一种冷却塔循环水余热回收热泵系统及方法与流程

本发明涉及冷却塔循环水余热回收，具体为一种冷却塔循环水余热回收热泵系统及方法。

背景技术：

1、冷却塔作为热电厂冷端系统的核心设备，承担着将汽轮机排汽冷凝过程中释放的大量热量通过蒸发散热排入大气的功能，蕴含巨大的低品位余热回收潜力，然而，由于该余热品位低、波动大、且与主机安全运行强耦合，其高效回收长期面临技术瓶颈；

2、现有冷却塔余热回收技术主要分为三类：一是直接换热式回收，采用板式换热器或管壳式换热器将循环冷却水与低温热用户进行直接热交换，但仅能实现热量平移而无法提升，难以满足中高温热用户需求，应用范围受限，二是吸收式热泵回收，利用电厂富裕的低压蒸汽或高温烟气作为驱动热源，但存在设备体积庞大、对驱动热源品质要求高、部分负荷性能差、溴化锂溶液易结晶腐蚀等缺点，且夏季缺乏稳定驱动热源，系统闲置率高，三是压缩式热泵回收，通过输入电能将低品位余热泵送至高品位，具有温度提升幅度大、能效比高、运行灵活等优势，是当前最具发展前景的技术路线；

3、但是现有的压缩式热泵存在以下缺陷：低品位热源适应性差，多数系统采用干式蒸发器，传热系数低，循环水温降小，余热提取不充分，定频压缩机面对水温波动时蒸发压力不稳定、部分负荷能效差，同时存在取水点设计不当引发的安全问题，并且还存在传统过滤器阻力大，流速低、易堵塞、需频繁停机人工拆洗的问题，为此，本方案提出了一种冷却塔循环水余热回收热泵系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种冷却塔循环水余热回收热泵系统及方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，包括有冷却塔集水池，且系统源侧起始于冷却塔集水池，所述冷却塔集水池取水口处通过管道和法兰连接有对循环水进行过滤净化的过滤器，所述过滤器内包括有外壳、顶盖、进水管、出水管和排污管，所述过滤器的出水管处通过管道和法兰连接有蒸发器与压缩机模块；

3、所述蒸发器与压缩机模块的一侧通过管道串联布置有冷凝器，所述蒸发器与压缩机模块的另一侧通过回水管与冷却塔循环前池相连，所述冷凝器的一侧连接有用于预热输送的梯级升温组件，所述梯级升温组件包括有板式换热器，所述冷凝器的加热侧进口处通过管道与板式换热器的出水端相连，所述过滤器的内部设有辅助增流过滤的旋流发生组件。

4、进一步的，所述梯级升温组件还包括有通过取水支路连接在板式换热器进水端的除盐水箱模块，且板式换热器的进水端与除盐水箱模块的出口旁接。

5、进一步的，所述冷凝器与蒸发器与压缩机模块之间的制冷剂回路中串联布置有用于调节制冷剂流量的电子膨胀阀，所述板式换热器将初步预热后的除盐水通过热水输送管送入除氧器入口。

6、进一步的，所述蒸发器与压缩机模块包括有满液式蒸发器和变频螺杆压缩机，所述冷凝器选用为壳管式冷凝设备。

7、进一步的，所述外壳的顶端通过环形分布的螺栓安装有顶盖，所述顶盖的侧面连接有倾斜的进水管，且进水管通过法兰和管道与冷却塔集水池取水口处相连，所述出水管连接在外壳的侧面，所述外壳的底端中心处连接有排出污水的排污管。

8、进一步的，所述旋流发生组件包括有通过轴承安装在顶盖中心处的中轴，所述外壳的内腔中套接有过滤杂质的滤筒，所述滤筒的内壁中设有周向环形分布的螺旋纹；

9、所述螺旋纹与滤筒之间构成一体成型结构，螺旋纹利于杂质在滤筒底部集聚。

10、进一步的，所述顶盖位于外壳内部的底端焊接有筒状环隙架，所述环隙架的内腔中焊接有稳定旋流并增速的导流筒，且导流筒由环形分布的叶片与中空筒组成，中空筒隔空套接在中轴的外侧。

11、进一步的，所述导流筒的上方设有与中轴外壁之间构成焊接结构的涡轮，所述外壳内腔的底端通过轴承安装有带有中空腔的转轴，所述转轴的内壁中连接有一体成型的定位凸壁。

12、进一步的，所述中轴的底端开设有与定位凸壁之间构成密封插接结构的定位槽口；

13、所述转轴的一侧连接有一端与滤筒之间构成平行结构的反洗臂，所述反洗臂的一侧设有等间隔分布的负压吸嘴，所述排污管连接于外部的负压吸泵。

14、一种冷却塔循环水余热回收方法，包括以下步骤：

15、s1：源侧循环水过滤，冷却塔集水池内的循环水经取水口进入过滤器，过滤器内旋流发生组件启动，水流冲击涡轮带动中轴旋转，导流筒整流旋流，滤筒内壁螺旋纹引导水流贴壁螺旋下行，杂质在离心力与螺旋输运作用下集聚于底部集污腔，净化的循环水经出水管送入蒸发器与压缩机模块，中轴使转轴带动反洗臂旋转清理滤筒外壁；

16、s2：热泵循环取热与制冷剂调节，循环水进入蒸发器与压缩机模块的满液式蒸发器中释放低品位热能，制冷剂r134a在蒸发器内吸热汽化，汽化后的制冷剂经变频螺杆压缩机压缩升压，进入壳管式冷凝器，制冷剂回路中电子膨胀阀根据负荷动态调节流量，控制制冷剂节流降压过程，保障循环效率，余热回收后的冷却介质再次循环进入冷却塔循环前池；

17、s3：除盐水梯级预热，除盐水箱模块的除盐水经取水支路旁接进入板式换热器，与冷凝器加热后的高温循环水换热，完成初步预热，预热后的除盐水通过管道送入冷凝器的加热侧进口，进入梯级升温阶段；

18、s4：预热后的除盐水在壳管式冷凝器内被制冷剂冷凝释放的高品位热能加热至50-60℃，加热后的除盐水通过热水输送管送入除氧器入口，与电厂主系统无缝耦合，满足除氧工艺温度需求。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1.本发明通过满液式蒸发器与变频螺杆压缩机协同，配合过滤器三级旋流结构确保水质，提升了循环水温降和余热提取量；

21、2.本发明通过变频压缩机与电子膨胀阀协同调节，维持蒸发压力稳定，能效波动极小，解决了传统定频热泵在循环水温波动时能效急剧下降的问题；

22、3.本发明通过源侧集水池取水加上前池回水消除对主机影响，使用侧双级加热确保除氧器入口水温稳定，无需人工干预；

23、4.本发明通过水力自驱过滤降低运维成本，双级加热降低压缩机功耗，投资回收期大幅缩短，收益率显著提升；

24、5.本发明通过回收大量余热，节约标准煤，从而减少了二氧化碳排放及热污染排放。

1.一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，包括有冷却塔集水池，且系统源侧起始于冷却塔集水池，所述冷却塔集水池取水口处通过管道和法兰连接有对循环水进行过滤净化的过滤器（1），所述过滤器（1）内包括有外壳（101）、顶盖（102）、进水管（103）、出水管（104）和排污管（105），其特征在于：所述过滤器（1）的出水管（104）处通过管道和法兰连接有蒸发器与压缩机模块（2）；

2.根据权利要求1所述的一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，其特征在于：所述梯级升温组件还包括有通过取水支路连接在板式换热器（4）进水端的除盐水箱模块（6），且板式换热器（4）的进水端与除盐水箱模块（6）的出口旁接。

3.根据权利要求2所述的一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，其特征在于：所述冷凝器（3）与蒸发器与压缩机模块（2）之间的制冷剂回路中串联布置有用于调节制冷剂流量的电子膨胀阀（5），所述板式换热器（4）将初步预热后的除盐水通过热水输送管送入除氧器（7）入口。

4.根据权利要求3所述的一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，其特征在于：所述蒸发器与压缩机模块（2）包括有满液式蒸发器和变频螺杆压缩机，所述冷凝器（3）选用为壳管式冷凝设备。

5.根据权利要求1所述的一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，其特征在于：所述外壳（101）的顶端通过环形分布的螺栓安装有顶盖（102），所述顶盖（102）的侧面连接有倾斜的进水管（103），且进水管（103）通过法兰和管道与冷却塔集水池取水口处相连，所述出水管（104）连接在外壳（101）的侧面，所述外壳（101）的底端中心处连接有排出污水的排污管（105）。

6.根据权利要求5所述的一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，其特征在于：所述旋流发生组件包括有通过轴承安装在顶盖（102）中心处的中轴（8），所述外壳（101）的内腔中套接有过滤杂质的滤筒（10），所述滤筒（10）的内壁中设有周向环形分布的螺旋纹（13）；

7.根据权利要求6所述的一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，其特征在于：所述顶盖（102）位于外壳（101）内部的底端焊接有筒状环隙架（9），所述环隙架（9）的内腔中焊接有稳定旋流并增速的导流筒（15），且导流筒（15）由环形分布的叶片与中空筒组成，中空筒隔空套接在中轴（8）的外侧。

8.根据权利要求7所述的一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，其特征在于：所述导流筒（15）的上方设有与中轴（8）外壁之间构成焊接结构的涡轮（11），所述外壳（101）内腔的底端通过轴承安装有带有中空腔的转轴（12），所述转轴（12）的内壁中连接有一体成型的定位凸壁（17）。

9.根据权利要求8所述的一种冷却塔循环水余热回收热泵系统，其特征在于：所述中轴（8）的底端开设有与定位凸壁（17）之间构成密封插接结构的定位槽口（16）；

10.一种冷却塔循环水余热回收方法，应用了权利要求1-9任意一项所述的冷却塔循环水余热回收热泵系统，其特征在于，包括以下步骤：