一种汽轮机余热利用系统及其方法与流程

1.本发明涉及汽轮机凝汽技术领域，具体为一种汽轮机余热利用系统及其方法。


背景技术：

2.凝汽式汽轮机系统的凝汽器是汽轮机组的一个重要附属设备，其作用是使汽轮机排汽冷却成凝结水，目前通用的方法是使用冷凝器通过间接换热，消耗大量冷却水使汽轮机排出的蒸汽冷却成冷凝水得到相对真空，使蒸汽对汽轮机的做功效率得到最大。其运行工况的正常与否，直接影响到整个机组的安全和经济运行。
3.目前凝汽式汽轮机是采用换热管表面式凝汽器。由于是间壁式传热形式存在有热阻（循环水换热管产生水垢后热阻更大），热经济性差并浪费大量的循环水。在纯凝汽式汽轮机的热力循环（朗肯循环）中，新蒸汽的热量在汽轮机中转变为功的部分只占30%左右，而其余的70%左右的热量随乏汽（在汽轮机中作完功的排汽）进入凝汽器，在凝结过程中被循环水带走进入凉水塔蒸发浪费大量循环水。
4.因此，提出一种汽轮机余热利用系统及其方法来解决上述问题很有必要。


技术实现要素：

5.（一）解决的技术问题本发明的目的在于提供一种汽轮机余热利用系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的现有的汽轮机凝汽系统浪费余热和冷却水的问题。
6.（二）技术方案为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种汽轮机余热利用系统，包括余热回收动能机、汽轮机、闭路循环冷却水系统和制冷系统，所述余热回收动能机进汽端与汽轮机的末级缸排汽端连通，所述余热回收动能机的出液端与制冷系统的热源进液端连通，制冷系统的出液端与冷凝水泵的进液端连通，冷凝水泵的出液端与蒸汽锅炉的进液端连通；所述余热回收动能机包括第一换热器、膨胀机、第二换热器和工质泵，所述第一换热器通入有汽轮机末级缸排汽和高压液体工质，所述第一换热器的排气口与膨胀机进气口连通，所述膨胀机排气口与第二换热器进气口连通，所述第二换热器排液口与工质泵进液口连通，工质泵出液口与第一换热器的进液口连通，所述膨胀机连接有发电机或压缩机；所述制冷系统的制冷剂通过制冷剂循环管路出通到闭路循环水系统闭路循环冷却水系统与冷却水进行换热后返回制冷系统，所述闭路循环冷却水系统的冷却水通过冷却水循环管路出通到余热回收动能机与低压气体工质通过第二换热器换热后返回闭路循环冷却水系统。
7.优选的，所述制冷剂与冷却水通过第三换热器换热。
8.优选的，所述工质泵与第二换热器之间设有用于存放低压液体工质的储液罐。
9.一种汽轮机余热利用方法，包括以下步骤：
a.将汽轮机末级排气作为热源送入余热回收动能机，末级排气通过余热回收动能机中第一换热器加热高压液体工质成为高压气体工质，同时末级排气降温凝结为初温冷凝水，高压过热气体工质进入膨胀机进行膨胀做功，膨胀机出口的低压气体工质进行入第二换热器与冷源换热凝结为低压液体工质，然后由工质泵提压为高压液体工质送入第一换热器进行循环；b.将初温冷凝水作为热源送入制冷系统，制冷系统对闭路循环冷却水系统中冷却水进行降温，同时初温冷凝水降温为终温冷却水；c.闭路循环冷却水系统中冷却水通过冷却水循环管路出通到第二换热器为低压气体工质凝结提供冷源；d.终温冷却水作为锅炉供水由冷凝水泵泵入蒸汽锅炉完成水蒸气朗肯闭路循环过程。
10.优选的，所述制冷系统为吸附式制冷系统或吸收式制冷系统。
11.（三）有益效果与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：通过余热回收动能机和制冷系统，可对汽轮机乏气余热进行分级回收，一级回收的热能通过膨胀机转换为机械能驱动发电机或压缩机，二级回收的热能为制冷系统提供热源，供其完成制冷，并通过闭路循环冷却水系统为余热回收动能机中的低压气体工质凝结提供冷源，从而避免余热浪费，同时通过两级余热回收，可使乏气凝结降温，相较凉水塔，避免循环水蒸发浪费。
附图说明
12.图1为本发明汽轮机余热利用系统示意图。
13.图中：1、余热回收动能机；2、汽轮机；3、蒸汽锅炉；4、冷凝水泵；5、闭路循环冷却水系统；6、制冷系统。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
15.请参阅图1所示，一种汽轮机余热利用系统，包括余热回收动能机1、汽轮机2、闭路循环冷却水系统5和制冷系统6，制冷系统6采用吸附式制冷系统或吸收式制冷系统，余热回收动能机1进汽端与汽轮机2的末级缸排汽端连通，余热回收动能机1的出液端与制冷系统6的热源进液端连通，制冷系统6的出液端与冷凝水泵4的进液端连通，冷凝水泵4的出液端与蒸汽锅炉3的进液端连通；余热回收动能机1包括第一换热器、膨胀机、第二换热器和工质泵，第一换热器通入有汽轮机2末级缸排汽和高压液体工质，第一换热器的排气口与膨胀机进气口连通，膨胀机排气口与第二换热器进气口连通，第二换热器排液口与工质泵进液口连通，工质泵出液口与第一换热器的进液口连通，膨胀机连接有发电机或压缩机，工质泵与第二换热器之间设有用于存放低压液体工质的储液罐，以便对工质进行缓存；制冷系统6的制冷剂通过制冷剂循环管路出通到闭路循环水系统闭路循环冷却水
系统5通过第三换热器换热与冷却水进行换热后返回制冷系统6，闭路循环冷却水系统5的冷却水通过冷却水循环管路出通到余热回收动能机1与低压气体工质通过第二换热器换热后返回闭路循环冷却水系统5。
16.一种汽轮机余热利用方法，包括以下步骤：a.将汽轮机2末级排气作为热源送入余热回收动能机1，末级排气通过余热回收动能机1中第一换热器加热高压液体工质成为高压气体工质，同时末级排气降温凝结为初温冷凝水，高压过热气体工质进入膨胀机进行膨胀做功，膨胀机出口的低压气体工质进行入第二换热器与冷源换热凝结为低压液体工质，然后由工质泵提压为高压液体工质送入第一换热器进行循环；b.将初温冷凝水作为热源送入制冷系统，制冷系统对闭路循环冷却水系统5中冷却水进行降温，同时初温冷凝水降温为终温冷却水；c.闭路循环冷却水系统5中冷却水通过冷却水循环管路出通到第二换热器为低压气体工质凝结提供冷源。
17.d.终温冷却水作为锅炉供水由冷凝水泵4泵入蒸汽锅炉3完成水蒸气朗肯闭路循环过程。
18.综上所述：通过对汽轮机乏气余热进行分级回收，一级回收的热能通过膨胀机转换为机械能驱动发电机或压缩机，二级回收的热能为制冷系统提供热源，供其完成制冷，并通过闭路循环冷却水系统为余热回收动能机中的低压气体工质凝结提供冷源，从而避免余热浪费，同时通过两级余热回收，可使乏气凝结降温，相较凉水塔，避免循环水蒸发浪费。
19.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种汽轮机余热利用系统，其特征在于：包括余热回收动能机（1）、汽轮机（2）、闭路循环冷却水系统（5）和制冷系统（6），所述余热回收动能机（1）进汽端与汽轮机（2）的末级缸排汽端连通，所述余热回收动能机（1）的出液端与制冷系统（6）的热源进液端连通，制冷系统（6）的出液端与冷凝水泵（4）的进液端连通，冷凝水泵（4）的出液端与蒸汽锅炉（3）的进液端连通；所述余热回收动能机（1）包括第一换热器、膨胀机、第二换热器和工质泵，所述第一换热器通入有汽轮机（2）末级缸排汽和高压液体工质，所述第一换热器的排气口与膨胀机进气口连通，所述膨胀机排气口与第二换热器进气口连通，所述第二换热器排液口与工质泵进液口连通，工质泵出液口与第一换热器的进液口连通，所述膨胀机连接有发电机或压缩机；所述制冷系统（6）的制冷剂通过制冷剂循环管路出通到闭路循环水系统闭路循环冷却水系统（5）与冷却水进行换热后返回制冷系统（6），所述闭路循环冷却水系统（5）的冷却水通过冷却水循环管路出通到余热回收动能机（1）与低压气体工质通过第二换热器换热后返回闭路循环冷却水系统（5）。2.根据权利要求1所述的一种汽轮机余热利用系统，其特征在于：所述制冷剂与冷却水通过第三换热器换热。3.根据权利要求1所述的一种汽轮机余热利用系统，其特征在于：所述工质泵与第二换热器之间设有用于存放低压液体工质的储液罐。4.一种汽轮机余热利用方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将汽轮机（2）末级排气作为热源送入余热回收动能机（1），末级排气通过余热回收动能机（1）中第一换热器加热高压液体工质成为高压气体工质，同时末级排气降温凝结为初温冷凝水，高压过热气体工质进入膨胀机进行膨胀做功，膨胀机出口的低压气体工质进行入第二换热器与冷源换热凝结为低压液体工质，然后由工质泵提压为高压液体工质送入第一换热器进行循环；b.将初温冷凝水作为热源送入制冷系统，制冷系统制冷对闭路循环冷却水系统（5）中冷却水进行降温，同时初温冷凝水降温为终温冷却水；c.闭路循环冷却水系统（5）中冷却水通过冷却水循环管路出通到第二换热器为低压气体工质凝结提供冷源；d.终温冷却水作为锅炉供水由冷凝水泵（4）泵入蒸汽锅炉（3）完成水蒸气朗肯闭路循环过程。5.根据权利要求1或4所述的一种汽轮机余热利用系统及其方法，其特征在于：所述制冷系统（6）为吸附式制冷系统或吸收式制冷系统。

技术总结
本发明公开了一种汽轮机余热利用系统及其方法，涉及汽轮机凝汽技术领域，包括余热回收动能机、汽轮机、闭路循环冷却水系统和制冷系统，所述余热回收动能机进汽端与汽轮机的末级缸排汽端连通，所述余热回收动能机的出液端与制冷系统的热源进液端连通，制冷系统的出液端与冷凝水泵的进液端连通，冷凝水泵的出液端与蒸汽锅炉的进液端连通。本发明，通过余热回收动能机和制冷系统对汽轮机乏气余热进行分级回收，同时代替凉水塔对循坏水进行冷却降温，减少了循环水的消耗，解决了现有的汽轮机凝汽系统余热浪费、循环水消耗较大的问题。循环水消耗较大的问题。循环水消耗较大的问题。


技术研发人员：王新春 杨世贤 王树立 王昭敏 王涤宇 苗菲 宋伟 王西
受保护的技术使用者：开封中化换热设备有限公司
技术研发日：2022.08.23
技术公布日：2022/11/11