电厂乏汽零水耗冷却系统

本发明涉及气体处理，尤其涉及一种电厂乏汽零水耗冷却系统。

背景技术：

1、火力发电厂的发电过程是一个热能转化为机械能最终转化为电能的过程。锅炉加热水制造高温过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机做功带动发电机发电。过热蒸汽推动汽轮机后变为乏汽。为降低背压、提高发电效率，需要对乏汽进行冷却。目前采用的冷却方法总体上可分为两种：水冷系统和空冷系统。

2、水冷冷却具有冷却效率高的优点，但耗水量巨大。我国西部地区煤炭资源丰富，建有大量火力发电厂，但由于水资源匮乏，无法大量利用水冷冷却技术。空冷冷却几乎不需要耗水，适合西部地区使用。但空冷冷却效率较低，且受环境影响较大，夏季高温天气下冷却效果较差，使机组背压升高，影响发电效率。

3、虽然现有发展出了一些尖峰冷却技术，但尖峰冷却系统仍然依靠水的蒸发进行冷却，耗水量仍然较大，不能充分发挥空冷发电厂的节水优势。且冷却用水完全来自外界，不能自给自足，额外增加水耗与建设空冷发电厂的目的相违背，难以在缺水地区广泛应用。

技术实现思路

1、本发明提供一种电厂乏汽零水耗冷却系统，用以解决现有技术中存在的缺陷，实现如下技术效果：通过联合冷却模块、空气吸附制水模块和烟气冷凝制水模块的协同工作，在零水耗的基础上实现了乏汽的有效冷却，并且可以实现烟气余热的再利用。

2、根据本发明第一方面实施例的电厂乏汽零水耗冷却系统，包括：

3、锅炉和汽轮机；

4、贮水池和联合冷却模块，所述贮水池的出水口与所述联合冷却模块连接并通过第一冷却水阀实现通断，其中，所述锅炉、汽轮机和联合冷却模块通过蒸汽-水管路依次连接，所述锅炉内产生的高温蒸汽经过所述汽轮机膨胀后，由所述联合冷却模块冷却为冷凝水后返回所述锅炉；

5、空气吸附制水模块，包括加热加湿组件和第一冷源，空气在依次流经所述加热加湿组件和所述第一冷源后产生冷凝水，所述第一冷源与所述贮水池的进水口连接，以使得冷凝水进入所述贮水池内；

6、烟气冷凝制水模块，包括烟囱和烟气换热器，所述烟气换热器内设有第一烟气通道、第一冷凝水通道和循环水通道；所述烟囱与所述烟气换热器内的第一烟气通道连接以实现排烟；

7、其中，所述锅炉通过排烟管道连接至所述第一烟气通道，所述第一烟气通道与所述循环水通道热耦合，所述循环水通道与所述加热加湿组件内的加热器连接以向其提供热水，所述第一冷凝水通道的两端分别与所述第一烟气通道和所述贮水池的进水口连接，以使得烟气冷却产生的冷凝水进入所述贮水池。

8、根据本发明的一个实施例，所述加热加湿组件包括若干个加热器、若干个的除湿转轮和加湿空气管道，所述加热器与所述除湿转轮的数量相等；

9、每个所述除湿转轮内均形成有第一空气通道和第二空气通道，所述加湿空气管道依次与各个所述加热器和各个所述除湿转轮的第一空气通道交替连接，且所述加湿空气管道的出口连接至所述第一冷源；每个所述除湿转轮的第二空气通道均连接室外空气。

10、根据本发明的一个实施例，在所述加热器的数量为多个的情况下，多个所述加热器通过热水管道相互串联且均连接至所述烟气换热器内的循环水通道，且所述热水管道上设有第一热水阀。

11、根据本发明的一个实施例，所述烟气冷凝制水模块还包括用户供热装置和供热水管；

12、所述烟气换热器内的循环水通道通过所述供热水管连接至所述用户供热装置并为用户供暖，且所述用户供热装置与所述加热器并联；所述供热水管上设有第二热水阀。

13、根据本发明的一个实施例，所述烟气冷凝制水模块还包括烟气冷凝器和第二冷源，所述烟气冷凝器内形成有第二烟气通道、第二冷凝水通道和冷却液通道；

14、所述第二烟气通道的两端分别与所述烟气换热器的出口和所述烟囱的进口连接，所述第二冷凝水通道的两端分别与所述第二烟气通道和所述贮水池的进水口连接，所述冷却液通道与所述第二冷源连接且通过第二冷却水阀实现通断，所述第二烟气通道与所述冷却液通道热耦合。

15、根据本发明的一个实施例，所述第一冷源通过第一出水管与所述贮水池的进水口连接，所述第一冷凝水通道通过第二出水管与所述贮水池的进水口连接，所述第二冷凝水通道通过第三出水管与所述贮水池的进水口连接；

16、且所述第一出水管上设有第一出水阀，所述第二出水管上设有第二出水阀，所述第三出水管上设有第三出水阀。

17、根据本发明的一个实施例，所述第二冷源为自然冷源或者人工冷源。

18、根据本发明的一个实施例，所述联合冷却模块包括空冷器和冷却塔；

19、所述贮水池的出水口与所述冷却塔的进水口连接以向其供水，所述冷却塔的乏汽进口和乏汽出口分别与所述汽轮机的出口和所述锅炉的进口连接，所述空冷器的乏汽进口和乏汽出口分别与所述汽轮机的出口和所述锅炉的进口连接；

20、所述空冷器通过水汽混合管道与所述冷却塔并联，且所述水汽混合管道上设有第一电磁控制阀。

21、根据本发明的一个实施例，所述联合冷却模块包括三介质换热器、风机和冷却塔，所述贮水池的出水口与所述冷却塔的进水口连接以向其供水，所述风机与所述三介质换热器相对设置，所述三介质换热器内形成有空气通道、乏汽通道和冷水通道；

22、所述乏汽通道的两端分别与所述汽轮机的出口和所述锅炉的进口连接，所述冷水通道的两端分别与所述冷却塔的进水口和出水口连接且通过第二电磁控制阀实现流量调节，所述空气通道的两端均与外界空气连通。

23、根据本发明的一个实施例，所述第一冷源为自然冷源或者人工冷源。

24、本发明给出一种电厂乏汽零水耗冷却系统，通过联合冷却模块、空气吸附制水模块和烟气冷凝制水模块的协同工作，在零水耗的基础上实现了乏汽的有效冷却，相较于现有技术而言具有以下优点：

25、(1)水资源节约：系统能够从空气中和烟气中回收水分，显著减少了对外部水源的需求，降低了水耗，适用于水资源紧张的地区。

26、(2)能源效率提升：系统通过回收和再利用冷凝水，减少了传统冷却过程中的能源消耗。同时，烟气冷凝制水模块中的循环水通道可以利用烟气的热量，为加热加湿组件提供热能，进一步提高了能源利用效率。

27、(3)环境友好：减少水耗有助于减轻对水体的负担，保护水生生态系统。同时，通过有效处理和利用烟气，可以减少大气污染物的排放，改善空气质量。

28、(4)经济效益：长期来看，减少水资源和能源的消耗可以降低运营成本，提高电厂的经济效益。此外，系统的高效运行还可能减少对环境的负面影响，从而降低潜在的环境治理成本。

29、(5)适应性强：系统的设计考虑到了不同环境条件下的运行效率，具有较强的适应性，能够在多种气候和地理条件下稳定运行。

30、(6)减少维护成本：由于系统设计合理，循环利用水资源，可能会减少因水处理和排放系统带来的维护成本。

技术特征：

1.一种电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，所述加热加湿组件包括若干个加热器、若干个的除湿转轮和加湿空气管道，所述加热器与所述除湿转轮的数量相等；

3.根据权利要求2所述的电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，在所述加热器的数量为多个的情况下，多个所述加热器通过热水管道相互串联且均连接至所述烟气换热器内的循环水通道，且所述热水管道上设有第一热水阀。

4.根据权利要求2所述的电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，所述烟气冷凝制水模块还包括用户供热装置和供热水管；

5.根据权利要求2所述的电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，所述烟气冷凝制水模块还包括烟气冷凝器和第二冷源，所述烟气冷凝器内形成有第二烟气通道、第二冷凝水通道和冷却液通道；

6.根据权利要求5所述的电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，所述第一冷源通过第一出水管与所述贮水池的进水口连接，所述第一冷凝水通道通过第二出水管与所述贮水池的进水口连接，所述第二冷凝水通道通过第三出水管与所述贮水池的进水口连接；

7.根据权利要求5所述的电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，所述第二冷源为自然冷源或者人工冷源。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，所述联合冷却模块包括空冷器和冷却塔；

9.根据权利要求1至7中任一项所述的电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，所述联合冷却模块包括三介质换热器、风机和冷却塔，所述贮水池的出水口与所述冷却塔的进水口连接以向其供水，所述风机与所述三介质换热器相对设置，所述三介质换热器内形成有空气通道、乏汽通道和冷水通道；

10.根据权利要求1至7中任一项所述的电厂乏汽零水耗冷却系统，其特征在于，所述第一冷源为自然冷源或者人工冷源。

技术总结本发明提供一种电厂乏汽零水耗冷却系统，包括锅炉和汽轮机；贮水池和联合冷却模块，贮水池的出水口与联合冷却模块连接并通过第一冷却水阀以通断，锅炉、汽轮机和联合冷却模块通过蒸汽‑水管路依次连接；空气吸附制水模块包括加热加湿组件和第一冷源；烟气冷凝制水模块包括烟气换热器，烟气换热器内设有第一烟气通道、第一冷凝水通道和循环水通道；锅炉通过排烟管道连接至第一烟气通道，第一烟气通道与循环水通道热耦合，循环水通道与加热加湿组件内的加热器连接以提供热水，第一冷凝水通道两端分别与第一烟气通道和贮水池的进水口连接。本发明通过三个模块的协同工作，在零水耗的基础上实现了乏汽的有效冷却，并且可以实现烟气余热的再利用。技术研发人员：李先庭,酒远,梁辰吉昱,李天成,赵健飞,石文星,孙喜会,王宝龙,田野受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23