專利名稱：基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱電冷聯供系統，尤其是涉及一種基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，屬于電廠熱泵節能技術領域。
背景技術：
火力發電機組在提供電力的同時，有大量的凝結熱被排入大氣。我國目前發電機組平均能耗在O. 32-0. 35kgce/kWh，其中約有45-55%的冷凝熱被排入大氣，以我國2010年發電總量的80. 3%由火力發電廠提供來計算，約有41413*0. 335/1000*50%=6. 94億tee被排入大氣，這約占我國能源總消耗的五分之一。為了提高采暖一次能源的利用率，人們借助了熱泵技術，利用基于熱泵的電廠冷凝熱技術，人們找到了既能靈活地調節熱電負荷，又能盡可能多的利用電廠冷凝熱服務于城市供熱系統的方法。電廠冷凝熱具有品位低、量大、熱容大以及集中等特點，目前普遍采用的方法是通過濕冷或空冷冷凝汽輪機乏汽，將冷凝熱排入大氣。而用于熱泵的電廠冷凝熱屬于50°C以下的低品位熱源，濕冷機組可用水做冷卻工質，水質優良，水量和溫度也比較穩定，因此，電廠循環冷卻水是非常優越的水源熱泵低位熱源，有較好的綜合效益。目前，可以采用溴化鋰熱泵來利用電廠的冷凝熱，溴化鋰熱泵所需的高溫熱源，可用抽凝機組的采暖抽汽，也可用凝汽機組的回熱抽汽。當循環水溫度在30°C時，根據高溫驅動蒸汽溫度等級，可以獲得70-90°C的熱網供水，熱泵COP在1. 5-1. 75間變化。從參數上看，采用單效熱泵可以達到甚至超過低真空運行循環水供熱系統，不但應用于大型火力發電機組中，對中小型機組也有很大的吸引力。上述采用溴化鋰熱泵來利用電廠冷凝熱的技術可使抽凝機組獲得接近背壓機組的熱效率，大幅度減少冷凝熱排放，同時保持抽凝機組對電熱負荷變化的靈活性，大幅度提高機組供熱量和經濟性。單效熱泵可以利用汽輪機的低溫抽汽，單效熱泵與壓縮式熱泵相t匕，相當于用低品位能源替代高品位的電能，經濟價值高。單效熱泵容易大型化，它沒有像壓縮式熱泵需要大型壓縮機配套，也不像低真空運行系統需對汽輪機進行復雜的維護和改造，目前，單臺制熱量的單效熱泵可達40MW，相當于一臺57噸/h的熱水鍋爐，機組的大型化大大降低制造成本，此外，單效熱泵還具有制熱量的調節性好以及易自動控制的優點。從供暖要求看，單效熱泵對冷凝熱溫度提升還是太低，若按照設計標準運行，單效熱泵最多可以將一次熱網側的回水溫度提高20°C，只占熱網加熱量的2/5，利用的冷凝熱按熱泵COP=L 5計，只占2/15，供熱量中冷凝熱含量極少。若以單效熱泵經濟運行計，熱泵加熱溫度在80°C以下為宜，則加熱升溫只有10°C，對冷凝熱回收的影響更大。為了對設計標準中一次熱網的供回水溫度進行修正，達到充分利用冷凝熱的目的，一般實施中都將供、回水溫度分別調整為90°C和60°C，這樣就有可能在供熱中100%的利用冷凝熱和冷凝水。但是，供回水溫度降低需要付出的代價是一次管道加粗以及供熱站換熱器加大。該技術的關健在于一級站高溫差單效熱泵的設計，高濃度差的溴機設計有相當難度，溴化鋰溶液結晶的防止有相當的難度，此外，高溫差單效熱泵各個溫差升溫梯級間的合理匹配以及對外界熱負荷的適應性都有待進一步提高。目前也有一些熱電冷聯供系統，例如
公開日為2010年08月11日，公開號為CN101799226A的中國專利中，公開了一種增熱型熱電冷聯供系統，該系統由燃氣發動機、發電機、吸收式熱泵、高溫煙氣-水換熱器、中溫煙氣-水換熱器、低溫煙氣-水換熱器、水-水換熱器、溶液除濕系統、地埋管或淺層地下水井或污水換熱器以及各種連接管路和閥門等附件組成，該系統可以實現供熱、供冷兩種工況，在供熱和供冷工況下均有多種管路切換形式，以適應不同情形的需要；可使燃氣發動機的熱量得到充分利用，在冬季充分回收燃氣發動機排煙余熱，在夏季將低溫煙氣熱量和冷卻水熱量排入低溫熱源進行儲存，并且同溶液除濕以及生活熱水相結合。但是，該增熱型熱電冷聯供系統的結構較為復雜，熱能利用率較低。又如
公開日為2005年09月28日，公開號為CN1673650的中國專利中，公開了一種基于燃氣機熱泵和燃氣輪機發動機的熱電冷三聯供系統，該熱電冷三聯供系統包括燃氣供應與排煙系統，余熱回收與利用系統，蒸汽壓縮制冷系統，蒸汽壓縮制冷系統的壓縮機由燃氣發動機直接驅動，微型燃氣輪機發電機發電，使空調系統完全由天然氣驅動，該熱電冷三聯供系統的結構也較為復雜，能源利用率也不高。綜上所述，目前還沒有一種結構簡單，設計合理，性能可靠，熱能利用率高的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，從而降低了電廠冷凝熱的利用率。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理，性能可靠，節能環保，熱能利用率高的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統。本發明解決上述問題所采用的技術方案是該基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統包括高壓蒸汽管、汽輪機、發電機、凝汽器和鍋爐連接管，所述高壓蒸汽管和鍋爐連接管的一端均連接在汽輪機上，該汽輪機與發電機連接，所述凝汽器安裝在鍋爐連接管上，其特點在于還包括供暖低壓蒸汽管、供暖凝水管、電廠余熱單效熱泵機組、制冷單效吸收式熱泵機組、熱泵機組回路管、回路循環泵、用戶制冷管、冷卻塔、冷卻塔進水管、冷卻塔出水管、冷卻水循環泵、電廠循環冷卻水管、熱泵冷卻塔、冷卻塔循環管、制熱單效吸收式熱泵機組、供暖制熱管、熱泵循環管和用戶制熱管，所述供暖低壓蒸汽管與制冷單效吸收式熱泵機組連接，該供暖低壓蒸汽管的一端連接在汽輪機上；所述供暖凝水管與電廠余熱單效熱泵機組連接，該供暖凝水管的一端連接在供暖低壓蒸汽管上；所述冷卻塔進水管的一端連接在凝汽器上，該冷卻塔進水管的另一端連接在冷卻塔上，所述冷卻塔出水管的一端連接在凝汽器上，該冷卻塔出水管的另一端連接在冷卻塔上，所述冷卻水循環泵安裝在冷卻塔出水管上，位于所述冷卻塔進水管一端的循環水水溫在25-35°C，位于所述冷卻塔出水管一端的循環水水溫在20-25°C ;所述電廠循環冷卻水管連接在電廠余熱單效熱泵機組上，所述電廠循環冷卻水管的一端連接在冷卻塔進水管上，該電廠循環冷卻水管的另一端連接在冷卻塔出水管上；所述回路循環泵安裝在熱泵機組回路管上，所述電廠余熱單效熱泵機組和制冷單效吸收式熱泵機組均與熱泵機組回路管連接，位于所述熱泵機組回路管中的循環水對電廠余熱單效熱泵機組的供水溫度為18-22°C，該電廠余熱單效熱泵機組相對應的回水溫度為60-80°C，位于所述熱泵機組回路管中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組的供水溫度為60-80°C，該制冷單效吸收式熱泵機組相對應的回水溫度為18-22°C ;所述用戶制冷管連接在制冷單效吸收式熱泵機組上，所述用戶制冷管進制冷單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為11_15°C，該用戶制冷管出制冷單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為5-9°C，所述熱泵冷卻塔和制冷單效吸收式熱泵機組均與冷卻塔循環管連接，位于所述冷卻塔循環管中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組的供水溫度為26-34°C，該制冷單效吸收式熱泵機組相對應的回水溫度為35-40°C ;所述供暖制熱管與制熱單效吸收式熱泵機組連接，該供暖制熱管的一端連接在供暖低壓蒸汽管上；所述熱泵循環管連接在制熱單效吸收式熱泵機組上，所述熱泵循環管的一端連接在熱泵機組回路管上，該熱泵循環管的一端位于回路循環泵和制冷單效吸收式熱泵機組之間，所述熱泵循環管的另一端連接在熱泵機組回路管上，該熱泵循環管的另一端位于電廠余熱單效熱泵機組和制冷單效吸收式熱泵機組之間，所述熱泵循環管對制熱單效吸收式熱泵機組的供水溫度為60-80°C，該制熱單效吸收式熱泵機組對熱泵循環管的回水溫度為18_22°C ;所述用戶制熱管與制熱單效吸收式熱泵機組連接，所述用戶制熱管進制熱單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為52-60°C，該用戶制熱管出制熱單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為62-75°C。作為優選，本發明所述鍋爐連接管、供暖低壓蒸汽管、供暖凝水管、熱泵機組回路管、用戶制冷管、冷卻塔進水管、冷卻塔出水管、電廠循環冷卻水管、冷卻塔循環管、供暖制熱管、熱泵循環管和用戶制熱管均為PVR管材質。作為優選，本發明所述鍋爐連接管、供暖低壓蒸汽管、供暖凝水管、熱泵機組回路管、用戶制冷管、冷卻塔進水管、冷卻塔出水管、電廠循環冷卻水管、冷卻塔循環管、供暖制熱管、熱泵循環管和用戶制熱管均為鐵管材質。作為優選，本發明位于所述熱泵機組回路管中的循環水對電廠余熱單效熱泵機組的供水溫度為20°C，該電廠余熱單效熱泵機組相對應的回水溫度為78°C ;位于所述熱泵機組回路管中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組的供水溫度為60°C，該制冷單效吸收式熱泵機組相對應的回水溫度為20°C。作為優選，本發明所述用戶制冷管進制冷單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為12°C，該用戶制冷管出制冷單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為TC。作為優選，本發明位于所述冷卻塔循環管中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組的供水溫度為30°C，該制冷單效吸收式熱泵機組相對應的回水溫度為37°C。作為優選，本發明所述熱泵循環管對制熱單效吸收式熱泵機組的供水溫度為600C，該制熱單效吸收式熱泵機組對熱泵循環管的回水溫度為20°C。作為優選，本發明所述用戶制熱管進制熱單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為58°C，該用戶制熱管出制熱單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為70°C。本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果結構簡單，設計合理，性能可靠，使用方便，能源利用率高。本發明可以將電廠的余熱通過電廠余熱單效熱泵機組和制冷單效吸收式熱泵機組而轉換為可利用的能源，最后通過用戶制冷管將冷氣輸送到用戶處進行使用，能夠充分利用電廠的凝結熱，大大提高了能源的利用率，有利于節能環保。此外，本發明還可以將電廠的余熱通過電廠余熱單效熱泵機組和制熱單效吸收式熱泵機組而轉換為可利用的能源，最后通過用戶制熱管將熱能輸送到用戶處進行使用，能夠充分利用電廠的凝結熱，大大提高了能源的利用率，有利于節能環保。
本發明熱泵機組回路管中的循環水對電廠余熱單效熱泵機組的供水溫度為18-22°C，該電廠余熱單效熱泵機組相對應的回水溫度為60-80°C，即大大降低了一次熱網的供水溫度和回水溫度，把一次熱網的供水溫度和回水溫度降低的好處是:在20-50°C的低溫段，能夠采用電廠0.1MPa的低壓蒸汽，有利于減少電廠高溫蒸汽的使用，提高了電廠發電能力。此外，由于本發明降低了一次熱網的供水溫度和回水溫度，使得本發明避免了由于高溫差問題引起的單效熱泵設計難問題，降低了對設備的要求，從而降低了生產成本，克服了設計高濃度差溴機的問題，也克服了出現溴化鋰溶液結晶的的問題。本發明能夠設計出不同的運行工況，通過低負荷、中負荷和高負荷的三個不同工況，可以設計出不同的運行策略，使得系統隨著不同的熱負荷，產生不同排汽壓力和不同的冷凝熱，只要熱負荷達到中負荷以上，就可以完全吸收冷凝熱，使得本發明達到接近背壓機組運行的效果。本發明能夠巧妙控制熱水溫升，使熱泵在其最佳的運行參數區間進行運行。本發明考慮了溴化鋰熱泵機組的特點，巧妙控制熱水溫升，使熱泵在其最佳的運行參數區間進行運行，大大減少了使用高溫蒸汽直接加熱供熱熱水的場合，當熱水與冷源熱溫度倒掛較大時，設計換熱器將冷源熱直接對熱水進行加熱，能夠有效減少熱泵的工作量，提高了熱水中冷凝熱的比例，使得一次熱網熱水中冷凝熱的比例最高可達60%。本發明既可以通過供暖低壓蒸汽管給制冷單效吸收式熱泵機組提供能源，又可以通過電廠余熱單效熱泵機組給制冷單效吸收式熱泵機組提供能源，也就是說設計了雙溫一次管網結構，能夠提高管道輸送能力，同時保證供熱站二次管網的熱水溫度。同理，本發明既可以通過熱泵循環管給制熱單效吸收式熱泵機組提供能源，又可以通過電廠余熱單效熱泵機組給制熱單效吸收式熱泵機組提供能源，也就是說設計了雙溫一次管網結構，能夠提高管道輸送能力，同時保證供熱站二次管網的熱水溫度。本發明采用雙溫管道的蒸汽管道使得供熱站可以提供一定的蒸汽，并在夏天有一定的供冷能力，增加了供熱站的功能。本發明根據供熱負荷Q的不同，可以分為低負荷工況、中負荷工況和大負荷工況三種情況，具體如下。低負荷工況:Q彡1.2電廠正常發電需要的冷凝熱。冬天循環水溫度控制在25-30°C，部分循環水通過熱泵機組，多余冷凝熱經過冷卻塔散熱，供熱量中含有0.42(單效)-0.47 (雙效)的冷凝熱。中負荷工況:1.2電廠正常發電需要的冷凝熱< Q彡循環水流量*(45-25)*Cp (大型機組)或循環水流量*￠2-30)*Cp(中小型機組)。此時，提高電廠循環水溫度到30-35°C，將來自冷凝器的全部循環水引入冷凝水換熱器，先與一次熱網回水進行熱交換，將循環水冷卻到30°C，然后進溴機提供低溫熱量。這時循環水不再需要經過冷卻塔，凝結熱被全部利用。供熱量中冷凝熱含量在0.42-( —次熱水流量* (38-20) /Q+(78-38)/78*0.75/1.75)之間或在(一次熱水流量 * (54-20) /Q+(78-54)/78*0.75/1.75)之間。大負荷工況:Q>循環水流量* (45-30) *Cp (大型機組)或循環水流量* (62-30) *Cp(中小型機組)。固定電廠循環水溫度，將來自冷凝器的全部循環水引入冷凝水換熱器，先與一次熱網回水進行熱交換 ，將循環水冷卻到25°C，此時冷凝熱全部利用尚不能滿足供熱需求。對中小型機組低溫段熱泵根據需要可以退出加熱，多出的低溫抽汽可以通過蒸汽加熱器加熱回水；當供熱高峰時，通過直接加熱提高供水溫度，最高控制到90°C，管道的供熱能力提聞40%ο
圖1是本發明實施例中基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統的結構示意圖。圖2是本發明實施例中基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統在工作時，位于管路中的介質流向示意圖。圖3是本發明實施例中基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統的管路結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖并通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明并不局限于以下實施例。實施例。參見圖1至圖3，本實施例中的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統包括高壓蒸汽管1、汽輪機2、發電機3、凝汽器4、鍋爐連接管5、供暖低壓蒸汽管6、供暖凝水管7、電廠余熱單效熱泵機組8、制冷單效吸收式熱泵機組9、熱泵機組回路管10、回路循環泵11、用戶制冷管12、冷卻塔13、冷卻塔進水管14、冷卻塔出水管15、冷卻水循環泵16、電廠循環冷卻水管17、熱泵冷卻塔18、冷卻塔循環管19、制熱單效吸收式熱泵機組20、供暖制熱管21、熱泵循環管22和用戶制熱管23。本實施例中的高壓蒸汽管I和鍋爐連接管5的一端均連接在汽輪機2上，該汽輪機2與發電機3連接，凝汽器4安裝在鍋爐連接管5上。高壓蒸汽通過高壓蒸汽管I進入汽輪機2中，在高壓蒸汽的作用下，汽輪機2進行工作，并由汽輪機2帶動發電機3工作，從而實現發電機3的發電功能。本實施例中供暖低壓蒸汽管6的一端連接在汽輪機2上，該供暖低壓蒸汽管6與制冷單效吸收式熱泵機組9連接，使得汽輪機2中的蒸汽能夠沿供暖低壓蒸汽管6進入制冷單效吸收式熱泵機組9，該蒸汽最后轉變成冷凝水沿供暖低壓蒸汽管6的另一端輸出。本實施例中供暖凝水管7的一端連接在供暖低壓蒸汽管6上，該供暖凝水管7與電廠余熱單效熱泵機組8連接，使得汽輪機2中的部分蒸汽能夠沿供暖低壓蒸汽管6進入供暖凝水管7中，然后沿供暖凝水管7進入電廠余熱單效熱泵機組8中，該蒸汽最后轉變成冷凝水后沿供暖凝水管7的另一端輸出。本實施例中的回路循環泵11安裝在熱泵機組回路管10上，使用時，該熱泵機組回路管10中裝有流動介質。本實施例中的電廠余熱單效熱泵機組8和制冷單效吸收式熱泵機組9均與熱泵機組回路管10連接，從而使得位于熱泵機組回路管10中的介質能夠在電廠余熱單效熱泵機組8和制冷單效吸收式熱泵機組9之間循環流動，從而實現能量傳遞的功能。在熱泵機組回路管10中充滿循環水，當回路循環泵11在工作時，位于熱泵機組回路管10中的循環水對電廠余熱單效熱泵機組8的供水溫度為20°C，該電廠余熱單效熱泵機組8相對應的回水溫度為78°C，即熱泵機組回路管10中的循環水流入電廠余熱單效熱泵機組8時的溫度為20°C，該熱泵機組回路管10中的循環水從電廠余熱單效熱泵機組8流出時的溫度為78°C，該從電廠余熱單效熱泵機組8流出的循環水與流入電廠余熱單效熱泵機組8的循環水相對應。本實施例中位于熱泵機組回路管10中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組9的供水溫度為60°C，該制冷單效吸收式熱泵機組9相對應的回水溫度為20°C，即熱泵機組回路管10中的循環水進入制冷單效吸收式熱泵機組9時的溫度為60°C，該熱泵機組回路管10中的循環水從制冷單效吸收式熱泵機組9流出時的溫度為20°C。由于本實施例熱泵機組回路管10中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組9的供水溫度僅為60°C，供水溫度較低，從而大大降低了對管路耐熱性的要求，有利于降低沿程熱損，提高能源的利用率。本發明中位于熱泵機組回路管10中的循環水對電廠余熱單效熱泵機組8的供水溫度可以為18-22°C，該電廠余熱單效熱泵機組8相對應的回水溫度可以為60-80°C，位于熱泵機組回路管10中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組9的供水溫度可以為60-80°C，該制冷單效吸收式熱泵機組9相對應的回水溫度可以為18-22°C。本實施例中的熱泵冷卻塔18和制冷單效吸收式熱泵機組9均與冷卻塔循環管19連接，通過冷卻塔循環管19能夠實現熱泵冷卻塔18和制冷單效吸收式熱泵機組9之間進行能量傳遞的功能，將制冷單效吸收式熱泵機組9中的熱能傳遞到熱泵冷卻塔18中，從而實現降低制冷單效吸收式熱泵機組9中溫度的功能。當本實施例中的熱泵冷卻塔18在運行時，冷卻塔循環管19中充滿了循環水，位于冷卻塔循環管19中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組9的供水溫度為30°C，即冷卻塔循環管19輸入制冷單效吸收式熱泵機組9中的循環水的溫度為30°C，本實施例中的制冷單效吸收式熱泵機組9相對應的回水溫度為37°C，即從制冷單效吸收式熱泵機組9中輸出而進入冷卻塔循環管19的循環水的溫度為37°C，該從制冷單效吸收式熱泵機組9中輸出的循環水與冷卻塔循環管19輸入制冷單效吸收式熱泵機組9中的循環水相對應。本發明中位于冷卻塔循環管19中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組9的供水溫度可以為26-34°C，該制冷單效吸收式熱泵機組9相對應的回水溫度可以為35-40°C。本實施例中的用戶制冷管12連接在制冷單效吸收式熱泵機組9上，使用時，該用戶制冷管12與用戶需要制冷的地方相連通，通過用戶制冷管12將冷氣輸送到用戶處，例如夏天可為用戶提供TC左右的冷媒水。本實施例中的用戶制冷管12與用戶需要制冷的室內空間相連通，通過用戶制冷管12能夠將室內空間的熱空氣輸送到制冷單效吸收式熱泵機組9中進行制冷，制冷后的冷空氣能夠沿用戶制冷管12進入用戶需要制冷的室內空間進行制冷。本實施例中的用戶制冷管12進制冷單效吸收式熱泵機組9的一端的溫度為12°C，SP通過用戶制冷管12將溫度為12°C的暖空氣輸入制冷單效吸收式熱泵機組9中，本實施例中的用戶制冷管12出制冷單效吸收式熱泵機組9的一端的溫度為7°C，即經過制冷單效吸收式熱泵機組9制冷的溫度為7°C的冷空氣通過用戶制冷管12輸出，從而實現制冷的功能。本發明中的用戶制冷管12進制冷單效吸收式熱泵機組9的一端的溫度可以為11-15°C，該用戶制冷管12出制冷單效吸收式熱泵機組9的一端的溫度可以為5-9°C。本實施例中的供暖制熱管21與制熱單效吸收式熱泵機組20連接，該供暖制熱管21的一端連接在供暖低壓蒸汽管6上，使得供暖低壓蒸汽管6內的部分高溫蒸汽能夠通過供暖制熱管21進入制熱單效吸收式熱泵機組20中，該高溫蒸汽在制熱單效吸收式熱泵機組20中冷凝后沿供暖制熱管21流出，從而實現能量傳遞的過程。本實施例中的熱泵循環管22連接在制熱單效吸收式熱泵機組20上，熱泵循環管22的一端連接在熱泵機組回路管10上，該熱泵循環管22的一端位于回路循環泵11和制冷單效吸收式熱泵機組9之間。本實施例中熱泵循環管22的另一端連接在熱泵機組回路管10，該熱泵循環管22的另一端位于電廠余熱單效熱泵機組8和制冷單效吸收式熱泵機組9之間。當制熱單效吸收式熱泵機組20在運行時，位于熱泵循環管22的介質依次經過熱泵循環管22、熱泵機組回路管10、回路循環泵11、電廠余熱單效熱泵機組8、熱泵機組回路管10和熱泵循環管22而進行循環，從而實現能量傳遞的過程，將電廠余熱單效熱泵機組8中的能量傳遞到制熱單效吸收式熱泵機組20中。當制熱單效吸收式熱泵機組20在運行時，熱泵循環管22對制熱單效吸收式熱泵機組20的供水溫度為60°C，即熱泵循環管22供給制熱單效吸收式熱泵機組20溫度為60°C的循環水，而該制熱單效吸收式熱泵機組20對熱泵循環管22的回水溫度為20°C，即循環水經過制熱單效吸收式熱泵機組20后回流到熱泵循環管22的回水溫度為20°C。由于本實施例熱泵循環管22中的循環水對制熱單效吸收式熱泵機組20的供水溫度僅為60°C，供水溫度較低，從而大大降低了對管路耐熱性的要求，有利于降低沿程熱損，提高能源的利用率。本發明中的熱泵循環管22對制熱單效吸收式熱泵機組20的供水溫度可以為60-80°C，該制熱單效吸收式熱泵機組20對熱泵循環管22的回水溫度可以為18-22 °C。本實施例中的用戶制熱管23與制熱單效吸收式熱泵機組20連接，使用時，該用戶制熱管23與用戶需要制熱的地方相連通，通過用戶制熱管23將熱能輸送到用戶處，例如，可以將熱水輸送到用戶處。本實施例中的用戶制熱管23進制熱單效吸收式熱泵機組20的一端的溫度為58°C，即用戶制熱管23能夠將溫度為58°C的低溫氣流輸入制熱單效吸收式熱泵機組20中，該低溫氣流通過制熱單效吸收式熱泵機組20進行制熱，本實施例中的用戶制熱管23出制熱單效吸收式熱泵機組20的一端的溫度為70°C，即經過制熱單效吸收式熱泵機組20制熱后的70°C的高溫氣流能夠通過用戶制熱管23輸出，該70°C的高溫氣流能夠沿用戶制熱管23進入用戶需要進行制熱的地方，從而實現制熱的功能。本發明中的用戶制熱管23進制熱單效吸收式熱泵機組20的一端的溫度可以為52-60°C，該用戶制熱管23出制熱單效吸收式熱泵機組20的一端的溫度可以為62-75°C。本實施例中冷卻塔進水管14的一端連接在凝汽器4上，該冷卻塔進水管14的另一端連接在冷卻塔13上。冷卻塔出水管15的一端連接在凝汽器4上，該冷卻塔出水管15的另一端連接在冷卻塔13上。本實施例中的冷卻水循環泵16安裝在冷卻塔出水管15上，從而實現冷卻塔13中的冷卻水依次在冷卻塔13、冷卻塔出水管15、凝汽器4和冷卻塔進水管14之間循環的功能。當本實施例中的冷卻塔13在運行時，冷卻塔進水管14和冷卻塔出水管15中均充滿了循環水，本實施例中位于冷卻塔進水管14 一端的循環水水溫在25-35°C，即進入凝汽器4的循環水水溫在25-35°C，而位于冷卻塔出水管15 —端的循環水水溫在20-250C，即從凝汽器4輸出的循環水水溫在20-25°C。本實施例中電廠循環冷卻水管17的一端連接在冷卻塔進水管14上，該電廠循環冷卻水管17的另一端連接在冷卻塔出水管15上，此外，該電廠循環冷卻水管17還連接在電廠余熱單效熱泵機組8上，使得從凝汽器4中流出的熱水能夠沿冷卻塔進水管14和電廠循環冷卻水管17而進入電廠余熱單效熱泵機組8中，該熱水在電廠余熱單效熱泵機組8中進行熱交換后，再沿電廠循環冷卻水管17回流到冷卻塔出水管15中，然后再進入凝汽器4中。本實施例中的鍋爐連接管5、供暖低壓蒸汽管6、供暖凝水管7、熱泵機組回路管10、用戶制冷管12、冷卻塔進水管14、冷卻塔出水管15、電廠循環冷卻水管17、冷卻塔循環管19、供暖制熱管21、熱泵循環管22和用戶制熱管23均優選為PVR管材質。當然，該鍋爐連接管5、供暖低壓蒸汽管6、供暖凝水管7、熱泵機組回路管10、用戶制冷管12、冷卻塔進水管14、冷卻塔出水管15、電廠循環冷卻水管17、冷卻塔循環管19、供暖制熱管21、熱泵循環管22和用戶制熱管23也可以采用其他材質，如鐵管材質。本發明中所用的汽輪機2、發電機3、凝汽器4、電廠余熱單效熱泵機組8、制冷單效吸收式熱泵機組9、熱泵冷卻塔18和制熱單效吸收式熱泵機組20均屬于現有技術，它們的結構以及工作原理對本領域的技術人員來說均是熟知的，故此處不再對汽輪機2、發電機
3、凝汽器4、電廠余熱單效熱泵機組8、制冷單效吸收式熱泵機組9、熱泵冷卻塔18和制熱單效吸收式熱泵機組20的具體結構以及工作原理進行詳述。本發明對一級熱網A的供水溫度可以降低到78°C，回水溫度可以為20°C，大大降低了一級熱網A的供水溫度和回水溫度，把一級熱網A的供水溫度和回水溫度降低的好處在于能夠在20-50°C的低溫段采用電廠O.1MPa的低壓蒸汽，減少了電廠高溫蒸汽的使用，提高了電廠發電能力。當本發明在沒有低溫蒸汽時，可采用雙效溴化鋰熱泵機組，其COP可達2以上；在50-70°C時，可以采用單效熱泵，因加熱溫度低，COP可達1. 75。本發明為了提高管道輸送能力，同時保證供熱站二次管網B的熱水溫度，采用雙溫管道輸送供暖熱水，即一根送回收了冷凝熱的熱水，另一根送驅動供熱站熱泵機組的蒸汽。蒸汽量根據整個供熱網的供熱量決定，蒸汽壓力根據電廠實際情況進行選擇，由于二次供水最高溫度為70°C，考慮沿程熱損等因素，單效熱泵對蒸汽的壓力只要大于O. 3MPa即符合要求。設二次熱網供水溫度和回水溫度為55-70°C，則蒸汽潛熱量一般不會超過(一次熱水流量* (60-20) */0.75)。本發明中的蒸汽凝水可以通過蒸汽回水管由電廠回收或并入二次水系統，使蒸汽攜帶的能量得到利用。本發明中安裝有單效熱泵，將60°C的一次供熱水冷卻到20度，冷卻得到的能量把二次熱水從58°C左右加熱到70°C。該熱泵的另一個功能是當制冷機用，夏天可為用戶提供7°C左右的冷媒水，實現了熱電冷聯供。本發明中的換熱站單效熱泵也可以分為高溫和低溫兩級，以保證系統的可靠性和經濟性。本發明降低了一次熱網供水溫度和回水溫度，通過低負荷、中負荷和高負荷的三個不同工況，設計了不同的運行策略，使得系統隨著不同熱負荷，產生不同排汽壓力和不同的冷凝熱。只要熱負荷達到中負荷以上，就可完全吸收冷凝熱，使系統達到接近背壓機組運行的效果。同時，該系統考慮了溴化鋰熱泵機組的特點，巧妙控制熱水溫升，使熱泵在其最佳的運行參數區間進行，大大減少了使用高溫蒸汽直接加熱供熱熱水的場合，當熱水與冷源熱溫度倒掛較大時，設計換熱器將冷源熱直接對熱水加熱，有效減少了熱泵工作量，提高了熱水中冷凝熱的比例，一次熱網熱水中冷凝熱比例最高可達60%以上，這是其他系統不能達到的。多出的蒸汽管道使得供熱站可以提供一定的蒸汽，并在夏天有一定的供冷能力，增加了供熱站的功能。一級熱網A不需要采用高溫差單效熱泵的設計，降低了技術實施難度，優化了單效熱泵各個溫差升溫梯級間的合理匹配以及提高了對外界熱負荷的適應性。此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本發明結構所作的舉例說明。凡依據本發明專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本發明專利的保護范圍內。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，包括高壓蒸汽管、汽輪機、發電機、凝汽器和鍋爐連接管，所述高壓蒸汽管和鍋爐連接管的一端均連接在汽輪機上，該汽輪機與發電機連接，所述凝汽器安裝在鍋爐連接管上，其特征在于:還包括供暖低壓蒸汽管、供暖凝水管、電廠余熱單效熱泵機組、制冷單效吸收式熱泵機組、熱泵機組回路管、回路循環泵、用戶制冷管、冷卻塔、冷卻塔進水管、冷卻塔出水管、冷卻水循環泵、電廠循環冷卻水管、熱泵冷卻塔、冷卻塔循環管、制熱單效吸收式熱泵機組、供暖制熱管、熱泵循環管和用戶制熱管，所述供暖低壓蒸汽管與制冷單效吸收式熱泵機組連接，該供暖低壓蒸汽管的一端連接在汽輪機上；所述供暖凝水管與電廠余熱單效熱泵機組連接，該供暖凝水管的一端連接在供暖低壓蒸汽管上；所述冷卻塔進水管的一端連接在凝汽器上，該冷卻塔進水管的另一端連接在冷卻塔上，所述冷卻塔出水管的一端連接在凝汽器上，該冷卻塔出水管的另一端連接在冷卻塔上，所述冷卻水循環泵安裝在冷卻塔出水管上，位于所述冷卻塔進水管一端的循環水水溫在25-35°C，位于所述冷卻塔出水管一端的循環水水溫在20-25°C ;所述電廠循環冷卻水管連接在電廠余熱單效熱泵機組上，所述電廠循環冷卻水管的一端連接在冷卻塔進水管上，該電廠循環冷卻水管的另一端連接在冷卻塔出水管上；所述回路循環泵安裝在熱泵機組回路管上，所述電廠余熱單效熱泵機組和制冷單效吸收式熱泵機組均與熱泵機組回路管連接，位于所述熱泵機組回路管中的循環水對電廠余熱單效熱泵機組的供水溫度為18-22°C，該電廠余熱單效熱泵機組相對應的回水溫度為60-80°C，位于所述熱泵機組回路管中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組的供水溫度為60-80°C，該制冷單效吸收式熱泵機組相對應的回水溫度為18-22°C ;所述用戶制冷管連接在制冷單效吸收式熱泵機組上，所述用戶制冷管進制冷單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為11_15°C，該用戶制冷管出制冷單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為5-9°C，所述熱泵冷卻塔和制冷單效吸收式熱泵機組均與冷卻塔循環管連接，位于所述冷卻塔循環管中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組的供水溫度為26-34°C，該制冷單效吸收式熱泵機組相對應的回水溫度為35-40°C ;所述供暖制熱管與制熱單效吸收式熱泵機組連接，該供暖制熱管的一端連接在供暖低壓蒸汽管上；所述熱泵循環管連接在制熱單效吸收式熱泵機組上，所述熱泵循環管的一端連接在熱泵機組回路管上，該熱泵循環管的一端位于回路循環泵和制冷單效吸收式熱泵機組之間，所述熱泵循環管的另一端連接在熱泵機組回路管上，該熱泵循環管的另一端位于電廠余熱單效熱泵機組和制冷單效吸收式熱泵機組之間，所述熱泵循環管對制熱單效吸收式熱泵機組的供水溫度為60-80°C，該制熱單效吸收式熱泵機組對熱泵循環管的回水溫度為18-22°C ;所述用戶制熱管與制熱單效吸收式熱泵機組連接，所述用戶制熱管進制熱單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為52-60°C，該用戶制熱管出制熱單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為62-75℃
2.根據權利要求1所述的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，其特征在于:所述鍋爐連接管、供暖低壓蒸汽管、供暖凝水管、熱泵機組回路管、用戶制冷管、冷卻塔進水管、冷卻塔出水管、電廠循環冷卻水管、冷卻塔循環管、供暖制熱管、熱泵循環管和用戶制熱管均為PVR管材質。
3.根據權利要求1所述的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，其特征在于:所述鍋爐連接管、供暖低壓蒸汽管、供暖凝水管、熱泵機組回路管、用戶制冷管、冷卻塔進水管、冷卻塔出水管、電廠循環冷卻水管、冷卻塔循環管、供暖制熱管、熱泵循環管和用戶制熱管均為鐵管材質。
4.根據權利要求1或2或3所述的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，其特征在于:位于所述熱泵機組回路管中的循環水對電廠余熱單效熱泵機組的供水溫度為20°C，該電廠余熱單效熱泵機組相對應的回水溫度為78°C ;位于所述熱泵機組回路管中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組的供水溫度為60°C，該制冷單效吸收式熱泵機組相對應的回水溫度為20℃
5.根據權利要求1或2或3所述的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，其特征在于:所述用戶制冷管進制冷單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為12°C，該用戶制冷管出制冷單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為7V。
6.根據權利要求1或2或3所述的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，其特征在于:位于所述冷卻塔循環管中的循環水對制冷單效吸收式熱泵機組的供水溫度為30°C，該制冷單效吸收式熱泵機組相對應的回水溫度為37°C。
7.根據權利要求1或2或3所述的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，其特征在于:所述熱泵循環管對制熱單效吸收式熱泵機組的供水溫度為60°C，該制熱單效吸收式熱泵機組對熱泵循環管的回水溫度為20°C。
8.根據權利要求1或2或3所述的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統，其特征在于:所述用戶制熱管進制熱單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為58°C，該用戶制熱管出制熱單效吸收式熱泵機組的一端的溫度為70°C。
全文摘要
本發明涉及一種基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統。目前還沒有一種結構簡單，設計合理，熱能利用率高的基于熱泵新型低溫熱電冷聯供系統。本發明包括高壓蒸汽管、汽輪機、發電機、凝汽器和鍋爐連接管，其特征是還包括供暖低壓蒸汽管、供暖凝水管、電廠余熱單效熱泵機組、制冷單效吸收式熱泵機組、熱泵機組回路管、回路循環泵、用戶制冷管、冷卻塔、冷卻塔進水管、冷卻塔出水管、冷卻水循環泵、電廠循環冷卻水管、熱泵冷卻塔、冷卻塔循環管、制熱單效吸收式熱泵機組、供暖制熱管、熱泵循環管和用戶制熱管，供暖低壓蒸汽管與制冷單效吸收式熱泵機組連接，供暖凝水管與電廠余熱單效熱泵機組連接。本發明的結構設計合理，節能環保，熱能利用率高。
文檔編號F25B27/02GK103075841SQ20131000976
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者胡亞才, 陳裕華, 鮑獻忠, 王偉軍, 余建良, 黃定雄, 方韜 申請人:杭州能源投資管理有限公司