[發明專利]利用土壤跨季節蓄取電廠冬夏余熱的熱電雙驅熱泵系統

有效

• 申請號: 202010594733.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111706897B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 李文濤;王曉萍;田曉峰;李巖
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: F24D3/02
• 分類號: F24D3/02;F24D3/10;F24D3/18;F24D19/00;F25B30/04;F25B30/02;F25B30/06;F28B9/08;F28D21/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種利用土壤跨季節蓄取電廠冬夏余熱的熱電雙驅熱泵系統，含汽輪機、凝汽器、蒸汽型吸收式熱泵、換熱器、電動壓縮式熱泵、熱水型吸收式熱泵、土壤換熱器、循環水泵及連接管道和閥門，具體供熱方法為：冬季電廠構建串聯梯級加熱流程回收汽輪機乏汽余熱，并同時以高溫熱網水和電力驅動置于熱力站的熱電雙驅機組提取土壤蓄存余熱供熱，夏季將低溫回水回收的電廠乏汽余熱蓄存于熱力站土壤中。熱電雙驅機組在蓄取乏汽余熱的同時降低熱網回水溫度。該系統優點為：實現熱網冬夏兩用和乏汽冬夏同供，提高電廠供熱能力和熱網利用率；熱電雙驅機組蓄取余熱的同時降低熱網回水溫度，降低系統供熱能耗；節省補熱系統投資和占地，提高系統經濟性。

技術領域

本發明涉及電廠乏汽余熱利用領域，尤其涉及一種利用土壤跨季節蓄取電廠冬夏余熱的熱電雙驅熱泵系統。

背景技術

燃煤熱電聯產是我國集中供熱的主要形式，其供熱經濟性佳，仍將長期占據主導地位。然而，隨著供熱規模的不斷擴大，燃煤供熱環保壓力大，推廣燃煤清潔供熱迫在眉睫。燃煤電廠產生的乏汽余熱量大、清潔且供熱成本低，若能高效回收利用，對構建城市清潔供熱體系意義重大。

然而，現階段研究主要集中在冬季電廠余熱高效利用。現有技術中，國家專利號201810422739.X，(專利名稱為一種電廠余熱耦合工業余熱的供暖系統)及國家專利號201821213468.9，(專利名稱為一種汽輪機高背壓供熱發電聯產系統)，兩個專利分別采用吸收式熱泵技術和高背壓技術，均能回收利用部分冬季電廠乏汽余熱，但回收率較低。與冬季相比，夏季電廠汽輪機在純凝工況下運行，所產生的乏汽余熱量更大且品位更高，但因難以匹配熱用戶，乏汽余熱無法得到有效利用。另一方面，盡管目前有較為成熟的“大溫差”供熱技術，能夠在一定程度上改善管網經濟性，但是夏季管網資產和輸送能力閑置成為技術瓶頸，無法從根本上提升集中供熱管網的經濟性。綜上，若能在夏季回收利用電廠乏汽余熱并開發熱網的使用，從而實現電廠乏汽余熱冬夏同供、管網冬夏兩用，將會大幅提升系統供熱能力和經濟性。

在清潔供熱的大背景下，地熱能的利用是重要發展方向，但土壤源熱泵系統應用于冷熱不平衡地區時存在“土壤熱失衡”問題，嚴重制約系統長期穩定運行。國家專利號201721755072.2，(專利名稱為一種太陽能跨季節蓄熱式土壤源熱泵系統)，該專利提出蓄存太陽能對土壤進行補熱，從而解決“土壤熱失衡”問題。太陽能雖然是清潔能源且來源廣泛，但能流密度低、具有間歇性、受天氣影響大且取熱量不穩定。此外，太陽能集熱器不僅面積龐大且造價高，造成系統經濟性較差。電廠乏汽余熱是清潔能源，與太陽能相比，不僅來源穩定，而且余熱量大且質優，是理想的補熱熱源。通過集中熱網輸配乏汽余熱補熱，一方面同時解決了管網冬夏兩用、電廠余熱冬夏同供的難題，實現了電廠乏汽余熱深度利用，汽輪機供熱能力大幅提高；另一方面，極大減少補熱系統占地，同時節省補熱系統投資，顯著提高了熱電聯產系統利用率和整體經濟性。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用土壤跨季節蓄取電廠冬夏余熱的熱電雙驅熱泵系統，解決熱網冬夏兩用，電廠余熱冬夏兩季回收利用，以及在蓄、取電廠余熱的同時降低一次網回水溫度等問題。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明為一種利用土壤跨季節蓄取電廠冬夏余熱的熱電雙驅熱泵系統，包括：提供抽汽和乏汽的汽輪機、回收乏汽余熱的凝汽器、加熱一次網的蒸汽型吸收式熱泵、抽汽與一次網換熱的第三換熱器、電動壓縮式熱泵、熱水型吸收式熱泵、一二次熱網換熱的第一換熱器、熱網水與循環水換熱的第二換熱器、與土壤換熱的土壤換熱器；

所述凝汽器包括凝汽器乏汽入口、凝汽器乏汽凝結水出口、凝汽器熱網水入口、凝汽器熱網水出口；

所述蒸汽型吸收式熱泵包括蒸汽型吸收式熱泵發生器入口、蒸汽型吸收式熱泵發生器出口、蒸汽型吸收式熱泵蒸發器入口、蒸汽型吸收式熱泵蒸發器出口、蒸汽型吸收式熱泵吸收器入口、蒸汽型吸收式熱泵冷凝器出口；