技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽輪機(jī)乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

目前中國(guó)北方地區(qū)供暖的主要系統(tǒng)形式是：熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域鍋爐房和分散采暖各占約1/3，其中一次能源利用效率最高、減排效果最好、經(jīng)濟(jì)性最合理的熱電聯(lián)產(chǎn)的推廣應(yīng)用受到難以大規(guī)模擴(kuò)展熱網(wǎng)規(guī)模及其供熱能力等因素的限制，亟需采取更好的技術(shù)路線與政策規(guī)劃加以推廣。由清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)的基于吸收式換熱進(jìn)行乏汽余熱回收和大溫差供熱的相關(guān)專利技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)在熱電廠采用吸收式熱泵回收汽輪機(jī)乏汽余熱用于集中供熱，將可使熱電廠能源利用效率提高15～25％，并大幅擴(kuò)大其供熱能力。該技術(shù)已應(yīng)用于工程實(shí)踐并獲得良好節(jié)能減排效果和經(jīng)濟(jì)效益。

但是由于實(shí)際熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的具體情況差異很大，很多情況下由于各相關(guān)工作介質(zhì)的參數(shù)不匹配而導(dǎo)致實(shí)際乏汽余熱回收的利用效率不佳，或者需要支付過(guò)大的初投資而導(dǎo)致并不經(jīng)濟(jì)。例如大量采用水冷式乏汽冷卻(包括直流冷卻方式和濕冷方式)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，由于其汽輪機(jī)(低壓缸)乏汽排出口與水冷式凝汽器之間往往連接較為緊湊，并且多有采用矩形管道或其它異型管道而非圓形管道進(jìn)行連接，因此難以開(kāi)設(shè)乏汽引出口。并且往往也難以設(shè)置或增設(shè)大型閥門用于切斷或調(diào)節(jié)乏汽流量以滿足吸收式熱泵對(duì)乏汽余熱回收的要求。由此，對(duì)于采用水冷式凝汽器的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，特別是大型系統(tǒng)，幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)乏汽的直接引出，因而只得采用通過(guò)冷卻水進(jìn)行間接余熱回收的方式。多個(gè)大型水冷式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的吸收式熱泵余熱回收改造實(shí)踐表明，由于循環(huán)水溫度較低且不適合大幅度提高汽輪機(jī)背壓以免大幅影響發(fā)電性能及其安全性，實(shí)際的余熱回收性能較差，即使采用熱網(wǎng)大溫差技術(shù)可以改善余熱回收效果，但其初投資增大而其經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)效果與空冷式汽輪機(jī)系統(tǒng)改造相比仍有較大差距。

另一方面，大量存在的中小型汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)由于其面臨國(guó)家政策關(guān)于上大壓小的政策調(diào)整，如改為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)仍可有繼續(xù)存在的節(jié)能環(huán)保效益，但常規(guī)的低真空供熱系統(tǒng)是以大幅犧牲發(fā)電能力為前提的，影響了熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

如果采用噴射式熱泵有可能解決上述問(wèn)題，并且與吸收式熱泵相比無(wú)任何轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)部件，無(wú)復(fù)雜的溶液制熱循環(huán)及其可靠性問(wèn)題，成本大幅度降低。發(fā)明專利200810102224.8公開(kāi)了一種回收熱電廠凝汽余熱的噴射式熱泵供熱系統(tǒng)的解決思路。但是目前實(shí)際存在的問(wèn)題是，目前傳統(tǒng)的蒸汽噴射器由于受限于其驅(qū)動(dòng)蒸汽和被抽吸蒸汽的壓力比限制，往往只有在一定的壓縮比及膨脹比的范圍之內(nèi)才具有較大的引射比，且其引射比通常在0.2～0.8左右，如果偏離其合理的壓縮比及膨脹比范圍，則其引射比大為降低到1％的數(shù)量級(jí)，在熱電聯(lián)產(chǎn)余熱回收領(lǐng)域完全失去應(yīng)用價(jià)值。至于壓力比范圍較大的噴射式真空泵結(jié)構(gòu)，由于其主要功能是保持工藝過(guò)程所需的必要真空而非為了大量抽吸低壓氣體，因此其較小的引射比并不適合熱電聯(lián)產(chǎn)余熱回收系統(tǒng)。因此，傳統(tǒng)的蒸汽噴射器只有在少數(shù)特殊的熱電聯(lián)產(chǎn)工質(zhì)參數(shù)組合條件下方有可能具有一定的實(shí)用價(jià)值，否則與已經(jīng)走向成熟的吸收式換熱余熱回收系統(tǒng)相比無(wú)應(yīng)用價(jià)值。

因此，有必要探尋全新的噴射式熱泵的設(shè)計(jì)方案及其結(jié)構(gòu)，以提高噴射式換熱的乏汽余熱回收性能，并大幅降低余熱回收供熱系統(tǒng)的造價(jià)，提高節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于多效復(fù)疊噴射式換熱的乏汽余熱回收熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用多效復(fù)疊式工作流程大幅降低噴射式熱泵的不可逆損失，實(shí)現(xiàn)直接將乏汽大比例與作為驅(qū)動(dòng)蒸汽的中壓抽汽混合并大幅度增壓，由于加熱熱網(wǎng)一次網(wǎng)回水，創(chuàng)造性地解決了采用噴射式熱泵高效回收乏汽余熱用于供熱的技術(shù)難題。

本發(fā)明的具體描述是：