CN212671884U - 一种余热发电循环水控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种余热发电循环水控制***，包括汽轮机、凝汽器、冷却塔、循环水池以及连接循环水池向凝汽器输送冷却水的循环水泵，还包括连接循环水泵的控制***，汽轮机的排汽口处设有第一温度检测模块，凝汽器的循环水排水口设有第二温度检测模块，第一温度检测模块和第二温度检测模块连接控制***；控制***用以在第一温度检测模块和第二温度检测模块检测的温差超出第一预设范围时调整循环水泵的出力以维持第一温度检测模块和第二温度检测模块检测的温差正常。本实用新型所提供的余热发电循环水控制***通过对循环水***参数进行监测和自动调控，降低了运行要求，提高了余热利用率和发电效率。

Description

一种余热发电循环水控制***

技术领域

本实用新型涉及余热发电领域，特别涉及一种余热发电循环水控制***。

背景技术

目前每一个水泥厂基本上都有一套余热发电冷却循环水***，用于窑炉余热发电，但是很多水泥厂的余热发电***的发电出力不足，发电效率低下。

现在所有的水泥窑余热发电循环水***都只是对***进行了监测，余热发电循环水***不是其主要的生产设备，重视程度不够，运行人员一般并非专业的热电运行人员，对如何调控循环水量，提升余热利用效率，进而提升发电效率及节约水资源等并不清楚。余热发电循环水***存在冷却倍率不够或者冷却水过剩的问题，运行经验缺乏的非专业技术人员很难把控循环水给水量。

如何简化循环水控制***运行，提升发电效率成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种余热发电循环水控制***，该***通过对循环水***参数进行监测和自动调控，降低了运行要求，提高了余热利用利和发电效率。

为实现上述目的，本实用新型提供一种余热发电循环水控制***，包括汽轮机、凝汽器、冷却塔、循环水池以及连接所述循环水池向所述凝汽器输送冷却水的循环水泵；

还包括连接所述循环水泵的控制***，所述汽轮机的排汽口处设有第一温度检测模块，所述凝汽器的循环水排水口设有第二温度检测模块，所述第一温度检测模块和所述第二温度检测模块连接所述控制***；

所述控制***用以在所述第一温度检测模块和所述第二温度检测模块检测的温差超出第一预设范围时调整所述循环水泵的出力以维持所述第一温度检测模块和所述第二温度检测模块检测的温差正常。

可选地，所述第一温度检测模块和所述第二温度检测模块检测的温差的第一预设范围为3～10℃；

所述控制***包括：

当所述第一温度检测模块和所述第二温度检测模块检测的温差大于10℃时控制所述循环水泵增大出力、和当所述第一温度检测模块和所述第二温度检测模块检测的温差小于3℃时控制所述循环水泵减少出力的循环水泵控制模块。

可选地，所述汽轮机的排汽口和所述凝汽器的进汽口之间设有第一流量检测模块，所述凝汽器的循环水进水口设有第二流量检测模块，所述第二流量检测模块与所述第一流量检测模块连接所述控制***；

所述控制***包括当所述第二流量检测模块与所述第一流量检测模块检测的流量比值超出50～120范围时提示冷却倍率异常的冷却倍率报误模块。

可选地，所述凝汽器连接有第一压力检测模块，所述第一压力检测模块连接所述控制***的压力比对模块；

所述凝汽器的理论剩余压力为P1，所述第一压力检测模块检测的实际剩余压力值为P2；

当所述压力比对模块检测到1-P1/P2超出±5％范围时，所述控制***提示所述凝汽器的真空度异常并控制所述循环水泵增大出力。

可选地，所述凝汽器的循环水进水口还设有第三温度检测模块，所述第三温度检测模块连接所述控制***；

所述控制***包括当所述控制***检测到所述汽轮机排汽的凝结放热量与所述凝汽器的循环水吸热量比值超出1±5％范围时，提示所述凝汽器换热量不平衡的热平衡报误模块。

可选地，所述凝汽器的循环水进水口设有第二压力检测模块，所述凝汽器的循环水排水口设有第三压力检测模块，所述第二压力检测模块和所述第三压力检测模块连接所述控制***；

所述控制***包括当所述第二压力检测模块、和所述第三压力检测模块检测的压力差大于0.05Mpa时，提示所述凝汽器通畅性异常的凝汽器报误模块。

可选地，所述循环水泵的出口设有第四压力检测模块，所述第四压力检测模块连接所述压力比对模块；

所述控制***包括当所述第二压力检测模块和所述第四压力检测模块检测的压差大于0.02Mpa时，提示所述循环水泵与所述凝汽器之间阀阻偏大的阀阻报误模块。

可选地，所述冷却塔的进水口设有第四温度检测模块，所述冷却塔的排水口设置第五温度检测模块，所述第四温度检测模块和所述第五温度检测模块均连接所述控制***的流量比对模块；

所述控制***用以在所述第二流量检测模块检测的循环水总流量大于所述冷却塔的设计流量且所述第四温度检测模块和所述第五温度检测模块检测的温差小于所述冷却塔的设计温差时，控制所述循环水泵减小出力。

可选地，所述控制***为DCS控制***。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的余热发电循环水控制***通过第一温度检测模块检测汽轮机的排汽温度、第二温度检测模块检测循环水的排水温度；且第一温度检测模块和第二温度检测模块均与控制***连接；当第一温度检测模块和第二温度检测模块的温差超出第一预设范围时，表明循环水流量与汽轮机排汽流量不匹配，会导致换热效率降低或者增加循环水泵的电耗，通过控制循环水泵出力维持循环水排水温度与乏汽温度的温差，提高发电效率的同时，降低循环水流量和循环水泵的功率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的余热发电循环水控制***的示意图。

其中：

1-汽轮机、2-凝汽器、3-冷却塔、4-循环水池、5-循环水泵、61-第一温度检测模块、62-第二温度检测模块、63-第三温度检测模块、64-第四温度检测模块、65-第五温度检测模块、71-第一流量检测模块、72-第二流量检测模块、81-第一压力检测模块、82-第二压力检测模块、83-第三压力检测模块、84-第四压力检测模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

水泥窑余热发电：水泥窑余热发电技术是直接对水泥窑在熟料煅烧过程中窑头窑尾排放的余热废气进行回收，通过余热锅炉产生蒸汽带动汽轮发电机发电。

乏汽：具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机1后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机1转子转动，形成机械能。释放出热势能的蒸汽从汽轮机1下部的排汽口排出，称为乏汽。

凝汽器：将汽轮机1乏汽冷凝成水的一种换热器。

真空度：凝汽器2真空度是指汽轮机1低压缸排汽端真空占大气压的百分数。

冷却倍率：冷却水流量与进入凝汽器2的蒸汽流量之比。

汽轮机1经做功排出的乏汽进入凝汽器2的汽侧，凝结水经过除盐后作为锅炉给水进入汽水循环。循环水则通过循环水泵5输入凝汽器2的水侧对蒸汽进行换热冷却，升温后的循环水进入冷却塔3冷却降温后汇流到循环水池4内，供循环水泵5再次向凝汽器2进行抽取输送。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型实施例所提供的余热发电循环水控制***的示意图。

本实用新型所提供余热发电循环水控制***包括汽轮机1、凝汽器2、冷却塔3、循环水池4和循环水泵5，汽轮机1末级排出的乏汽进入凝汽器2的汽侧进行凝结，循环水泵5抽取循环水池4的冷却水(循环水)输入凝汽器2的水侧与乏汽进行换热，以供乏汽冷却凝结，升温后的循环水输送至冷却塔3进行冷却，冷却后流入循环水池4供循环水泵5抽取进入下一轮的循环。

为提高循环水***自动化运行程度，本实用新型通过在汽轮机1排汽口设置第一温度检测模块61，在凝汽器2的循环水排水口设置第二温度检测模块62，检测得到的乏汽温度及循环水排水温度并传递至控制***，以便于控制***根据二者的温差判断循环水***的运行状况，降低了对运行人员的运行要求。

当乏汽温度与循环水排水温度之差超过第一预设范围时，通过控制***连接控制循环水泵5改变循环水出力进而调整循环水流量，从而将乏汽温度与循环水排水温差维持在正常范围内(第一预设范围)，既保证了换热效率，提高余热发电效率；又避免循环水泵5功率过大造成厂用电率提升，净发电率下降。当通过控制***调控循环水泵5出力(功率)进而改变循环水流量时，若乏汽温度与循环水排水温度的温差变化不明显，则表明凝汽器2的换热性能差，控制***通过调整循环水泵5出力无法维持温差正常时则发出凝汽器2换热性能异常的提示，便于运行人员及时发现问题，对凝汽器2进行检测和维护。

在正常运行状态，上述第一预设范围可设置为3～10℃，当乏汽温度也即凝汽器2的进汽温度与循环水排水温度的温差小于3℃，表明循环水流量过大，虽然乏汽能够充分冷却凝结，换热效率及余热发电效率提高，但会造成循环水泵5功率偏大，厂用电率提高，实际净发电率反而降低，此时控制***会根据温差检测结果控制循环水泵5减小出力；当乏汽温度与循环水排水温度的温差大于10℃时，则表明循环水带走的热量不足以使乏汽冷却凝结，此时控制***控制循环水泵5增大出力，增加循环水流量。第一预设范围可根据实际情况灵活调整。

控制***包括循环水泵控制模块，循环水泵控制模块具体可采用驱动循环水泵5运行的电机的变频调速装置。通过变频调速装置改变电机转速，进而改变循环水泵5的出力。

作为可选地，本实用新型还在汽轮机1的排汽口和凝汽器2的进汽口之间设置第一流量检测模块71，在凝汽器2的循环水进水口设置第二流量检测模块72；通过第一流量检测模块71和第二流量检测模块72检测的流量比值来判断冷却倍率。计算出冷却倍率＝循环水总流量/排汽量，如果倍率在50～120的范围内，判断***运行正常，在50以下，判断循环水量偏小，在120以上，判断为循环水流量偏大。控制***包含冷却倍率报误模块，通过冷却倍率报误模块发出相应的提示以便于运行人员根据实际冷却需要调整循环水泵5出力。

冷却倍率报误模块可采用特定色光的灯、语音提示或通过显示模块进行文字或动画提示。

进一步地，凝汽器2设置第一压力检测模块81，第一压力检测模块81连接控制***的压力比对模块，并将检测的压力值P2输送给压力比对模块，压力比对模块根据排汽温度计算出凝汽器2的理论剩余压力P1，当1-P1/P2超出±5％范围时，真空度异常，表明凝汽器2的汽侧的乏汽凝结率偏低，控制***控制循环水泵5增大出力，增加循环水流量，促进乏汽凝结。若通过调整循环水泵5出力仍然存在真空度异常，则需要对凝汽器2的真空度进行检测，并对第一温度检测模块61和第一压力检测模块81进行检测。

此外，控制***还可根据需要设置真空度报误模块，真空度报误模块也可采用特定色光的灯、语音提示或通过显示模块进行文字及动画显示，需要说明的是，当同样采用灯光报误时，真空度报误模块的灯光颜色与冷却倍率报误模块发出的灯光颜色不同。

作为可选地，本申请所提供的余热发电循环水控制***的控制***还包括热量平衡计算和监测，通过在循环水进水口设置第三温度检测模块63，将第三温度检测模块63检测的凝汽器2进水温度输送给控制***，控制***根据循环水***带走的热量Q2＝CM△T＝4.1868×循环水总流量×(凝汽器2出水温度-凝汽器2进水温度)，乏汽的凝结放热量Q1＝排汽量×2180，计算若1-Q1/Q2在±5％以内，则认为换热量平衡，大于5％或小于-5％，判断***换热量不平衡，通过热平衡报误模块进行报误，以便于运行人员检测排汽量、循环水总流量和凝汽器2进出水温度是否准确，凝汽器2是否有漏汽，凝汽器2是否有堵塞或者结垢。热平衡报误模块的设置可参考冷却倍率报误模块及真空度报误模块。

为优化上述实施例，凝汽器2的循环水进水口设置第二压力检测模块82，凝汽器2的循环水排水口设有第三压力检测模块83，第二压力检测模块82和第三压力检测模块83将检测到的循环水进水压力和排水压力传递给控制***，控制***通过判断进出水压力的差值来判断凝汽器2的通畅性，当循环水进水压力与排水压力的差值(转换至同一相对高度后)大于0.05Mpa时，表明凝汽器2存在堵塞或通常性不佳，控制***通过其凝汽器报误模块发出凝汽器2通畅性异常的提示，以便运行人员判断故障位置并进行维护，提高运行的安全性。此处的压差是指第二压力检测模块82检测的压力与第三压力检测模块83检测的压力转换至同一相对高度后压差。

此外，循环水泵5的出水口和设置第四压力检测模块84，第四压力检测模块84将检测到的压力传递给控制***的压力比对模块，通过对比第四压力检测模块84与第二压力检测模块82的压差来判读二者之间管道的通畅性，需要说明的是，这里所说的压差是指将第二压力检测模块82和第四压力检测模块84检测到的压力转换到同一相对高度下的压力差；当第四压力检测模块84检测到的压力与第二压力检测模块82检测到的压力值之差(转换至同一相对高度后)大于0.02Mpa时，也即循环水泵5出水口的压力与凝汽器2进水口的压力之差大于0.02Mpa时，控制***通过阀组报误模块给出阀阻偏大提示，运行人员可根据提示对管道及阀门进行检测。阀组报误模块的设置参考冷却倍率报误模块等设置。

更进一步地，冷却塔3的进水口设有第四温度检测模块64，冷却塔3的排水口设有第五温度检测模块65，第四温度检测模块64和第五温度检测模块65冷却塔3进水温度和排水温度传递给控制***，控制***对比冷却塔3的进水温度和排水温度、通过进水温度与排水温度的温差与冷却塔3的设计温差比较、循环水总流量与冷却塔3的设计流量进行比对，控制循环水泵5的出力。

(a)若循环水流量大于等于冷却塔3的设计流量，则比较冷却塔3进水温度与排水温度差值

温差大于等于设计温差，则提示冷却塔3达到设计能力，并已满负荷运行；

温差小于设计温差，提示冷却塔3超负荷运行，实际冷却能力大于设计值，可以考虑驱动循环水泵5的电机变频调速，降低循环水泵5出力，实现节能降耗。

(b)若循环水总流量小于设计流量，则比较冷却塔3进水温度与排水温度差值

温差大于等于设计温差，则提示冷却塔3已经达到了冷却极限流量，但未达到冷却塔设计流量，需要检测冷却塔3是否运行正常；

温差小于设计温差，提示冷却塔3未达到设计流量，且未满负荷运行，可以考虑驱动循环水泵5的电机变频调速，降低循环水泵5出力，实现节能降耗。

在上述实施例中，控制***采用DCS控制***，DCS控制***包括显示模块，通过显示模块显示余热发电循环水控制***各部分是否正常。温度检测模块、压力检测模块和流量检测模块均可参考现有的检测仪器灵活设置，此处不再详细展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的余热发电循环水控制***进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种余热发电循环水控制***，包括汽轮机(1)、凝汽器(2)、冷却塔(3)、循环水池(4)以及连接所述循环水池(4)向所述凝汽器(2)输送冷却水的循环水泵(5)，其特征在于，

还包括连接所述循环水泵(5)的控制***，所述汽轮机(1)的排汽口处设有第一温度检测模块(61)，所述凝汽器(2)的循环水排水口设有第二温度检测模块(62)，所述第一温度检测模块(61)和所述第二温度检测模块(62)连接所述控制***；

所述控制***用以在所述第一温度检测模块(61)和所述第二温度检测模块(62)检测的温差超出第一预设范围时调整所述循环水泵(5)的出力以维持所述第一温度检测模块(61)和所述第二温度检测模块(62)检测的温差正常。

2.根据权利要求1所述的余热发电循环水控制***，其特征在于，所述第一温度检测模块(61)和所述第二温度检测模块(62)检测的温差的第一预设范围为3～10℃；

所述控制***包括：

当所述第一温度检测模块(61)和所述第二温度检测模块(62)检测的温差大于10℃时控制所述循环水泵(5)增大出力、和当所述第一温度检测模块(61)和所述第二温度检测模块(62)检测的温差小于3℃时控制所述循环水泵(5)减少出力的循环水泵控制模块。

3.根据权利要求1所述的余热发电循环水控制***，其特征在于，所述汽轮机(1)的排汽口和所述凝汽器(2)的进汽口之间设有第一流量检测模块(71)，所述凝汽器(2)的循环水进水口设有第二流量检测模块(72)，所述第二流量检测模块(72)与所述第一流量检测模块(71)连接所述控制***；

所述控制***包括当所述第二流量检测模块(72)与所述第一流量检测模块(71)检测的流量比值超出50～120范围时提示冷却倍率异常的冷却倍率报误模块。

4.根据权利要求3所述的余热发电循环水控制***，其特征在于，所述凝汽器(2)连接有第一压力检测模块(81)，所述第一压力检测模块(81)连接所述控制***的压力比对模块；

所述凝汽器(2)的理论剩余压力为P1，所述第一压力检测模块(81)检测的实际剩余压力值为P2；

当所述压力比对模块检测到1-P1/P2超出±5％范围时，所述控制***提示所述凝汽器(2)的真空度异常并控制所述循环水泵(5)增大出力。

5.根据权利要求4所述的余热发电循环水控制***，其特征在于，所述凝汽器(2)的循环水进水口还设有第三温度检测模块(63)，所述第三温度检测模块(63)连接所述控制***；

所述控制***包括当所述控制***检测到所述汽轮机(1)排汽的凝结放热量与所述凝汽器(2)的循环水吸热量比值超出1±5％范围时，提示所述凝汽器(2)换热量不平衡的热平衡报误模块。

6.根据权利要求5所述的余热发电循环水控制***，其特征在于，所述凝汽器(2)的循环水进水口设有第二压力检测模块(82)，所述凝汽器(2)的循环水排水口设有第三压力检测模块(83)，所述第二压力检测模块(82)和所述第三压力检测模块(83)连接所述控制***；

所述控制***包括当所述第二压力检测模块(82)和所述第三压力检测模块(83)检测的压力差大于0.05Mpa时，提示所述凝汽器(2)通畅性异常的凝汽器报误模块。

7.根据权利要求6所述的余热发电循环水控制***，其特征在于，所述循环水泵(5)的出口设有第四压力检测模块(84)，所述第四压力检测模块(84)连接所述压力比对模块；

所述控制***包括当所述第二压力检测模块(82)和所述第四压力检测模块(84)检测的压差大于0.02Mpa时，提示所述循环水泵(5)与所述凝汽器(2)之间阀阻偏大的阀阻报误模块。

8.根据权利要求7所述的余热发电循环水控制***，其特征在于，所述冷却塔(3)的进水口设有第四温度检测模块(64)，所述冷却塔(3)的排水口设置第五温度检测模块(65)，所述第四温度检测模块(64)和所述第五温度检测模块(65)均连接所述控制***的流量比对模块；

所述控制***用以在所述第二流量检测模块(72)检测的循环水总流量大于所述冷却塔(3)的设计流量且所述第四温度检测模块(64)和所述第五温度检测模块(65)检测的温差小于所述冷却塔(3)的设计温差时，控制所述循环水泵(5)减小出力。

9.根据权利要求1至8任一项所述的余热发电循环水控制***，其特征在于，所述控制***为DCS控制***。

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