一种储热罐耦合干热岩地热能进行蓄热调峰的供热系统的制作方法

1.本实用新型属于大型火力发电厂节能减排领域，涉及一种储热罐耦合干热岩地热能进行蓄热调峰的供热系统。


背景技术：

2.在我国冬季供热需求量大且深度调峰频繁的北方地区，为了提升火电发电厂的供热安全性和满足深度调峰需求，热电联产机组常配置有热水储热罐作为备用热源参与机组深度调峰。储热罐是根据水的分层原理设计和工作的，蓄热时热水从上部水管进入，冷水从下部水管排出，过渡层下移；放热时热水从上部水管排出，冷水从下部水管进入，过渡层上移。储热罐工作过程的实质就是其蓄热放热过程，在热用户低负荷时，用汽轮机多余抽汽量加热热网循环水，将热网循环水储存在储热罐中，等热负荷上升时，机组供热能力不足且需要深度调峰时，再放出储热罐中已加热的热网循环水进行供热。
3.常规火电机组中配置的储热罐在蓄热时常常在用电高峰期、用热低谷期通过汽轮机抽汽加热多余的热网循环水进行热量储存，其储热罐储存的热量取自于汽轮机热力循环中的某级抽汽能量，汽轮机在满足电热需求的基础上富余抽汽量越大，在储热罐容量一定时可存储的热量越多，进行深度调峰时可储热罐可对应供应的热量越多。因此，为了提高配置储热罐后的集中供热经济性，可采取合适的热源替代储热罐储热时的加热蒸汽，减少供热蒸汽抽汽量，从而降低全厂标煤消耗量，达到节能减排的目的；同时，可有效解决在供热需求量大、调峰频繁且调峰时长长的火电省份，储热罐储热量不足而引起的利用小时数少的问题。
4.干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体，普遍埋藏于距地表2～6km，温度为150～650℃的不含水或蒸汽的干热岩体，热能赋存于各种变质岩或结晶类岩体中，这部分热量来自地球内部热核反应，现阶段，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体，保守估计地壳中干热岩(3—10km深处)所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。联合国有关新能源报告显示：在全球地层深度5km范围内，地热资源量相当于约4 900
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t标准煤，干热岩在地球上的蕴藏量十分丰富，若将它开采出来加以应用，可以满足人类长期使用。我国的地热资源储量约占全球总储量的16.7％，开发价值和利用潜力巨大。对于干热岩开发项目，一般是通过钻机向地下一定深度的岩层钻孔，在钻孔中安装密闭的金属地埋管换热器，地埋管换热器中循环介质与岩层换热，经地埋管换热器加热的循环介质与地面的换热装置进行热量交换，从而完成整个热量传递和供热介质循环的过程。
5.然而现有技术中并没有给出将干热岩储热调峰相结合的案例。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种储热罐耦合干热岩地热能进行蓄热调峰的供热系统，该系统能够将储热罐耦合干热岩地热能进行蓄热调峰。
7.为达到上述目的，本实用新型所述的储热罐耦合干热岩地热能进行蓄热调峰的供热系统包括供热蒸汽管道、热网加热器、凝汽器、低加回热系统、钻井、第一加压泵、换热器、热网循环水泵、热用户、储热罐及第二加压泵；
8.供热蒸汽管道经热网加热器的放热侧与凝汽器的入口相连通，凝汽器的出口与低加回热系统相连通；
9.钻井内设置有地埋管换热器，其中，地埋管换热器的出口经第一加压泵及换热器与地埋管换热器的入口相连通；
10.热网加热器的吸热侧出口经热网循环水泵及热用户后分为两路，其中一路经换热器的吸热侧与储热罐的入口相连通，另一端与热网加热器的吸热侧入口相连通，储热罐的出口经第二加压泵与热网循环水泵的入口相连通。
11.供热蒸汽管道经热网加热器的放热侧及第一阀门与凝汽器的入口相连通。
12.凝汽器的出口经凝结水泵与低加回热系统相连通。
13.地埋管换热器的出口经第一加压泵、第二阀门及换热器与地埋管换热器的入口相连通。
14.热网加热器的吸热侧出口经第三阀门、热网循环水泵、热用户及第四阀门后分为两路。
15.热网加热器的吸热侧出口经热网循环水泵及热用户后分为两路，其中一路与第五阀门的一端相连通，另一端与热网加热器的吸热侧入口相连通，第五阀门的另一端经换热器的吸热侧与储热罐的入口相连通。
16.储热罐的出口经第二加压泵及第六阀门与热网循环水泵的入口相连通。
17.储热罐的出口经第二加压泵、第六阀门及截止阀与热网循环水泵的入口相连通。
18.本实用新型具有以下有益效果：
19.本实用新型所述的储热罐耦合干热岩地热能进行蓄热调峰的供热系统在具体操作时，干热岩热量通过两级换热用于热网循环水的二次加热，其中，一级换热为干热岩通过地埋管换热器与循环介质换热，二级换热为循环介质与热网循环水进行换热，最终实现将干热岩地热能热量传递给热网循环水并储存于储热罐中。需要说明的是，本实用新型通过干热岩地热能补充储热罐的热水供热量，减少原有汽轮机抽汽用于储热罐热水蓄热的蒸汽抽汽量，降低燃煤机组供热耗煤量，具有一定的节能减排效益，并且干热岩地热能对应的储热罐工作状态可根据对外供热需求随时进行调整，供热灵活性好、可靠性高，满足蓄热调峰的要求。
附图说明
20.图1为本实用新型的结构示意图。
21.其中，1为钻井、2为地埋管换热器、3为储热罐、4为第二加压泵、5为热网加热器、6为凝汽器、7为凝结水泵、8为热网循环水泵、9为热用户、10为第一加压泵、11为第一阀门、12为第二阀门、13为第三阀门、14为第四阀门、15为第五阀门、16为第六阀门、17为截止阀、18为换热器。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本实用新型公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型公开的概念。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
23.在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
24.参考图1，本实用新型所述的储热罐耦合干热岩地热能进行蓄热调峰的供热系统包括钻井1、地埋管换热器2、储热罐3、第二加压泵4、热网加热器5、凝汽器6、凝结水泵7、热网循环水泵8、热用户9、第一加压泵10、第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14、第五阀门15、第六阀门16及截止阀17；
25.供热蒸汽管道经热网加热器5的放热侧及第一阀门11与凝汽器6的入口相连通，凝汽器6的出口经凝结水泵7与低加回热系统相连通；
26.钻井1内设置有地埋管换热器2，其中，地埋管换热器2的出口经第一加压泵10、第二阀门12及换热器18与地埋管换热器2的入口相连通；
27.热网加热器5的吸热侧出口经第三阀门13经热网循环水泵8、热用户9及第四阀门14后分为两路，其中一路与第五阀门15的一端相连通，另一端与热网加热器5的吸热侧入口相连通，第五阀门15的另一端经换热器18的吸热侧与储热罐3的入口相连通，储热罐3的出口经第二加压泵4、第六阀门16及截止阀17与热网循环水泵8的入口相连通。
28.本实用新型的工作过程为：
29.地埋管换热器2中的循环介质吸收岩层的热量，再经第一加压泵10及第二阀门12进入到换热器18中放热，然后返回至地埋管换热器2中，以加热换热器18吸热侧的热网循环水，被加热的热网循环水储热后存储于储热罐3中。
30.供热蒸汽管道输出的供热蒸汽经热网加热器5放热后进入到凝汽器6中，最后经凝结水泵7送入低加回热系统中，通过热网加热器5以加热热网循环水。
31.热网循环水经热网循环水泵8加压后通过热网加热器5与汽轮机供热蒸汽进行换热，换完热后的热网循环水与储热罐3输出的热网循环水混合后通过厂外供热管网输送至热用户9，对热用户9进行供热。
32.需要说明的是，本实用新型通过干热岩地热能加热热网循环水储存在储热罐中作为热网备用热源，在热电联产机组需要调峰时，因电负荷下降供热能力无法满足对外供热需求，此时将储热罐3储存的热水通过第二加压泵4打入热网首站供水系统，在热网加热器5的出口与被热网加热器5加热的热网循环水混合后外供给热用户9，从而满足热电联产机组的深度调峰需求。同时，本实用新型通过干热岩地热能补充储热罐3热水供热量，减少原有汽轮机抽汽用于储热罐3热水加热的抽汽量，降低燃煤机组供热耗煤量，具有一定的节能减
排效益，且干热岩地热能对应的储热罐3的工作状态可根据对外供热需求随时进行调整，供热灵活性好、可靠性高。
33.实施例一
34.下面以北方地区某电厂配置的储热罐3为例，储热罐3的设计容量为1188mwh，假设储热罐3储、放热时长为18/6h，整个采暖季调峰时长1000h，则采用干热岩地热能进行储热罐3的蓄热可节省的标煤量及节煤收益计算结果如表1所示。
35.表1
36.序号项目单位指标1储热罐3设计容量mwh11882储热罐3储热时长h183储热罐3储热功率mw66.04采暖季调峰时长h1000.05储热罐3采暖季储热量gj2376006供热热耗kg/gj407标煤消耗量t95048标煤单价元/t7009节煤收益万元665
37.结合上述计算结果，对本实用新型可达到的效果总结如下：
38.1)利用干热岩地热能进行储热罐3的蓄热，整个采暖季可节省标煤量约9504t，节煤收益为665万元。
39.本实用新型结构简单、推广价值高、空间大，目前我国干热岩储量丰富，采用本实用新型可有效回收干热岩热量，整个采暖季地热能回收热量为23.76万gj，减少电厂汽轮机抽汽用于储热罐3的蓄热，降低了燃煤机组标煤消耗量，促进电厂节能减排。
40.在系统运行时，干热岩地热能对应的储热罐3的工作状态可根据对外供热需求随时进行调整，供热灵活性好、可靠性高。