電熱共發(fā)方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】電熱共發(fā)方法,根據(jù)所述電熱共發(fā)方法,熱源(2)產(chǎn)生蒸汽,蒸汽在至少一渦輪機(3)中降壓膨脹,渦輪機的低壓蒸汽出口(5)連接到一冷凝器;從渦輪機(3)出離的蒸汽的至少一部分(Q)被引向一文丘里管式熱壓機(14),壓力和溫度高于出離的蒸汽的壓力和溫度的流體注入到文丘里管式熱壓機中,以提供壓力和溫度大于出離的蒸汽的壓力和溫度的一復(fù)合流體,該混合物被引向第二冷凝器(21),以在該第二冷凝器將混合物的熱量傳遞給外部循環(huán)線路(23)的相對于熱力循環(huán)在外部的一輔助流體。
【專利說明】電熱共發(fā)方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電熱共發(fā)方法,根據(jù)所述方法一熱源產(chǎn)生蒸汽,蒸汽在至少一凝汽式渦輪機中降壓膨脹,所述至少一凝汽式渦輪機的極低壓蒸汽出口連接到一冷凝器。
[0002]電熱共發(fā)在于從汽輪機、燃?xì)廨啓C或熱電機同時地產(chǎn)生電和熱量。電通過由潤輪機帶動轉(zhuǎn)動的一發(fā)電機產(chǎn)生。
[0003]從渦輪機排出的低壓蒸汽還包含潛能,不過溫度和壓力水平相對較低,對于常見的加熱用途而言,并不允許對一部分該能量進行有效使用。
[0004]本發(fā)明更為特別地涉及一種電熱共發(fā)方法,該電熱共發(fā)方法的熱源包括鍋爐,所述鍋爐配有爐膛,在爐膛中焚燒廢料或各種生物源或化石源燃燒物(煤炭、燃油、燃?xì)?,通過燃燒廢料所產(chǎn)生的能量通過首字母縮合詞EfW(從廢料產(chǎn)生的能量;Energy from Waste)表不。
【背景技術(shù)】
[0005]專利文獻JP 61 126309涉及一種發(fā)電方法,該發(fā)電方法為:根據(jù)所述發(fā)電方法,熱源產(chǎn)生水蒸汽,水蒸汽在至少一渦輪機中降壓膨脹,渦輪機的低壓蒸汽出口連接到一冷凝器,從渦輪機出離的低壓蒸汽的至少一部分被引向文丘里管式熱壓機,從渦輪機的中間級上提取的水蒸汽一壓力和溫度高于低壓蒸汽的壓力和溫度一在文丘里管的頸部附近被注入到文丘里管式熱壓機中,以提供壓力和溫度大于從渦輪機出離的低壓蒸汽的壓力和溫度的一復(fù)合流體,該復(fù)合流體被引向第二冷凝器。該第二冷凝器保證在渦輪機的熱力循環(huán)內(nèi)對來自第一冷凝器的冷凝物的預(yù)加熱。所回收的熱量較小,這是因為組成熱流體的再壓縮蒸汽的溫度接近從第一冷凝器出離的冷凝物的溫度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的特別是在于提供一種電熱共發(fā)方法,所述電熱共發(fā)方法允許更好地再利用在從渦輪機出離的低壓蒸汽中容納的能量,而不引起在資金計劃方面會造成嚴(yán)重限制的投資和開發(fā)支出。
[0007]根據(jù)本發(fā)明,如前文所限定的用于電熱共發(fā)的一種方法的特征在于,第二冷凝器被渦輪機的熱力循環(huán)的一外部循環(huán)線路的輔助流體穿過;并且,從渦輪機排出的蒸汽冷凝潛熱的全部或部分轉(zhuǎn)移到外部循環(huán)線路。
[0008]輔助流體是熱力循環(huán)的一外部流體,和允許使用外部熱量,以特別是用于城市熱力管網(wǎng)、泥漿或其它生物質(zhì)的干燥,或允許用于用以對燃燒空氣進行預(yù)加熱的內(nèi)部用途。根據(jù)本發(fā)明所輸出的熱量可達到鍋爐的燃燒物的熱量的50%,這是因為根據(jù)需要從渦輪機出離的全部真空蒸汽可進行回收和得到再利用,而對第一冷凝器進行供給的蒸汽的流量可變得幾乎為零。
[0009]本發(fā)明與已知的真空噴射器的區(qū)別全然在于熱壓縮與使用從汽輪機排出的可用潛熱的電熱共發(fā)相結(jié)合。
[0010]輔助流體可通過加熱建筑物或菜蔬溫室的加熱水組成。
[0011]有利地,在渦輪機的中間級上提取的和被注入到熱壓機中的水蒸汽的壓力接近5巴。更為一般性地,在渦輪機的中間級上提取的中壓水蒸汽具有根據(jù)所需的壓縮率適配的壓力。
[0012]在渦輪機的出口的水蒸汽的壓力可在100毫巴到240毫巴之間(溫度在46°C到64°C之間);在熱壓機的出口的水蒸汽的壓力可在200毫巴到500毫巴之間(溫度在60°C到81°C之間)。
[0013]本發(fā)明還涉及一種用于實施如前文所限定的方法的電熱共發(fā)設(shè)備,所述電熱共發(fā)設(shè)備包括:熱源,所述熱源產(chǎn)生水蒸汽,水蒸汽在至少一渦輪機中降壓膨脹,渦輪機的出口連接到一冷凝器;至少一文丘里管式熱壓機;用于將從渦輪機出離的低壓蒸汽的至少一部分向熱壓機導(dǎo)引的導(dǎo)引部件;用于將溫度和壓力高于出離的低壓蒸汽的溫度和壓力的蒸汽注入到熱壓機中的注入部件,用以提供一復(fù)合流體,所述復(fù)合流體的壓力和溫度大于從渦輪機出離的低壓蒸汽的壓力和溫度;和第二冷凝器,該復(fù)合流體被引向第二冷凝器,電熱共發(fā)設(shè)備的特征在于,所述電熱共發(fā)設(shè)備包括用于輔助流體的外部循環(huán)線路;第二冷凝器被輔助流體穿過,以使得從渦輪機排出的蒸汽的冷凝潛熱的全部或部分轉(zhuǎn)移到外部循環(huán)線路。
[0014]輔助流體的外部循環(huán)線路可通過中溫?zé)崴芫W(wǎng)組成,特別是用于加熱建筑物或果蔬溫室的中溫?zé)崴芫W(wǎng)。
[0015]有利地,電熱共發(fā)設(shè)備包括從渦輪機的出口管道上分出的一分路,文丘里管式熱壓機安裝在該分路上,位于第一冷凝器的上游。
[0016]電熱共發(fā)設(shè)備可包括從渦輪機的出口管道上分出的多個并聯(lián)的分路,文丘里管式熱壓機安裝在每個分路上,位于第一冷凝器的上游。
[0017]電熱共發(fā)設(shè)備可包括一個在另一之后串聯(lián)安裝的多個文丘里管式熱壓機。
[0018]電熱共發(fā)設(shè)備可包括水滴分離器,用于蒸汽在進入熱壓機中之前將水滴從蒸汽去除。
[0019]渦輪機的出口的壓力可在100毫巴到240毫巴之間(溫度在46°C到64°C之間);在熱壓機的出口的壓力可在200毫巴到500毫巴之間(溫度在60°C到81°C之間),渦輪機的中壓蒸汽為大約5巴,不過根據(jù)要獲得的再壓縮率可或多或少較高。
[0020]用于將溫度和壓力高于出離的低壓蒸汽的溫度和壓力的流體注入到熱壓機中的注入部件可包括在渦輪機的中間級上提取中壓蒸汽的提取管道。
[0021]根據(jù)一變型,文丘里管式熱壓機在渦輪機的出口管道上串聯(lián)安裝,位于第一冷凝器的下游。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]除了上文所展示的布置,本發(fā)明包括一定數(shù)量的其它布置,在下文將就參照附圖所描述的實施例進行闡述,附圖沒有任何限制性。附圖中:
[0023]圖1是實施本發(fā)明的方法的電熱共發(fā)設(shè)備的簡圖。
[0024]圖2是設(shè)備的一實施變型的局部簡圖。
[0025]圖3是具有三個并聯(lián)的熱壓機的一變型的局部簡圖。
[0026]圖4是具有一熱壓機的一變型的局部簡圖。
[0027]圖5是具有兩個串聯(lián)安裝的熱壓機的一變型的局部簡圖。
[0028]圖6是用于從蒸汽分離水滴的旋風(fēng)效應(yīng)裝置的簡圖。
[0029]圖7是圖6的分離裝置的示意性剖視圖。
[0030]圖8是另一水滴分離裝置的垂直剖視圖。
[0031]圖9是圖8的裝置的一變型的簡圖。
【具體實施方式】
[0032]參照附圖1,可以看見一電熱共發(fā)設(shè)備,所述電熱共發(fā)設(shè)備包括熱源1,所述熱源由鍋爐2組成,鍋爐產(chǎn)生高壓過熱水蒸汽,通常大于20巴。本發(fā)明更為特別地涉及EfW類型的電熱共發(fā)設(shè)備,根據(jù)所述電熱共發(fā)設(shè)備城市廢料在鍋爐2中焚燒和允許從廢料回收能量和同時地產(chǎn)生電和熱量(Energy from Waste)。
[0033]由鍋爐2所產(chǎn)生的水蒸汽在至少一凝汽式渦輪機3中降壓膨脹。高壓蒸汽在渦輪機的進口 4進入。在渦輪機的出口 5,蒸汽處于極低壓狀態(tài),特別是在100到240絕對毫巴之間,溫度在46°C到64°C之間,并且可以微液滴的形式容納直到為12%的水質(zhì)量。出口 5通過管道6連接到冷凝器7,所述冷凝器組成封閉熱力循環(huán)的“冷”源。
[0034]提請注意的是,蒸汽冷凝器是一換熱器,所述換熱器被使用于將水蒸汽冷凝成液體。在冷凝水蒸汽的過程中,冷凝潛熱通過冷凝器的冷卻流體進行回收。同樣是蒸汽-水換熱器的冷凝器廣泛地被使用在加熱和處理工藝領(lǐng)域中。
[0035]渦輪機3帶動發(fā)電機G,通常是交流發(fā)電機,以產(chǎn)生電能。從渦輪機3出離的蒸汽——或者在低壓出口 5,或者通過中間壓力傾析——允許獲得熱能。
[0036]在圖1上所示的冷凝器7是空氣冷凝器,所述空氣冷凝器使用環(huán)境空氣作為冷卻流體??諝獯┻^片式換熱主體,空氣流通過一個或多個風(fēng)機8從機械上獲得。水蒸汽到達冷凝器的主體7a中,也被稱為“入口腔”中,由大致水平的一管道組成,管道的直徑可達到2米或更大,所述管道通過傾斜的管道連接到汽缸7b,所述汽缸的直徑較小,大致是水平的、位于下部部分和匯集所冷凝的水。這些冷凝物通過承壓管道系統(tǒng)9被送回鍋爐2中。
[0037]在管道6上設(shè)置溫度傳感器10和壓力傳感器11。在系統(tǒng)9的管道之一上設(shè)置溫度傳感器12。分別地由傳感器11和12所提供的壓力和溫度被送到調(diào)節(jié)器13上,調(diào)節(jié)器對風(fēng)機8的轉(zhuǎn)速進行控制,以在從渦輪機排出時保持最優(yōu)的壓力。
[0038]替代由空氣冷凝器7組成,冷凝器可呈液力冷凝器的形式,液力冷凝器使用水或液態(tài)溶液作為冷卻流體,來替代在空氣冷凝器7中所使用的空氣。
[0039]液力冷凝器被使用在強功率熱電站中。高熱交換能力通常需要鄰近流量足夠的水流,和允許改善熱力循環(huán)的性能。冷卻水穿過管形表面式交換器或板式交換器。
[0040]水蒸汽的稱為“浪費的”熱量的熱量的一部分在冷凝器散逸(空氣或液力冷凝器)。實際上,從渦輪機排出的真空蒸汽以氣體的潛熱的形式容納絕大部分熱量,不過難以被使用于常見的加熱用途,這是因為其溫度相對較低,通常在40°C到60°C之間。
[0041]本發(fā)明旨在回收一部分“浪費的”熱量,這部分熱量在冷凝器散逸和通過使用最少的動力蒸汽來使之得到再利用,這用以限制對渦輪發(fā)電機G的發(fā)電的影響。
[0042]本發(fā)明從而適用于對在渦輪機的出口或排出口 5的低溫蒸汽的冷凝熱量進行回收(壓力小于大氣壓力)。
[0043]根據(jù)本發(fā)明,從渦輪機出離的蒸汽的至少一部分Q(圖1)被引向文丘里管15式熱壓機14,所述熱壓機常見地具有收斂段和跟隨有發(fā)散段的頸部。
[0044]熱壓機14包括噴射器16,噴射器位于上游的文丘里管15的軸線中,位于收斂段的進口附近。該噴射器16被供給中壓水蒸汽,有利地大約5巴,通過管路17在噴射口的中間級上提取。在文丘里管15中注入中壓或高壓蒸汽在收斂段處引起吸氣室的形成,并且在發(fā)散段處引起膨脹室的形成。
[0045]根據(jù)圖1的實施方式,熱壓機14布置在位于管道6的分路的一蒸汽管道18上,所述管道將渦輪機的排出口連接主冷凝器7??稍O(shè)置一閥門19以控制管道18的閉合或打開。根據(jù)要再壓縮的蒸汽的滴定度,特別是呈格柵20形式的水滴分離器有利地被布置在閥門19的下游和噴射器16的上游。
[0046]來自管道6的低壓蒸汽在注入到文丘里管15中的中壓蒸汽的作用下在熱壓機14中經(jīng)歷壓縮。來自管道6的蒸汽的壓縮引起該蒸汽的壓力的增加和溫度的升高。兩蒸汽之間的混合在封閉的管道18中在文丘里管15下游執(zhí)行。
[0047]從而在熱壓機的下游獲得一種水蒸汽,所述水蒸汽的飽和壓力大于從管道6所回收的水蒸汽的壓力。作為示例,對于從60°C到81°C的溫度,而非46°C到64°C,在上游的壓力從100毫巴到240毫巴的蒸汽可在下游達到從200毫巴到500毫巴的壓力,這通過注射5巴的中壓蒸汽進行。
[0048]壓力增加從大約100毫巴到260毫巴,溫度增加從15°C到17°C,熱焓增加300kJ/kg或更多。
[0049]管道18連接到第二冷凝器21,優(yōu)選地一液力冷凝器,盤管22容置在所述液力冷凝器中,盤管被輔助流體穿過,輔助流體特別是通過建筑物或果蔬溫室的加熱水組成,所述加熱水在形成熱力循環(huán)的外部循環(huán)線路23的一組管道中循環(huán)。外部輔助流體通過泵24被置于運動狀態(tài)。輔助流體不受熱力循環(huán)的流體的影響。
[0050]從第二冷凝器21冷凝的水蒸汽由管道25收回和被送回到鍋爐2中。在管道25上安裝溫度傳感器26和將所測量的溫度值傳遞到調(diào)節(jié)器27,由傳感器10所探測的溫度也提供給調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器27在出口提供由線路28傳遞到調(diào)節(jié)器13的信號。
[0051]熱壓機14允許將來自渦輪機的低壓出口的蒸汽的壓力和溫度條件提高到與使用相兼容的水平。通過熱壓機壓縮的蒸汽的熱量繼而由交換器-冷凝器21進行回收,所述交換器-冷凝器允許對特別是通過中溫?zé)崴芫W(wǎng)23形成的循環(huán)線路23進行供給。
[0052]熱壓縮貢獻于:通過增加從渦輪機出離的蒸汽的熱量以及對熱壓機14進行供給的傾析的蒸汽的熱量,在凝汽式渦輪機上顯著地提高電熱共發(fā)的熱能力。
[0053]在根據(jù)圖1的熱壓機14的并聯(lián)安裝中,熱壓機定位在通過管道18形成的一循環(huán)線路上,所述管道與渦輪機的排出管道6相區(qū)別,不過與渦輪機的排出管道相連接。冷凝器21形成回收式換熱器,以大于初級冷凝器7或第一冷凝器一管道9與之連接一的壓力和溫度的壓力和溫度運行,這允許通過輔助流體的外部循環(huán)線路23有效使用熱量。
[0054]圖2是與圖1的設(shè)備相似的一設(shè)備的簡圖,其中多個元件通過相同的數(shù)字標(biāo)記表示。在冷凝器21的交換器中加熱的輔助流體被使用于對溫室29進行加熱,或作為變型,用于工業(yè)加熱管網(wǎng)。
[0055]圖3示出一設(shè)備,所述設(shè)備包括多個熱壓機,在示例中分別以14.1、14.2、14.3示意的三個熱壓機,在并聯(lián)的分路管道18.1、18.2、18.3上安裝。分別的一冷凝器21.1,21.2、
21.3和相區(qū)別的一輔助流體循環(huán)線路23.1,23.2,23.3連接到每個管道和熱壓機。從每個冷凝器冷凝的水匯集到同一管道25中,以被送回到鍋爐。如在圖1和圖2的情形中,管道
18.1,18.2,18.3在在渦輪機的排出口和冷凝器7之間的渦輪機的排出管道6上以分路接通。
[0056]并聯(lián)布置的熱壓機14.1、14.2、14.3可以根據(jù)在對應(yīng)的循環(huán)線路23.1,23.2,23.3上接通的每個使用者的需要以不同的流量和溫度運行。設(shè)備從而具有較大的運行靈活性。
[0057]圖4示出一實施變型,根據(jù)所述實施變型,熱壓機14插置在位于空氣冷凝器7出口的真空管道30中。管道30連接到空氣冷凝器的入口腔7a和位于管道6的下游。
[0058]與已參照圖1所描述的元件相同或相似的圖4的設(shè)備的元件通過相同的數(shù)字標(biāo)記表示,而不再進行重復(fù)描述。
[0059]根據(jù)圖4的熱壓機14的布置可被定性為在空氣冷凝器下游的熱壓機在真空管道上串聯(lián)安裝,不過實際上這等同于并聯(lián)運行。
[0060]圖5示出兩熱壓機14.1、14.2在公共的真空管道31上的串聯(lián)布置,所述公共的真空管道通到第二冷凝器21。分別的噴射器16.1,16.2被供給中壓蒸汽,對于每個噴射器該壓力可是相同的或可是不同的。為了對強地載有微水滴的蒸汽進行再壓縮,有利地在每個熱壓機的上游設(shè)置一液滴分離器20.1,20.2。優(yōu)選地,最下游的噴射器16.2的中壓蒸汽的驅(qū)動壓力大于位于上游的噴射器16.1的中壓蒸汽的驅(qū)動壓力。
[0061]在位于熱壓機14.2下游和位于冷凝器21上游的區(qū)域C中的被壓縮的蒸汽的壓力和溫度大于在兩熱壓機14.1、14.2之間的區(qū)域B中的蒸汽的壓力和溫度。在區(qū)域B中的蒸汽的壓力和溫度本身大于位于第一熱壓機14.1的上游的區(qū)域A中的蒸汽的壓力和溫度。
[0062]多個熱壓機的串聯(lián)布置允許逐漸地增大蒸汽的壓力和溫度。
[0063]考慮到在通過文丘里管15形成的噴管(tuySre)中的非常高的氣體速度(超音速),適以對源自容置在蒸汽中的液態(tài)微粒的腐蝕風(fēng)險對文丘里管和擴散器的表面進行保護。在凝汽式渦輪機的出口的蒸汽的呈液滴形式的水的滴定度可大約為5%到15%的質(zhì)量。
[0064]形成噴管的文丘里管15可以強度非常高的材料制成,特別是不銹鋼、司太立合金或進行其它防腐蝕表面處理的材料。還可如圖6到圖9所示在文丘里管15的上游插置液體微粒分離器S。
[0065]根據(jù)圖6和圖7的實施方式,液體微粒分離器S以旋風(fēng)類型的離心作用分離器32的形式實施。渦輪機的出口管道6切向地通到(圖7)圓柱形腔室33的上部部分,在圓柱形腔室中布置一同軸管體34,同軸管體在下部分是敞開的和在上部分連接到在其中安裝熱壓機14的管路6的另一段部。到達圓柱形腔室33的上部分的蒸汽和水滴的混合物描繪出下降的螺旋形路徑,水滴在腔室33的下部部分匯集和通過管道35被送回到熱源,而蒸汽回升到同軸管體34中,以到達熱壓機14。
[0066]圖8示出分離器S的一實施變型,所述分離器呈在蒸汽-水滴混合物的大致水平的物流上進行沖擊的沖擊式分離器36的形式。分離器36由圓柱形腔室組成,在圓柱形腔室中混合物的進口處于下部分。形成擋板的垂直中隔板37組成動態(tài)分離器,動態(tài)分離器保持呈錐形漏斗形狀的在下部分匯集的水滴。所匯集的水滴通過管道38進行導(dǎo)引和在熱力循環(huán)中進行再循環(huán)。蒸汽通過設(shè)置在上部分的管道6的另一段部從分離器36排出,所述另一段部配有熱壓機14。
[0067]圖9示出圖8的沖擊式分離器的一實施變型36a,根據(jù)所述變型,由可滲透的纖維材料或由形成導(dǎo)流板的多個導(dǎo)流片組成的隔板37a從位于蒸汽+水滴混合物的進口邊側(cè)的腔室36a的上邊部向相對的下邊部傾斜。蒸汽-水滴混合物的物流(6coulement)在與擋板37a相遇處基本上是豎直的。
[0068]本發(fā)明具有許多優(yōu)點。
[0069]與冷凝器或次級換熱器21相結(jié)合的熱壓機14允許使渦輪機3的排出口 5的蒸汽的全部或部分冷凝潛熱得到再利用,并將這種熱量轉(zhuǎn)移到中溫液壓循環(huán)線路23上。這通過避免增加在渦輪機3的出口 5的真空蒸汽的壓力和限制所傾析的蒸汽的流量來實施,以對噴射器16進行供給,以不使發(fā)電失效。
[0070]初級液力冷凝器的熱量相對于進入系統(tǒng)中的能量的回收潛力根據(jù)發(fā)電站的熱力循環(huán)的效率是變化的。
[0071]在汽輪機的出口排出的“浪費的”熱量在由燃燒物(廢料、生物質(zhì)、化石能)燃燒所產(chǎn)生的能量的40%到55%的剪刀差中變化。循環(huán)的效率越高,出離的蒸汽的溫度越低,反之依然。
[0072]因此,高效率的熱發(fā)電站在相對低的溫度水平一大約30°C—產(chǎn)生“浪費的”熱量,這難以在傳統(tǒng)的加熱設(shè)備上使用且昂貴。
[0073]通過EfW廢料的焚燒使能量再利用的再利用單元通過設(shè)計使得,從渦輪機出離的蒸汽的溫度更高,從45°C到60°C,所述蒸汽更易于由相近熱量的消費者進行使用。
[0074]不幸的是,從渦輪機出離的蒸汽的溫度服從于氣候條件,以使得在冬天,從渦輪機出離的蒸汽的溫度經(jīng)常是過低的,而不能直接地由常見的加熱部件進行使用,這需要以昂貴的方式提高溫度的水平。
[0075]本發(fā)明允許利用熱壓機14獨立于氣候條件升高蒸汽的一部分的溫度。由噴射器16所發(fā)送的壓縮蒸汽的流量持續(xù)地被調(diào)節(jié),以限制在渦輪機上所傾析的蒸汽的流量。
[0076]此外適于注意到,對噴射器16進行供給的中壓蒸汽通過在渦輪機3中的局部膨脹已產(chǎn)生驅(qū)動力。
[0077]使從渦輪機出離的真空蒸汽的一部分流量改向的一間接優(yōu)點在于降低空氣冷凝器7——其電功率較高——的電力消耗。
[0078]使用在冷凝器處由發(fā)電單元消耗的“浪費的”熱量資源的能量、經(jīng)濟和環(huán)境影響潛在地是較大的。
[0079]應(yīng)用
[0080]本發(fā)明可適用于提高在凝汽式渦輪機的出口所提取的真空蒸汽的壓力和溫度,以使用蒸汽的潛熱來對熱水循環(huán)線路進行供熱,用于住宅加熱、或蔬菜種植、或園藝、或養(yǎng)魚和需要低溫?zé)崴h(huán)線路的其它活動,特別是大約60°C到70°C的熱水循環(huán)線路。
[0081]本發(fā)明還可適用于工業(yè)熱應(yīng)用,以對被使用于干燥泥漿、堆肥、廢料、木材或其它物質(zhì)和材料的熱水循環(huán)線路進行加熱。
[0082]本發(fā)明還可用于提供補給熱量,以對流體、水或燃燒空氣進行預(yù)加熱,或用于從被供給60°C _80°C的水的吸收式(LiBr)制冷組進行制冷。
[0083]本發(fā)明對于在熱力活動中回收熱量具有許多應(yīng)用:熱發(fā)電站、EfW發(fā)電站、化學(xué)工業(yè)。
[0084]在下文給出一應(yīng)用示例。
[0085]該示例涉及這樣的情形:外部溫度為6°C。在該情況中,蒸汽的一部分被壓縮到所要求的壓力,即0.17bara(絕對巴),在進入液力冷凝器中之前使用5絕對巴的中壓蒸汽的提取物。同時地,進入空氣冷凝器的蒸汽載荷被減小和可達到更小的真空蒸汽壓力,典型地
0.1絕對巴。
[0086]通過假定設(shè)備用于面積為25ha(25公頃)的溫室的加熱,即要求10.8麗th的能量(兆瓦小時)(在外部溫度6°C時0.433MWth/ha),朝向熱壓機的5絕對巴的中壓蒸汽的流量將為6.9th,由此產(chǎn)生25348kWe(電千瓦)的功率產(chǎn)生。對于相同的外部溫度,該功率比沒有熱壓縮高0.8%,即真空壓力=0.17bara(即25149kWe)。
[0087]這意味著通過假定25ha的溫室面積,通過增加出自所達到的最低真空壓力的功率,在朝向熱壓機的5絕對巴的蒸汽的傾析能量生產(chǎn)上的不利影響被克服和超越。熱壓縮對于加熱面積小于25ha,優(yōu)選地小于或等于20ha(20公頃)的溫室是有益的。
[0088]根據(jù)本發(fā)明,通過使用外部加熱,熱壓縮允許以獨立于設(shè)備的水-蒸汽循環(huán)的溫度水平的一溫度水平潛在地回收和再利用大量的熱量。該熱量可被使用于外部用途:城市熱力管網(wǎng)、泥漿或其它生物質(zhì)的干燥、或鍋爐的燃燒空氣的內(nèi)部預(yù)加熱。
[0089]本發(fā)明涉及一種電熱共發(fā)應(yīng)用,具有通過輔助流體進行的用于外部用途的熱量輸出,輔助流體通常是液體,特別是水,不過也可是氣體,特別是空氣。
[0090]真空蒸汽通常在主冷凝器7的上游進行提取,與第一冷凝器并聯(lián)安裝的第二冷凝器21接納所壓縮的蒸汽,所壓縮的蒸汽將其潛熱傳遞給來自外部循環(huán)線路23的相對于熱力循環(huán)在外部的一外部輔助流體。
[0091]從渦輪機出離的全部真空蒸汽從而可以合適的使用壓力和溫度進行回收和得到再利用,而不受熱力循環(huán)的影響;因此,對主冷凝器7進行供給的蒸汽的流量可變得幾乎為零,和在此情形下,呈由鍋爐產(chǎn)生的蒸汽的形式的全部能量可得到再利用。
[0092]根據(jù)本發(fā)明所配備的凝汽式渦輪機的能量性能是最大的,這是因為甚至用非常大的所傾析的中壓蒸汽的流量,總是可使用最小流量的清掃低壓級的蒸汽(通常是輸入流量的 15% )。
[0093]所產(chǎn)生的和所輸出的熱量可達到燃燒物的熱量的50%,并且其能量再利用明顯勝過熱力循環(huán)的效率的簡單增加。
【權(quán)利要求】
1.一種電熱共發(fā)方法,根據(jù)所述電熱共發(fā)方法,熱源(I)產(chǎn)生水蒸汽,水蒸汽在至少一渦輪機(3)中降壓膨脹,渦輪機的低壓蒸汽出口連接到一冷凝器(7),從渦輪機(3)出離的低壓蒸汽的至少一部分(Q)被引向文丘里管式熱壓機(14),在渦輪機的中間級上提取的壓力和溫度高于低壓蒸汽的壓力和溫度的水蒸汽在文丘里管的頸部附近被注入到文丘里管式熱壓機中,以提供壓力和溫度大于從渦輪機出離的低壓蒸汽的壓力和溫度的一復(fù)合流體,該復(fù)合流體被引向第二冷凝器(21), 其特征在于,第二冷凝器(21)被渦輪機的熱力循環(huán)的一外部循環(huán)線路(23)的輔助流體穿過; 并且,從渦輪機排出的低壓蒸汽的冷凝潛熱的全部或部分轉(zhuǎn)移到外部循環(huán)線路(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱共發(fā)方法,其特征在于,輔助流體通過加熱建筑物或菜蔬溫室的加熱水組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電熱共發(fā)方法,其特征在于,在渦輪機的中間級上提取的和被注入到文丘里管式熱壓機(14)中的水蒸汽的壓力接近5巴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電熱共發(fā)方法,其特征在于,在渦輪機的中間級上提取的中壓水蒸汽具有根據(jù)所需的壓縮率適配的壓力。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電熱共發(fā)方法,其特征在于,在渦輪機的出口(5)的水蒸汽的壓力在100毫巴到240毫巴之間(溫度在46°C到64°C之間);在文丘里管式熱壓機(14)的出口的水蒸汽的壓力在200毫巴到500毫巴之間(溫度在60°C到81°C之間)。
6.一種用于實施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電熱共發(fā)方法的電熱共發(fā)設(shè)備,所述電熱共發(fā)設(shè)備包括:熱源(I),熱源產(chǎn)生水蒸汽,水蒸汽在至少一渦輪機(3)中降壓膨脹,渦輪機的出口連接到一冷凝器(7);至少一文丘里管式熱壓機(14);用于將從渦輪機出離的低壓蒸汽的至少一部分向文丘里管式熱壓機導(dǎo)引的導(dǎo)引部件(18,30);用于將溫度和壓力高于出離的低壓蒸汽的溫度和壓力的蒸汽注入到文丘里管式熱壓機中的注入部件(16,17),用以提供一復(fù)合流體,復(fù)合流體的壓力和溫度大于從渦輪機出離的低壓蒸汽的壓力和溫度;和第二冷凝器(21),復(fù)合流體被引向第二冷凝器, 其特征在于,所述電熱共發(fā)設(shè)備包括用于輔助流體的外部循環(huán)線路(23); 并且,第二冷凝器(21)被輔助流體穿過,以使得從渦輪機排出的低壓蒸汽的冷凝潛熱的全部或部分轉(zhuǎn)移到外部循環(huán)線路(23)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電熱共發(fā)設(shè)備,其特征在于,外部循環(huán)線路(23)通過中溫?zé)崴芫W(wǎng)組成,特別是用于加熱建筑物或果蔬溫室的中溫?zé)崴芫W(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電熱共發(fā)設(shè)備,其特征在于,所述電熱共發(fā)設(shè)備包括從渦輪機的出口管道(6)上分出的一分路(18),文丘里管式熱壓機(14)安裝在該分路上,位于第一冷凝器(7)的上游。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電熱共發(fā)設(shè)備,其特征在于,所述電熱共發(fā)設(shè)備在渦輪機的出口管道(6)上包括多個并聯(lián)的分路(18.1,18.2,18.3),文丘里管式熱壓機(14.1,14.2,14.3)安裝在每個分路上,位于第一冷凝器(7)的上游。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電熱共發(fā)設(shè)備,其特征在于,所述電熱共發(fā)設(shè)備包括一個在另一個之后串聯(lián)安裝的多個文丘里管式熱壓機(14.1,14.2)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電熱共發(fā)設(shè)備,其特征在于,所述電熱共發(fā)設(shè)備包括水滴分離器(S),用于蒸汽在進入文丘里管式熱壓機中之前將水滴從蒸汽去除。
12.根據(jù)權(quán)利要求6到11中任一項所述的電熱共發(fā)設(shè)備,其特征在于,渦輪機的出口的壓力在100毫巴到240毫巴之間(溫度在46°C到64°C之間);在文丘里管式熱壓機的出口的壓力在200毫巴到500毫巴之間(溫度在60°C到81°C之間),渦輪機的中壓蒸汽為大約5巴。
【文檔編號】F01K7/38GK104185716SQ201280068052
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】F·迪昂 申請人:蘇伊士環(huán)境集團