[發明專利]一種利用電壓縮式熱泵的大溫差集中供熱系統

在審

• 申請號: 201910082206.6
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109724135A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 史曉云;雷琰
• 申請（專利權）人: 西安華新新能源股份有限公司
• 主分類號: F24D3/10
• 分類號: F24D3/10;F24D3/18;F24D11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種利用電壓縮式熱泵的大溫差集中供熱系統，包括構成循環回路的凝汽器與冷卻塔，冷卻塔還通過循環冷卻水回水管路分別與中溫熱泵和高溫熱泵相連，從凝汽器出來的循環冷卻水一部分進入冷卻塔，一部分通過循環冷卻水回水管路進入中溫熱泵和高溫熱泵；從中溫熱泵和高溫熱泵出來的循環冷卻水經循環冷卻水給水管路與凝汽器；一次熱網回水還通過管路及安裝在管路上的第二閥門與中溫熱泵相連，經中溫熱泵加熱后的一次熱網回水依次通過第一高溫熱泵、電極加熱裝置、蓄熱裝置后與一次熱網供水管路相連通。通過在現有汽輪機抽汽加熱系統的基礎上并聯熱電廠側電加熱系統，在不改變熱電廠運行工況的情況下，增加了管網的供熱能力。

技術領域

本發明涉及一種供熱系統，具體涉及一種利用電壓縮式熱泵的大溫差集中供熱系統。

背景技術

當前，東北、華北、西北地區(以下簡稱“三北”地區)是我國風能資源最為豐富的地區，同時也是“棄風”現象最為嚴重的區域，2015年棄風電量高達339億千瓦時，“棄風”已成為制約我國風電健康發展的主要瓶頸。在風能資源富集區域開拓可替代石能源的用電市場是解決就地消納的關鍵環節。

由于“三北”地區城市不斷發展，集中供熱面積逐漸增大，增加熱電廠的供熱能力及供熱管網的輸熱能力，滿足城市發展的需要，是一個急需解決的問題。

我國能源供應和能源需求呈逆向分布，在資源上“西富東貧、北多南少”，在需求上則恰恰相反。不僅是煤炭、石油等化石能源如此，新能源如風能、太陽能也是如此：80％以上的風能資源分布在“三北”地區，太陽能資源也是“高原大于平原、西部大于東部”，而75％以上的能源需求集中在東部、中部地區。

“三北”地區經濟發展相對滯后、電力需求不足、市場狹小。同時，由于配套電網規劃建設滯后，導致省區間和網間外送消納受限，帶來風電上網空間減少，造成大規模的“棄風”“棄光”現象。

“三北”地區的電源結構以煤電為主，其中供熱機組又占有較大比重，冬季為了滿足供熱需求，供熱機組調峰能力有限。并且隨著城市化進程的逐步發展，城市規模不斷增大，增加熱電廠的供熱能力及供熱管網的輸熱能力，滿足城市發展需求，是一個急需解決的問題。

受管網材料特性及熱應力的影響，城市集中管網設計的供水溫度不能過高。目前用戶多采用地輻熱、風機盤管、散熱器等末端系統，二次換熱站采用水-水換熱器，受二次熱網參數的限制，一次回水溫度也不能太低。目前熱電廠集中供暖系統一次管網供回水溫度為130℃/70℃。

由于一次管網的供回水溫度較高，現熱電廠多采用汽輪機抽汽加熱一次管網回水，一次管網高溫供水在小區熱力站通過水-水換熱器放熱后返回熱電廠，一次管網低溫回水在汽-水換熱器被汽輪機抽汽加熱到所需的供水溫度后供出。汽輪機抽汽在汽-水換熱器放熱后，凝結為水回鍋爐加熱再循環。汽輪機排汽在凝汽器被循環冷卻水帶走熱量后，凝結為水后進入鍋爐加熱再循環。吸收了汽輪機排汽熱量的循環冷卻水溫度升高，經冷卻塔冷卻降溫后，重新進入凝汽器循環使用。

對于已建供熱管網，改造管網的管徑非常困難，因此在一次供水流速一定的情況下，流量很難改變。此時要求增加管網的輸熱能力，即要求增大管網的供回水溫差。在現有管網材料特性、保溫效果、熱應力等因素影響下，只有降低一次回水溫度。

專利CN200810101065.X公開了一種大溫差集中供熱系統，該系統由汽輪機、凝汽器、蒸汽吸收式熱泵、汽-水換熱器、熱水吸收式熱泵、水-水換熱器以及連接管路和附件組成。其利用汽輪機排汽余熱大熱網回水，并利用循環冷卻水作為吸收式熱泵的低溫熱源，盡可能大限度的利用回收電廠發電過程中產生的余熱。通過末端采用熱水吸收式熱泵和水-水換熱器組合的方式加熱二次網供熱熱水，增大熱網的供、回水溫差。

該系統雖然增大了熱網的供、回水溫差，但在實際施工和運行時存在諸多困難。

1、電廠側加熱過程采用蒸汽吸收式溴化鋰機組，以汽輪機抽汽為驅動熱源，不適合“多電少熱”的“三北”地區。