一种电力调峰热电联产余热回收装置及其运行方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力调峰热电联产余热回收装置及其运行方法，该装置由电厂内部分及换热站部分组成：电厂内部分包括换热器、余热回收电热泵、蓄能电热泵、高/低温蓄水罐、热网加热器、阀门和循环水泵；换热站部分主要由高/低温蓄水罐、电热泵、换热器、阀门和循环水泵；其运行方法通过不同的阀门开关组合，使其分别运行在电负荷低谷、电负荷平峰及电负荷高峰时段，利用高温蓄水罐平衡系统供热量与热负荷之间的差异，利用低温蓄水罐稳定乏汽余热回收量，从而解决了传统“以热定电”运行模式造成的发电和供热互相耦合导致发电调峰能力受限的问题，使得热电联产机组可以参与电网负荷调节，不仅可提高电网调节能力以应对电力负荷峰谷差不断增大的局面，而且可以提高电网对风力发电的消纳能力，减少“弃风”现象的发生。
【专利说明】一种电力调峰热电联产余热回收装置及其运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种换热装置及其运行方法，具体涉及一种利用蓄热技术与热电联产及电厂余热回收相结合的电力调峰热电联产余热回收装置及其运行方法，属于能源动力【技术领域】。
【背景技术】
[0002]我国北方地区属于风能富集地区，风力发电在这些地区正快速发展，风电装机容量逐年增长，风电装机容量占总装机容量比例也在逐年增加。然而风力发电具有反负荷特性，即夜间电网用电负荷低谷期间，风电出力较大，而日间电网用电高峰期间，风电出力较小。同时，电负荷峰谷差也在逐年扩大，使得电网调峰面临困难。
[0003]目前，我国北方地区城镇供热仍大量依赖燃煤锅炉，造成了供热高能耗、高污染的现状。热电联产是一种高效供热方式，然而我国的热电厂是以“以热定电”的方式运行的，许多热电厂为了保证供热，其发电出力调节范围受到了极大的限制，在电负荷低谷期其发电量压不下来，从而抢占了风电发电上网的空间，使得风电场不得不限制其发电出力，造成北方风电富集地区严重的“弃风”现象。
[0004]采用热泵技术回收热电联产机组乏汽余热可进一步提高热电联产供热效率，但无法改变其“以热定电”的方式运行；采用蓄热器与热电联产相结合，利用蓄热器平抑供热出力波动，可以使热电联产机组以“以电定热”的方式运行，但与电厂乏汽余热回收技术结合时，无法保证电厂乏汽余热稳定回收。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明的目的是提供利用蓄热技术与热电联产及电厂余热回收相结合的电力调峰热电联产余热回收装置及其运行方法，以实现余热回收基础上热电联产机组的电力调峰运行。
[0006]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种电力调峰热电联产余热回收装置，其特征在于，该装置由电厂内部分及换热站部分组成:
[0007]所述电厂内部分主要由换热器(I)、余热回收电热泵(2)、蓄能电热泵(3)、高温蓄水罐(4)、低温蓄水罐(5)、热网加热器(6)、阀门(11-19)和循环水泵(20-23)组成；其中，换热器(I)的进口连接一次网回水管道(1-1)，所述换热器(I)的出口分别并联阀门(11)、阀门(12 )和循环水泵(20 )的进口 ；所述余热回收电热泵(2 )的进口连接阀门(12 )的出口，所述余热回收电热泵(2)的出口连接所述热网加热器(6)的进口 ；所述高温蓄水罐(4)的顶部进/出口分别并联阀门(13)的出口和阀门(14)的进口，所述阀门(13)的进口连接所述蓄能电热泵(3)的冷凝器出口，所述阀门(14)的出口连接所述热网加热器(6)的进口 ；所述高温蓄水罐的底部进/出口分别并联阀门(15)的出口和循环水泵(21)的进口，所述阀门(15 )的进口连接所述循环水泵(20 )的出口，所述循环水泵(21)的出口经阀门(16 )连接所述蓄能电热泵(3)的冷凝器进口 ；所述低温蓄水罐(5)的顶部进/出口分别并联所述阀门(11)的出口和阀门(17 )的进口，所述阀门(17 )的出口连接所述蓄能电热泵(3 )的蒸发器进口 ；所述低温蓄水罐(5)的底部进/出口分别并联阀门(18)的出口和循环水泵(22)的进口，所述阀门(18)的进口经循环水泵(23)连接所述蓄能电热泵(3)的蒸发器出口，所述循环水泵(22 )的出口经阀门(19 )并联所述换热器(I)的进口；
[0008]所述换热站部分主要由高温蓄水罐(7)、低温蓄水罐(8)、电热泵(9)、换热器(10 )、阀门(24-35 )和循环水泵(36-37 )组成；其中，所述高温蓄水罐(7 )的顶部进/出口分别并联阀门(24)的出口和循环水泵(36)的进口，所述阀门(24)的进口经一次网供水管道(1-2)连接所述热网加热器(6 )的出口，所述循环水泵(36 )的出口经阀门(25 )与所述一次网供水管道(1-2 )并联后连接所述阀门(26 )的进口，所述阀门(26 )的出口连接所述换热器
(10)的一次网进口 ；所述高温蓄水罐(7)的底部进/出口分别并联阀门(27)的出口和阀门
(28)的进口，所述阀门(27)的进口连接所述换热器(10)的一次网出口，所述阀门(28)的出口连接所述电热泵(9)的蒸发器进口 ；所述低温蓄水罐(8)的顶部进/出口亦分别并联所述阀门(27)的出口和阀门(28)的进口，所述低温蓄水罐(8)的底部进/出口分别并联阀门(29)的出口和阀门(30)的进口，所述阀门(30)的出口连接所述一次网回水管道(1-1)；所述电热泵(9)的蒸发器出口经阀门(31)分别并联循环水泵(37)的进口和所述一次网回水管道(1-1)，所述循环水泵(37)的出口连接阀门(29)的进口 ；二次网回水管道(1-3)分别并联阀门(32)和阀门(33)的进口，所述阀门(32)的出口连接所述换热器(10)的二次网进口，所述阀门(33)的出口和所述换热器(10)的二次网出口均分别并联阀门(34)和阀门(35)的进口，所述阀门(35)的出口连接二次网供水管道(1-4)，所述阀门(34)的出口连接所述电热泵(9)的冷凝器进口，所述电热泵(9)的冷凝器出口连接所述二次网供水管道(1-4)。
[0009]在一个优选的实施例中，所述换热器(I)采用凝汽器或水-水换热器。
[0010]在一个优选的实施例中，所述换热器(10)采用板式换热器或吸收式换热机组。
[0011]一种如上所述电力调峰热电联产余热回收装置的运行方法，其特征在于，该运行方法通过不同的阀门开关组合，调节该装置运行方式，使其分别运行在电负荷低谷、电负荷平峰及电负荷高峰时段:
[0012]I)电负荷低谷时段:在电厂内部分，关闭阀门(11)、阀门(14)、阀门(15)、阀门
(19)、循环水泵(20)和循环水泵(22)，开启阀门(12)、阀门(13)、阀门(16)、阀门(17)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23)，经一次网回水管道(1-1)供出的一次网低温回水依次流入换热器(I)和余热回收电热泵(2)，换热器(I)和余热回收电热泵(2)回收热电联产机组的乏汽余热以加热一次网低温回水，经加热得到的热网水由余热回收电热泵(4)流出后进入热网加热器(6)，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管道(1-2)被供出；同时，高温蓄水罐(4)中的储水经循环水泵(21)从底部出口抽出并流入蓄能电热泵(3)的冷凝器，经换热升温后从顶部进口回到高温蓄水罐(4)，低温蓄水罐(5)中的储水从顶部出口压出并流入蓄能电热泵(3)的蒸发器，经换热降温后经循环水泵(23 )从底部进口引入低温蓄水罐(5 );
[0013]在换热站部分，关闭阀门(25)、阀门(26)、阀门(27)、阀门(30)、阀门(32)、阀门(35)和循环水泵(36)，开启其余阀门和循环水泵(37)，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水从顶部进口流入高温蓄水罐(7)，一次网高温供水储存在高温蓄水罐(7)中并将其中的中温储水从底部出口压出，然后与从低温蓄水罐(8)顶部出口压出的中温储水混合后流入电热泵(9)的蒸发器，经换热降温后流出并分为两股，一股经循环水泵(37)从底部进口引入低温蓄水罐(8)，另一股流入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网供水管道(1-3)供出的二次网低温回水流经电热泵(9)的冷凝器，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户；
[0014]2)电负荷平峰时段:在电厂内部分关闭阀门(16)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23 )，蓄能电热泵(3 )停机，其余部分与电负荷低谷时段运行方式相同；
[0015]在换热站部分，关闭阀门(24)、阀门(25)、阀门(29)、阀门(30)、阀门(33)、阀门
(35)和循环水泵(37)，开启其余阀门和循环水泵(36)，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水依次流经换热器(10)的一次网侧和电热泵(9)的蒸发器，经换热降温后得到的一次网低温回水流入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网回水管道(1-3)供出的二次网低温回水依次流经换热器(10)的二次网侧和电热泵(9)的冷凝器，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户；
[0016]3 )电负荷高峰时段:在电厂内部分，关闭阀门(12 )、阀门(13 )、阀门(16 )、阀门
[17]、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23)，开启阀门(11)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(19)，循环水泵(20)和循环水泵(22)，循环水泵(22)将低温蓄水罐(5)中的低温储水从底部出口抽出，与一次网低温回水混合后送入换热器(1)，换热器(I)回收热电联产机组的乏汽余热以加热低温混合水；经换热器(I)加热后得到的热网水分为两股，一股从顶部进口回到低温蓄水罐(5)，另一股经循环水泵(20)从底部进口引入高温蓄水罐(4)，并将高温蓄水罐(4)中的高温储水从顶部出口压出后送至热网加热器(6)，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管网(1-2)被供出；
[0017]在换热站部分，关闭阀门(24)、阀门(28)、阀门(29)、阀门(31)、阀门(33)、阀门
(34)和循环水泵(37)，电热泵(9)停机，开启其余阀门和循环水泵(36)，循环水泵(36)将高温蓄水罐(7)中的高温储水从顶部出口抽出，与经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水混合后流经换热器(10)的一次网侧，经换热降温后得到的中温水分为两股，一股从底部进口流入高温蓄水罐(7)，另一股从顶部进口流入低温蓄水罐(8)并将其中的低温储水从底部出口压出，被压出的低温储水则进入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网回水管道(1-3)供出的二次网低温回水流经换热器(10)的二次网侧，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户。
[0018]一种电力调峰热电联产余热回收装置，其特征在于，该装置由电厂内部分及换热站部分组成:
[0019]所述电厂内部分主要由换热器(I)、余热回收电热泵(2)、蓄能电热泵(3)、高温蓄水罐(4)、低温蓄水罐(5)、热网加热器(6)、阀门(11-19)和循环水泵(20-23)组成；其中，换热器(I)的进口连接一次网回水管道(1-1)，所述换热器(I)的出口分别并联阀门(11)、阀门(12 )和循环水泵(20 )的进口 ；所述余热回收电热泵(2 )的进口连接阀门(12 )的出口，所述余热回收电热泵(2)的出口连接所述热网加热器(6)的进口 ；所述高温蓄水罐(4)的顶部进/出口分别并联阀门(13)的出口和阀门(14)的进口，所述阀门(13)的进口连接所述蓄能电热泵(3)的冷凝器出口，所述阀门(14)的出口连接所述热网加热器(6)的进口 ；所述高温蓄水罐的底部进/出口分别并联阀门(15)的出口和循环水泵(21)的进口，所述阀门(15 )的进口连接所述循环水泵(20 )的出口，所述循环水泵(21)的出口经阀门(16 )连接所述蓄能电热泵(3)的冷凝器进口 ；所述低温蓄水罐(5)的顶部进/出口分别并联所述阀门
(11)的出口和阀门(17)的进口，所述阀门(17)的出口连接所述蓄能电热泵(3)的蒸发器进口 ；所述低温蓄水罐(5)的底部进/出口分别并联阀门(18)的出口和循环水泵(22)的进口，所述阀门(18 )的进口经循环水泵(23 )连接所述蓄能电热泵(3 )的蒸发器出口，所述循环水泵(22)的出口经阀门(19)并联所述换热器(I)的进口 ；
[0020]所述换热站部分主要由低温蓄水罐(8 )、电热泵(9 )、换热器(10 )、阀门(26-35 )和循环水泵(37)组成；其中，所述阀门(26)的进口经一次网供水管道(1-2)连接所述热网加热器(6)的出口，所述阀门(26)的出口连接所述换热器(10)的一次网进口 ；所述低温蓄水罐(8)的顶部进/出口分别并联阀门(27)的出口和阀门(28)的进口，所述阀门(27)的进口连接所述换热器(10 )的一次网出口，所述阀门(28 )的出口连接所述电热泵(9 )的蒸发器进口 ；所述低温蓄水罐(8)的底部进/出口分别并联阀门(29)的出口和阀门(30)的进口，所述阀门(30)的出口连接所述一次网回水管道(1-1);所述电热泵(9)的蒸发器出口经阀门(31)分别并联循环水泵(37)的进口和所述一次网回水管道(1-1)，所述循环水泵(37)的出口连接阀门(29 )的进口； 二次网回水管道(1-3 )分别并联阀门(32 )和阀门(33 )的进口，所述阀门(32)的出口连接所述换热器(10)的二次网进口，所述阀门(33)的出口和所述换热器(10 )的二次网出口均分别并联阀门(34)和阀门(35 )的进口，所述阀门(35 )的出口连接二次网供水管道(1-4)，所述阀门(34)的出口连接所述电热泵(9)的冷凝器进口，所述电热泵(9 )的冷凝器出口连接所述二次网供水管道(1-4 )。
[0021 ] 在一个优选的实施例中，所述换热器(I)采用凝汽器或水-水换热器。
[0022]在一个优选的实施例中，所述换热器(10)采用板式换热器或吸收式换热机组。
[0023]一种如上所述电力调峰热电联产余热回收装置的运行方法，其特征在于，该运行方法通过不同的阀门开关组合，调节该装置运行方式，使其分别运行在电负荷低谷、电负荷平峰及电负荷高峰时段:
[0024]I)电负荷低谷时段:在电厂内部分，关闭阀门(11)、阀门(14)、阀门(15)、阀门
(19)、循环水泵(20)和循环水泵(22)，开启阀门(12)、阀门(13)、阀门(16)、阀门(17)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23)，经一次网回水管道(1-1)供出的一次网低温回水依次流入换热器(I)和余热回收电热泵(2 )，换热器(I)和余热回收电热泵(2 )回收热电联产机组的乏汽余热以加热一次网低温回水，经加热得到的热网水由余热回收电热泵(4)流出后进入热网加热器(6)，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管道(1-2)被供出；同时，高温蓄水罐(4)中的储水经循环水泵(21)从底部出口抽出并流入蓄能电热泵(3)的冷凝器，经换热升温后从顶部进口回到高温蓄水罐
(4)，低温蓄水罐(5)中的储水从顶部出口压出并流入蓄能电热泵(3)的蒸发器，经换热降温后经循环水泵(23 )从底部进口引入低温蓄水罐(5 );
[0025]在换热站部分，关闭阀门(30)、阀门(33)、阀门(35)，开启其余阀门和循环水泵
(37)，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水首先流经换热器(10)的一次网侧，经换热降温后与从低温蓄水罐(8)顶部出口压出的中温储水混合后流经电热泵(9)的蒸发器，经进一步换热降温后流出并分为两股，一股被循环水泵(37)从底部进口引入低温蓄水罐(8)，另一股流入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网供水管道(1-3)供出的二次网低温回水首先流经换热器(10)的二次网侧，经换热升温后流经电热泵(9)的冷凝器，经进一步换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户；
[0026]2)电负荷平峰时段:在电厂内部分，关闭阀门(16)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23 )，蓄能电热泵(3 )停机，其余部分与电负荷低谷时段运行方式相同；
[0027]在换热站部分，关闭阀门(29 )、阀门(30 )、阀门(33 )、阀门(35 )和循环水泵(37 )，开启其余阀门，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水依次流经换热器(10)的一次网侧和电热泵(9)的蒸发器，经换热降温后得到的一次网低温回水流入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网回水管道(1-3)供出的二次网低温回水依次流经换热器(10)的二次网侧和电热泵(9)的冷凝器，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户；
[0028]3)电负荷高峰时段:在电厂内部分，关闭阀门(12)、阀门(13)、阀门(16)、阀门(17)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23)，开启阀门(11)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(19)，循环水泵(20)和循环水泵(22)，循环水泵(22)将低温蓄水罐(5)中的低温储水从底部出口抽出，与一次网低温回水混合后送入换热器(1)，换热器(I)回收热电联产机组的乏汽余热以加热低温混合水；经换热器(I)加热后得到的热网水分为两股，一股从顶部进口回到低温蓄水罐(5)，另一股经循环水泵(20)从底部进口引入高温蓄水罐(4)，并将高温蓄水罐(4)中的高温储水从顶部出口压出后送至热网加热器(6)，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管网(1-2)被供出；
[0029]在换热站部分，关闭阀门(28 )、阀门(29 )、阀门(31)、阀门(33 )、阀门(34)和循环水泵(37)，电热泵(9)停机，开启其余阀门，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水流经换热器(10)的一次网侧，经换热降温后全部流入低温蓄水罐(8)，将低温蓄水罐(8)中的低温储水从底部出口压出送至一次网回水管道(1-1);同时，经二次网回水管道(1-3)供出的二次网低温回水流经换热器(10)的二次网侧，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户。
[0030]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本发明的余热回收装置由电厂内部分及换热站部分共同组成，且电厂内部分中包含由蓄能电热泵、高温蓄水罐、低温蓄水罐、阀门和循环水泵构成的蓄放能系统，在电负荷高峰、低谷及平峰期间，通过在电厂内部分和换热站部分间歇运行的电热泵调节电厂发电出力与换热站用电负荷，利用高温蓄水罐平衡系统供热量与热负荷之间的差异，利用低温蓄水罐稳定乏汽余热回收量，从而显著提高了热电厂的电力调峰能力，解决了热电联产系统传统的“以热定电”运行模式造成的发电和供热互相耦合导致发电调峰能力受限的问题，使得热电联产机组可以调节其发电上网功率，参与电网负荷调节，不仅可提高电网调节能力以应对电力负荷峰谷差不断增大的局面，而且可以提高电网对风力发电的消纳能力，减少“弃风”现象的发生。2、本发明的余热回收装置可部分或全部回收热电联产机组乏汽余热，在显著提升热电厂供热能力的同时，也显著提高系统的能源利用效率。3、本发明还实现了一次网“大温差”供热，在不改变一次网流量同时显著增大供回水温差，提升原有管网供热能力超过50%，同时可以实现超长距离输送。
【专利附图】
【附图说明】[0031]以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
[0032]图1是本发明余热回收装置的整体结构示意图；
[0033]图2是本发明另一种换热站部分的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0035]如图1所示，本发明的装置由电厂内部分及换热站部分共同组成。
[0036]电厂内部分主要由凝汽器/水-水换热器1、余热回收电热泵2、蓄能电热泵3、高温蓄水罐4、低温蓄水罐5、热网加热器6、阀门11-19和循环水泵20-23组成。其中，凝汽器/水-水换热器I的进口连接一次网回水管道1-1，凝汽器/水-水换热器I的出口分别并联阀门11、阀门12和循环水泵20的进口。余热回收电热泵2的进口连接阀门12的出口，余热回收电热泵2的出口连接热网加热器6的进口。高温蓄水罐4的顶部进/出口分别并联阀门13的出口和阀门14的进口，阀门13的进口连接蓄能电热泵3的冷凝器出口，阀门14的出口连接热网加热器6的进口。高温蓄水罐4的底部进/出口分别并联阀门15的出口和循环水泵21的进口，阀门15的进口连接循环水泵20的出口，循环水泵21的出口经阀门16连接蓄能电热泵3的冷凝器进口。低温蓄水罐5的顶部进/出口分别并联阀门11的出口和阀门17的进口，阀门17的出口连接蓄能电热泵3的蒸发器进口。低温蓄水罐5的底部进/出口分别并联阀门18的出口和循环水泵22的进口，阀门18的进口经循环水泵23连接蓄能电热泵3的蒸发器出口，循环水泵22的出口经阀门19并联凝汽器/水-水换热器I的进口。
[0037]换热站部分主要由高温蓄水罐7、低温蓄水罐8、电热泵9、板式换热器10、阀门24-35和循环水泵36-37组成。其中，高温蓄水罐7的顶部进/出口分别并联阀门24的出口和循环水泵36的进口，阀门24的进口经一次网供水管道1-2连接热网加热器6的出口，循环水泵36的出口经阀门25与一次网供水管道1-2并联后连接阀门26的进口，阀门26的出口连接板式换热器10的一次网进口。高温蓄水罐7的底部进/出口分别并联阀门27的出口和阀门28的进口，阀门27的进口连接板式换热器10的一次网出口，阀门28的出口连接电热泵9的蒸发器进口。低温蓄水罐8的顶部进/出口亦分别并联阀门27的出口和阀门28的进口，低温蓄水罐8的底部进/出口分别并联阀门29的出口和阀门30的进口，阀门30的出口连接一次网回水管道1-1。电热泵9的蒸发器出口经阀门31分别并联循环水泵37的进口和一次网回水管道1-1，循环水泵37的出口连接阀门29的进口。二次网回水管道1-3分别并联阀门32和阀门33的进口，阀门32的出口连接板式换热器10的二次网进口，阀门33的出口和板式换热器10的二次网出口均分别并联阀门34和阀门35的进口，阀门35的出口连接二次网供水管道1-4，阀门34的出口连接电热泵9的冷凝器进口，电热泵9的冷凝器出口连接二次网供水管道1-4。
[0038]在一个优选的实施例中，换热站部分内可将板式换热器10替换为吸收式换热机组，以降低电热泵9的蒸发器进水温度，从而减少电热泵9的电耗。
[0039]基于上述实施例中提供的电力调峰热电联产余热回收装置，本发明还提出了一种电力调峰热电联产余热回收方法，该方法通过不同的阀门开关组合，调节该装置运行方式，使其分别运行在电负荷低谷、电负荷平峰及电负荷高峰时段:
[0040]1、电负荷低谷时段:在电厂内部分，关闭阀门11、阀门14、阀门15、阀门19、循环水泵20和循环水泵22，开启阀门12、阀门13、阀门16、阀门17、阀门18、循环水泵21和循环水泵23，经一次网回水管道1-1供出的一次网低温回水依次流入凝汽器/水-水换热器I和余热回收电热泵2，凝汽器/水-水换热器I和余热回收电热泵2回收热电联产机组的乏汽余热以加热一次网低温回水，经加热得到的热网水由余热回收电热泵4流出后进入热网加热器6，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管道1-2被供出；同时，高温蓄水罐4中的储水经循环水泵21从底部出口抽出并流入蓄能电热泵3的冷凝器，经换热升温后从顶部进口回到高温蓄水罐4，低温蓄水罐5中的储水从顶部出口压出并流入蓄能电热泵3的蒸发器，经换热降温后经循环水泵23从底部进口引入低温蓄水罐5。
[0041 ] 在换热站部分，关闭阀门25、阀门26、阀门27、阀门30、阀门32、阀门35和循环水泵36，开启其余阀门和循环水泵37，经一次网供水管道1-2供出的一次网高温供水从顶部进口流入高温蓄水罐7，一次网高温供水储存在高温蓄水罐7中并将其中的中温储水从底部出口压出，然后与从低温蓄水罐8顶部出口压出的中温储水混合后流经电热泵9的蒸发器，经换热降温后流出并分为两股，一股经循环水泵37从底部进口引入低温蓄水罐8，另一股流入一次网回水管道1-1 ;同时，经二次网供水管道1-3供出的二次网低温回水流经电热泵9的冷凝器，与高温蓄水罐7和低温蓄水罐8流出的中温储水换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道1-4被送至热用户。
[0042]2、电负荷平峰时段:在电厂内部分关闭阀门16、阀门18、循环水泵21和循环水泵23，蓄能电热泵3停机，其余部分与电负荷低谷时段运行方式相同；
[0043]在换热站部分，关闭阀门24、阀门25、阀门29、阀门30、阀门33、阀门35和循环水泵37，开启其余阀门和循环水泵36，经一次网供水管道1-2供出的一次网高温供水依次流经板式换热器10的一次网侧和电热泵9的蒸发器，经换热降温后得到的一次网低温回水流入一次网回水管道1-1 ;经二次网回水管道1-3供出的二次网低温回水依次流经板式换热器10的二次网侧和电热泵9的冷凝器，与一次网高温供水进行换热后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道1-4被送至热用户，此时电热泵9的开机容量要小于电负荷低谷时段电热泵9的开机容量。
[0044]3、电负荷高峰时段:在电厂内部分，关闭阀门12、阀门13、阀门16、阀门17、阀门18、循环水泵21和循环水泵23，开启阀门11、阀门14、阀门15、阀门19，循环水泵20和循环水泵22，循环水泵22将低温蓄水罐5中的低温储水从底部出口抽出，与一次网低温回水混合后送入凝汽器或水-水换热器I，凝汽器/水-水换热器I回收热电联产机组的乏汽余热以加热低温混合水，此时通过凝汽器/水-水换热器I回收的乏汽余热量多余电负荷低谷及电负荷平峰时段；经凝汽器/水-水换热器I加热后得到的热网水分为两股，一股从顶部进口回到低温蓄水罐5，另一股经循环水泵20从底部进口引入高温蓄水罐4，并将高温蓄水罐4中的高温储水从顶部出口压出后送至热网加热器6，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管网1-2被供出。
[0045]在换热站部分，关闭阀门24、阀门28、阀门29、阀门31、阀门33、阀门34和循环水泵37，电热泵9停机，开启其余阀门和循环水泵36，循环水泵36将高温蓄水罐7中的高温储水从顶部出口抽出，与经一次网供水管道1-2供出的一次网高温供水混合后流经板式换热器10的一次网侧，经换热降温后得到的中温水分为两股，一股从底部进口流入高温蓄水罐7，另一股从顶部进口流入低温蓄水罐8并将其中的低温储水从底部出口压出，被压出的低温储水则进入一次网回水管道1-1 ;经二次网回水管道1-3供出的二次网低温回水流经板式换热器10的二次网侧，与高温混合水换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道1-4被送至热用户。
[0046]在一个优选的实施例中，如图2所示，换热站部分也可以不设置高温蓄热罐7，在该运行方式下，虽然在电负荷低谷、电负荷平峰和电负荷高峰时段内，换热站部分供热量不同，但是可利用建筑物热惯性维持室内温度满足人体舒适性需求:
[0047]在电负荷低谷时段，换热站部分关闭阀门30、阀门33、阀门35，开启其余阀门和循环水泵37，换热站部分不再储存一次网高温供水，一次网高温供水直接流经板式换热器10并与从低温蓄水罐8顶部出口压出的中温储水混合后流入电热泵9的蒸发器，经换热降温后流出并分为两股，一股被循环水泵37从底部进口引入低温蓄水罐8，另一股流入一次网回水管道1-1。同时，经二次网供水管道1-3供出的二次网低温回水首先流经板式换热器10的二次网侧，经换热升温后流经电热泵9的冷凝器，经进一步换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道1-4被送至热用户，此时电热泵9满负荷运行。
[0048]在电负荷平峰时段，换热站部分关闭阀门29、阀门30、阀门33和阀门35和循环水泵37，开启其余阀门，低温蓄水罐8不再参与蓄热或者放热过程，经一次网供水管道1-2供出的一次网高温供水依次流经板式换热器10的一次网侧和电热泵9的蒸发器，经换热降温后得到的一次网低温回水流入一次网回水管道1-1。同时，经二次网回水管道1-3供出的二次网低温回水依次流经板式换热器10的二次网侧和电热泵9的冷凝器，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道1-4被送至热用户，但此时电热泵9部分负荷运行。
[0049]在电负荷高峰时段，换热站部分关闭阀门28、阀门29、阀门31、阀门33、阀门34和循环水泵37，电热泵9停机，开启其余阀门，经一次网供水管道1-2供出的一次网高温供水流经板式换热器10的一次网侧，经换热降温后全部流入低温蓄水罐8，将低温蓄水罐8中的低温储水从底部出口压出送至一次网回水管道1-1。同时，经二次网回水管道1-3供出的二次网低温回水流经板式换热器10的二次网侧，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道1-4被送至热用户。
[0050]上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电力调峰热电联产余热回收装置，其特征在于，该装置由电厂内部分及换热站部分组成: 所述电厂内部分主要由换热器(1)、余热回收电热泵(2)、蓄能电热泵(3)、高温蓄水罐(4)、低温蓄水罐(5)、热网加热器(6)、阀门(11-19)和循环水泵(20-23)组成；其中，换热器(I)的进口连接一次网回水管道(1-1)，所述换热器(1)的出口分别并联阀门(11)、阀门(12)和循环水泵(20 )的进口 ；所述余热回收电热泵(2 )的进口连接阀门(12 )的出口，所述余热回收电热泵(2)的出口连接所述热网加热器(6)的进口 ；所述高温蓄水罐(4)的顶部进/出口分别并联阀门(13)的出口和阀门(14)的进口，所述阀门(13)的进口连接所述蓄能电热泵(3)的冷凝器出口，所述阀门(14)的出口连接所述热网加热器(6)的进口 ；所述高温蓄水罐的底部进/出口分别并联阀门(15)的出口和循环水泵(21)的进口，所述阀门(15)的进口连接所述循环水泵(20)的出口，所述循环水泵(21)的出口经阀门(16)连接所述蓄能电热泵(3)的冷凝器进口 ；所述低温蓄水罐(5)的顶部进/出口分别并联所述阀门(11)的出口和阀门(17)的进口，所述阀门(17)的出口连接所述蓄能电热泵(3)的蒸发器进口 ；所述低温蓄水罐(5)的底部进/出口分别并联阀门(18)的出口和循环水泵(22)的进口，所述阀门(18 )的进口经循环水泵(23 )连接所述蓄能电热泵(3 )的蒸发器出口，所述循环水泵(22 )的出口经阀门(19 )并联所述换热器(I)的进口； 所述换热站部分主要由高温蓄水罐(7)、低温蓄水罐(8)、电热泵(9)、换热器(10)、阀门(24-35)和循环水泵(36-37)组成；其中，所述高温蓄水罐(7)的顶部进/出口分别并联阀门(24)的出口和循环水泵(36)的进口，所述阀门(24)的进口经一次网供水管道(1-2)连接所述热网加热器(6 )的出口，所述循环水泵(36 )的出口经阀门(25 )与所述一次网供水管道(1-2)并联后连接所述阀门(26)的进口，所述阀门(26)的出口连接所述换热器(10)的一次网进口 ；所述高温蓄水罐(7)的底部进/出口分别并联阀门(27)的出口和阀门(28)的进口，所述阀门(27 )的进口连接所述换热器(10 )的一次网出口，所述阀门(28 )的出口连接所述电热泵(9)的蒸发器进口 ；所述低温蓄水罐(8)的顶部进/出口亦分别并联所述阀门(27 )的出口和阀门(28 )的进口，所述低温蓄水罐(8 )的底部进/出口分别并联阀门(29 )的出口和阀门(30)的进口，所述阀门(30)的出口连接所述一次网回水管道(1-1);所述电热泵(9)的蒸发器出口经阀门(31)分别并联循环水泵(37)的进口和所述一次网回水管道(1-1)，所述循环水泵(37)的出口连接阀门(29)的进口 ；二次网回水管道(1-3)分别并联阀门(32)和阀门(33)的进口，所述阀门(32)的出口连接所述换热器(10)的二次网进口，所述阀门(33)的出口和所述换热器(10)的二次网出口均分别并联阀门(34)和阀门(35)的进口，所述阀门(35 )的出口连接二次网供水管道(1-4)，所述阀门(34)的出口连接所述电热泵(9)的冷凝器进口，所述电热泵(9)的冷凝器出口连接所述二次网供水管道(1-4)。
2.如权利要求1所述的一种电力调峰热电联产余热回收装置，其特征在于，所述换热器(1)采用凝汽器或水-水换热器。
3.如权利要求1或2所述的一种电力调峰热电联产余热回收装置，其特征在于，所述换热器(10)采用板式换热器或吸收式换热机组。
4.一种电力调峰热电联产余热回收装置，其特征在于，该装置由电厂内部分及换热站部分组成: 所述电厂内部分主要由换热器(1)、余热回收电热泵(2)、蓄能电热泵(3)、高温蓄水罐(4)、低温蓄水罐(5)、热网加热器(6)、阀门(11-19)和循环水泵(20-23)组成；其中，换热器(I)的进口连接一次网回水管道(1-1)，所述换热器(I)的出口分别并联阀门(11)、阀门(12 )和循环水泵(20 )的进口；所述余热回收电热泵(2 )的进口连接阀门(12 )的出口，所述余热回收电热泵(2)的出口连接所述热网加热器(6)的进口 ；所述高温蓄水罐(4)的顶部进/出口分别并联阀门(13)的出口和阀门(14)的进口，所述阀门(13)的进口连接所述蓄能电热泵(3)的冷凝器出口，所述阀门(14)的出口连接所述热网加热器(6)的进口 ；所述高温蓄水罐的底部进/出口分别并联阀门(15)的出口和循环水泵(21)的进口，所述阀门(15)的进口连接所述循环水泵(20 )的出口，所述循环水泵(21)的出口经阀门(16 )连接所述蓄能电热泵(3)的冷凝器进口 ；所述低温蓄水罐(5)的顶部进/出口分别并联所述阀门(11)的出口和阀门(17)的进口，所述阀门(17)的出口连接所述蓄能电热泵(3)的蒸发器进口 ；所述低温蓄水罐(5)的底部进/出口分别并联阀门(18)的出口和循环水泵(22)的进口，所述阀门(18 )的进口经循环水泵(23 )连接所述蓄能电热泵(3 )的蒸发器出口，所述循环水泵(22 )的出口经阀门(19 )并联所述换热器(I)的进口；所述换热站部分主要由低温蓄水罐(8 )、电热泵(9 )、换热器(10 )、阀门(26-35 )和循环水泵(37)组成；其中，所述阀门(26)的进口经一次网供水管道(1-2)连接所述热网加热器 (6)的出口，所述阀门(26)的出口连接所述换热器(10)的一次网进口 ；所述低温蓄水罐(8)的顶部进/出口分别并联阀门(27)的出口和阀门(28)的进口，所述阀门(27)的进口连接所述换热器(10)的一次网出口，所述阀门(28)的出口连接所述电热泵(9)的蒸发器进口 ；所述低温蓄水罐(8)的底部进/出口分别并联阀门(29)的出口和阀门(30)的进口，所述阀门(30)的出口连接所述一次网回水管道(1-1);所述电热泵(9)的蒸发器出口经阀门(31)分别并联循环水泵(37)的进口和所述一次网回水管道(1-1)，所述循环水泵(37)的出口连接阀门(29)的进口 ；二次网回水管道(1-3)分别并联阀门(32)和阀门(33)的进口，所述阀门(32)的出口连接所述换热器(10)的二次网进口，所述阀门(33)的出口和所述换热器(10)的二次网出口均分别并联阀门(34)和阀门(35)的进口，所述阀门(35)的出口连接二次网供水管道(1-4)，所述阀门(34)的出口连接所述电热泵(9)的冷凝器进口，所述电热泵(9)的冷凝器出口连接所述二次网供水管道(1-4)。
5.如权利要求4所述的一种电力调峰热电联产余热回收装置，其特征在于，所述换热器(I)采用凝汽器或水-水换热器。
6.如权利要求4或5所述的一种电力调峰热电联产余热回收装置，其特征在于，所述换热器(10)采用板式换热器或吸收式换热机组。
7.—种如权利要求1到3任一项所述电力调峰热电联产余热回收装置的运行方法，其特征在于，该运行方法通过不同的阀门开关组合，调节该装置运行方式，使其分别运行在电负荷低谷、电负荷平峰及电负荷高峰时段: I)电负荷低谷时段:在电厂内部分，关闭阀门(11)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(19)、循环水泵(20)和循环水泵(22)，开启阀门(12)、阀门(13)、阀门(16)、阀门(17)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23)，经一次网回水管道(1-1)供出的一次网低温回水依次流入换热器(I)和余热回收电热泵(2)，换热器(I)和余热回收电热泵(2)回收热电联产机组的乏汽余热以加热一次网低温回水，经加热得到的热网水由余热回收电热泵(4)流出后进入热网加热器(6)，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管道(1-2)被供出；同时，高温蓄水罐(4)中的储水经循环水泵(21)从底部出口抽出并流入蓄能电热泵(3)的冷凝器，经换热升温后从顶部进口回到高温蓄水罐(4)，低温蓄水罐(5)中的储水从顶部出口压出并流入蓄能电热泵(3)的蒸发器，经换热降温后经循环水泵(23 )从底部进口引入低温蓄水罐(5 ); 在换热站部分，关闭阀门(25)、阀门(26)、阀门(27)、阀门(30)、阀门(32)、阀门(35)和循环水泵(36)，开启其余阀门和循环水泵(37)，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水从顶部进口流入高温蓄水罐(7)，一次网高温供水储存在高温蓄水罐(7)中并将其中的中温储水从底部出口压出，然后与从低温蓄水罐(8)顶部出口压出的中温储水混合后流入电热泵(9)的蒸发器，经换热降温后流出并分为两股，一股经循环水泵(37)从底部进口引入低温蓄水罐(8)，另一股流入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网供水管道(1-3)供出的二次网低温回水流经电热泵(9)的冷凝器，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户； 2)电负荷平峰时段:在电厂内部分关闭阀门(16)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23 )，蓄能电热泵(3 )停机，其余部分与电负荷低谷时段运行方式相同； 在换热站部分，关闭阀门(24)、阀门(25)、阀门(29)、阀门(30)、阀门(33)、阀门(35)和循环水泵(37)，开启其余阀门和循环水泵(36)，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水依次流经换热器(10)的一次网侧和电热泵(9)的蒸发器，经换热降温后得到的一次网低温回水流入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网回水管道(1-3)供出的二次网低温回水依次流经换热器(10)的二次网侧和电热泵(9)的冷凝器，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户； 3)电负荷高峰时段:在电厂内部分，关闭阀门(12)、阀门(13)、阀门(16)、阀门(17)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23)，开启阀门(11)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(19)，循环水泵(20)和循环水泵(22)，循环水泵(22)将低温蓄水罐(5)中的低温储水从底部出口抽出，与一次网低温回水混合后送入换热器(1)，换热器(I)回收热电联产机组的乏汽余热以加热低温混合水；经换热器(I)加热后得到的热网水分为两股，一股从顶部进口回到低温蓄水罐(5)，另一股经循环水泵`(20)从底部进口引入高温蓄水罐(4)，并将高温蓄水罐(4)中的高温储水从顶部出口压出后送至热网加热器(6)，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管网(1-2)被供出； 在换热站部分，关闭阀门(24)、阀门(28)、阀门(29)、阀门(31)、阀门(33)、阀门(34)和循环水泵(37 )，电热泵(9 )停机，开启其余阀门和循环水泵(36 )，循环水泵(36 )将高温蓄水罐(7)中的高温储水从顶部出口抽出，与经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水混合后流经换热器(10)的一次网侧，经换热降温后得到的中温水分为两股，一股从底部进口流入高温蓄水罐(7)，另一股从顶部进口流入低温蓄水罐(8)并将其中的低温储水从底部出口压出，被压出的低温储水则进入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网回水管道(1-3)供出的二次网低温回水流经换热器(10)的二次网侧，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户。
8.—种如权利要求4到6任一项所述电力调峰热电联产余热回收装置的运行方法，其特征在于，该运行方法通过不同的阀门开关组合，调节该装置运行方式，使其分别运行在电负荷低谷、电负荷平峰及电负荷高峰时段:1)电负荷低谷时段:在电厂内部分，关闭阀门(11)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(19)、循环水泵(20)和循环水泵(22)，开启阀门(12)、阀门(13)、阀门(16)、阀门(17)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23)，经一次网回水管道(1-1)供出的一次网低温回水依次流入换热器(I)和余热回收电热泵(2 )，换热器(I)和余热回收电热泵(2 )回收热电联产机组的乏汽余热以加热一次网低温回水，经加热得到的热网水由余热回收电热泵(4)流出后进入热网加热器(6)，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管道(1-2)被供出；同时，高温蓄水罐(4)中的储水经循环水泵(21)从底部出口抽出并流入蓄能电热泵(3)的冷凝器，经换热升温后从顶部进口回到高温蓄水罐(4)，低温蓄水罐(5)中的储水从顶部出口压出并流入蓄能电热泵(3)的蒸发器，经换热降温后经循环水泵(23 )从底部进口引入低温蓄水罐(5 ); 在换热站部分，关闭阀门(30)、阀门(33)、阀门(35)，开启其余阀门和循环水泵(37)，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水首先流经换热器(10)的一次网侧，经换热降温后与从低温蓄水罐(8)顶部出口压出的中温储水混合后流经电热泵(9)的蒸发器，经进一步换热降温后流出并分为两股，一股被循环水泵(37)从底部进口引入低温蓄水罐(8)，另一股流入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网供水管道(1-3)供出的二次网低温回水首先流经换热器(10)的二次网侧，经换热升温后流经电热泵(9)的冷凝器，经进一步换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户； 2)电负荷平峰时段:在电厂内部分，关闭阀门(16)、阀门(18)、循环水泵(21)和循环水泵(23 )，蓄能电热泵(3 )停机，其余部分与电负荷低谷时段运行方式相同； 在换热站部分，关闭阀门(29)、阀门(30)、阀门(33)、阀门(35)和循环水泵(37)，开启其余阀门，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水依次流经换热器(10)的一次网侧和电热泵(9)的蒸发器，经换热降温后得到的一次网低温回水流入一次网回水管道(1-1);同时，经二次网回水管道(1-3)供出的二次网低温回水依次流经换热器(10)的二次网侧和电热泵(9)的冷凝器，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户； 3)电负荷高峰时段:在电厂内部分，关闭阀门(12)、阀门(13)、阀门(16)、阀门(17)、阀门(18 )、循环水泵(21)和循环水泵(23 )，开启阀门(11)、阀门(14)、阀门(15 )、阀门(19 )，循环水泵(20)和循环水泵(22)，循环水泵(22)将低温蓄水罐(5)中的低温储水从底部出口抽出，与一次网低温回水混合后送入换热器(1)，换热器(I)回收热电联产机组的乏汽余热以加热低温混合水；经换热器(I)加热后得到的热网水分为两股，一股从顶部进口回到低温蓄水罐(5)，另一股经循环水泵(20)从底部进口引入高温蓄水罐(4)，并将高温蓄水罐(4)中的高温储水从顶部出口压出后送至热网加热器(6)，被热电联产机组抽汽加热至热网设计温度后得到的一次网高温供水流入一次网供水管网(1-2)被供出； 在换热站部分，关闭阀门(28)、阀门(29)、阀门(31)、阀门(33)、阀门(34)和循环水泵(37)，电热泵(9)停机，开启其余阀门，经一次网供水管道(1-2)供出的一次网高温供水流经换热器(10)的一次网侧，经换热降温后全部流入低温蓄水罐(8)，将低温蓄水罐(8)中的低温储水从底部出口压出送至一次网回水管道(1-1);同时，经二次网回水管道(1-3)供出的二次网低温回水流经换热器(10)的二次网侧，经换热升温后得到的二次网高温供水流入二次网供水管道(1-4)被送至热用户。
【文档编号】F24D3/18GK103776079SQ201410071808
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】付林, 江亿, 吴彦廷, 孙健, 张世钢, 肖常磊, 杨巍巍, 唐道轲, 齐心 申请人:清华大学