利用循环水余热的水源热泵前后置耦合自回馈供热系统的制作方法

本发明涉及一种供热及余热利用节能系统，尤其涉及一种利用火电厂循环水余热的水源热泵自回馈供热系统。

背景技术：

国内火力发电的形式有很多，从它的系统来说循环水有开式系统和闭式系统。对于火电厂闭式循环冷却水系统，其循环水的温度视电厂所处地区不同，一般情况下，冬季20-35℃，夏季25-45℃，属于50℃以下的低品位热量，并不能够直接利用。对凝汽式机组，蒸汽通过汽轮机叶轮做功后，变为乏汽，电厂循环水冷却汽轮机排出的乏汽，所带走的热能约占总损失的60％左右，造成这种现象的原因之一就是大量余热通过循环冷却水排放到环境中。若可以将这部分低品位热量回收利用，将会使电厂的能源利用率得到有效提高，还能够降低冷却水蒸发量，减少热污染，节约宝贵的水资源。

传统情况下，虽然用户对热水的需求可以通过电加热或者锅炉加热等方法，但存在污染严重、成本高等缺点。通过充分发挥利用电厂循环水的余热，既降低了电厂循环水温度，又提高机组效率，一举两得。电厂循环水冷却汽轮机乏汽所造成的热损失对于能量转换过程是不可避免的。而且循环水温度是保证电厂凝汽器良好的真空度和降低机组能耗的一个重要指标。对于300mw机组而言，循环水温度每降低1℃，可以提高机组热效率0.235％左右。

目前回收提取循环水的热量，常见的利用方式是热泵技术。通过消耗少部分高品位电能，实现低品位热量转移来供热。用于特定电厂的环境下，常规的热泵技术回收低品位电厂循环水热量，并没有与用户侧回水温度和电厂循环水温度形成自回馈调节机制，启动热泵。为了弥补不足，需要一种利用水源热泵前后置耦合的原理，根据用户侧回水温度跟电厂循环水温度变化，通过计算机控制系统自回馈调节，调控前置水源热泵、后置水源热泵和三通阀的开启，提取利用低品位循环水余热，降低了循环水温度，提高了机组效率。

技术实现要素：

本发明是要提供一种利用火电厂循环水余热的水源热泵前后置耦合自回馈供热系统，通过由热用水用户、温度传感器、自回馈计算机控制系统、可调控电子三通阀、前置水源热泵、后置水源热泵等设备组成的能量利用系统和由凝汽器、冷却塔、循环水池、循环水泵、温度传感器和阀门等设备组成的电厂循环水系统来提取利用电厂循环水低品位余热，降低循环水温度，提供给用户55-65℃稳定的热源。

本为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：一种利用循环水余热的水源热泵前后置耦合自回馈供热系统，由能量利用系统和电厂循环水系统组成，所述能量利用系统包括热用水用户、自回馈计算机控制系统、可调控电子三通阀、前置水源热泵、后置水源热泵；所述电厂循环水系统通过阀门和一个可调控电子三通阀连接前置水源热泵、后置水源热泵，所述前置水源热泵、后置水源热泵通过另一个可调控电子三通阀连接热水用户，所述热水用户和电厂循环水系统的循环水出水管上分别设有温度传感器，所述温度传感器通过自回馈计算机控制系统分别连接可调控电子三通阀、前置水源热泵、后置水源热泵；利用自回馈计算机控制系统，根据用户侧回水温度和电厂循环水温度，调控可调控电子三通阀、前置水源热泵和后置水源热泵的开启，实现水源热泵前后置耦合与低品位电厂循环水的换热。

进一步，所述电厂循环水系统包括凝汽器、冷却塔、循环水池、循环水泵、阀门，所述循环水泵、凝汽器、阀门、冷却塔、循环水池依次连接构成循环水回路。

进一步，当电厂循环水系统侧的温度传感器检测到电厂循环水系统中的循环水温度与热水用户的目标值的温差接近时，所述温度传感器将信号反馈给自回馈计算机控制系统，所述自回馈计算机控制系统输出控制信号，切断前置水源热泵的开启，启动后置水源热泵，使低品位的电厂循环水经过后置水源热泵，余热被提取，循环水的温度下降，降温后的电厂循环水回到冷却塔，在冷却塔内经过热交换后，温度再次降低，进入循环水池。

进一步，当热水用户侧的温度传感器检测至热水用户的热源温度低于设定值时，所述温度传感器将信号反馈给自回馈计算机控制系统，所述自回馈计算机控制系统输出控制信号，开启前置水源热泵，使前置水源热泵和后置水源热泵形成耦合，经过两级加热，来满足用户的热源要求。

本发明的有益效果是：

本发明根据用户侧回水温度和电厂循环水温度，利用自回馈计算机控制系统，调控三通阀、前置水源热泵和后置水源热泵的开启，实现了水源热泵前后置耦合与低品位电厂循环水的换热，既提取利用了循环水余热，又降低了电厂循环水温度，提高机组效率，开辟了新的回收电厂循环水余热的方式，实现节能环保。

附图说明

图1为本发明的利用火电厂循环水余热的水源热泵前后置耦合自回馈供热系统示意图；

图中标记为：1、热水用户；2、温度传感器；3、电子三通阀；4、自回馈计算机控制系统；5、前置水源热泵；6、后置水源热泵；7、电子三通阀；8、凝汽器；9、循环水泵；10、循环水池；11、冷却塔；12-13阀门；14、温度传感器。

具体实施方式

下面通过具体实例，结合附图，对本发明作进一步的说明，但并不限制本发明。

如图1所示，本发明的利用火电厂循环水余热的水源热泵前后置耦合自回馈供热系统，由能量利用系统和电厂循环水系统组成，能量利用系统包括热用水用户1、自回馈计算机控制系统4、可调控的电子三通阀4、前置水源热泵5、后置水源热泵6；电厂循环水系统通过阀门12和一个可调控的电子三通阀7连接前置水源热泵5、后置水源热泵6，前置水源热泵5、后置水源热泵6通过另一个可调控的电子三通阀3连接热水用户1，热水用户1进水管上设有温度传感器2，电厂循环水系统的循环水出水管上设有温度传感器14，温度传感器2，14通过自回馈计算机控制系统4分别连接可调控的电子三通阀3，7、前置水源热泵5、后置水源热泵6；利用自回馈计算机控制系统4，根据用户侧回水温度和电厂循环水温度，调控可调控的电子三通阀3，7、前置水源热泵5和后置水源热泵6的开启，实现水源热泵前后置耦合与低品位电厂循环水的换热。电厂循环水系统包括凝汽器8、冷却塔11、循环水池10、循环水泵9、阀门12。循环水泵9、凝汽器8、阀门12、冷却塔11、循环水池10依次连接构成循环水回路。

在电厂循环水系统一侧，开通阀门12，在循环水泵9的动力下抽取具有部分余热的电厂循环水。当电厂循环水系统侧的温度传感器14检测到循环水温度比较高(比如夏季30℃)，循环水的温度与热用户1的目标值(55-65℃)的温差比较小，温度传感器14将信号反馈给计算机系统4，预先启动后置水源热泵6，导通能量利用系统侧三通阀门3a和b的导向，关闭c导向，同时导通电厂循环水侧的三通阀门7e和f的导向,关闭d导向。低品位的电厂循环水经过后置热泵机组6，余热被提取，循环水的温度下降，经过管道，降温后的电厂循环水回到冷却塔11，在塔内循环水经过热交换后，温度再次得到降低，进入循环水池10，温度在原先的基础上继续降低，满足电厂循环水进入凝汽器8的温度要求，能量得到利用，回到凝汽器8冷却乏汽，排气温度降低，提高了真空度，机组效率也得到提高。在运行过程中监控热用户侧1的温度，若满足55-65℃的要求，就按该模式运行；

一旦循环水的温度改变，从夏天到秋天，电厂循环水系统侧的温度传感器14检测到循环水温度变低(比如25℃)，满足不了用户1的需求。温度传感器14将信号反馈给计算机系统4，调整加大后置水源热泵6投入的功率，若后置水源热泵6功率逐渐增大，满负荷的情况下，还实现不了用户1对热源温度55-65℃的目标，即用户侧温度低于55℃。温度传感器2将信号反馈给计算机控制系统4，然后计算机控制系统4做出响应，调动前置水源热泵5的开启，此时前置水源热泵5和后置水源热泵6形成耦合，经过两级加热，来满足用户55-65℃的热源要求；在两台热泵运行中，随着用户1侧温度的增高，温度传感器2将信号反馈给计算机控制系统4，控制前置水源热泵5投入的功率越来越小；当温度传感器2检测到用户侧达到热源温度55-65℃的要求，温度传感器2反馈给计算机控制系统，做出响应，切断前置水源热泵5的开启，只运行后置水源热泵6就能满足要求，若用户1侧温度继续增加，减小投入后置水源热泵6的功率。低品位的电厂循环水经过前置热泵机组5和后置热泵机组6，余热被提取，循环水的温度下降，经过管道，降温后的电厂循环水回到冷却塔11，在塔内循环水经过热交换后，温度再次得到降低，进入循环水池10，温度在原先的基础上继续降低，满足电厂循环水进入凝汽器8的温度要求，能量得到利用，回到凝汽器8冷却乏汽，排气温度降低，提高了真空度，机组效率也得到提高。

极限情况下，当循环水的温度非常低(比如20℃)，前置水源热泵5和后置水源热泵6通过耦合，在投入功率达到满负荷的情况下，温度传感器2检测到用户侧热源温度还达不到55-65℃的需求，计算机控制系统4执行响应，停止运行该余热利用系统。