[发明专利]利用余热供热的热电联产节能装置及节能方法

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及一种利用热电联产余热供热、降低机组发电煤耗的装置及其节能方法。

背景技术

根据《世界能源导报》报道，我国能源形势严峻。中国人口占世界人口的20％，人均能源的资源占有量不到世界平均水平的一半。中国是一个能源结构以煤为主的国家，自上世纪50年代开始发展以热电联产为主、锅炉房为辅的集中供热方式供应城市工业、民用采暖。到本世纪集中供热已成为城市一项重要基础设施，在提高能源利用率、改善城市大气环境质量、促进生产、方便群众等方面起到了重要作用。

热电联产是将煤炭燃烧产生的较高品位热能转化为高品位电能，同时对于发电后剩余的低品位热能加以利用的过程。在这个过程中，热电厂供热效率远高于采用其他方式的集中供热。热电联产能将不同品位的热能分级利用，即高品位的热能用于发电，低品位的热能用于集中供热。是热能和电能联合生产的一种高效能源生产方式，其热效率可达80-90％。与其他供热方式相比，热电联产集中供热具有能耗低，经济性好等特点，在资源配置与环境保护上都具有明显优势。因此，热电联产是解决城市集中供热和提高电厂能源综合利用率的有效途径。

随着经济的持续快速增长和居民生活水平的日益提高，我国未来的工业和居民采暖热力需求仍将保持快速增长趋势。到2010年，热电联产装机容量将在2005年的基础上翻番，以满足不断增长的工业和居民采暖热力需求。热电联产集中供热的发展有助于实现我国“十一五”的节能减排目标，做出积极的贡献。从中长期看，我国未来的热电联产仍然存在着巨大的发展潜力。

热电联产尽管热循环效率较纯凝式汽轮发电机组高出许多，但仍有一部分蒸汽(俗称乏汽)虽然有较大热量，但品位太低(排汽压力P＝0.003-0.013MPa，排汽温度20-55℃)无法再加以利用。这部分蒸汽只有在凝汽器的高真空条件下，凝结为凝结水，并与锅炉补给水一起再加热供给锅炉。

蒸汽(乏汽)在凝汽器凝结时放出的汽化潜热，通过多根管子传给冷却水(循环水)带走。这部分带走热量的冷却水，在冷却塔内被对流的空气冷却后再由循环水泵送入凝汽器内循环使用。

作为冷却介质的空气依靠冷却塔塔身的高度形成的自然抽吸力，自下而上的流动。由凝汽器吸热后的循环水经水泵送到冷却塔上部通过配水槽喷淋下来，在下落过程中被自下而上的空气流冷却。在进行热交换时，一部分循环水被蒸发而排到大气中，一部分循环水受到周围环境的影响被风吹而损失掉，还有一部分循环水因多次循环浓缩而排污损失掉。为了不减少凝汽器的冷却效果，因此对循环冷却水还需定期予以补充。其用水量可达全厂用水量的60％以上，从而造成水资源的极大浪费。

这部分循环水中的热量被空气带走而排到大气中，我们统称“被一直废弃的而可以利用的低位热能”。

热电联产发电供热等企业按现有工艺将这部分可利用的废弃余热白白地排放到周围环境(大气)中。通过测算，一台60MW供热160t/h热电联产机组，每小时将排出可利用废弃热量达4700万大卡；一台300MW供热550t/h热电联产机组，每小时将排出可利用废弃热量达6000多万大卡。

如何根据供热(特别是城市热网)需要，回收这些废弃的热能满足供热的需要，达到节能之功效是本发明的目的。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用余热供热的热电联产节能装置及方法，本发明能够减少冷源损失、提高综合热效率和电热比例、降低机组发电煤耗。

本发明的技术解决方案是：

本发明提供的利用余热供热的热电联产节能装置，包括蒸汽锅炉、抽汽凝结式汽轮机、发电机、凝汽器、除氧器和冷却塔，所述抽汽凝结式汽轮机通过排汽缸与所述凝汽器连接，所述凝汽器与所述冷却塔通过管路连接形成水路大循环；其特征在于，该装置还包括余热利用热水加热器，所述余热利用热水加热器包括背压汽轮机、压缩式热泵和换热器，所述背压汽轮机的蒸汽进口通过管路与所述抽汽凝结式汽轮机的抽汽口连接，所述背压汽轮机的排汽口通过管路与所述换热器的蒸汽进口连接；所述压缩式热泵由所述背压汽轮机拖动，所述压缩式热泵通过管路与热水管网的回水端连接，所述凝汽器、所述压缩式热泵与所述冷却塔通过管路连接形成水路小循环；所述换热器的进水端通过管路与所述压缩式热泵的出水端连接，所述换热器的出水端通过管路与热水管网的进水端连接，所述换热器的疏水端通过管路与所述除氧器连接。

本发明提供的利用余热供热的热电联产节能方法，包括以下步骤：