專利名稱：一種利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置和方法。
背景技術(shù)：
熱電廠燃煤產(chǎn)生水蒸汽，采用回?zé)嵫h(huán)進(jìn)行發(fā)電和供熱。但是利用回?zé)嵫h(huán)的燃煤熱耗較高，如抽汽凝汽式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電燃煤熱耗達(dá)8495KJ/kw.h ;背壓式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電燃煤熱耗達(dá)3809KJ/kw.h。長期以來，如何降低回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電燃煤熱耗，是科研人員持續(xù)研究和關(guān)注的重大課題。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗過高的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置和方法。本發(fā)明充分利用了自然界的太陽能，加熱回?zé)嵫h(huán)中的補充水或凝結(jié)水，節(jié)省了加熱用的水蒸汽，以低品位的太陽能取代部分燃煤熱能，大大降低了回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電燃煤熱耗。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置，它包括太陽能加熱器、將加熱工質(zhì)輸入太陽能加熱器的加熱工質(zhì)輸送泵、列管式加熱器、蓄熱水箱、熱水輸送泵和熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分；所述加熱工質(zhì)輸送泵一端通過管道從列管式加熱器的右側(cè)吸取加熱工質(zhì)，另一端通過管道與太陽能加熱器的頂部相連接；所述太陽能加熱器的底部通過管道與列管式加熱器的左側(cè)連接；
所述蓄熱水箱由左側(cè)的蓄熱室和右側(cè)的加熱室組成，兩側(cè)在蓄熱水箱內(nèi)的上部相連通，所述加熱室右上部設(shè)有凝結(jié)水管道接口與補充水管道接口，所述蓄熱室左側(cè)下部的管道經(jīng)熱水輸送泵與熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分中的除氧器連接；
所述列管式加熱器設(shè)有左側(cè)水室、右側(cè)水室和加熱管，所述左右兩側(cè)水室下設(shè)有水室管板，所述加熱管的兩端分別連接在左側(cè)水室和右側(cè)水室下的水室管板上，所述加熱室的頂蓋與列管式加熱器的水室管板相連接。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述列管式加熱器還設(shè)有偏中管隔板，跨中管隔板和中間隔板，中間隔板焊接在水室管板上，跨中管隔板焊接在中間隔板上，偏中管隔板通過支架也焊接在中間隔板上，所述加熱管被偏中管隔板，跨中管隔板和中間隔板分隔形成換熱管束。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分為抽凝式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分，它包括依次通過管道連接的鍋爐、汽輪機和發(fā)電機，汽輪機還連接有供汽管道、凝汽器和凝結(jié)泵，汽輪機通過管道和低壓加熱器進(jìn)汽閥門與低壓加熱器連接，汽輪機通過管道和除氧器進(jìn)汽閥門與除氧器連接，汽輪機通過管道和高壓加熱器進(jìn)汽閥門與高壓加熱器連接，低壓加熱器與除氧器連接。
對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分為背壓式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分，它包括依次通過管道連接的鍋爐、汽輪機和發(fā)電機，汽輪機通過管道和除氧器進(jìn)汽閥門與除氧器連接，汽輪機通過管道和高壓加熱器進(jìn)汽閥門與高壓加熱器連接，汽輪機還連接有供汽閥門。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述蓄熱水箱的頂蓋、側(cè)表面與底面均有保溫層。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述加熱工質(zhì)為經(jīng)過除鹽和除氧處理的軟化水。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):太陽能加熱器的安裝底面高出蓄熱水箱頂蓋5米以上。本發(fā)明還提供了采用所述的裝置利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的方法，它包括以下步驟:
(1)有陽光照射的條件下，所述加熱工質(zhì)輸送泵將加熱工質(zhì)輸入太陽能加熱器，加熱工質(zhì)在太陽能加熱器中被加熱后，靠自身重力沿管進(jìn)入列管式加熱器的換熱管束；
(2)補充水和/或凝結(jié)水進(jìn)入蓄熱水箱的加熱室，加熱工質(zhì)在列管式加熱器經(jīng)換熱管束向加熱室的補充水和/或凝結(jié)水放熱，工質(zhì)的溫度下降，然后由加熱工質(zhì)輸送泵輸送至太陽能加熱器，周而復(fù)始循環(huán)；所述補充水或凝結(jié)水在加熱室內(nèi)被加熱后流入蓄熱室，再經(jīng)熱水輸送泵輸送至熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分中的除氧器，參與熱電廠回?zé)嵫h(huán)。其中，所述步驟(I)中陽光照射的條件為從上午9點到下午3點。進(jìn)一步的，所述步驟(I)中加熱工質(zhì)在太陽能加熱器中被加熱至86°C以上，在換熱管束內(nèi)換熱后溫度下降至40°C以下。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:利用本發(fā)明所述裝置能夠充分的利用太陽能加熱回?zé)嵫h(huán)中的補充水或凝結(jié)水，節(jié)省了加熱用的水蒸汽，以低品位的太陽能取代部分燃煤熱能，可使抽汽凝汽式汽輪機回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電燃煤熱耗下降1305KJ/w.h ;背壓式汽輪機回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電燃煤熱耗下降3809KJ/kw.h，顯著降低了回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電燃煤熱耗。在達(dá)到同樣回?zé)嵫h(huán)的目的下，節(jié)省了燃煤能耗，節(jié)省了熱電廠的生產(chǎn)成本，而且有利于環(huán)境保護(hù)。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的具體方式以后。本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清
λ.Μ
/E.ο
圖1是本發(fā)明中利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的抽汽凝汽式汽輪機回?zé)嵫h(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的背壓式汽輪機回?zé)嵫h(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中所述列管式換熱器和蓄熱水箱的縱剖視示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實施例1:抽汽凝汽式汽輪機熱電廠中的回?zé)嵫h(huán)
如圖1和3所示，本發(fā)明所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的回?zé)嵫h(huán)裝置主要包括有太陽能加熱器21、列管式加熱器19、蓄熱水箱14、加熱工質(zhì)輸送泵12、熱水輸送泵20和15MW抽汽凝汽式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)的組成部分。所述加熱工質(zhì)輸送泵12的一端通過管道從列管式加熱器19的右側(cè)水室接管處吸取加熱工質(zhì)，另一端通過管道與太陽能加熱器21的頂部相連接；所述太陽能加熱器底部通過管道與列管式加熱器的左側(cè)水室接管處連接。所述加熱工質(zhì)為經(jīng)過除鹽和除氧處理的軟化水，含微量防腐劑，對鋼鐵無腐蝕作用。15MW抽汽凝汽式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)的組成部分包括依次通過管道連接的鍋爐1、汽輪機2和發(fā)電機3，汽輪機2還連接有供汽管道、凝汽器4和凝結(jié)泵5、汽輪機2通過管道和低壓加熱器進(jìn)汽閥門6與低壓加熱器10連接，所述供汽管道上設(shè)有供汽閥門8，汽輪機2通過管道和除氧器進(jìn)汽閥門7與除氧器11連接，汽輪機2通過管道和高壓加熱器進(jìn)汽閥門9與高壓加熱器23連接，所述低壓加熱器10與除氧器11通過管道連接。對本實施例涉及的組成部分說明如下:
A.太陽能加熱器21
一種真空管式太陽能加熱器，可將來自列管式加熱器19的加熱工質(zhì)由40°C加熱到86°C，然后利用太陽能加熱器和列管式加熱器之間的位差，工質(zhì)沿管道進(jìn)入列管式加熱器的進(jìn)口。太陽能加熱器的安裝底面高出蓄熱水箱頂蓋5米以上即可，即太陽能加熱器和列管式加熱器之間的位差為5米以上。本實施例中共采用10000臺此種太陽能加熱器，加熱面積為80000 m2
B.列管式加熱器19
所述列管式加熱器為一種鋼制U形管式加熱器，如圖3所示。所述列管式加熱器19由U形加熱管191、左側(cè)水室192和右側(cè)水室193組成，所述列管式加熱器左側(cè)水室和右側(cè)水室各設(shè)有左側(cè)接管和右側(cè)接管。加熱工質(zhì)由左側(cè)接管進(jìn)入左側(cè)水室192，流經(jīng)U形加熱管191后，進(jìn)入右側(cè)水室193，再經(jīng)右側(cè)接管流出。本實施例中所述列管式加熱器采用U形加熱管，U形加熱管兩端連接在水室的水室管板194上，所述水室管板194上設(shè)有與U形加熱管口徑相同的孔道，便于左右兩側(cè)水室與U形加熱管相通。U形加熱管伸入蓄熱水箱中的加熱室，所述列管式加熱器還設(shè)有如圖所示的偏中管隔板15，跨中管隔板16和中間隔板17，中間隔板17焊接在列管式加熱器的水室管板194上，跨中管隔板16焊接在中間隔板17上，偏中管隔板15通過支架也焊接在中間隔板17上。所述U形加熱管被偏中管隔板15，跨中管隔板16和中間隔板17分隔形成換熱管束，加熱室的補充水或凝結(jié)水在流經(jīng)換熱管束時多次換熱，所述換熱管束的設(shè)置明顯提高了換熱效率。U形管的管子外徑為20mm，管子壁厚為2mm，管子中間的中心距為40mm，相鄰管子之間的外表面距離為20mm。所述列管式加熱器的水室管板還與蓄熱水箱加熱室頂蓋上的法蘭相連接，將列管式加熱器固定在蓄熱水箱上，補充水與凝結(jié)水經(jīng)蓄熱水箱右側(cè)上部的接管進(jìn)入加熱室后，依次流經(jīng)由偏中管隔板15、跨中管隔板16、中間隔板17形成的換熱管束后，再進(jìn)入蓄熱水箱的蓄熱室，形成水側(cè)換熱通道。本實施例中，所述列管式加熱器的加熱面積為600 m2。C.蓄熱水箱14
所述蓄熱水箱為一種混凝土制的矩形蓄熱水箱，如圖3所示。所述蓄熱水箱14由左側(cè)的蓄熱室141和右側(cè)的加熱室142組成，蓄熱室和加熱室在蓄熱水箱內(nèi)的上部相連通。其中蓄熱室的容積為3000m3，加熱室的容積為500m3。所述蓄熱水箱加熱室142的頂蓋上配置有法蘭盤，用于與列管式加熱器19相連接。所述蓄熱水箱14的頂蓋、側(cè)表面與底面均有保溫層。凝結(jié)水與補充水沿設(shè)在蓄熱水箱右上部的接管進(jìn)入蓄熱水箱的加熱室142，被列管式加熱器的換熱管束加熱后，流入蓄熱水箱蓄熱室141，又沿設(shè)在蓄熱水箱蓄熱室141左下部的接管經(jīng)熱水輸送泵20送往除氧器11。所述列管式加熱器的換熱管束放置在蓄熱水箱14的加熱室142內(nèi)；所述蓄熱水箱加熱室右側(cè)上部的第一根管道為凝結(jié)水管道24，與回?zé)嵫h(huán)中的凝結(jié)水管道連接，所述蓄熱水箱加熱室右側(cè)上部第二根管道為補充水管道25，與回?zé)嵫h(huán)中的補充水管道相連接，補充水通過補充水輸送泵13泵入加熱室內(nèi)，所述蓄熱水箱蓄熱室左側(cè)下部的管道18經(jīng)熱水輸送泵20與回?zé)嵫h(huán)中的除氧器11相連接。D.加熱工質(zhì)輸送泵12
一種普通的水泵，揚程為10米水柱、流量為600t/h。E.熱水輸送泵20
一種普通的水泵，揚程為30米水柱、流量為120t/h。F.鍋爐 I
一種普通的次高壓鍋爐，產(chǎn)汽量為132t/h、蒸汽壓力為4.9Mpa、蒸汽溫度為470°C。H.汽輪機2
一種普通的抽汽凝汽式汽輪機，額定功率為17000kw、供汽壓力為1.27Mpa、供汽溫度為335 °C、供汽量為80t/h。1.發(fā)電機3
一種普通的汽輪發(fā)電機，電功率為17000kw。J.凝汽器4
一種普通的凝汽器，換熱面積為1000 IIf，用于將汽輪機排汽凝結(jié)成水。K.凝結(jié)泵5
一種普通的凝結(jié)泵，揚程為40米水柱、流量為30 60t/h。L.低壓加熱器進(jìn)汽閥門6
一種普通的閘閥，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入低壓加熱器的進(jìn)汽量。M.除氧器進(jìn)汽閥門7
一種普通的閘閥，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入除氧器的進(jìn)汽量。N.供汽閥門8
一種普通的中溫閥門，用于調(diào)節(jié)對外供汽量。0.高壓加熱器進(jìn)汽閥門9
一種普通的中壓閥門，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入高壓加熱器的進(jìn)汽量。P.低壓加熱器10
一種管殼式加熱器，加熱面積為40 Hf，利用汽輪機的低壓抽汽加熱凝結(jié)水。Q.除氧器 11
一種普通的大氣式熱力除氧器，利用汽輪機低壓抽汽將水由80°C加熱到104°C，供水流量為132t/h。R.補充水輸送泵13 一種普通的水泵，揚程為20米水柱、流量為80t/h。S.鍋爐給水泵22
一種普通的鍋爐給水泵，揚程為800米水柱、流量為132t/h。T.高壓加熱器23
一種管殼式加熱器，加熱面積為150 m2，利用汽輪機的抽汽加熱鍋爐給水。對于本實施例中15MW抽汽凝汽式汽輪機熱電廠中的回?zé)嵫h(huán)，采用本發(fā)明的方法實施時:
(I)在有太陽照射的條件下(例如從上午9點到下午3點)，用加熱工質(zhì)輸送泵12將加熱工質(zhì)從列管式加熱器19中抽出，輸送至太陽能加熱器21。加熱工質(zhì)在10000臺太陽能加熱器21內(nèi)，溫度由40°C提高到86°C。(2)開啟太陽能熱水器的工質(zhì)閥門，溫度為86°C的加熱工質(zhì)依靠重力沿管道進(jìn)入列管式加熱器19中，放熱后溫度降為40°C，再經(jīng)加熱工質(zhì)輸送泵輸送至太陽能加熱器21，周而復(fù)始循環(huán)。(3)從凝汽器4流出經(jīng)凝結(jié)泵5沿管道輸送的流量為36.5t/h、溫度為35°C的凝結(jié)水沿管道由凝結(jié)水管道24進(jìn)入蓄熱水箱14的加熱室142。同時，低壓加熱器進(jìn)汽閥門6關(guān)閉，低壓加熱器10進(jìn)水閥門也關(guān)閉。流量為80t/h、溫度為25°C的補充水由補充水輸送泵13經(jīng)補充水管道25輸送至蓄熱水箱14的加熱室142。(4)補充水與凝結(jié)水在蓄熱水箱14加熱室入口處混合后，平均溫度約為28°C。平均溫度為28°C的補充水與凝結(jié)水，在蓄熱水箱14的加熱室內(nèi)經(jīng)列管式加熱器19加熱后，溫度提聞為80°C，進(jìn)入畜熱水箱14的畜熱室141。(5)溫度為80°C的儲存在蓄熱水箱14蓄熱室內(nèi)的補充水與凝結(jié)水，由熱水輸送泵20沿管輸送至除氧器11，水流量為116.5t/h。因為蓄熱水箱14蓄熱室的容積為3000t，故熱水輸送泵20可以連續(xù)運轉(zhuǎn)24小時。(6)在流量為116.5t/h的補充水與凝結(jié)水進(jìn)入除氧器11的同時，還有高壓加熱器23的流量為11.5t/h的疏水進(jìn)入除氧器11。此時，除氧器進(jìn)汽閥門7開啟，又將流量為4t/h的汽輪機低壓抽汽引入除氧器11。上述三種流體混合后，產(chǎn)生流量為132t/h、溫度為104°C的鍋爐給水。(7)鍋爐給水泵22將鍋爐給水從除氧器11再經(jīng)過高壓加熱器23后，輸送至鍋爐I。此時，高壓加熱器進(jìn)汽閥門9開啟，將流量為11.5t/h的汽輪機抽汽，弓I入高壓加熱器22加熱鍋爐給水，使水溫由104°C提高至153°C。流量為11.5t/h的汽輪機抽汽在加熱鍋爐給水后，變成同流量的高壓加熱器疏水進(jìn)入除氧器11。(8)溫度為153°C、流量為132t/h的鍋爐給水進(jìn)入鍋爐I后，鍋爐I燃煤產(chǎn)生壓力為4.9Mpa、溫度為470°C、流量為132t/h的水蒸汽。鍋爐I產(chǎn)生的水蒸汽沿管進(jìn)入汽輪機I作功。此時供汽閥門8開啟，向外供應(yīng)流量為80t/h、壓力為1.27Mpa、溫度為335°C的水蒸汽。(9)進(jìn)入汽輪機2的水蒸汽流量為132t/h，在經(jīng)過除氧器進(jìn)汽閥門7時抽走的蒸汽流量為4t/h，在經(jīng)過高壓加熱器閥門9時抽走的蒸汽流量為11.5t/h，在經(jīng)過供汽閥門8時抽走的流量為80t/h，剩余的流量為36.5t/h的水蒸汽在汽輪機2內(nèi)膨脹作功后進(jìn)入凝汽器4，定壓凝結(jié)變成凝結(jié)水，經(jīng)凝結(jié)泵5輸送至蓄熱水箱14，周而復(fù)始循環(huán)。(10)進(jìn)入抽汽凝汽式汽輪機I的水蒸汽作功后，拖動發(fā)電機3產(chǎn)生功率為16200kw的電能。在上述過程中，燃煤發(fā)電熱耗計算如下:
a.回?zé)嵫h(huán)所需熱量為3.85X 108KJ/h，太陽能加熱器所提供的熱量為0.189 X IO8KJ/h，故燃煤所需熱量為上述兩者之差為:3.661 X 108KJ/hob.對外供熱所輸出熱量為2.496 X 108KJ/h，發(fā)電所需熱量為燃煤熱量與供熱輸出熱量之差，也就是1.165X 108KJ/h，故發(fā)電燃煤熱耗為電功率16200kw與發(fā)電所需熱量之商，也就是 7190KJ/kw.ho原有15麗抽汽凝汽式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)中，每發(fā)一度電的燃煤熱耗為8495KJ/kw.h。本發(fā)明可以使發(fā)電的燃煤熱耗下降1305KJ/kw.h。就本實施例而言，由于發(fā)電燃煤熱耗下降1305KJ/kw.h，如鍋爐效率取為0.8，則每年可節(jié)約標(biāo)煤達(dá)0.78萬噸。實施例2:6麗背壓式汽輪機熱電廠中的回?zé)嵫h(huán)
如圖2和3所示，本發(fā)明所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置包括有太陽能加熱器21、列管式加熱器19、蓄熱水箱14、加熱工質(zhì)輸送泵12、熱水輸送泵20和6MW背壓式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)的組成部分，所述6MW背壓式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)的組成部分包括依次通過管道連接的鍋爐1、汽輪機2和發(fā)電機3，汽輪機2通過管道和除氧器進(jìn)汽閥門7與除氧器11連接，汽輪機2通過管道和高壓加熱器進(jìn)汽閥門9與高壓加熱器23連接，汽輪機2還連接有供汽閥門8。對上述涉及的各組成部分說明如下:
A.太陽能加熱器21
與實施例1相同。B.列管式加熱器19
與實施例1相同，只是其中的凝結(jié)水流量為零。C.蓄熱水箱14
與實施例1相同，只是其中的凝結(jié)水流量為零，且取消其中的凝結(jié)水管道24。D.加熱工質(zhì)輸送泵12 與實施例1相同。E.熱水輸送泵20 與實施例1相同。F.鍋爐 I
一種普通的中壓鍋爐，產(chǎn)汽量為90t/h、蒸汽壓力為3.43Mpa、蒸汽溫度為435°C。H.汽輪機2
一種普通的背壓式汽輪機，額定功率為6000kw、排汽壓力為0.98Mpa、排汽溫度為295°C、排汽量為90t/h。1.發(fā)電機3
一種普通的汽輪發(fā)電機，電功率為6000kw。J.供汽閥門8
一種普通的中溫閥門，用于調(diào)節(jié)對外供汽量。
K.高壓加熱器進(jìn)氣閥門9
一種普通的中壓閥門，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入高壓加熱器的進(jìn)汽量。L.除氧器 11
一種普通的大氣式熱力除氧器，利用汽輪機低壓排汽將水由80°C加熱到104°C，供水流量為90t/h。Μ.補充水輸送泵13
一種普通的水泵，揚程為20米水柱、流量為80t/h。N.鍋爐給水泵22
一種普通的鍋爐給水泵，揚程為600米水柱、流量為90t/h。0.高壓加熱器23
一種管殼式加熱器，加熱面積為80 Hf，利用汽輪機的排汽加熱鍋爐給水。對于本實施例中6麗背壓汽輪機熱電廠中的回?zé)嵫h(huán)，采用本發(fā)明的方法實施時:
(I)在有太陽照射的條件下(例如從上午9點到下午3點)，用加熱工質(zhì)輸送泵12將加熱工質(zhì)從列管式加熱器19中抽出，輸送至太陽能加熱器21。加熱工質(zhì)在10000臺太陽能加熱器21內(nèi)，溫度由40°C提高到86°C。(2)溫度為86°C的加熱工質(zhì)依靠重力沿管道進(jìn)入列管式加熱器19中，放熱后溫度降為40°C，再經(jīng)加熱工質(zhì)輸送泵輸送至太陽能加熱器21，周而復(fù)始循環(huán)。(3)流量為80t/h、溫度為25°C的補充水由補充水輸送泵13沿管輸送至蓄熱水箱14的加熱室142。(4)溫度為25°C的補充水在蓄熱水箱14的加熱室內(nèi)經(jīng)列管式加熱器19加熱后，溫度提高為80°C，進(jìn)入蓄熱水箱14的蓄熱室141。(5)溫度為80°C的儲存在蓄熱水箱14蓄熱室內(nèi)的補充水，由熱水輸送泵20沿管輸送至除氧器11，水流量為80t/h。因為蓄熱水箱14蓄熱室的容積為3000t，故熱水輸送泵20可以連續(xù)運轉(zhuǎn)36小時。(6)在流量為80t/h的補充水進(jìn)入除氧器11的同時，還有高壓加熱器23的流量為
7.6t/h的疏水進(jìn)入除氧器11。此時，除氧器進(jìn)汽閥門7開啟，又將流量為2.4t/h的汽輪機低壓排汽引入除氧器11。上述三種流體混合后，產(chǎn)生流量為90t/h、溫度為104°C的鍋爐給水。(7)鍋爐給水泵22將鍋爐給水從除氧器11再經(jīng)過高壓加熱器23后，輸送至鍋爐
I。此時，高壓加熱器進(jìn)汽閥門9開啟，將流量為7.6t/h的汽輪機排汽，引入高壓加熱器22加熱鍋爐給水，使水溫由104°C提高至153°C。流量為7.6t/h的汽輪機排汽在加熱鍋爐給水后，變成同流量的高壓加熱器疏水進(jìn)入除氧器11。(8)溫度為153°C、流量為90t/h的鍋爐給水進(jìn)入鍋爐I后，鍋爐I燃煤產(chǎn)生壓力為3.43Mpa、溫度為435°C、流量為90t/h的水蒸汽。鍋爐I產(chǎn)生的水蒸汽沿管進(jìn)入汽輪機I作功，排汽壓力為0.98Mpa，經(jīng)供熱閥門8向外供熱，供熱蒸汽流量為80t/h。這是因為:進(jìn)入汽輪機2的水蒸汽流量為90t/h，排汽管道在經(jīng)過高壓加熱器進(jìn)汽閥門9時抽走的蒸汽流量為7.6t/h，排汽管道在經(jīng)過除氧器進(jìn)汽閥門7時抽走的蒸汽量為2.4t/h。(9)進(jìn)入汽輪機I的水蒸汽作功后，拖動發(fā)電機3產(chǎn)生功率為6210kw的電能。
在上述過程中，燃煤發(fā)電熱耗計算如下:
a.回?zé)嵫h(huán)所需總熱量為:2.59X108KJ/h，太陽能加熱器所提供的熱量為
0.18X108KJ/h，故燃煤所需熱量為上述兩者之差為:2.41X108KJ/h
b.對外供熱所輸出熱量為2.41X108KJ/h，發(fā)電所需熱量為燃煤熱量與供熱輸出熱量之差，此處為零。發(fā)電燃煤熱耗為電功率6210kw與發(fā)電所需熱量之商，此處為零。原有6麗背壓式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)中，每發(fā)一度電的燃煤熱耗為3809KJ/kw.h。本發(fā)明可以使發(fā)電的燃煤熱耗下降3809KJ/kw.h。就本實施例而言，由于發(fā)電燃煤熱耗下降3809KJ/kw.h，如鍋爐效率取為0.8，則每年可節(jié)約標(biāo)煤達(dá)0.87萬噸。綜上，本發(fā)明能充分利用自然界的太陽能，以低品位的太陽能取代部分燃煤能，降低回?zé)嵫h(huán)發(fā)電燃煤熱耗，具有重大的社會經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)抽凝式汽輪機熱電廠的總裝機容量至少為60000麗，背壓式汽輪機熱電廠總裝機容量至少為30000麗，采用本發(fā)明后，每年可節(jié)省標(biāo)煤達(dá)7470萬噸。以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進(jìn)行限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置，其特征在于:它包括太陽能加熱器、將加熱工質(zhì)輸入太陽能加熱器的加熱工質(zhì)輸送泵、列管式加熱器、蓄熱水箱、熱水輸送泵和熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分；所述加熱工質(zhì)輸送泵一端通過管道從列管式加熱器的右側(cè)吸取加熱工質(zhì)，另一端通過管道與太陽能加熱器的頂部相連接；所述太陽能加熱器的底部通過管道與列管式加熱器的左側(cè)連接； 所述蓄熱水箱由左側(cè)的蓄熱室和右側(cè)的加熱室組成，兩側(cè)在蓄熱水箱內(nèi)的上部相連通，所述加熱室右上部設(shè)有凝結(jié)水管道接口與補充水管道接口，所述蓄熱室左側(cè)下部的管道經(jīng)熱水輸送泵與熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分中的除氧器連接； 所述列管式加熱器設(shè)有左側(cè)水室、右側(cè)水室和加熱管，所述左右兩側(cè)水室下設(shè)有水室管板，所述加熱管的兩端分別連接在左側(cè)水室和右側(cè)水室下的水室管板上，所述加熱室的頂蓋與列管式加熱器的水室管板相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置，其特征在于:所述列管式加熱器還設(shè)有偏中管隔板，跨中管隔板和中間隔板，中間隔板焊接在水室管板上，跨中管隔板焊接在中間隔板上，偏中管隔板通過支架也焊接在中間隔板上，所述加熱管被偏中管隔板，跨中管隔板和中間隔板分隔形成換熱管束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置，其特征在于:所述熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分為抽凝式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分，它包括依次通過管道連接的鍋爐、汽輪機和發(fā)電機，汽輪機還連接有供汽管道、凝汽器和凝結(jié)泵，汽輪機通過管道和低壓加熱器進(jìn)汽閥門與低壓加熱器連接，汽輪機通過管道和除氧器進(jìn)汽閥門與除氧器連接，汽輪機通過管道和高壓加熱器進(jìn)汽閥門與高壓加熱器連接，低壓加熱器與除氧器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置，其特征在于:所述熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分為背壓式汽輪機熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分，它包括依次通過管道連接的鍋爐、汽輪機和發(fā)電機，汽輪機通過管道和除氧器進(jìn)汽閥門與除氧器連接，汽輪機通過管道和高壓加熱器進(jìn)汽閥門與高壓加熱器連接，汽輪機還連接有供汽閥門。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或 4所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置，其特征在于:所述蓄熱水箱的頂蓋、側(cè)表面與底面均有保溫層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置，其特征在于:所述加熱工質(zhì)為經(jīng)過除鹽和除氧處理的軟化水。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置，其特征在于:太陽能加熱器的安裝底面高出蓄熱水箱頂蓋5米以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的方法，其特征在于它包括以下步驟: (1)有陽光照射的條件下，所述加熱工質(zhì)輸送泵將加熱工質(zhì)輸入太陽能加熱器，加熱工質(zhì)在太陽能加熱器中被加熱后，靠自身重力沿管進(jìn)入列管式加熱器的換熱管束； (2)補充水和/或凝結(jié)水進(jìn)入蓄熱水箱的加熱室，加熱工質(zhì)在列管式加熱器經(jīng)換熱管束向加熱室的補充水和/或凝結(jié)水放熱，工質(zhì)的溫度下降，然后由加熱工質(zhì)輸送泵輸送至太陽能加熱器，周而復(fù)始循環(huán)；所述補充水或凝結(jié)水在加熱室內(nèi)被加熱后流入蓄熱室，再經(jīng)熱水輸送泵輸送至熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分中的除氧器，參與熱電廠回?zé)嵫h(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置的方法，其特征在于:所述步驟(1)中陽光照射的條件為從上午9點到下午3點。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置的方法，其特征在于:所述步驟(1)中加熱工質(zhì)在太陽能加熱器中被加熱至86°C以上，在換熱管束內(nèi)換熱后溫度下降至40°C以下。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用太陽能降低回?zé)嵫h(huán)燃煤熱耗的裝置和方法，所述裝置包括太陽能加熱器、加熱工質(zhì)輸送泵、蓄熱水箱、列管式加熱器、熱水輸送泵和熱電廠回?zé)嵫h(huán)部分。蓄熱水箱由蓄熱室和加熱室組成，列管式加熱器的換熱管束放置在蓄熱水箱的加熱室內(nèi)。所述回?zé)嵫h(huán)中的補充水和凝結(jié)水進(jìn)入加熱室，將加熱工質(zhì)泵入太陽能加熱器加熱，加熱工質(zhì)靠自身重力流入列管式加熱器向補充水和凝結(jié)水放熱，被加熱的補充水和凝結(jié)水從蓄熱水箱的加熱室流向蓄熱室，又從蓄熱室經(jīng)熱水輸送泵輸送至回?zé)嵫h(huán)裝置中的除氧器。本發(fā)明充分的利用太陽能加熱回?zé)嵫h(huán)中的補充水和凝結(jié)水，節(jié)省了加熱用的水蒸汽，降低了回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電燃煤熱耗。
文檔編號F22D1/00GK103115348SQ20131006916
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者何敬東, 何蔚海 申請人:何敬東