阅读说明：本技术 一种带能量回收功能的开式循环系统 (Open type circulating system with energy recovery function ) 是由 张知翔 马聪永 张广才 朱仓海 李赞 毕华南 张永利 杨杰 袁运海 田志斌 王爱 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带能量回收功能的开式循环系统,包括冷却塔、驱动系统、烟气冷凝器、水轮机、异步发电机及电源柜；冷却塔的出口经驱动系统与烟气冷凝器的入口相连通,烟气冷凝器的出口与水轮机的入口相连通,水轮机的出口与冷却塔的入口相连通,水轮机与异步发电机的驱动轴相连接,异步发电机的输出端与电源柜相连接,其中,烟气冷凝器的高度高于冷却塔底部水池的高度及水轮机的高度,该系统能够实现工质水能量的回收利用,降低系统能耗,提高系统运行的稳定性及经济性。(The invention discloses an open cycle system with an energy recovery function, which comprises a cooling tower, a driving system, a flue gas condenser, a water turbine, an asynchronous generator and a power supply cabinet, wherein the cooling tower is arranged on the upper part of the cooling tower; the outlet of the cooling tower is communicated with the inlet of the flue gas condenser through a driving system, the outlet of the flue gas condenser is communicated with the inlet of the water turbine, the outlet of the water turbine is communicated with the inlet of the cooling tower, the water turbine is connected with the driving shaft of the asynchronous generator, and the output end of the asynchronous generator is connected with the power supply cabinet, wherein the height of the flue gas condenser is higher than the height of a water pool at the bottom of the cooling tower and the height of the water turbine, the system can realize the recycling of working medium water energy, the energy consumption of the system is reduced, and the stability and the economy.)

一种带能量回收功能的开式循环系统

技术领域

本发明属于燃煤锅炉技术领域，涉及一种带能量回收功能的开式循环系统。

背景技术

燃煤锅炉尾部烟气中SO₂的处理90％以上采用湿法脱硫系统，导致烟囱入口湿烟气中含有少量雾滴，雾滴与脱硫浆液成分相同，随烟气飘散到大气中会增加污染物的排放。在脱硫塔出口加装烟气冷凝器，利用冷却水将脱硫塔出口的饱和湿烟气再降低5℃左右，会有大量的冷凝水析出，烟气中的污染物也会被捕集到冷凝水中，能够降低污染物的排放。由于存在冷凝过程，水蒸气的冷凝放热量非常大，因此需要的冷却水量也很大。一般脱硫塔出口烟道的中心标高在50米左右，冷却水源标高为0米，再加上管道的沿程损失、局部阻力损失15米水柱和5米水柱的余量，冷却水泵的扬程选在70米左右，冷却水泵的功率非常大，导致系统能耗很高。冷却水从烟气冷凝器出来后，回到冷却水源地所需要的扬程为15米，但其高差有50米，因此需要用节流的方式浪费35米水柱的能量，造成大量的能源损失。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种带能量回收功能的开式循环系统，该系统能够实现工质水能量的回收利用，降低系统能耗，提高系统运行的稳定性及经济性。

为达到上述目的，本发明所述的带能量回收功能的开式循环系统包括冷却塔、驱动系统、烟气冷凝器、水轮机、异步发电机及电源柜；

冷却塔的出口经驱动系统与烟气冷凝器的入口相连通，烟气冷凝器的出口与水轮机的入口相连通，水轮机的出口与冷却塔的入口相连通，水轮机与异步发电机的驱动轴相连接，异步发电机的输出端与电源柜相连接，其中，烟气冷凝器的高度高于冷却塔底部水池的高度及水轮机的高度。

所述驱动系统包括并联连通的若干条支路，其中，各条支路上沿水流方向依次设置有循环泵入口手动阀、循环泵、逆止阀及循环泵出口电动阀。

水轮机的入口处设置有水轮机入口手动阀，水轮机的出口处设置有水轮机出口手动阀。

还包括旁路管道，其中，旁路管道的一端与烟气冷凝器的出口相连通，旁路管道的另一端与冷却塔的入口相连通，旁路管道上设置有节流孔板及电动调节阀。

水轮机与异步发电机通过轴相连接。

异步发电机与电源柜通过导线相连接。

水轮机的选型功率W₁＝1127Q(H-P+A)/η₁，其中，Q为循环水流量，H为烟气冷凝器出口的标高与冷却塔水池的标高之间的差值，P为用水柱表示的烟气冷凝器出口至冷却塔水池之间的沿程阻力与局部阻力之和，A为循环泵扬程的选型余量，η₁为水轮机的效率。

异步发电机的选型功率W₂＝1127Q(H-P+A)/η₂，其中，η₂为异步发电机的效率。

节流孔板为n级节流孔板，其中，

当H-P+A≤15时，n＝1；

当15＜H-P+A≤30时，n＝2；

当H-P+A＞30时，n＝3。

节流孔板的总节流阻力k＝8613(H-P+A)。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的带能量回收功能的开式循环系统在具体操作时，冷却水通过驱动系统升压后，克服高差及管系阻力进入烟气冷凝器中，烟气冷凝器输出的冷却水的势能很大，除了克服回程的管系阻力外，还有多余的势能转化为冷却水的动能，在回程管系上增加水轮机，利用冷却水的动能推动水轮机做功，再通过异步发电机将势能转化为电能，最后传送到电源柜中供负载使用，从而降低系统的总能耗。另外，通过异步发电机改变水轮机做功，以调节整个系统的水流量，精准控制烟气冷凝器的出口烟温，有效提高系统运行的稳定性及经济性。

进一步，本发明中设置旁路管道，当水轮机、异步发电机或电源柜出现故障后，整个系统多余的能量仍然需要消耗，由于能量过大，单纯靠电动调节阀来消耗会导致阀芯磨损剧烈，所述旁路管道上设置有节流孔板，利用节流孔板消耗85％左右的能量，其余能量由电动调节阀来消耗，并通过电动调节阀来调节系统水流量。

附图说明

图1为本发明的示意图。

其中，1为冷却塔、2为循环泵入口手动阀、3为循环泵、4为逆止阀、5为循环泵出口电动阀、6为烟气冷凝器、7为水轮机入口手动阀、8为水轮机、9为水轮机出口手动阀、10为节流孔板10、11为电动调节阀、12为异步发电机、13为电源柜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的带能量回收功能的开式循环系统包括冷却塔1、驱动系统、烟气冷凝器6、水轮机8、异步发电机12及电源柜13；冷却塔1的出口经驱动系统与烟气冷凝器6的入口相连通，烟气冷凝器6的出口与水轮机8的入口相连通，水轮机8的出口与冷却塔1的入口相连通，水轮机8与异步发电机12的驱动轴相连接，异步发电机12的输出端与电源柜13相连接，其中，烟气冷凝器6的高度高于冷却塔1底部水池的高度及水轮机8的高度。

所述驱动系统包括并联连通的若干条支路，其中，各条支路上沿水流方向依次设置有循环泵入口手动阀2、循环泵3、逆止阀4及循环泵出口电动阀5；水轮机8的入口处设置有水轮机入口手动阀7，水轮机8的出口处设置有水轮机出口手动阀9。

本发明还包括旁路管道，其中，旁路管道的一端与烟气冷凝器6的出口相连通，旁路管道的另一端与冷却塔1的入口相连通，旁路管道上设置有节流孔板10及电动调节阀11；水轮机8与异步发电机12通过轴相连接；异步发电机12与电源柜13通过导线相连接。

水轮机8的选型功率W₁＝1127Q(H-P+A)/η₁，其中，Q为循环水流量，H为烟气冷凝器6出口的标高与冷却塔1水池的标高之间的差值，P为用水柱表示的烟气冷凝器6出口至冷却塔1水池之间的沿程阻力与局部阻力之和，A为循环泵3扬程的选型余量，η₁为水轮机8的效率。

异步发电机12的选型功率W₂＝1127Q(H-P+A)/η₂，其中，η₂为异步发电机12的效率。

节流孔板10为n级节流孔板，其中，

当H-P+A≤15时，n＝1；

当15＜H-P+A≤30时，n＝2；

当H-P+A＞30时，n＝3。

节流孔板10的总节流阻力k＝8613(H-P+A)。

本发明的具体工作过程为：

冷却水通过循环泵3升压后，克服高差和管系阻力进入烟气冷凝器6，烟气冷凝器6输出的冷却水的势能很大，除了克服回程的管系阻力外，还有多余的势能转化为冷却水的动能，在回程管系上增加水轮机8，利用冷却水的动能推动水轮机8做功，再通过异步发电机12将势能转化为电能，最后传送到电源柜13中供负载使用，从而降低系统的总能耗。通过异步发电机12改变水轮机8做功，调节整个系统的水流量，精准控制烟气冷凝器6的出口烟温，同时本发明设置旁路管道，当水轮机8、异步发电机12或电源柜13出现故障后，整个系统多余的能量仍然需要消耗，由于能量过大，单纯靠电动调节阀11来消耗能量会导致阀芯磨损剧烈，因此本发明增设节流孔板10，利用节流孔板10消耗85％左右的能量，其余能量通过电动调节阀11消耗，并通过电动调节阀11来调节系统的水流量。