一种煤电机组耦合热泵的供热系统的制作方法

1.本发明涉及发电技术领域，特别是一种煤电机组耦合热泵的供热系统。


背景技术：

2.火电机组是工业节能的重点环节，使用火电机组改造集中供热有利于降低能耗，提高能源利用率。由于火电机组在工作中还要承担电网深度调峰应用需要，因为集中供热对火电机组进行改造会存在线路繁多、成本高的问题，而且改造后系统过于复杂，运行容易发生问题，稳定性欠佳。当前在燃煤发电领域缺乏可以将供热与煤电机组有效结合，在满足电网深度调峰应用需要他同时可以集中供热，并能提供简单线路改造，降低能耗提升效率的供热系统。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是针对现有火力发电领域缺乏供热与煤电机组结合，改造存在线路繁多、成本高，后期运行易出问题、稳定性欠佳等技术问题，本发明提供了一种煤电机组耦合热泵的供热系统，所述系统将热泵与火力发电煤电机组的汽缸耦合，提高凝汽器中热蒸汽利用率，降低损耗提升效率，并能根据调峰情况采用灵活的供热方式，确保机组满足电网调峰应用，减少蒸汽浪费。
4.本发明解决技术问题采用的技术方案：一种煤电机组耦合热泵的供热系统，包括带汽缸和蒸汽管路的蒸汽装置、带换热器的换热装置、带供热管路与回水管路的供热装置，供热管路和蒸汽管路接入换热装置作热交换，供热管路出口接供热区，回水管路进口接供热区回收供热水送回供热管路循环使用，其特征是所述供热系统还包括带吸收热泵和凝汽器及冷却塔的热泵装置，所述汽缸通过蒸汽管路输出连接凝汽器和吸收热泵热介质进口，凝汽器通过循环的冷却水管路连接冷却塔，冷却水管路上设有循环水泵，冷却水管路在进入冷却塔之前的管段分出两路支管对接吸收热泵的热介质进、出口，吸收热泵接排汽管以排出换热后的蒸汽，回水管路上分出一旁路连接和吸收热泵相连的供热管路，旁路上设回水旁路阀；所述回水管路出口接吸收热泵的冷介质进口并设热泵进水阀，供热管路进口接吸收热泵的冷介质出口并设热泵出水阀。本发明在现有蒸汽换热进行供热的结构上增加了热泵装置，进一步提高凝汽器的热蒸汽利用率，降低蒸汽损耗提升效率，本系统可以在不同工况下单独选择使用换热装置或热泵装置提供热水；吸收热泵可以利用蒸汽作为驱动热源，提供热水，增加热能利用效率。当煤电机组处于正常负荷工作，使用热泵装置提供热水，此时蒸汽通过两种方式送入吸收热泵，一路通过蒸汽管路直接送入，另一路通过先送入凝汽器然后经过冷却水管路上伸出的支管送入，提供驱动热源；当煤电机组处于调峰工作，吸收热泵不参与供热，只要关闭热泵进水阀和热泵出水阀，就可以阻止水流入热泵，回水管路内的水流经旁路回到供热管路，不会经过吸收热泵，系统通过将蒸汽送入换热器加热水进行供热。冷却水管路上两路连接吸收热泵的支管，以将凝汽器处理后的凝结水送入吸收热泵再利用，用完后送回冷却水管路循环，循环水泵的作用是确保冷却水管路内循环流水。
5.作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：所述汽缸包括通过管路连接的中压缸和低压缸，蒸汽装置还包括蒸汽汽缸，中压缸接两路蒸汽管路分别连接凝汽器和蒸汽汽缸，蒸汽汽缸接中压缸输出的蒸汽管路上设进汽截止阀，蒸汽汽缸接中压缸的管路上分出第二旁路蒸汽管接吸收热泵热介质进口，低压缸上接有一路蒸汽管路连接凝汽器；所述换热装置包括自前向后通过蒸汽管路依序串接汽水换热器、水水换热器和回收水箱，汽水换热器和蒸汽汽缸之间接蒸汽管并设出汽截止阀，回收水箱通过管路输出连接凝汽器。汽缸有中、低压缸两个，两个汽缸各有一路蒸汽管路输出接凝汽器，同时两个汽缸间也通过管路连接，中压缸输出的蒸汽还可以继续送至低压缸继续工作；蒸汽汽缸可以汇集存储蒸汽，并调节蒸汽的压力，从而保证蒸汽压力在稳定范围，确保换热的蒸汽量，同时蒸汽汽缸在进出的管路上各设一个截止阀，用于控制蒸汽汽缸进出汽；换热装置的换热器包括沿蒸汽送入方向依序串接的汽水换热器和水水换热器，两个换热器依序使用同一管路内的热源加热途径换热器的冷介质，蒸汽汽缸送来的蒸汽首先以蒸汽方式进入汽水换热器进行换热，换热后的蒸汽降温变成水后进入水水换热器再次换热，两处换热器都可以对流经的冷介质水升温加热，冷介质水先后流经水水换热器和汽水换热器加热；从水水换热器出来的水和蒸汽则送入回收水箱，回收水箱内的水可送到凝汽器循环利用。
6.所述汽水换热器和水水换热器连接的蒸汽管路上设汽水换热器疏水电动阀，水水换热器和回收水箱连接的蒸汽管路上设水水换热器疏水阀。两处疏水阀的作用都用于自动阻汽排水，允许水经管路流动，同时让管路内的蒸汽变成冷凝水排放到管外。两个疏水阀可以调节水量，进行换热。
7.所述蒸汽汽缸和汽水换热器对接的蒸汽管路在汽水换热器一侧沿蒸汽前进方向依序设置汽水换热器电动阀前截止阀、汽水换热器电动阀和汽水换热器电动阀后截止阀，蒸汽管路上分叉伸出一并联的蒸汽旁路管，蒸汽旁路管上设汽水换热器旁路阀，蒸汽旁路管一端接在出汽截止阀和汽水换热器电动阀前截止阀之间的蒸汽管路上，另一端接在汽水换热器电动阀后截止阀和汽水换热器之间的蒸汽管路上。蒸汽汽缸向汽水换热器输出的蒸汽在行进中途可分成两路，蒸汽量不大的情况下关闭汽水换热器旁路阀，蒸汽旁路管处于关闭状态，蒸汽只能沿着蒸汽管路送入汽水换热器，汽水换热器电动阀可以调节蒸汽量，前、后两个截止阀用于切断节流开闭通路；当蒸汽量过大时，打开汽水换热器旁路阀，蒸汽旁路管也处于打开状态，以分流部分蒸汽。
8.所述回收水箱连接凝汽器的管路上自回收水箱一侧向凝汽器一侧依序设置设有凝结水泵入口截止阀、凝结水泵与凝结水泵出口逆止阀。回收水箱里的水可以里用凝结水泵作用打入凝汽器内循环使用，凝结水泵入口截止阀用于截断水流，凝结水泵出口逆止阀用于防止水倒流。
9.所述对接吸收热泵的热介质进口的支管上设热泵进口阀和升压泵，且升压泵位于吸收热泵一侧，所述对接吸收热泵的热介质出口的支管上设热泵出口阀。升压泵可将冷却水管路中的水提升压力后送入吸收热泵，热泵进口阀和热泵出口阀两个都可以截断所在管路的水流。
10.所述汽水换热器和供热区之间的供热管路上设分水器，分水器和供热区之间的供热管路上沿热水前行方向依序设置供热增压泵进口阀、供热增压泵和供热增压泵出口阀；所述分水器和汽水换热器之间的供热管路上设汽水换热器出水电动阀，所述汽水换热器和
水水换热器之间的供热管路上设水水换热器出水电动阀，所述供热管路在水水换热器进水侧的管段上设水水换热器进水电动阀。分水器承担稳定水量、水压的作用；供热增压泵进口阀和出口阀用于截断热水进供热增压泵和供热增压泵向外供热水，供热增压泵可以将分水器出来的热水加压后送往供热区。汽水换热器出水电动阀可以通断汽水换热器向分水器输送热水，水水换热器出水电动阀用于通断水水换热器送出的加热水，水水换热器进水电动阀用于通断冷水进入水水换热器加热。
11.所述供热管路在水水换热器进水电动阀进水侧的管段上沿冷水前行方向依序设置热水循环泵入口阀、热水循环泵和热水循环泵出口阀。热水循环泵用于确保供热管路内的水连续流动实现循环工作，热水循环泵入口阀和热水循环泵出口阀用于控制热水循环泵的进出水。
12.所述循环水泵设在冷却塔进水侧的冷却水管路上，进出循环水泵的冷却水管路上分设循环水泵进口阀和循环水泵出口阀，出冷却塔一侧的冷却水管路上设冷却回水阀。循环水泵设在进冷却塔一侧的冷却水管路上，冷却水在循环水泵作用下加速泵入冷却塔，提升冷却效果；循环水泵进出口两侧的两个阀用于截断冷却水进出循环水泵；冷却回水阀设在冷却塔出水一侧的管路上，同时对应于凝汽器进水一侧，调节回水进入凝汽器的冷却水流量。
13.所述回水管路在出供热区一侧的管段上沿水流前行方向依序设置供热回水总阀、除污器、集水器和回收管总阀。从供热区供完热出来的回水进入回水管路，先通过除污器处理杂质，然后进入集水器存储，才能回到供热管路继续使用。
14.本发明在现有蒸汽换热进行供热的结构上增加了热泵装置，提高凝汽器的热蒸汽利用率，降低蒸汽损耗提升效率，本系统可以在不同工况下选择使用换热装置或热泵装置提供热水；吸收热泵可以利用蒸汽作为驱动热源，提供热水，增加热能利用效率。
附图说明
15.图1：本发明结构示意图。
16.图中：1.中压缸、2.低压缸、3.第一旁路蒸汽管、3-1.蒸汽总阀、4.第二旁路蒸汽管、4-1.蒸汽分阀、5.进汽截止阀、6.出汽截止阀、7.蒸汽汽缸、8.汽水换热器电动阀前截止阀、9.汽水换热器电动阀、10.汽水换热器电动阀后截止阀、11.汽水换热器旁路阀、12.汽水换热器、13.水水换热器、14.汽水换热器疏水电动阀、15.水水换热器疏水阀、16.回收水箱、17.凝结水泵、18.凝结水泵入口截止阀、19.凝结水泵出口逆止阀、20.抽汽管道、21.凝汽器、22.排汽管、23.吸收热泵、24.热泵进口阀、25.冷却回水阀、26.热泵出口阀、27.升压泵、28.循环水泵、29.循环水泵进口阀、30.循环水泵出口阀、31.冷却塔、32.热水循环泵、33.热水循环泵入口阀、34.热水循环泵出口阀、35.水水换热器进水电动阀、36.水水换热器出水电动阀、37.汽水换热器出水电动阀、38.分水器、39.供热管路、40.供热增压泵、41.供热增压泵进口阀、42.供热增压泵出口阀、43.供热回水总阀、44.除污器、45.集水器、45-1.回收管总阀、45-2.热泵进水阀、45-3.热泵出水阀、45-4.回水旁路阀、46.回水管路、47.除盐水、48.补水箱、49.补水泵、50.补水泵出口阀、51.补水泵进口阀、52.供热区、53.补水管、54.冷却水管路。
具体实施方式
17.下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
18.如图1所示，一种煤电机组耦合热泵的供热系统，包括带汽缸和蒸汽管路的蒸汽装置、带换热器的换热装置、带供热管路39与回水管路46的供热装置，供热管路39和蒸汽管路接入换热装置作热交换，供热管路39出口接供热区52，回水管路46进口接供热区52回收供热水送回供热管路39循环使用，回水管路46在出供热区52一侧的管段上沿水流前行方向依序设置供热回水总阀43、除污器44、集水器45和回收管总阀45-1；供热系统还包括带吸收热泵23和凝汽器21及冷却塔31的热泵装置，所述汽缸通过蒸汽管路输出连接凝汽器21和吸收热泵23热介质进口，凝汽器21通过循环的冷却水管路54连接冷却塔31，冷却水管路54上设有循环水泵28，循环水泵28设在冷却塔31进水侧的冷却水管路54上，进出循环水泵28的冷却水管路54上分设循环水泵进口阀29和循环水泵出口阀30，冷却塔31出水侧的冷却水管路54上设冷却回水阀25，冷却水管路54在进入冷却塔31之前的管段分出两路支管对接吸收热泵23的热介质进口和出口，对接吸收热泵23的热介质进口的支管上设热泵进口阀24和升压泵27，且升压泵27位于吸收热泵23一侧，对接吸收热泵23的热介质出口的支管上设热泵出口阀26；吸收热泵23接排汽管22以排出换热后的蒸汽，回水管路46上分出一旁路连接和吸收热泵23相连的供热管路39，旁路上设回水旁路阀45-4；所述回水管路46出口接吸收热泵23的冷介质进口并设热泵进水阀45-2，供热管路39进口接吸收热泵23的冷介质出口并设热泵出水阀45-3。
19.进一步的，所述汽缸包括通过管路连接的中压缸1和低压缸2，蒸汽装置还包括蒸汽汽缸7，中压缸1接两路蒸汽管路分别连接凝汽器21和蒸汽汽缸7，其中一路为第一旁路蒸汽管3接蒸汽汽缸7，第一旁路蒸汽管3上设蒸汽总阀3-1以开闭中压缸1的蒸汽输出，第一旁路蒸汽管3上分出一路第二旁路蒸汽管4接吸收热泵23热介质进口，第二旁路蒸汽管4上设有控制蒸汽输送的蒸汽分阀4-1，蒸汽汽缸7接中压缸1输出的蒸汽管路上设进汽截止阀5，蒸汽汽缸7接中压缸1的管路上分出第二旁路蒸汽管接吸收热泵23热介质进口，低压缸2上接有一路蒸汽管路连接凝汽器21，该路蒸汽管路为抽汽管道20；所述换热装置包括自前向后通过蒸汽管路依序串接汽水换热器12、水水换热器13和回收水箱16，汽水换热器12和水水换热器13连接的蒸汽管路上设汽水换热器疏水电动阀14，水水换热器13和回收水箱16连接的蒸汽管路上设水水换热器疏水阀15，汽水换热器12和蒸汽汽缸7之间接蒸汽管并设出汽截止阀6，蒸汽汽缸7和汽水换热器12对接的蒸汽管路在汽水换热器12一侧沿蒸汽前进方向依序设置汽水换热器电动阀前截止阀8、汽水换热器电动阀9和汽水换热器电动阀后截止阀10，蒸汽管路上分叉伸出一并联的蒸汽旁路管，蒸汽旁路管上设汽水换热器旁路阀11，蒸汽旁路管一端接在出汽截止阀6和汽水换热器电动阀前截止阀8之间的蒸汽管路上，另一端接在汽水换热器电动阀后截止阀10和汽水换热器12之间的蒸汽管路上，回收水箱16通过管路输出连接凝汽器21，回收水箱16连接凝汽器21的管路上自回收水箱16一侧向凝汽器21一侧依序设置设有凝结水泵入口截止阀18、凝结水泵17与凝结水泵出口逆止阀19。
20.进一步的，汽水换热器12和供热区52之间的供热管路39上设分水器38，分水器38和供热区52之间的供热管路39上沿热水前行方向依序设置供热增压泵进口阀41、供热增压泵40和供热增压泵出口阀42；所述分水器38和汽水换热器12之间的供热管路39上设汽水换热器出水电动阀37，所述汽水换热器12和水水换热器13之间的供热管路39上设水水换热器
出水电动阀36，所述供热管路39在水水换热器13进水侧的管段上设水水换热器进水电动阀35，供热管路39在水水换热器进水电动阀35进水侧的管段上沿冷水前行方向依序设置热水循环泵入口阀33、热水循环泵32和热水循环泵出口阀34。
21.此外，本发明所述供热系统还设有补水装置，补水装置包括补水管53和补水箱48、补水泵进口阀51、补水泵49和补水泵出口阀50，补水管53的出口端接在水流过热泵出水阀后的供热管路上，补水管53的进口端接补水箱48，补水泵进口阀51和补水泵49及补水泵出口阀50按水流方向依序设置补水管53上。补水装置接入供热管路给供热水作补充，工作时补水箱48需要加入除盐水47，补水管53接入供热管路的位置在水流过热泵出水阀后的供热管路上；补水箱48内的除盐水47在补水泵49作用下泵入供热管路，补水泵进口阀51和出口阀用于截断补水泵49的进出水。
22.本发明通过增加热泵装置，提高凝汽器的热蒸汽利用率，降低蒸汽损耗提升效率，根据不同工况选择使用换热装置或热泵装置提供热水；吸收热泵可以利用蒸汽作为驱动热源，提供热水，增加热能利用效率。工作时，本发明有两种工作模式，第一种为热泵装置单独供热，此时煤电机组处于正常负荷工作，使用热泵单独供热。
23.首先启动除盐水47进入补水箱48，打开补水泵进口阀51和补水泵出口阀50，启动补水泵49，除盐水通过管道进入供热管路39中。机组正常运行时，中压缸1和低压缸2排汽进入凝汽器21中，打开凝汽器循环水泵进口阀29、循环水泵28及循环水泵出口阀30，启动循环水泵28将水送入冷却塔31循环冷却。需要供热时，打开热泵进口阀24和热泵出口阀26,并启动升压泵27，冷却循环水从两路支管进出吸收热泵23换热。启动吸收热泵23，打开第一旁路蒸汽管3-1和蒸汽分阀4-1，中压缸1出来的蒸汽进入吸收热泵23。打开热水循环泵入口阀33和热水循环泵出口阀34两个阀门，并启动热水循环泵32，热泵中加热后的热水经供热管路39送入38分水器对用户供热，供热的水从分水器中流出经过供热增压泵进口阀41、供热增压泵40、供热增压泵出口阀42输入供热区52对用户供热水。供完热的水经过回水管路46过供热回水总阀43送入除污器44中处理杂质，然后进入集水器45中存储。打开热泵进水阀45-2和热泵出水阀45-3，同时关闭回水旁路阀45-4，以防止回水管路中的水不经过吸收热泵23直接回到加热管路39，此时集水器45内的水经过回收管总阀45-1送入吸收热泵23循环加热。当管道中的水量充足时，关闭补水泵进口阀51、补水泵49及补水泵出口阀50。
24.第二种为换热装置单独供热，蒸汽系统提供热蒸汽给换热装置，通过换热器单独加热冷水供热，此时煤电机组处于调峰工作，热泵装置的吸收热泵冷介质进出口两侧的管路关闭，水不会流入吸收热泵作热交换，吸收热泵不参与供热。
25.首先启动除盐水47进入补水箱48，打开补水泵进口阀51和补水泵出口阀50，启动补水泵49，除盐水通过管道进入供热管路39中。机组正常运行时，中压缸1和低压缸2排汽进入凝汽器21中，打开凝汽器循环水泵进口阀29、循环水泵28及循环水泵出口阀30，启动循环水泵28将水送入冷却塔31循环冷却，凝汽器21出来的凝结热水不进入吸收热泵23换热，而是经循环水泵送入室外的冷却塔冷却降温，降温后送回凝汽器继续冷凝，热泵进口阀24和热泵出口阀26处于关闭状态。打开热水循环泵入口阀33和热水循环泵出口阀34两个阀门，并启动热水循环泵32，热水经过供热管路39送入分水器38中，打开旁路蒸汽分阀4-1开启第二旁路蒸汽管4，中压缸1出来的蒸汽有一路进入蒸汽汽缸7。打开汽水换热器电动阀前截止阀8和汽水换热器电动阀9及汽水换热器电动阀后截止阀10，让蒸汽汽缸7出来的蒸汽进入
汽水换热器12，汽水换热器可以通过蒸汽对供热管路中的水换热，汽水换热器12内换热用过的蒸汽继续进入水水换热器13再次换热，出汽水换热器12和水水换热器13的管路上分别设有汽水换热器疏水电动阀14和水水换热器疏水阀15以排出蒸汽凝结成水，换热后的水和蒸汽进入回收水箱16。回收水箱16中的水通过凝结水泵17进入凝汽器21重复循环利用。经过供热区52用过的供热水，通过回水管路46经供热回水总阀43送入除污器44中处理杂质，然后进入集水器45中存储。打开回水旁路阀45-4并同时关闭热泵进水阀45-2和热泵出水阀45-3，此时回水管路46内的供热回水从回水管路46上分出的一个旁路直接回到加热管路39，回水旁路阀45-4就在该旁路上，回水管路中的水不经过吸收热泵23。当管道中的水量充足时，和第一种供热方式一样，关闭补水泵进口阀51、补水泵49及补水泵出口阀50。