1投入运行。
26.夏季运行时:
①
开启阀门一10、阀门二11、阀门四13,关闭阀门三12,开启循环水泵6,将循环水引入系统,待循环水管路充满水后,关闭阀门一10;
②
关闭阀门五14和阀门七16,停止热网水泵7;
③
关闭阀门九18,开启阀门十19和阀门十一20,开启凝结水泵8,凝结水进入热泵1中;
④
开启阀门十二21、阀门十三22、阀门十四23,开启冷却水泵9,将冷却水引入系统,待冷却水管路充满水后,关闭阀门十二21;
⑤
开启阀门十五24,热泵1投入运行。
27.热泵1退出运行时:
①
关闭阀门十五24,热泵1退出运行;
②
开启阀门一10和阀门三12,关闭阀门二11和阀门四13,开启循环水泵6,进行循环水原系统运行模式;
③
开启阀门五14和阀门七16,关闭阀门六15和阀门八17,开启热网水泵7,进行热网水原系统运行模式;
④
开启阀门九18,关闭阀门十19和阀门十一20,开启凝结水泵8,进行凝结水原系统运行模式;
⑤
关闭阀门十二21,冷却水泵9退出运行。
28.本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
29.虽然本发明已以实施例公开如上,但其并非用以限定本发明的保护范围,任何熟悉该项技术的技术人员,在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰,均应属于本发明的保护范围。
技术特征:
1.一种燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统,其特征是,包括热泵(1)、凝汽器(2)、热用户(3)、回热加热器(4)、空气换热器(5)、循环水泵(6)、热网水泵(7)、凝结水泵(8)和冷却水泵(9);所述凝汽器(2)通过循环水管路与热泵(1)连接,所述循环水泵(6)连接在循环水管路上;所述热用户(3)通过热网水管路与热泵(1)连接,所述热网水泵(7)连接在热网水管路上;所述回热加热器(4)通过凝结水管路与热泵(1)连接,所述凝结水泵(8)连接在凝结水管路上;所述空气换热器(5)通过冷却水管路与热泵(1)连接,所述冷却水泵(9)连接在冷却水管路上;所述循环水管路包括循环水主管路和循环水分管路,所述循环水主管路上安装有阀门二(11)和阀门四(13),所述循环水分管路上分别安装有阀门一(10)和阀门三(12);所述热网水管路包括热网水主管路和热网水分管路,所述热网水主管路上安装有阀门六(15)和阀门八(17),所述热网水分管路上分别安装有阀门五(14)和阀门七(16);所述凝结水管路包括凝结水主管路和凝结水分管路,所述凝结水主管路上安装有阀门九(18)、阀门十(19)和阀门十一(20);所述冷却水管路包括冷却水主管路和冷却水分管路,所述冷却水主管路上安装有阀门十三(22)和阀门十四(23),所述冷却水分管路上安装有阀门十二(21);所述热泵(1)的蒸汽进入管道上安装有阀门十五(24);所述循环水泵(6)安装在循环水主管路上,所述热网水泵(7)安装在热网水主管路上,所述凝结水泵(8)安装在凝结水分管路上,所述冷却水泵(9)安装在冷却水主管路上。2.根据权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统,其特征是,所述热泵(1)的驱动蒸汽来自蒸汽轮机抽汽;所述凝汽器(2)对汽轮机乏汽冷却,冷却介质为循环水,所述循环水泵(6)能够将循环水送入凝汽器(2);所述热用户(3)的高温水来自热泵(1),所述热网水泵(7)能够将热网水送入热用户(3);所述回热加热器(4)利用蒸汽轮机抽汽加热凝结水,所述凝结水泵(8)能够将乏汽凝结成的水送入热泵(1);所述空气换热器(5)通过冷却水降低进入压气机的空气温度,所述冷却水泵(9)能够将冷却水送入空气换热器(5)。3.根据权利要求1或2所述的燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统,其特征是,蒸汽轮机乏汽的热量释放给凝汽器(2)中的循环水,升温后的循环水通过循环水管路进入热泵(1),在热泵(1)中释放热量,冷却后的循环水重新进入凝汽器(2);所述热用户(3)的回水通过热网水管路进入热泵(1),在热泵(1)中吸收热量,升温后的热水供给热用户(3);蒸汽轮机乏汽在凝汽器(2)中凝结的水通过凝结水管路进入热泵(1),在热泵(1)内吸收热量,升温后的凝结水进入回热加热器(4);所述空气换热器(5)的入口风在空气换热器(5)中与冷却水进行热交换,升温后的冷却水通过冷却水管路进入热泵(1),在热泵(1)内吸收热量,冷却后的冷水重新进入空气换热器(5);热泵(1)的驱动汽源在热泵(1)内释放热量,凝结成的水返回到回热加热器(4)中。4.一种如权利要求1-3中任一项所述的燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统的运行方法,其特征是:冬季运行时:
①
开启阀门一(10)、阀门二(11)、阀门四(13),关闭阀门三(12),开启循环水泵(6),将循环水引入系统,待循环水管路充满水后,关闭阀门一(10);
②
开启阀门五(14)、阀门六(15)、阀门八(17),关闭阀门七(16),开启热网水泵(7),将热网水引入系统,待热网水管路充满水后,关闭阀门五(14);
③
开启阀门九(18),关闭阀门十(19)和阀门十一(20),开启凝结水泵(8),凝结水不进入热泵(1)中;
④
关闭阀门十二(21),停止冷却水泵
(9),冷却水不进入热泵(1)中;
⑤
开启阀门十五(24),热泵(1)投入运行;夏季运行时:
①
开启阀门一(10)、阀门二(11)、阀门四(13),关闭阀门三(12),开启循环水泵(6),将循环水引入系统,待循环水管路充满水后,关闭阀门一(10);
②
关闭阀门五(14)和阀门七(16),停止热网水泵(7);
③
关闭阀门九(18),开启阀门十(19)和阀门十一(20),开启凝结水泵(8),凝结水进入热泵(1)中;
④
开启阀门十二(21)、阀门十三(22)、阀门十四(23),开启冷却水泵(9),将冷却水引入系统,待冷却水管路充满水后,关闭阀门十二(21);
⑤
开启阀门十五(24),热泵(1)投入运行;热泵(1)退出运行时:
①
关闭阀门十五(24),热泵(1)退出运行;
②
开启阀门一(10)和阀门三(12),关闭阀门二(11)和阀门四(13),开启循环水泵(6),进行循环水原系统运行模式;
③
开启阀门五(14)和阀门七(16),关闭阀门六(15)和阀门八(17),开启热网水泵(7),进行热网水原系统运行模式;
④
开启阀门九(18),关闭阀门十(19)和阀门十一(20),开启凝结水泵(8),进行凝结水原系统运行模式;
⑤
关闭阀门十二(21),冷却水泵(9)退出运行。
技术总结
本发明公开了一种燃气蒸汽联合循环机组的乏汽利用系统及运行方法,包括热泵、凝汽器、热用户、回热加热器、空气换热器、循环水泵、热网水泵、凝结水泵和冷却水泵;凝汽器通过循环水管路与热泵连接,循环水泵连接在循环水管路上;热用户通过热网水管路与热泵连接,热网水泵连接在热网水管路上;回热加热器通过凝结水管路与热泵连接,凝结水泵连接在凝结水管路上;空气换热器通过冷却水管路与热泵连接,冷却水泵连接在冷却水管路上。通过热泵提取蒸汽轮机乏汽的热量,冬天制热,为热用户提供热源;夏天制冷,降低了凝汽器入口循环水温度以及压气机入口空气温度,为设备创造了有利的运行条件。件。件。
技术研发人员:郭容赫 王政先 克成瑜 张洪涛
受保护的技术使用者:华电电力科学研究院有限公司
技术研发日:2023.07.14
技术公布日:2023/9/20
版权声明
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