CN216716345U - 一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***。该***主要包括垃圾焚烧锅炉、汽轮机、凝汽器、吸收式热泵、太阳能集热器等。该***利用垃圾焚烧锅炉的烟气余热和太阳能加热导热油，使之成为吸收式热泵的高温驱动热源。在冬季供暖季，以汽轮机乏汽作为吸收式热泵的低温热源，热网回水在热泵中吸收热量；在夏季供冷季，以热网回水作为热泵的低温热源，部分凝结给水在热泵中吸收热量，在供给热网冷量的同时加热锅炉给水，提高锅炉热效率。本实用新型通过长期利用垃圾焚烧锅炉的烟气余热和太阳能实现了热泵在冬季供暖、夏季供冷的功能，有效提高了机组的效率和能量的利用率。
Description
技术领域
本实用新型属于节能减排领域，特别涉及一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***。
背景技术
近几年来，电力发展中存在的“高投入、高排放、低效率”的问题越来越受到国家的关注。特别是在2020年第75届***大会上，***提出了我国要在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和的发展目标，能源问题成为国家甚至国际关注的焦点。对于电力行业来说，一直在探索更节能、高效、低排放的发展方向。现代蒸汽动力循环大多采用超高主蒸汽参数、回热、再热等措施来提高效率,但垃圾焚烧电站的热效率尚且不足20%，其中汽轮机乏汽进入凝汽器后，通过凝汽器冷却水带走而排放到环境中的能量约占总能量的50%以上；除此之外,锅炉的热损失也是不可忽视的一部分,据统计，锅炉的排烟热损失占锅炉总热损失的70%～80%。且排烟温度每升高10℃～15℃,锅炉效率就下降1%，另一方面，排烟温度过高会影响到预热器的安全运行，造成锅炉的事故停炉。由此可见,无论是从能量高效利用的角度，还是从设备安全的角度考虑，垃圾焚烧锅炉的烟气余热应该加以利用。
为了实现能量的梯级利用，降低供热供电能耗，热电联产已经成为一种普遍的运行方式。目前，吸收式热泵供热技术大多采用利用汽轮机中压缸排汽作为吸收式热泵的高温驱动热源，汽轮机的部分乏汽作为吸收式热泵的低温热源。较高参数的抽汽对于机组来说，会使汽轮机组的发电效率和机组整体能源的利用率降低，不符合能量梯级利用的原则。因此可以对吸收式热泵的高温驱动热源采取优化措施，减少机组抽汽量，提高机组的效率。如上文所述，垃圾焚烧锅炉的烟气余热没有利用就排放到大气中，造成热损失，所以我们可以利用烟气余热，去驱动吸收式热泵工作。
本实用新型提出对吸收式热泵供热***进行优化，采用导热油来代替蒸汽作为吸收式热泵的高温驱动热源，利用太阳能集热器和烟气余热的热量来加热导热油至所需温度，这样用太阳能和烟气余热替代了机组抽汽，实现了能量的高效利用，符合能量梯级利用的原则。在供热季，汽轮机的部分乏汽作为低温热源在热泵中释放热量，热网回水在热泵中吸收热量，供给热用户热量。既利用了部分乏汽的凝结热，也实现了烟气的余热利用和热用户供暖。此外本实用专利的另一个创新点在于，此吸收式热泵可以实现对用户的供冷，在夏季，依然利用烟气余热和太阳能加热后的导热油作为吸收式热泵的高温驱动热源，热网回水作为低温热源在热泵中释放热量，以供给用户冷量，部分凝结给水在热泵中吸收热量，提高了锅炉给水温度。综上实现了对烟气余热的长期利用和热电冷多联产的高效协同。
发明内容
本实用新型的目的是针对目前采用机组高参数抽汽作为吸收式热泵的高温驱动热源造成的能量浪费问题和垃圾焚烧电站的烟气余热损失问题，通过提出该***利用垃圾焚烧锅炉排放的烟气余热和太阳能集热器去加热导热油，之后进入吸收式热泵，作为热泵的高温驱动热源，汽轮机的部分乏汽作为吸收式热泵的低温热源，热网回水在热泵***中吸收热量以供给用户热量。夏季时，热网回水作为吸收式热泵的低温热源，在热泵中释放热量以获得低温供水，供给用户冷量，部分凝结给水在热泵中吸收热量，提高了锅炉给水温度。既长期有效地利用了烟气余热和太阳能，也实现了热电冷三者的协调供应，提高能量的利用率。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***主要包括垃圾焚烧锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、吸收式水泵、太阳能集热器等；其特征在于，所述的汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸与发电机通过轴依次串连；垃圾焚烧电站排放的烟气依次经过烟气净化器和布袋除尘，然后进入烟气冷却器，烟气的热量释放给导热油，最后进入烟囱，排放到大气中；导热油在烟气冷却器处得到烟气的热量后，在导油泵推动下，进入太阳能集热器继续吸收热量后，进入吸收式热泵，作为热泵的驱动热源；水蒸气在经过垃圾焚烧锅炉加热后，进入汽轮机膨胀做功，汽机带动发电机发电；乏汽经汽轮机末级排出后，进入第一控制阀门，在供暖季，一部分乏汽经过此阀门进入吸收式热泵，作为热泵的低温热源，释放热量后返回热井，与剩余乏汽在凝汽器凝结后的凝结水汇合，热网回水在吸收式热泵吸收热量后，送回到热用户供热；在夏季需要供冷时，乏汽经过第一控制阀后，全部进入凝汽器，凝结后通过凝结水泵进入第二控制阀，一部分给水通过此阀进入吸收式热泵,作为热泵的中温热源吸收热量，热网回水作为低温热源，在热泵处将热量释放，送回用户低温水以制冷；在热泵吸热后的凝结给水与第二控制阀处的剩余给水在除氧器处汇合，除氧后经给水泵送入锅炉进行下一轮水循环。
垃圾焚烧锅炉排放的烟气在经过烟气净化器和布袋除尘器除尘净化后，进入烟气冷却器进行放热，使得烟气排放温度由160℃降至85℃。
导热油在烟气冷却器中吸收到烟气的热量后，进入太阳能集热器继续吸热，使导热油的温度维持在150℃左右，然后进入吸收式热泵，作为热泵的高温驱动热源。
在供暖季，一部分乏汽通过第一控制阀进入到吸收式热泵中，作为热泵的低温热源释放热量，然后与剩余乏汽在凝汽器凝结后的凝结水汇合于热井，共同由凝结水泵送回，热网回水在热泵中吸热以供给用户热量
在夏季供冷时汽轮机乏汽经过第一控制阀全部进入凝汽器凝结，凝结给水经过凝结水泵送到第二控制阀，此时一部分凝结水经过此阀门流入吸收式热泵，吸收热量后返回于除氧器。热网回水作为低温热源在热泵中放热，从而得到低温的热网给水，以供给用户冷量。
本实用新型具有以下优点及有益效果：
通过合理并充分利用垃圾焚烧锅炉的烟气余热及太阳能的热量加热导热油，使之成为吸收式热泵的高温驱动热源，代替了汽轮机的高参数抽汽，提高机组的发电效率。在供暖季节，用部分乏汽热量加热热网回水，降低了机组的冷源损失，在供冷季节，热网回水在热泵中散热，凝结水在热泵中吸收热量，提高了锅炉给水温度，从而提高了锅炉热效率。整个热电冷多联产***，更加符合能量梯级利用的原则，更加协同高效。
附图说明
图1为一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***
1-垃圾焚烧锅炉、2-汽轮机、3-发电机、4-第一控制阀、5-凝汽器、6-凝结水泵、7-第二控制阀、8-除氧器、9-给水泵、10-吸收式热泵、11-导油泵、12-烟气冷却器、13-太阳能集热器、14-烟气净化器、15-布袋除尘器、16-烟囱。
具体实施方式
本实用新型提供了一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***，下面结合附图和具体实施方式对本***工作原理做进一步说明。
图1为一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***。其特征在于，垃圾焚烧电站（1）排放的烟气依次经过烟气净化器（14）和布袋除尘器（15），然后进入烟气冷却器（12），烟气的热量释放给导热油，最后进入烟囱（16），排放到大气中；导热油在烟气冷却器（12）处得到烟气的热量后，在导油泵推动下，进入太阳能集热器（13）继续吸收热量后，进入吸收式热泵（10），作为热泵的驱动热源；水蒸气在经过垃圾焚烧锅炉（1）加热后，进入汽轮机（2）膨胀做功，汽机带动发电机(3)发电；乏汽经汽轮机末级排出后，进入第一控制阀门（4），在供暖季，一部分乏汽经过此阀门进入吸收式热泵（10），作为热泵的低温热源，释放热量后返回热井，与剩余乏汽在凝汽器（5）凝结后的凝结水汇合，热网回水作为热泵的低温热源，在吸收式热泵吸收热量后，送回到热用户供热；在夏季需要供冷时，乏汽经过第一控制阀（4）后，全部进入凝汽器（5），凝结后通过凝结水泵（6）进入第二控制阀（7），一部分给水进入吸收式热泵(10),作为热泵的中温热源吸收热量，热网回水作为低温热源，在热泵处将热量释放，送回用户低温水以制冷；在热泵吸热后的给水与第二控制阀（6）处的剩余给水在除氧器（8）处汇合，除氧后经给水泵（9）送入锅炉（1）进行下一轮水循环。
其特征在于，垃圾焚烧锅炉（1）排放的烟气在经过烟气净化器（14）和布袋除尘器（15）除尘净化后，进入烟气冷却器（12）进行放热，使得烟气排放温度由160℃降至85℃。
其特征在于，导热油在烟气冷却器（12）中吸收到烟气的热量后，进入太阳能集热器（13）继续吸热，使之温度维持在150℃，然后进入吸收式热泵（10），作为热泵的高温驱动热源。
其特征在于，在供暖季，一部分乏汽通过第一控制阀（4）进入到吸收式热泵（10）中，作为热泵的低温热源释放热量，然后与剩余乏汽在凝汽器（5）凝结后的凝结水汇合于热井，共同由凝结水泵（6）送回。热网回水在热泵中吸收热量以供给用户热量
其特征在于，在夏季供冷时，汽轮机乏汽经过第一控制阀（4）全部进入凝汽器（5）凝结，凝结给水经过凝结水泵（6）送到第二控制阀（7），此时一部分凝结水经过此阀门流入吸收式热泵（10），在热泵中吸收热量后返回除氧器（8），提高锅炉给水温度，热网回水作为低温热源，在热泵中释放热量得到低温的热网给水，以供给用户冷量。
其工作过程为：
布袋除尘器（15）出口的烟气温度约160℃，进入烟气冷却器（12）内放热至85℃左右，导热油在烟气冷却器处得到热量，升温至110℃，之后热油进入太阳能集热器（13）继续吸收热量，使之温度由110℃升温至150℃左右，作为高温驱动热源进入吸收式热泵（10）发生器，放热至80℃左右。在供暖季，汽轮机（2）末级排放的乏汽温度约为40℃，经过第一控制阀（4）后分为两路，一路进入凝汽器（5）凝结另一路进入吸收式热泵（10）作为低温热源，放热凝结至15℃左右，然后返回至凝汽器热井与另一路凝结水汇合。在夏季，全部乏汽经凝汽器（5）凝结后，经凝结水泵（6）送至第二控制阀（7），凝结水分为两路，一路进入除氧器（8），另一路进入吸收式热泵（10）的发生器吸收热量，热网回水约为30℃，进入吸收式热泵（10）中作为低温热源释放热量降温至8℃左右，供给用户冷量。
上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***主要包括垃圾焚烧锅炉(1)、汽轮机(2)、发电机(3)、凝汽器(5)、吸收式热泵(10)、太阳能集热器(13)；其特征在于，沿锅炉烟道，烟气净化器(14)、布袋除尘器(15)、烟气冷却器(12)、烟囱(16)依次相连，烟气最终通过烟囱(16)排放到大气中；吸收式热泵(10)的高温驱动热源出口依次与导油泵(11)、烟气冷却器(12)低温侧的进出口、太阳能集热器(13)、吸收式热泵(10)的高温驱动热源进口相连；所述的垃圾焚烧发电部分，垃圾焚烧锅炉(1)、汽轮机(2)、发电机(3)依次连接，汽轮机(2)通过轴带动发电机(3)发电；汽轮机(2)末级排汽通过第一控制阀(4)分为两路，一路与吸收式热泵(10)的低温热源入口相连，其出口与凝汽器(5)的热井相连，另一路与凝汽器(5)进口相连；凝汽器(5)出口依次与凝结水泵(6)、第二控制阀(7)进口相连接，此控制阀出口分两路连接，一路与除氧器(8)的进口相连，另一路与吸收式热泵(10)的中温热源进口相连，其出口与除氧器(8)进口相连；除氧器(8)出口依次连接给水泵(9)、垃圾焚烧锅炉(1)，从而完成整个汽水循环。
2.根据权利要求1所述的一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***，其特征在于，出炉膛后，沿烟气流动方向，烟气净化器(14)、布袋除尘器(15)和烟气冷却器(12)依次相连。
3.根据权利要求1所述的一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***，其特征在于，沿导热油的流动方向，烟气冷却器(12)、太阳能集热器(13)与吸收式热泵(10)的高温热源入口依次相连，进入热泵的导热油作为高温驱动热源。
4.根据权利要求1所述的一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***，其特征在于，在供暖季，乏汽通过第一控制阀(4)分为两路，乏汽所述吸收式热泵(10)的低温热源入口与第一控制阀(4)之间的管道连通，其出口与凝汽器(5)的热井相连接，凝汽器(5)出口管道与凝结水泵(6)相连；热网回水与吸收式热泵(10)的中温热源入口相连接。
5.根据权利要求1所述的一种集成烟气余热回收、聚光太阳能和吸收式热泵的垃圾焚烧多联产***，其特征在于，在夏季供冷季，通过切换第一控制阀(4)和第二控制阀(7)，沿乏汽流动方向，第一控制阀(4)、凝汽器(5)、凝结水泵(6)、第二控制阀(7)依次相连，在此阀门出口分为两路，一路与除氧器(8)的入口相连，另一路与吸收式热泵(10)的低温热源入口相连，其出口管道与除氧器(8)入口相连，同时热网回水与吸收式热泵(10)的低温热源入口相连。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220610 |
|
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