專利名稱：蒸汽冷凝熱回收利用方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以變聲速增壓技術(shù)，回收低壓蒸汽冷凝熱，并使之用于制冷、發(fā)電、供熱的方法與裝置。
以蒸汽為動力的裝置，由于排汽壓力過低，其蒸汽所含潛熱難以回收利用。目前，應(yīng)用最廣泛的蒸汽動力裝置是熱力發(fā)電廠中的汽輪機(jī)。其原則性系統(tǒng)如

圖1。
在圖1所示系統(tǒng)中，鍋爐1所產(chǎn)生的蒸汽導(dǎo)入汽輪機(jī)2，絕熱彭脹作功，帶動發(fā)電機(jī)3發(fā)電，對外輸出電能。汽輪機(jī)2排出的低壓蒸汽進(jìn)入凝汽器4，與冷卻水進(jìn)行熱交換，放出熱量，被冷凝成凝結(jié)水。經(jīng)凝結(jié)水泵5送入除氧器6除氧，除氧后再經(jīng)鍋爐給水泵7送入鍋爐1循環(huán)使用。這一循環(huán)過程，冷卻水帶走了汽輪機(jī)2排出的低壓蒸汽冷凝熱，使發(fā)電廠整體熱能利用率降低了50～60％，造成一次能源的極大浪費(fèi)。這種傳統(tǒng)的熱力發(fā)電方式，使發(fā)電廠整體熱能利用率只有35～40％。
本發(fā)明的目的在于，對傳統(tǒng)的熱力發(fā)電廠汽輪機(jī)排汽冷凝方式進(jìn)行變改。創(chuàng)建一種發(fā)電廠汽輪機(jī)排汽冷凝熱回收方法與相應(yīng)的利用裝置，以提高發(fā)電廠的整體熱能利用率。
本發(fā)明的目的是通過以下方法來實現(xiàn)的利用泵增壓技術(shù)，對液態(tài)工質(zhì)進(jìn)行增壓處理，使液態(tài)工質(zhì)具備一定壓力，憑其該壓力讓其在蒸汽冷凝熱回收利用系統(tǒng)中循環(huán)運(yùn)行。
以具有一定壓力的常溫液態(tài)工質(zhì)引射低壓蒸汽，共同進(jìn)入變聲速增壓器，汽液兩相流在通過變聲速增壓器后成為具有較高壓力的汽液均勻混合體，之后，導(dǎo)入蒸汽冷凝熱回收器。
利用在密閉容器內(nèi)飽和汽體的壓力與溫度平衡原理，使進(jìn)入蒸汽冷凝熱回收器的蒸汽在對應(yīng)壓力下冷凝成為具有較高溫度的凝結(jié)水，同時，放出冷凝熱，加熱常溫液態(tài)工質(zhì)，使其共同成為具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)。
以具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)為熱源，用于建設(shè)供熱站，可對外供熱。
以具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)(例如發(fā)電廠中的除鹽水)作為鍋爐用水，直接進(jìn)除氧器除氧，可大大節(jié)省加熱鍋爐用水的耗用蒸汽量。
以具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)為熱源，建設(shè)低品位熱能制冷發(fā)電站，可用以制冷、發(fā)電。
本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用系統(tǒng)在運(yùn)行時，蒸汽冷凝熱回收器內(nèi)的具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)經(jīng)液態(tài)工質(zhì)輸送泵加壓后，成為具有一定壓力與溫度的液態(tài)工質(zhì)。泵入熱交換器，與常溫二次載熱體進(jìn)行熱交換，對外輸出熱量，同時，成為具有一定壓力的常溫液態(tài)工質(zhì)。進(jìn)入變聲速增壓器引射低壓蒸汽。汽液兩相流體在通過變聲速增壓器后，成為具有較高壓力的汽液均勻混合體，導(dǎo)入蒸汽冷凝熱回收器。在蒸汽冷凝熱回收器內(nèi)，蒸汽在對應(yīng)壓力下冷凝，成為具有較高溫度的凝結(jié)水，同時，放出冷凝熱，加熱常溫液態(tài)工質(zhì)，使其共同成為具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)。供下一個循環(huán)使用，使循環(huán)得以繼續(xù)。
本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用方法，用于發(fā)電廠汽輪機(jī)排汽冷凝熱回收利用工程，可使發(fā)電廠整體熱能利用率由35～40％提高到50～60％。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用方法與裝置進(jìn)行祥細(xì)說明。
圖1為先有技術(shù)中的對發(fā)電廠汽輪機(jī)排汽的處理方法示意圖。
圖2為本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用方法與裝置的第一實施例。
圖3為本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用方法與裝置的第二實施例。
圖4為本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用方法與裝置的第三實施例。
圖2為本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用方法與裝置的第一實施例，本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用裝置包括了一蒸汽冷凝熱回收器，一液態(tài)工質(zhì)輸送泵，一熱交換器和一變聲速增壓器。
在圖2中，標(biāo)號1表示了蒸汽冷凝熱回收器。
蒸汽冷凝熱回收器1的出口與液態(tài)工質(zhì)輸送泵2的入口端相接。液態(tài)工質(zhì)輸送泵2的出口端與熱交換器3的內(nèi)腔入口端相接。輸送泵2的功能是將從蒸汽冷凝熱回收器1出來的具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)增壓，再將增壓后的液態(tài)工質(zhì)泵入熱交換器3的內(nèi)腔。
具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)在壓力下通過熱交換器3的內(nèi)腔時，與熱交換器3的外腔流過的二次常溫載熱體進(jìn)行熱交換。二次常溫載熱體從熱交換器3的B端流入熱交換器3的外腔，與內(nèi)腔通過的具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)進(jìn)行熱量交換。二次常溫載熱體吸收熱量，溫度升高，成為具有較高溫度的二次載熱體，從熱交換器3的外腔C端輸出，對外供熱用戶使用。內(nèi)腔的具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)，放出熱量，溫度降低，成為具有一定壓力的常溫液態(tài)工質(zhì)，從熱交換器3的內(nèi)腔輸出端導(dǎo)入與其相接的變聲速增壓器4。
變聲速增壓器4的出口端與蒸汽冷凝熱回收器1的上方入口端相接。變聲速增壓器4還有一個入口是低壓蒸汽的輸入端。當(dāng)具有一定壓力的常溫液態(tài)工質(zhì)通過變聲速增壓器4時，它作為動力源，引射蒸汽用戶排出的低壓蒸汽。在變聲速增壓器4內(nèi)，汽液兩相均勻混合體以超音速流動，使其遭遇阻力，引發(fā)壓力激波，汽液兩相流體以較高的壓力從變聲速增壓器4輸出，進(jìn)入蒸汽冷凝熱回收器1。
進(jìn)入蒸汽冷凝熱回收器1的具有較高壓力的汽液混合物中的蒸汽，在相應(yīng)的壓力下冷凝，成為具有較高溫度的凝結(jié)水。同時，放出冷凝熱，加熱常溫液態(tài)工質(zhì)，使其其同成為具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)。
以具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)為熱源，通過液態(tài)工質(zhì)輸送泵2把一次熱源載熱體泵入熱交換器3，通過熱交換對外輸出熱量。具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)放出熱量，成為常溫液態(tài)工質(zhì)，從熱交換器3流出，進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行。
以具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)為熱源，通過一次熱源載熱體出口D與E把熱量提供給制冷、發(fā)電用戶及其他熱用戶。
圖3為本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用方法與裝置的第二實施例，本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用裝置包括了——蒸汽冷凝熱回收器，——凝結(jié)水泵和變聲速增壓器。
本實施例的目的是，對傳統(tǒng)的發(fā)電廠汽輪機(jī)排汽冷凝方式進(jìn)行改變，用一部分汽輪機(jī)排汽冷凝熱加熱另一部分由汽輪機(jī)排汽冷凝而成的凝結(jié)水，使其共同成為具有較高溫度的凝結(jié)水，用于鍋爐給水，以節(jié)省鍋爐給水加熱、除氧所用蒸汽量。
圖3中，標(biāo)號2為傳統(tǒng)發(fā)電廠中的汽輪機(jī)，其尾部排出的低壓蒸汽部分被引出，導(dǎo)入變聲速增壓器8。另一部分汽輪機(jī)2排出的低壓蒸汽進(jìn)入凝汽器4與冷卻水進(jìn)行熱交換，放出冷凝熱，被冷凝成常溫凝結(jié)水，經(jīng)凝結(jié)水泵10，泵入變聲速增壓器8。
變聲速增壓器8的出口與蒸汽冷凝熱回收器9的入口端相接。導(dǎo)入蒸汽冷凝熱回收器9的蒸汽在相應(yīng)壓力下冷凝，成為具有較高溫度的凝結(jié)水，同時，放出冷凝熱，加熱常溫凝結(jié)水，使其共同成為具有較高溫度的凝結(jié)水。
蒸汽冷凝熱回收器9的出口端與凝結(jié)水泵10的入口端相接。具有較高溫度的凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵10泵入除氧器6，除氧后由鍋爐給水泵7泵入鍋爐1，循環(huán)使用。
圖4為本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用方法與裝置的第三實施例。本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收利用裝置包括了一蒸汽冷凝熱回收器，一凝結(jié)水泵，一變聲速增壓器與一低品位熱能制冷發(fā)電站裝置。
本實施例的目的是，對傳統(tǒng)的發(fā)電廠汽輪機(jī)排汽冷凝方式進(jìn)行變改。用其排汽冷凝熱加熱除鹽水，以其被加熱的除鹽水為熱源對外供熱以及供發(fā)電廠鍋爐用水，以提高發(fā)電廠整體熱能利用率。
圖4中，標(biāo)號為2的汽輪機(jī)，其尾部排出的低壓蒸汽不再(或部分)進(jìn)入凝汽器4，而是通過導(dǎo)出管直接(或部分)進(jìn)入變聲速增壓器8。
變聲速增壓器8的另一入口與低品位熱能制冷發(fā)電站設(shè)備中的蒸發(fā)器15的外腔出口端相接。變聲速增壓器8的出口與蒸汽冷凝熱回收器9的入口端相接。
由低品位熱能制冷發(fā)電站設(shè)備蒸發(fā)器15外腔導(dǎo)出的具有一定壓力的常溫脫鹽水進(jìn)入變聲速增壓器8，引射由汽輪機(jī)2尾部排出的低壓蒸汽。汽液兩相混合體從變聲速增壓器8導(dǎo)出時，成為具有較高壓力的汽液均勻混合體。
汽液均勻混合體進(jìn)入蒸汽冷凝熱回收器9后，蒸汽在相應(yīng)壓力下冷凝，成為具有較高溫度的凝結(jié)水，同時，放出冷凝熱，加熱常溫除鹽水，使其共同成為具有較高溫度的除鹽水。
蒸汽冷凝熱回收器9的出口端與凝結(jié)水泵10的入口端相接。凝結(jié)水泵有兩臺，一臺凝結(jié)水泵10的出口端與除氧器6的入口端相接。另一臺凝結(jié)水泵10的出口端與蒸發(fā)器15外腔的入口端相接。
具有較高溫度的除鹽水經(jīng)凝結(jié)水泵10泵出，進(jìn)入除氧器6，經(jīng)除氧后作為鍋爐用水由鍋爐給水泵7送入鍋爐，循環(huán)使用。
具有較高溫度的除鹽水經(jīng)凝結(jié)水泵10泵出，進(jìn)入蒸發(fā)器15的外腔，與通過內(nèi)腔的低沸點工質(zhì)進(jìn)行熱交換。放出熱量，溫度降低，成為具有一定壓力的常溫除鹽水，從蒸發(fā)器15的外腔出口導(dǎo)出，進(jìn)入變聲速增壓器8引射低壓蒸汽，汽液兩相均勻混合體從變聲速增壓器8導(dǎo)出，進(jìn)入蒸汽冷凝熱回收器9，之后，再循環(huán)運(yùn)行。
本實施例的實施，將使發(fā)電廠整體熱能利用率提高25％。
上面所介紹的幾個實施例，只是利用蒸汽冷凝熱回收利用方法進(jìn)行蒸汽冷凝熱回收利用的具休實例。當(dāng)然，普通技術(shù)人員在本發(fā)明的思想啟發(fā)之下，不經(jīng)過創(chuàng)造性的構(gòu)思可以得到其它的構(gòu)形，這些都屬于本發(fā)明方法和裝置的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽冷凝熱回收利用方法，其特征在于，該方法包括以下步驟增壓利用泵增壓技術(shù)，對液態(tài)工質(zhì)進(jìn)行增壓處理，使液態(tài)工質(zhì)具備一定壓力，憑借該壓力使其在蒸汽冷凝熱回收利用系統(tǒng)中循環(huán)運(yùn)行。引射以具有一定壓力的常溫液態(tài)工質(zhì)，引射低壓蒸汽，共同進(jìn)入變聲速增壓器，使其成為具有一定壓力的汽液均勻混合體。冷凝利用在密閉容器內(nèi)飽和汽體的壓力與溫度平衡原理，使進(jìn)入蒸汽冷凝熱回收器的蒸汽在對應(yīng)壓力下冷凝，放出冷凝熱，加熱常溫液態(tài)工質(zhì)，使其共同成為具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)。
2.一種根據(jù)權(quán)力要求1的蒸汽冷凝熱回收利用方法，其特征在于，還包括以下步驟熱交換把蒸汽冷凝熱回收器內(nèi)的具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)具備的熱量，通過熱交換設(shè)備對外輸出，使具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)成為常溫液態(tài)工質(zhì)。以確保低壓蒸汽冷凝熱得以充分回收利用。
3.一種根據(jù)權(quán)力要求2的蒸汽冷凝熱回收利用方法，其特征在于，引射低壓蒸汽所用的常溫液態(tài)工質(zhì)，可以是普通水、低沸點工質(zhì)、脫鹽水或是其它液體。
4.一種根據(jù)權(quán)力要求3的蒸汽冷凝熱回收利用方法，其特征在于，所回收的熱是低壓蒸汽冷凝時放出的冷凝熱。
5.一種根據(jù)權(quán)力要求4的蒸汽冷凝熱回收利用方法，其特征在于，所回收的低壓蒸汽冷凝熱，用于制冷、發(fā)電、供熱或其它用熱場所。
6.一種根據(jù)權(quán)力要求5的蒸汽冷凝熱回收利用方法，其特征在于，通過熱交換設(shè)備的一次熱源載熱休是具有較高溫度的液體工質(zhì)，通過熱交換設(shè)備后成為常溫液態(tài)工質(zhì)。
7.一種蒸汽冷凝熱回收利用裝置，包括——蒸汽冷凝熱回收器——液態(tài)工質(zhì)輸送泵——熱交換器。其特征在于，還包括——變聲速增壓器。蒸汽冷凝熱回收器1的出口與液態(tài)工質(zhì)輸送泵2的入口端相接，液態(tài)工質(zhì)輸送泵2的出口端與熱交換器3的內(nèi)腔入口端相接。熱交換器3外腔的輸入端為常溫二次載熱休的輸入端；輸出端為二次載熱體的輸出端；熱交換器3內(nèi)腔的輸出端與變聲速增壓器4的入口端相接。變聲速增壓器4還有一個入口與低壓蒸汽相接，變聲速增壓器4的輸出端與蒸汽冷凝熱回收器1入口端相接。
全文摘要
本發(fā)明的蒸汽冷凝熱回收方法與裝置,利用汽液兩相均勻混合體在超音速流動,遇到阻力會發(fā)生壓力激波的原理,以常溫液態(tài)工質(zhì)引射低壓蒸汽,讓其進(jìn)入變聲速增壓器,使其成為具有一定壓力的汽液均勻混合體。進(jìn)入蒸汽冷凝熱回收器,在對應(yīng)壓力下,蒸汽冷凝,成為具有較高溫度的液體,同時,放出冷凝熱,加熱常溫液態(tài)工質(zhì),使其共同成為具有較高溫度的液態(tài)工質(zhì)。本發(fā)明的方法與裝置,可回收低壓蒸汽冷凝熱,用于供熱,制冷、發(fā)電等。
文檔編號F22D1/34GK1322916SQ00106278
公開日2001年11月21日 申請日期2000年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月8日
發(fā)明者毛霖 申請人:毛霖, 張鐵峰, 毛元章