一种耦合蒸汽喷射器和吸收式热泵的直接空冷热电联产系统及运行方法

技术领域

本发明属于燃煤机组节能降耗技术领域，涉及一种耦合蒸汽喷射器和吸收式热泵的直接空冷热电联产系统及运行方法。

背景技术

燃煤机组节能降耗是目前火电行业的重要发展方向，与此同时，随着光伏风电等间歇性能源装机容量占比的增加，火电机组承担着电网调峰和托底保供的重要任务，在北方地区还有一部分火电机组承担着保障居民采暖的重要任务，热电联产机组由于热电耦合，电负荷、热负荷难以实现灵活调配，如何提升北方地区热电联产机组的运行灵活性并且提升机组的能源利用率是目前发展的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种耦合蒸汽喷射器和吸收式热泵的直接空冷热电联产系统及运行方法，以解决现有技术中热电联产机组的运行灵活性不足，且机组能源利用率不足的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种耦合蒸汽喷射器和吸收式热泵的直接空冷热电联产系统，包括高压汽轮机、中压汽轮机、低压汽轮机、蒸汽喷射器、热网循环水泵小汽机、乏汽加热器、吸收式热泵和尖峰加热器；

高压汽轮机的蒸汽出口、中压汽轮机的蒸汽出口共同和蒸汽喷射器的引射工质入口连通，热网循环水泵小汽机的蒸汽出口和蒸汽喷射器的被引射工质入口连通；蒸汽喷射器的出口和吸收式热泵的驱动热源入口连通；

低压汽轮机蒸汽出口同时和吸收式热泵的冷源入口以及乏汽加热器的热侧入口连通；

热网回水和乏汽加热器的冷侧入口连通，乏汽加热器的冷侧出口和吸收式热泵的被加热工质入口连通，吸收式热泵的被加热工质出口和尖峰加热器的冷侧工质入口连通；

所述低压汽轮机的蒸汽出口连接有直接空冷系统。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述热网循环水泵小汽机的蒸汽入口和中压汽轮机的蒸汽出口连通。

优选的，所述热网回水通过热网循环水泵进入乏汽加热器的冷侧入口。

优选的，所述热网循环水泵和热网循环水泵小汽机的动力输出端连通。

优选的，直接空冷系统包括空冷散热器和空冷风机，空冷风机在空冷散热器的下方。

优选的，所述中压汽轮机的蒸汽出口和尖峰加热器的热侧工质入口连通。

优选的，所述高压汽轮机的蒸汽出口和蒸汽喷射器的引射入口连通管路上设置有第一控制阀，所述中压汽轮机的蒸汽出口和蒸汽喷射器的引射入口连通管路上设置有第三控制阀。

优选的，所述低压汽轮机的蒸汽出口和乏汽加热器的热侧入口之间设置有第四控制阀，所述低压汽轮机的蒸汽出口和吸收式热泵的驱动热源入口之间设置有第五控制阀。

一种上述的耦合蒸汽喷射器和吸收式热泵的直接空冷热电联产系统，机组供热时，低压汽轮机的排汽一部分在乏汽加热器中加热热网回水，一部分在吸收式热泵中作为冷源工质，一部分在直接空冷系统中被冷却；

当中压汽轮机的排汽压力≥0.4MPa时，中压汽轮机的排汽一部分用于驱动热网循环水泵小汽机、一部分作为蒸汽喷射器的引射工质，一部分在尖峰加热器中加热热网回水，一部分进入低压汽轮机中；

当中压汽轮机排汽压力<0.4MPa时，中压汽轮机的排汽一部分用于驱动热网循环水泵小汽机、一部分在尖峰加热器中加热热网回水，一部分进入低压汽轮机中；高压汽轮机的排汽一部分作为蒸汽喷射器的引射工质。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种耦合蒸汽喷射器和吸收式热泵的直接空冷热电联产系统，本发明耦合了蒸汽喷射器和吸收式热泵，以蒸汽喷射器出口工质作为吸收式热泵的驱动蒸汽，通过蒸汽喷射器引射工质的切换，调整吸收式热泵驱动蒸汽参数，通过直接空冷系统对低压缸不同量排汽冷却，能够调整进入乏汽加热器的蒸汽量，能够为热网回水，提供不同温度升高幅度的加热量，使得吸收式热泵可以保持高效稳定运行，合理利用中排抽汽和低压汽轮机排汽余热，符合能量梯级利用的原则，能级匹配，降低空冷风机耗功的同时，提高机组的能源利用率。通过多个控制阀的调整策略，使得机组在不同的电负荷条件下均可满足外界热负荷需求，提高机组的运行灵活性。

进一步的，中排抽汽先用于驱动热网循环水泵小汽机，再作为蒸汽喷射器的被引射工质，梯级利用中排抽汽能量；

进步的，本发明以蒸汽喷射器出口工质作为吸收式热泵的驱动蒸汽，通过第一控制阀和第三控制阀控制蒸汽喷射器引射工质的切换，调整吸收式热泵驱动蒸汽参数，使得吸收式热泵可以保持高效稳定运行，提高系统的运行灵活性；

进步的，合理利用中排抽汽和低压汽轮机排汽余热，符合能量梯级利用的原则，能级匹配，降低空冷风机耗功的同时，提高机组的能源利用率。

附图说明

图1为本发明的系统结构图。

图中：1为锅炉、1a为过热段、1b为再热段、2为高压汽轮机、3为中压汽轮机、4为低压汽轮机、5为发电机、6为热网循环水泵、7为乏汽加热器、8为吸收式热泵、9为尖峰加热器、10为直接空冷系统、10a为空冷散热器、10b为空冷风机、11为热网循环水泵小汽机、12为蒸汽喷射器、13为第一支路、14为第二支路、15为第三支路、16为第四支路、17为第五支路、18为第六支路、a为第一控制阀、b为第二控制阀、c为第三控制阀、d为第四控制阀、e为第五控制阀、f为第六控制阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明一方面公开了一种耦合蒸汽喷射器和吸收式热泵的直接空冷热电联产系统，包括依次相连通的热网循环水泵6、乏汽加热器7、吸收式热泵8和尖峰加热器9。

也包括依次相连通的锅炉1过热段1a、高压汽轮机2、锅炉1再热段1b、中压汽轮机3、低压汽轮机4和直接空冷系统10，其中，直接空冷系统10包含空冷散热器10a和空冷风机10b；

还包括发电机5、热网循环水泵小汽机11、蒸汽喷射器12、第一控制阀a、第二控制阀b、第三控制阀c、第四控制阀d、第五控制阀e和第六控制阀f；

锅炉1过热段1a入口为锅炉给水，锅炉1的过热段1a的蒸汽出口和高压汽轮机2的蒸汽入口连接，高压汽轮机2的蒸汽出口和分为两个支路，第一支路13和蒸汽喷射器12的引射工质入口连通，第二支路14和锅炉1的再热段1b连通，再热段1b的蒸汽管路出口和中压汽轮机3的蒸汽入口连通，中压汽轮机3的蒸汽出口分为第三支路15、第四支路16、第五支路17和第六支路18。第三支路15和热网循环水泵小汽机11的蒸汽入口连接，第四支路16和第一支路13汇合后，共同和蒸汽喷射器12的引射工质入口连通，第五支路17和尖峰加热器9的热侧入口连通，第六支路18和低压汽轮机4的蒸汽入口连通。

低压汽轮机4的排汽出口和乏汽加热器7的热侧入口连通，乏汽加热器7的热侧出口和凝结水系统连通。低压汽轮机4的排汽出口还有一路连通至直接空冷系统10中被冷却。

直接空冷系统10包括空冷散热器10a和空冷风机10b，低压汽轮机4的排汽在空冷散热器10a中被冷却，冷却成为凝结水，汇入至凝结水系统中，空冷风机10b在空冷散热器10a的下方，空冷风机10b对着空冷散热器10a吹出空气散热。

热网循环水泵小汽机11的动力出口和热网循环水泵6连通，驱动热网循环水泵6为热网回水增压，热网循环水泵6的入口和热网回水连通，热网循环水泵6的出口和乏汽加热器7的冷侧入口连通。

乏汽加热器7的冷侧入口和热网循环水泵6的出口连通，乏汽加热器7的冷侧出口和吸收式热泵8的被加热工质入口连通，乏汽加热器7的热侧入口和低压汽轮机4的排汽入口连通，乏汽加热器7的热侧出口汇入至凝结水系统。

蒸汽喷射器12的引射工质入口同时和中压汽轮机3的蒸汽出口、高压汽轮汽轮机2的蒸汽出口连通，蒸汽喷射器12的被引射工质入口和热网循环水泵小汽机11的蒸汽出口连通，蒸汽喷射器12的出口和吸收式热泵6的驱动热源入口连通，蒸汽喷射器12出口工质作为吸收式热泵8的驱动热源。

吸收式热泵8工质为溴化锂，吸收式热泵8驱动热源入口与蒸汽喷射器12工质出口相连通，吸收式热泵8驱动热源出口与除氧器相连通；吸收式热泵6冷源入口与低压汽轮机4的蒸汽出口连通，吸收式热泵8的冷源出口汇入凝结水系统；吸收式热泵8的被加热工质入口和乏汽加热器7的冷侧入口连通，被加热工质出口与尖峰加热器9冷侧工质入口相连通。

尖峰加热器9热侧工质入口与中压汽轮机3的蒸汽出口连通，尖峰加热器5热侧工质出口与除氧器相连通，尖峰加热器9的冷侧工质入口吸收式热泵8的被加热工质出口连通，尖峰加热器9的冷侧工质出口与热网供水相连通。

第一支路13上设置有第一控制阀a，第三支路15上设置有第二控制阀b，第四支路16上设置有第三控制阀c，低压汽轮机4的蒸汽出口和乏汽加热器7的冷侧入口之间设置有第四控制阀d，低压汽轮机4的蒸汽出口和吸收式热泵8的冷源入口之间设置有第五控制阀e，第五支路17上设置有第六控制阀f。

高压汽轮机2、中压汽轮机3和低压汽轮机4带动主汽轮机发电机5转动，产生电能。

低压汽轮机4排汽一部分进入乏汽加热器7、一部分进入吸收式热泵8作为冷源，另一部分进入直接空冷系统10。

上述系统的运行方法为：

热网回水经过乏汽加热器7、吸收式热泵8和尖峰加热器9被依次加热，满足采暖供热需求；

机组为抽汽-高背压机组，供热工况下，第四控制阀d和第五控制阀e打开，低压汽轮机4排汽分为三部分，第一部分进入乏汽加热器7用于加热热网回水，第二部分进入吸收式热泵8，作为冷源工质，第三部分进入直接空冷系统13，在空冷散热器13a管内流动，空冷散热器13a管外为空气，空冷风机13b转动使得空气向上流动经过空冷散热器13a管外，空冷散热器13a完成强制对流换热，使得低压汽轮机4排汽冷凝为凝结水，通过第四控制阀d和第五控制阀e的开度控制三部分的流量份额。

当机组负荷较高、中压汽轮机排汽压力≥0.4MPa时，第二控制阀b、第三控制阀c、第六控制阀f打开，第一控制阀a关闭，中压汽轮机3排汽分为四部分，第一部分用于驱动热网循环水泵小汽机11，第二部分作为蒸汽喷射器12引射工质，第三部分进入尖峰加热器9加热热网回水，第四部分进入低压汽轮机4做功，

当机组负荷较低、中压汽轮机排汽压力<0.4MPa时，第一控制阀a、第二控制阀b、第六控制阀f打开，第三控制阀c关闭，中压汽轮机3排汽分为三部分，第一部分用于驱动热网循环水泵小汽机11，第二部分进入尖峰加热器9加热热网回水，第三部分进入低压汽轮机4做功，高压汽轮机2排汽分流为两部分，一部分进入锅炉1再热器1b吸热，另一部分作为蒸汽喷射器12的引射工质；

若乏汽加热器7和吸收式热泵8热负荷可以满足采暖供热需求，则关闭第六控制阀f，若乏汽加热器7和吸收式热泵8热负荷无法满足采暖供热需求，可以打开第六控制阀f，通过调整第六控制阀f，控制进入尖峰加热器的中排抽汽的流量，用以满足采暖供热需求；

用于驱动热网循环水泵小汽机11的中排抽汽，做功后作为蒸汽喷射器12的被引射工质，梯级利用中排抽汽能量，本发明以蒸汽喷射器12出口工质作为吸收式热泵8的驱动蒸汽，通过第一控制阀a和第三控制阀c控制蒸汽喷射器12引射工质的切换，调整吸收式热泵8驱动蒸汽参数，使得吸收式热泵8可以保持高效稳定运行，合理利用中排抽汽和低压汽轮机排汽余热，符合能量梯级利用的原则，能级匹配，降低空冷风机耗功的同时，提高机组的能源利用率。通过多个控制阀的调整策略，使得机组在不同的电负荷条件下均可满足外界热负荷需求，提高机组的运行灵活性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。