本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于集中供熱的電驅(qū)熱泵大溫差供熱機組，通過兩級換熱站的電驅(qū)熱泵聯(lián)合運行實現(xiàn)電廠循環(huán)水余熱利用，實現(xiàn)大溫差集中供熱，提高能源綜合利用效率。

背景技術(shù)：

目前熱電廠大多采用抽凝式汽輪機組，汽輪機中間抽氣直接加熱熱網(wǎng)回水，一般抽氣壓力大于0.25MPa，熱網(wǎng)供水在110℃~150℃，回水溫度70℃~90℃，供回水溫差小，循環(huán)泵功耗大，輸送效率低，能量損失大，隨著城市化進程加快，加上現(xiàn)有供熱管網(wǎng)輸送能力有限，集中供熱能力已顯不足。另外循環(huán)冷卻水大量熱量散失到大氣中，若回收循環(huán)冷卻水低溫?zé)崃?，將大幅提高熱電廠的整體熱效率，節(jié)省燃煤消耗，同時具有節(jié)水環(huán)保效益。

目前常見用于熱電廠循環(huán)冷卻水余熱回收的熱泵技術(shù)部分采用吸收式熱泵技術(shù)，但吸收式熱泵需消耗大量蒸汽，存在能效比低，一般在1.6~1.8，機組體積和初投資大，布置不夠靈活等問題，且要求循環(huán)水取熱前溫度一般在30℃以上，回收余熱受限，吸收式熱泵機組會造成汽輪機背壓升高，影響機組功率輸出及安全運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于集中供熱的電驅(qū)熱泵大溫差供熱機組，充分利用電驅(qū)熱泵能效高，提升低品位熱量能力強、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢，通過兩級換熱站的電驅(qū)熱泵聯(lián)合運行實現(xiàn)電廠循環(huán)水余熱利用，增大一次管網(wǎng)供回水溫差，將一次管網(wǎng)回水溫度降到7℃以下，提高管網(wǎng)輸送效率及擴大供熱規(guī)模。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，所采用的技術(shù)方案是：電驅(qū)熱泵大溫差余熱回收供熱機組，包括一級換熱站和二級換熱站，一級換熱站由回水加熱器、相串聯(lián)的多個二級電驅(qū)熱泵、凝水換熱器、相串聯(lián)的多個一級電驅(qū)熱泵和尖峰加熱器組成，二級換熱站由板式換熱器和相串聯(lián)的三級電驅(qū)熱泵組成，一次網(wǎng)回水依次經(jīng)過回水加熱器、相串聯(lián)的多個二級電驅(qū)熱泵、凝水換熱器、相串聯(lián)的多個一級電驅(qū)熱泵、尖峰加熱器后形成一次網(wǎng)供水，一次網(wǎng)供水進入二級換熱站的板式換熱器中加熱二次網(wǎng)回水，板式換熱器中放熱后的一次網(wǎng)供水依次進入相串聯(lián)不同熱泵工質(zhì)、不同的熱泵循環(huán)系統(tǒng)的三級電驅(qū)熱泵，充分放熱降溫后的作為一次網(wǎng)回水重新進入回水加熱器；二次網(wǎng)回水分為兩路，分別進入板式換熱器、三級電驅(qū)熱泵吸熱升溫，升溫后匯合作為二次網(wǎng)供水輸出到熱用戶。

本發(fā)明相串聯(lián)的所述的一級電驅(qū)熱泵的熱泵工質(zhì)相同。

本發(fā)明相串聯(lián)的所述的二級電驅(qū)熱泵的熱泵工質(zhì)相同。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明專利充分利用電驅(qū)熱泵能效高，提升低品位熱量能力強、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢，通過兩級換熱站的電驅(qū)熱泵聯(lián)合運行實現(xiàn)電廠循環(huán)水余熱利用，拉大一次管網(wǎng)供回水溫差，將一次管網(wǎng)回水溫度大幅降低，提高管網(wǎng)輸送效率及擴大供熱規(guī)模。電驅(qū)熱泵能效系數(shù)高，布置靈活、調(diào)節(jié)快捷，對于電力富余或供熱尖峰與電網(wǎng)低谷重合時段應(yīng)用優(yōu)勢較為顯著，節(jié)水環(huán)保，對于缺水地區(qū)應(yīng)用價值高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖中：1-蒸汽抽氣，2-發(fā)電機，3-汽輪機，4-凝汽器，5-凝結(jié)水管路，6-尖峰加熱器凝結(jié)水出口管路，7-尖峰加熱器，8-一次網(wǎng)供水，9-尖峰加熱器進水，10、11-一級電驅(qū)熱泵，12-凝水換熱器，13-凝結(jié)水換熱器凝結(jié)水出口管路，14、23-二級電驅(qū)熱泵，15-板式換熱器，16、17、18-三級電驅(qū)熱泵，19-二次網(wǎng)供水，20-二次網(wǎng)回水，21-三級電驅(qū)熱泵低溫?zé)嵩催M口管路，22-一次網(wǎng)回水，24-回水加熱器，25-循環(huán)冷卻水回水，26-循環(huán)冷卻水供水，27-冷卻水循環(huán)水泵，28-冷卻塔。

具體實施方式

針對目前電廠循環(huán)水余熱利用存在的問題，本發(fā)明方案如下：

電驅(qū)熱泵大溫差余熱回收供熱機組，包括熱電廠電驅(qū)熱泵供暖專用機組、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、小區(qū)換熱站電驅(qū)熱泵供暖專用機組、一次網(wǎng)供回水管路及附件，其原理圖如附圖所示。

熱電廠電驅(qū)熱泵供暖專用機組包括汽輪機、電驅(qū)熱泵、回水加熱器、尖峰加熱器、供熱循環(huán)泵；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括冷卻循環(huán)泵、凝汽器、冷卻塔；小區(qū)換熱站電驅(qū)熱泵供暖專用機組包括三級電驅(qū)熱泵、板式換熱器；一次網(wǎng)供回水管路及附件包括熱網(wǎng)循環(huán)泵、管道、閥門等。由熱電廠電驅(qū)熱泵供暖機組及附屬管道、閥門等組成換熱首站，由小區(qū)換熱站電驅(qū)熱泵供暖專用機組、二次網(wǎng)供回水管及附屬管道、閥門等組成二級換熱站。

循環(huán)冷卻水供水分成三路，一路進入冷卻塔，一路進入回水加熱器對一次網(wǎng)回水進行預(yù)加熱，另一路依次進入二級電驅(qū)熱泵、凝水換熱器、一級電驅(qū)熱泵、尖峰加熱器，作為低溫?zé)嵩捶艧帷?/p>

二級電驅(qū)熱泵為中低溫?zé)岜?，一級電?qū)熱泵為中高溫?zé)岜?，熱網(wǎng)回水經(jīng)過中低溫?zé)岜眉訜嵘郎剡M入凝水換熱器，吸收尖峰加熱器放熱后的冷凝水的熱量，然后進入中高溫?zé)岜美^續(xù)逐級升溫。中低溫?zé)岜?、中高溫?zé)岜糜刹煌臒岜霉べ|(zhì)循環(huán)組成，熱泵工質(zhì)的臨界溫度及壓力不同，通過不同的熱泵循環(huán)來實現(xiàn)與蒸發(fā)器側(cè)、冷凝器側(cè)熱水參數(shù)的匹配運行。

由一次網(wǎng)供水輸送到二級換熱站，高溫?zé)崴紫冗M入板式換熱器，對二次網(wǎng)回水加熱，一次網(wǎng)供水降溫后依次進入三級電驅(qū)熱泵，三級電驅(qū)熱泵采用不同的熱泵工質(zhì)、不同的熱泵循環(huán)系統(tǒng)，與一次網(wǎng)供水匹配運行，一次網(wǎng)供水在不同的電驅(qū)熱泵的蒸發(fā)器側(cè)依次放熱降溫；二次網(wǎng)回水分為兩路，分別進入板式換熱器、三級電驅(qū)熱泵，依次進入三級電驅(qū)熱泵的冷凝器側(cè)吸熱升溫,根據(jù)上述，也即，在熱力站，根據(jù)一次網(wǎng)和二次網(wǎng)熱水溫度的變化，分溫度區(qū)間匹配不同參數(shù)的電驅(qū)熱泵，通過溫度匹配減小換熱過程的不可逆損失；二次網(wǎng)水在三級電驅(qū)熱泵升溫后然后匯合輸出到熱用戶。充分放熱降溫后的一次網(wǎng)回水重新進入回水加熱器被冷卻水加熱。

一次網(wǎng)供水在二級換熱站充分放熱降溫，由于電驅(qū)熱泵的能效系數(shù)COP較高，一般為4~5，最高能達到8~9，一次網(wǎng)水進過二級換熱站降到7℃以下，遠低于環(huán)境溫度，回水沿程熱損失很小。同時可通過增加換熱器吸收沿程零散廢熱。

結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明加以說明，但是，本發(fā)明并不局限于這些實施例。

如附圖所示，

汽輪機3、發(fā)電機2、凝汽器4、冷卻塔26、冷卻水循環(huán)水泵27、冷卻循環(huán)水回水25、冷卻循環(huán)水供水26相連共同組成電廠側(cè)凝氣系統(tǒng)，一次網(wǎng)回水22(溫度7℃左右)首先進入回水加熱器吸收循環(huán)冷卻水的熱量，升溫后（溫度為28℃）依次進入二級電驅(qū)熱泵23、14，二級電驅(qū)熱泵為中低溫?zé)岜?，其熱泵工質(zhì)選用合適的標(biāo)準(zhǔn)沸點、臨界溫度的介質(zhì)，與之對應(yīng)合適的冷凝溫度、蒸發(fā)溫度，循環(huán)冷卻水、一次網(wǎng)回水溫度與冷凝溫度、蒸發(fā)溫度相匹配，通過單級或多級熱泵循環(huán)運行； 一次網(wǎng)回水依次在二級電驅(qū)熱泵逐級加熱，升溫后(溫度為60℃)進入凝水換熱器12，在凝水換熱器12中吸收來自凝水的熱量，升溫后進入一級電驅(qū)熱泵11、10中，一級電驅(qū)熱泵10、11為中高溫?zé)岜?，冷凝溫度高，一次網(wǎng)回水在一級電驅(qū)熱泵的冷凝器中吸熱升溫后(溫度為95℃)進入尖峰加熱器7，溫度升到130℃，一次網(wǎng)供水8首先進入二級換熱站的板式換熱器15，一次網(wǎng)供水8在板式換熱器中加熱二次網(wǎng)回水20，放熱后依次進入三級電驅(qū)熱泵16、17、18，三級電驅(qū)熱泵16、17、18采用不同的熱泵工質(zhì)、不同的熱泵循環(huán)系統(tǒng)，與一次網(wǎng)供水匹配運行，一次網(wǎng)供水在不同的三級電驅(qū)熱泵的蒸發(fā)器側(cè)依次放熱降溫；二次網(wǎng)回水20分為兩路，分別進入板式換熱器、三級電驅(qū)熱泵，依次進入三級電驅(qū)熱泵的冷凝器側(cè)吸熱升溫,在二級換熱站，根據(jù)一次網(wǎng)和二次網(wǎng)熱水溫度的變化，分溫度區(qū)間匹配不同參數(shù)的電驅(qū)熱泵，二次網(wǎng)回水在三級電驅(qū)熱泵16、17、18升溫后然后匯合輸出到熱用戶。

本專利電驅(qū)熱泵數(shù)量及形式的設(shè)置可以根據(jù)實際需求參數(shù)進行變換、增加。

本發(fā)明專利電驅(qū)熱泵能效高，能效指數(shù)≥5，提升低品位熱量能力強，在換熱首站和二級換熱站分別集中布置電驅(qū)熱泵，聯(lián)合運行，充分增大一次管網(wǎng)供回水溫差，達到120℃以上，將一次管網(wǎng)回水溫度大幅降低，這樣大幅提高管網(wǎng)輸送效率，擴大供熱規(guī)模。從而可有效解決集中供熱供需矛盾，充分回收循環(huán)冷卻水低溫余熱。該機組在供熱尖峰與電網(wǎng)低谷重合時段應(yīng)用優(yōu)勢較為顯著，在缺水地區(qū)、電力富裕地區(qū)或時段有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。

以上僅是本專利優(yōu)先實施方式的具體描述，凡是在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上進行的同等變換或套用均不排除在本專利保護范圍外。