CN108266777B - 一种电力调峰燃气热电联产余热回收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力调峰燃气热电联产余热回收装置及方法，该装置包括设置在电厂内部的中心城区供热系统和外送区域供热系统，两系统均由高温蓄热罐、低温蓄热罐、汽水换热器、热泵机组、烟气换热器以及阀门等附件组成。该方法通过不同的阀门开关组合，调节该装置运行方式，使其分别运行在电负荷低谷时段和电负荷高峰时段。本发明实现了冬季燃气热电联产电厂的热电解耦，在保证中心城区原有热网供热能力不变的情况下，回收烟气全热，增加的供热能力外送至新增供热区域，同时大幅增加燃气电厂冬季的电力调峰能力，减少“弃风”现象。本发明还使得中心城区热网仍按照原供热方式运行，只需要对外送区域的末端热力站进行大温差换热机组的改造或新建，减少改造或新建费用。

Description

一种电力调峰燃气热电联产余热回收装置及方法

技术领域

本发明涉及一种换热装置及方法，具体涉及一种利用蓄热技术与燃气热电联产及电厂余热回收相结合的电力调峰燃气热电联产余热回收装置及方法，属于能源动力与技术领域。

背景技术

我国北方地区是风能富集地区，主要集中在内蒙古和甘肃北部、黑龙江和吉林东部以及辽东半岛沿海、青藏高原、三北地区的北部和沿海。这些地区的风电迅速发展，其装机容量逐年增长。然而，风电出力具有随机性和反负荷性，给电网调峰带来极大难度。风电开发集中在三北地区，当地用电负荷小，消纳能力不足，同时电网建设落后，风电外送难，以上现状导致严重的“弃风”现象。

目前，我国冬季热电联产采用“以热定电”的运行方式，在保证供热的前提下，热电联产机组的电力调节能力丧失。在冬季，特别是夜间，风力丰富而电网负荷处于低谷时段，为了让更多的风电上网，电网在冬季不得不开始调度热电联产电厂，形成了电力平衡和热力平衡相互驱离的矛盾局面。

我国北方地区冬季雾霾严重，供热是造成雾霾加剧的重要原因。受环保因素影响，各地纷纷进行“煤改气”，导致天然气消费量大幅增加。但天然气大规模应用的同时，面临的问题也更加突出，包括供气紧张、供热成本大幅提高、排放大量氮氧化物等。因此应提高天然气的利用效率，特别是供热效率，对天然气的余热进行充分挖潜，“吃干榨净”。回收烟气全热是提高天然气供热效率的主要方式，烟气余热回收潜力巨大，若排烟温度降低至20℃，可使供热效率提升15-20％。在冬季天然气气源紧缺的情况下，可以利用电锅炉或空气源热泵、地源热泵等各类热泵系统消耗电厂的低谷电量供热，从而保障电厂的供热出力不变，缓解天然气“气荒”引起的电厂供热能力不足问题。

回收烟气全热需要在热力站进行大温差改造，以降低热网回水温度，但现状中心城区的很多老旧热力站空间狭小，不具备改造条件，利用中心城区原有热网回收烟气余热难度较大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用热泵以及蓄热罐与燃气热电联产相结合的电力调峰燃气热电联产余热回收装置及方法，以实现烟气全热回收基础上增加燃气热电联产机组的电力调峰能力。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电力调峰燃气热电联产余热回收装置，其特征在于，该装置包括设置在电厂内部的中心城区供热系统和外送区域供热系统；

所述中心城区供热系统主要由高温蓄热罐(1)、汽水换热器(2)、热泵机组(3)、热泵机组(4)、烟气换热器(5)、低温蓄热罐(6)、汽水换热器(7)、低温蓄热罐(8)、电锅炉(9)、循环水泵(10-14)和阀门(15-26)组成；其中，一次网回水管道经循环水泵(14)分别连接阀门(15)的进口和高温蓄热罐(1)的底部进/出口，阀门(15)的出口并联连接热泵机组(3)的冷凝器进口、热泵机组(4)的冷凝器进口和阀门(25)；阀门(25)连接电锅炉(9)的进口，电锅炉(9)的出口连接阀门(26)；汽水换热器(2)的进口分别与热泵机组(3)和热泵机组(4)的冷凝器出口并联连接，汽水换热器(2)的出口分别与阀门(26)的出口、阀门(16)的进口并联连接，阀门(16)的出口和高温蓄热罐(1)的顶部进/出口并联连接至一次网供水管道；低温蓄热罐(6)的顶部进/出口分别与烟气换热器(5)的出口和阀门(17)的进口并联连接，阀门(17)的出口连接热泵机组(3)的蒸发器进口，热泵机组(3)的蒸发器出口经阀门(18)分别并联连接循环水泵(10)的进口、循环水泵(11)的进口和阀门(19)的进口；循环水泵(11)的出口经阀门(20)连接低温蓄热罐(6)的底部进/出口，阀门(19)的出口亦连接低温蓄热罐(6)的底部进/出口，循环水泵(10)的出口连接烟气换热器(5)的进口；低温蓄热罐(8)的顶部进/出口经阀门(21)与热泵机组(4)的蒸发器进口连接，热泵机组(4)的蒸发器出口经循环水泵(13)和阀门(22)连接低温蓄热罐(8)的底部进/出口；低温蓄热罐(8)的另一顶部进/出口经阀门(23)与汽水换热器(7)的出口连接，低温蓄热罐(8)的另一底部进/出口经循环水泵(12)和阀门(24)连接汽水换热器(7)的进口；烟气换热器(5)的烟道出口连接烟气换热器(33)的烟道进口；

所述外送区域供热系统主要由热泵机组(27)、热泵机组(28)、烟气换热器(29)、低温蓄热罐(30)、汽水换热器(31)、低温蓄热罐(32)、烟气换热器(33)、热泵机组(34)、汽水换热器(35)、电锅炉(36)、高温蓄热罐(37)、循环水泵(38-42)和阀门(43-57)组成；其中，另一一次网回水管道经循环水泵(38)和烟气换热器(33)并联连接高温蓄热罐(37)的底部进/出口、阀门(51)的进口和阀门(55)的进口，阀门(55)的出口连接电锅炉(36)的进口，电锅炉(36)的出口连接阀门(56)的进口；阀门(51)的出口并联连接阀门(52)的进口和阀门(54)的进口，阀门(52)的出口连接热泵机组(34)的进口，热泵机组(34)的出口连接阀门(53)进口，阀门(53)和阀门(54)的出口共同并联连接热泵机组(27)和热泵机组(28)的冷凝器进口；汽水换热器(35)的进口分别与热泵机组(27)和热泵机组(28)的冷凝器出口并联连接，汽水换热器(35)的出口连接阀门(57)的进口，阀门(56)的出口、阀门(57)的出口和高温蓄热罐(37)的顶部进/出口并联连接至另一一次网供水管道；低温蓄热罐(30)的顶部进/出口分别与烟气换热器(29)的出口和阀门(49)的进口并联连接，阀门(49)的出口连接热泵机组(27)的蒸发器进口，热泵机组(27)的蒸发器出口经阀门(50)分别并联连接循环水泵(39)的进口、循环水泵(40)的进口和阀门(43)的进口；循环水泵(39)的出口经阀门(44)连接低温蓄热罐(30)的底部进/出口，阀门(43)的出口亦连接低温蓄热罐(30)的底部进/出口，循环水泵(40)的出口连接烟气换热器(29)的进口；低温蓄热罐(32)的顶部进/出口经阀门(45)与热泵机组(28)的蒸发器进口连接，热泵机组(28)的蒸发器出口经循环水泵(42)和阀门(46)连接低温蓄热罐(32)的底部进/出口；低温蓄热罐(32)的另一顶部进/出口经阀门(47)与汽水换热器(31)的出口连接，低温蓄热罐(32)的另一底部进/出口经循环水泵(41)和阀门(48)连接汽水换热器(31)的进口；烟气换热器(33)的烟道出口连接烟气换热器(29)的烟道进口，烟气换热器(29)的烟道出口连通大气。

在一个优选的实施例中，热泵机组(3)和热泵机组(27)采用电热泵和吸收式热泵并联的形式，利用电热泵和抽汽驱动的吸收式热泵回收系统烟气余热；同时，(4)热泵机组和热泵机组(28)采用电热泵，利用电热泵消耗系统发电量以减小上网电量，实现低谷期较低的发电出力。

在一个优选的实施例中，烟气换热器(5)和烟气换热器(29)采用直接接触式换热形式。

在一个优选的实施例中，低温蓄热罐(8)和低温蓄热罐(32)可共用。

在一个优选的实施例中，热泵机组(34)为空气源热泵或地源热泵。

一种采用上述装置实现的电力调峰燃气热电联产余热回收方法，其特征在于，该方法通过不同的阀门开关组合，调节该装置的运行方式，使其分别运行在电负荷低谷时段和电负荷高峰时段：

电负荷低谷时段：该装置运行在背压工况，在所述中心城区供热系统中，关闭循环水泵(12)、阀门(19)、阀门(23-26)，开启循环水泵(10)、循环水泵(11)、循环水泵(13)、循环水泵(14)、阀门(15)、阀门(17)、阀门(18)和阀门(20-22)，经所述一次网回水管道流回的一次网回水经过循环水泵(14)与来自高温蓄热罐(1)底部出口的低温水汇合，分别进入热泵机组(3)和热泵机组(4)被加热；然后，进入汽水换热器(2)，被热电厂的高温抽汽加热至供水温度，一部分进入所述一次网供水管道送入末端热力站，另一部分进入高温蓄热罐(1)；同时低温蓄热罐(8)中的水经顶部出口进入热泵机组(4)的蒸发器，被降温后经过循环水泵(13)从底部进口送回低温蓄热罐(8)；从热泵机组(3)的蒸发器出口流出的水分为两路：一部分经过循环水泵(11)从底部进口送回低温蓄热罐(6)，另一部分经过循环水泵(10)进入烟气换热器(5)与烟气进行换热后，与来自低温蓄热罐(6)顶部出口的水混合，进入热泵机组(3)的蒸发器；烟气换热器(5)中被降温后的烟气进入烟气换热器(33)；

在外送区域供热系统中，关闭循环水泵(41)、阀门(43)、阀门(47)、阀门(48)、阀门(52)、阀门(53)、阀门(55)和阀门(56)，开启循环水泵(38-40)、循环水泵(42)、阀门(44-46)、阀门(49-51)、阀门(54)和阀门(57)，经所述另一一次网回水管道流回的一次网低温回水经过循环水泵(38)进入烟气换热器(33)，与来自烟气换热器(5)出口的烟气换热；然后，与来自高温蓄热罐(37)底部出口的低温水汇合，分别进入热泵机组(27)和热泵机组(28)被加热；再然后，进入汽水换热器(35)，被热电厂的高温抽汽加热至供水温度，一部分进入所述另一一次网供水管道送入末端热力站，另一部分进入高温蓄热罐(37)；同时，低温蓄热罐(32)中的水经顶部出口进入热泵机组(28)的蒸发器，被降温后经过循环水泵(42)从底部进口送回低温蓄热罐(32)；从热泵机组(27)的蒸发器出口流出的水分为两路：一部分经过循环水泵(39)从底部进口送回低温蓄热罐(30)，另一部分经过循环水泵(40)进入烟气换热器(29)与烟气进行换热后，与来自低温蓄热罐(30)顶部出口的水混合，进入热泵机组(27)的蒸发器；烟气换热器(29)中被降温后的烟气排入大气；

电负荷高峰期时段：该装置运行在纯凝或抽凝工况，在所述中心城区供热系统中，关闭阀门(15-18)、阀门(20-22)、阀门(25)、阀门(26)、循环水泵(11)和循环水泵(13)，开启阀门(19)、阀门(23)、阀门(24)、循环水泵(10)、循环水泵(12)和循环水泵(14)，经所述一次网回水管道流回的一次网回水经过循环水泵(14)从底部进口进入高温蓄热罐(1)，将高温蓄热罐(1)中的储水从顶部出口顶出，进入所述一次网供水管道送至末端热力站；同时低温蓄热罐(6)中的储水从底部出口经循环水泵(10)进入烟气换热器(5)，与烟气换热后从顶部进口进入低温蓄热罐(6)；在烟气换热器(5)中降温后的烟气进入烟气换热器(33)；低温蓄热罐(8)中的储水从底部出口经循环水泵(12)进入汽水换热器(7)，与电厂乏汽换热后从顶部进口进入低温蓄热罐(8)；

在外送区域供热系统中，关闭阀门(44-46)、阀门(49)、阀门(50-57)、循环水泵(39)和循环水泵(42)，开启阀门(43)、阀门(47)、阀门(48)、循环水泵(38)、循环水泵(40)和循环水泵(41)，经所述另一一次网回水管道流回的一次网回水经过循环水泵(38)进入烟气换热器(33)，与烟气换热后从底部进口进入高温蓄热罐(37)，并将高温蓄热罐(37)中的储水从顶部出口顶出，进入所述另一一次网供水管道送至末端热力站；同时低温蓄热罐(30)中的储水从底部出口经循环水泵(40)进入烟气换热器(29)，与烟气换热后从顶部进口进入低温蓄热罐(30)；低温蓄热罐(32)中的储水从底部出口经循环水泵(41)进入汽水换热器(31)，与电厂乏汽换热后从顶部进口进入低温蓄热罐(32)。

在“气荒”时期，电负荷低谷时段，开启阀门(25)、阀门(26)、阀门(52)、阀门(53)、阀门(55)、阀门(56)，关闭阀门(54)，利用电锅炉(9)、电锅炉(36)和/或热泵机组(34)消耗电厂电力补充热网热量，保证电厂供热能力不变。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的余热回收装置由中心城区供热系统和外送区域供热系统组成，且供热系统中包括由热泵、高温蓄热罐、低温蓄热罐、阀门和循环水泵构成的蓄放能系统，在电负荷高峰和低谷时段，通过电厂内机组阀门控制抽汽量，同时利用间歇运行的电热泵调节电厂上网电量，利用高温蓄热罐平衡系统供热量与热负荷之间的差异，利用低温蓄热罐稳定乏汽余热量和烟气余热量，从而显著提高了热电厂的电力调峰能力，使热电联产系统实现“热电解耦”，参与电网调节。2、本发明通过使用热泵回收烟气热量，在保证中心城区供热量不变的情况下，可增加供热能力，通过新建热力管线将热量供至外送区域。中心城区热网仍按照原来的供热方式运行，只需要对外送区域的末端热力站进行大温差换热机组的改造或新建，减少改造或新建费用。3、本发明的余热回收装置可回收燃气热电厂的烟气冷凝汽化潜热，降低排烟温度，提高热电厂供热能力，提升系统能源利用效率，降低对环境的污染。4、本发明在“气荒”出现时，可以利用电锅炉或各类热泵系统进一步消耗电厂的低谷电力供热，保障电厂的供热能力不变。

附图说明

图1是本发明中心城区供热系统的结构示意图；

图2是本发明外送区域供热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

本发明提供的电力调峰燃气热电联产余热回收装置包括设置在电厂内部的中心城区供热系统和外送区域供热系统，其设计思路是保证中心城区原有热网供热能力不变的情况下，回收烟气全热，增加的供热能力外送至新增供热区域，同时大幅增加燃气电厂冬季的电力调峰能力。

如图1所示，中心城区供热系统主要由高温蓄热罐1、汽水换热器2、热泵机组3、热泵机组4、烟气换热器5、低温蓄热罐6、汽水换热器7、低温蓄热罐8、电锅炉9、循环水泵10-14和阀门15-26组成。其中，一次网回水管道1-1经循环水泵14分别连接阀门15的进口和高温蓄热罐1的底部进/出口，阀门15的出口并联连接热泵机组3的冷凝器进口、热泵机组4的冷凝器进口和阀门25。阀门25连接电锅炉9的进口，电锅炉9的出口连接阀门26。汽水换热器2的进口分别与热泵机组3和热泵机组4的冷凝器出口并联连接，汽水换热器2的出口分别与阀门26的出口、阀门16的进口并联连接，阀门16的出口和高温蓄热罐1的顶部进/出口并联连接至一次网供水管道1-2。低温蓄热罐6的顶部进/出口分别与烟气换热器5的出口和阀门17的进口并联连接，阀门17的出口连接热泵机组3的蒸发器进口，热泵机组3的蒸发器出口经阀门18分别并联连接循环水泵10的进口、循环水泵11的进口和阀门19的进口。循环水泵11的出口经阀门20连接低温蓄热罐6的底部进/出口，阀门19的出口亦连接低温蓄热罐6的底部进/出口，循环水泵10的出口连接烟气换热器5的进口。低温蓄热罐8的顶部进/出口经阀门21与热泵机组4的蒸发器进口连接，热泵机组4的蒸发器出口经循环水泵13和阀门22连接低温蓄热罐8的底部进/出口。低温蓄热罐8的另一顶部进/出口经阀门23与汽水换热器7的出口连接，低温蓄热罐8的另一底部进/出口经循环水泵12和阀门24连接汽水换热器7的进口。烟气换热器5的烟道出口连接烟气换热器33的烟道进口。

如图2所示，外送区域供热系统主要由热泵机组27、热泵机组28、烟气换热器29、低温蓄热罐30、汽水换热器31、低温蓄热罐32、烟气换热器33、热泵机组34、汽水换热器35、电锅炉36、高温蓄热罐37、循环水泵38-42和阀门43-57组成。其中，一次网回水管道1-3经循环水泵38和烟气换热器33并联连接高温蓄热罐37的底部进/出口和阀门51、阀门55的进口，阀门55的出口连接电锅炉36的进口，电锅炉36的出口连接阀门56的进口。阀门51的出口并联连接阀门52的进口和阀门54的进口，阀门52的出口连接热泵机组34的进口，热泵机组34的出口连接阀门53的进口，阀门53和阀门54的出口共同并联连接热泵机组27和热泵机组28的冷凝器进口。汽水换热器35的进口分别与热泵机组27和热泵机组28的冷凝器出口并联连接，汽水换热器35的出口连接阀门57的进口，阀门56的出口、阀门57的出口和高温蓄热罐37的顶部进/出口并联连接至一次网供水管道1-4。低温蓄热罐30的顶部进/出口分别与烟气换热器29的出口和阀门49的进口并联连接，阀门49的出口连接热泵机组27的蒸发器进口，热泵机组27的蒸发器出口经阀门50分别并联连接循环水泵39的进口、循环水泵40的进口和阀门43的进口。循环水泵39的出口经阀门44连接低温蓄热罐30的底部进/出口，阀门43的出口亦连接低温蓄热罐30的底部进/出口，循环水泵40的出口连接烟气换热器29的进口。低温蓄热罐32的顶部进/出口经阀门45与热泵机组28的蒸发器进口连接，热泵机组28的蒸发器出口经循环水泵42和阀门46连接低温蓄热罐32的底部进/出口。低温蓄热罐32的另一顶部进/出口经阀门47与汽水换热器31的出口连接，低温蓄热罐32的另一底部进/出口经循环水泵41和阀门48连接汽水换热器31的进口。烟气换热器33的烟道出口连接烟气换热器29的烟道进口，烟气换热器29的烟道出口连通大气。

在一个优选的实施例中，热泵机组3和热泵机组27可以采用电热泵和吸收式热泵并联的形式，利用电热泵和抽汽驱动的吸收式热泵回收系统烟气余热；同时，热泵机组4和热泵机组28可以采用电热泵，利用电热泵消耗系统发电量以减小上网电量，实现低谷期较低的发电出力。

在一个优选的实施例中，烟气换热器5和烟气换热器29可采用直接接触式换热形式，充分回收烟气余热，无金属换热面，有效避免腐蚀。

在一个优选的实施例中，低温蓄热罐8和低温蓄热罐32可共用。

在一个优选的实施例中，热泵机组34可以是空气源热泵、地源热泵等各类热泵机组。

基于以上实施例中的提供的电力调峰燃气热电联产余热回收装置，本发明还提出了一种电力调峰燃气热电联产余热回收方法，该方法通过不同的阀门开关组合，调节该装置的运行方式，使其分别运行在电负荷低谷时段和电负荷高峰时段：

电负荷低谷时段：该装置运行在背压工况，在中心城区供热系统中，关闭循环水泵12、阀门19、阀门23-26，开启循环水泵10、循环水泵11、循环水泵13、循环水泵14、阀门15、阀门17、阀门18和阀门20-22，经一次网回水管道1-1流回的一次网回水经过循环水泵14与来自高温蓄热罐1底部出口的低温水汇合，分别进入热泵机组3和热泵机组4被加热；然后，进入汽水换热器2，被热电厂的高温抽汽加热至供水温度，一部分进入一次网供水管道1-2送入末端热力站，另一部分进入高温蓄热罐1；同时低温蓄热罐8中的水经顶部出口进入热泵机组4的蒸发器，被降温后经过循环水泵13从底部进口送回低温蓄热罐8；从热泵机组3的蒸发器出口流出的水分为两路：一部分经过循环水泵11从底部进口送回低温蓄热罐6，另一部分经过循环水泵10进入烟气换热器5与烟气进行换热后，与来自低温蓄热罐6顶部出口的水混合，进入热泵机组3的蒸发器；烟气换热器5中被降温后的烟气进入烟气换热器33。

在外送区域供热系统中，关闭循环水泵41、阀门43、阀门47、阀门48、阀门52、阀门53、阀门55和阀门56，开启循环水泵38-40、循环水泵42、阀门44-46、阀门49-51、阀门54和阀门57，经一次网回水管道1-3流回的一次网低温回水经过循环水泵38进入烟气换热器33，与来自烟气换热器5出口的烟气换热；然后，与来自高温蓄热罐37底部出口的低温水汇合，分别进入热泵机组27和热泵机组28被加热；再然后，进入汽水换热器35，被热电厂的高温抽汽加热至供水温度，一部分进入供水管道1-4送入末端热力站，另一部分进入高温蓄热罐37；同时，低温蓄热罐32中的水经顶部出口进入热泵机组28的蒸发器，被降温后经过循环水泵42从底部进口送回低温蓄热罐32；从热泵机组27的蒸发器出口流出的水分为两路：一部分经过循环水泵39从底部进口送回低温蓄热罐30，另一部分经过循环水泵40进入烟气换热器29与烟气进行换热后，与来自低温蓄热罐30顶部出口的水混合，进入热泵机组27的蒸发器；烟气换热器29中被降温后的烟气排入大气。

电负荷高峰期时段：该装置运行在纯凝或抽凝工况，在中心城区供热系统中，关闭阀门15-18、阀门20-22、阀门25、阀门26、循环水泵11和循环水泵13，开启阀门19、阀门23、阀门24、循环水泵10、循环水泵12和循环水泵14，经一次网回水管道1-1流回的一次网回水经过循环水泵14从底部进口进入高温蓄热罐1，将高温蓄热罐1中的储水从顶部出口顶出，进入一次网供水管道1-2送至末端热力站；同时低温蓄热罐6中的储水从底部出口经循环水泵10进入烟气换热器5，与烟气换热后从顶部进口进入低温蓄热罐6；在烟气换热器5中降温后的烟气进入烟气换热器33；低温蓄热罐8中的储水从底部出口经循环水泵12进入汽水换热器7，与电厂乏汽换热后从顶部进口进入低温蓄热罐8。

在外送区域供热系统中，关闭阀门44-46、阀门49、阀门50-57、循环水泵39和循环水泵42，开启阀门43、阀门47、阀门48、循环水泵38、循环水泵40和循环水泵41，经一次网回水管道1-3流回的一次网回水经过循环水泵38进入烟气换热器33，与烟气换热后从底部进口进入高温蓄热罐37，并将高温蓄热罐37中的储水从顶部出口顶出，进入一次网供水管道1-4送至末端热力站；同时低温蓄热罐30中的储水从底部出口经循环水泵40进入烟气换热器29，与烟气换热后从顶部进口进入低温蓄热罐30；低温蓄热罐32中的储水从底部出口经循环水泵41进入汽水换热器31，与电厂乏汽换热后从顶部进口进入低温蓄热罐32。

在一个优选的实施例中，在“气荒”时期，电负荷低谷时段，开启阀门25、阀门26、阀门52、阀门53、阀门55、阀门56，关闭阀门54，利用电锅炉9、电锅炉36和/或热泵机组34消耗电厂电力补充热网热量，保证电厂供热能力不变；但在非“气荒”时期，不建议采用此种方式实现电厂的热电解耦。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种电力调峰燃气热电联产余热回收装置，其特征在于，该装置包括设置在电厂内部的中心城区供热系统和外送区域供热系统；

所述中心城区供热系统主要由第一高温蓄热罐（1）、第一汽水换热器（2）、第一热泵机组（3）、第二热泵机组（4）、第一烟气换热器（5）、第一低温蓄热罐（6）、第二汽水换热器（7）、第二低温蓄热罐（8）、第一电锅炉（9）、第一至第五循环水泵（10、11、12、13、14）和第一至第十二阀门（15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26）组成；其中，一次网回水管道经第五循环水泵（14）分别连接第一阀门（15）的进口和第一高温蓄热罐（1）的底部进/出口，第一阀门（15）的出口并联连接第一热泵机组（3）的冷凝器进口、第二热泵机组（4）的冷凝器进口和第十一阀门（25）；第十一阀门（25）连接第一电锅炉（9）的进口，第一电锅炉（9）的出口连接第十二阀门（26）；第一汽水换热器（2）的进口分别与第一热泵机组（3）和第二热泵机组（4）的冷凝器出口并联连接，第一汽水换热器（2）的出口分别与第十二阀门（26）的出口、第二阀门（16）的进口并联连接，第二阀门（16）的出口和第一高温蓄热罐（1）的顶部进/出口并联连接至一次网供水管道；第一低温蓄热罐（6）的顶部进/出口分别与第一烟气换热器（5）的出口和第三阀门（17）的进口并联连接，第三阀门（17）的出口连接第一热泵机组（3）的蒸发器进口，第一热泵机组（3）的蒸发器出口经第四阀门（18）分别并联连接第一循环水泵（10）的进口、第二循环水泵（11）的进口和第五阀门（19）的进口；第二循环水泵（11）的出口经第六阀门（20）连接第一低温蓄热罐（6）的底部进/出口，第五阀门（19）的出口亦连接第一低温蓄热罐（6）的底部进/出口，第一循环水泵（10）的出口连接第一烟气换热器（5）的进口；第二低温蓄热罐（8）的顶部进/出口经第七阀门（21）与第二热泵机组（4）的蒸发器进口连接，第二热泵机组（4）的蒸发器出口经第四循环水泵（13）和第八阀门（22）连接第二低温蓄热罐（8）的底部进/出口；第二低温蓄热罐（8）的另一顶部进/出口经第九阀门（23）与第二汽水换热器（7）的出口连接，第二低温蓄热罐（8）的另一底部进/出口经第三循环水泵（12）和第十阀门（24）连接第二汽水换热器（7）的进口；第一烟气换热器（5）的烟道出口连接第三烟气换热器（33）的烟道进口；

所述外送区域供热系统主要由第三热泵机组（27）、第四热泵机组（28）、第二烟气换热器（29）、第三低温蓄热罐（30）、第三汽水换热器（31）、第四低温蓄热罐（32）、第三烟气换热器（33）、第五热泵机组（34）、第四汽水换热器（35）、第二电锅炉（36）、第二高温蓄热罐（37）、第六至第十循环水泵（38、39、40、41、42）和第十三至第二十七阀门（43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57）组成；其中，另一一次网回水管道经第六循环水泵（38）和第三烟气换热器（33）并联连接第二高温蓄热罐（37）的底部进/出口、第二十一阀门（51）的进口和第二十五阀门（55）的进口，第二十五阀门（55）的出口连接第二电锅炉（36）的进口，第二电锅炉（36）的出口连接第二十六阀门（56）的进口；第二十一阀门（51）的出口并联连接第二十二阀门（52）的进口和第二十四阀门（54）的进口，第二十二阀门（52）的出口连接第五热泵机组（34）的进口，第五热泵机组（34）的出口连接第二十三阀门（53）进口，第二十三阀门（53）和第二十四阀门（54）的出口共同并联连接第三热泵机组（27）和第四热泵机组（28）的冷凝器进口；第四汽水换热器（35）的进口分别与第三热泵机组（27）和第四热泵机组（28）的冷凝器出口并联连接，第四汽水换热器（35）的出口连接第二十七阀门（57）的进口，第二十六阀门（56）的出口、第二十七阀门（57）的出口和第二高温蓄热罐（37）的顶部进/出口并联连接至另一一次网供水管道；第三低温蓄热罐（30）的顶部进/出口分别与第二烟气换热器（29）的出口和第十九阀门（49）的进口并联连接，第十九阀门（49）的出口连接第三热泵机组（27）的蒸发器进口，第三热泵机组（27）的蒸发器出口经第二十阀门（50）分别并联连接第七循环水泵（39）的进口、第八循环水泵（40）的进口和第十三阀门（43）的进口；第七循环水泵（39）的出口经第十四阀门（44）连接第三低温蓄热罐（30）的底部进/出口，第十三阀门（43）的出口亦连接第三低温蓄热罐（30）的底部进/出口，第八循环水泵（40）的出口连接第二烟气换热器（29）的进口；第四低温蓄热罐（32）的顶部进/出口经第十五阀门（45）与第四热泵机组（28）的蒸发器进口连接，第四热泵机组（28）的蒸发器出口经第十循环水泵（42）和第十六阀门（46）连接第四低温蓄热罐（32）的底部进/出口；第四低温蓄热罐（32）的另一顶部进/出口经第十七阀门（47）与第三汽水换热器（31）的出口连接，第四低温蓄热罐（32）的另一底部进/出口经第九循环水泵（41）和第十八阀门（48）连接第三汽水换热器（31）的进口；第三烟气换热器（33）的烟道出口连接第二烟气换热器（29）的烟道进口，第二烟气换热器（29）的烟道出口连通大气。

2.如权利要求1所述的一种电力调峰燃气热电联产余热回收装置，其特征在于，第一热泵机组（3）和第三热泵机组（27）采用电热泵和吸收式热泵并联的形式，利用电热泵和抽汽驱动的吸收式热泵回收系统烟气余热；同时，第二热泵机组（4）和第四热泵机组（28）采用电热泵，利用电热泵消耗系统发电量以减小上网电量，实现低谷期较低的发电出力。

3.如权利要求1所述的一种电力调峰燃气热电联产余热回收装置，其特征在于，第一烟气换热器（5）和第二烟气换热器（29）采用直接接触式换热形式。

4.如权利要求1所述的一种电力调峰燃气热电联产余热回收装置，其特征在于，第二低温蓄热罐（8）和第四低温蓄热罐（32）可共用。

5.如权利要求1所述的一种电力调峰燃气热电联产余热回收装置，其特征在于，第五热泵机组（34）为空气源热泵或地源热泵。

6.一种采用如权利要求1所述装置实现的电力调峰燃气热电联产余热回收方法，其特征在于，该方法通过不同的阀门开关组合，调节该装置的运行方式，使其分别运行在电负荷低谷时段和电负荷高峰时段：

电负荷低谷时段：该装置运行在背压工况，在所述中心城区供热系统中，关闭第三循环水泵（12）、第五阀门（19）、第九至第十二阀门（23、24、25、26），开启第一循环水泵（10）、第二循环水泵（11）、第四循环水泵（13）、第五循环水泵（14）、第一阀门（15）、第三阀门（17）、第四阀门（18）和第六至第八阀门（20、21、22），经所述一次网回水管道流回的一次网回水经过第五循环水泵（14）与来自第一高温蓄热罐（1）底部出口的低温水汇合，分别进入第一热泵机组（3）和第二热泵机组（4）被加热；然后，进入第一汽水换热器（2），被热电厂的高温抽汽加热至供水温度，一部分进入所述一次网供水管道送入末端热力站，另一部分进入第一高温蓄热罐（1）；同时第二低温蓄热罐（8）中的水经顶部出口进入第二热泵机组（4）的蒸发器，被降温后经过第四循环水泵（13）从底部进口送回第二低温蓄热罐（8）；从第一热泵机组（3）的蒸发器出口流出的水分为两路：一部分经过第二循环水泵（11）从底部进口送回第一低温蓄热罐（6），另一部分经过第一循环水泵（10）进入第一烟气换热器（5）与烟气进行换热后，与来自第一低温蓄热罐（6）顶部出口的水混合，进入第一热泵机组（3）的蒸发器；第一烟气换热器（5）中被降温后的烟气进入第三烟气换热器（33）；

在外送区域供热系统中，关闭第九循环水泵（41）、第十三阀门（43）、第十七阀门（47）、第十八阀门（48）、第二十二阀门（52）、第二十三阀门（53）、第二十五阀门（55）和第二十六阀门（56），开启第六至第八循环水泵（38、39、40）、第十循环水泵（42）、第十四至第十六阀门（44、45、46）、第十九至第二十一阀门（49、50、51）、第二十四阀门（54）和第二十七阀门（57），经所述另一一次网回水管道流回的一次网低温回水经过第六循环水泵（38）进入第三烟气换热器（33），与来自第一烟气换热器（5）出口的烟气换热；然后，与来自第二高温蓄热罐（37）底部出口的低温水汇合，分别进入第三热泵机组（27）和第四热泵机组（28）被加热；再然后，进入第四汽水换热器（35），被热电厂的高温抽汽加热至供水温度，一部分进入所述另一一次网供水管道送入末端热力站，另一部分进入第二高温蓄热罐（37）；同时，第四低温蓄热罐（32）中的水经顶部出口进入第四热泵机组（28）的蒸发器，被降温后经过第十循环水泵（42）从底部进口送回第四低温蓄热罐（32）；从第三热泵机组（27）的蒸发器出口流出的水分为两路：一部分经过第七循环水泵（39）从底部进口送回第三低温蓄热罐（30），另一部分经过第八循环水泵（40）进入第二烟气换热器（29）与烟气进行换热后，与来自第三低温蓄热罐（30）顶部出口的水混合，进入第三热泵机组（27）的蒸发器；第二烟气换热器（29）中被降温后的烟气排入大气；

电负荷高峰期时段：该装置运行在纯凝或抽凝工况，在所述中心城区供热系统中，关闭第一至第四阀门（15、16、17、18）、第六至第八阀门（20、21、22）、第十一阀门（25）、第十二阀门（26）、第二循环水泵（11）和第四循环水泵（13），开启第五阀门（19）、第九阀门（23）、第十阀门（24）、第一循环水泵（10）、第三循环水泵（12）和第五循环水泵（14），经所述一次网回水管道流回的一次网回水经过第五循环水泵（14）从底部进口进入第一高温蓄热罐（1），将第一高温蓄热罐（1）中的储水从顶部出口顶出，进入所述一次网供水管道送至末端热力站；同时第一低温蓄热罐（6）中的储水从底部出口经第一循环水泵（10）进入第一烟气换热器（5），与烟气换热后从顶部进口进入第一低温蓄热罐（6）；在第一烟气换热器（5）中降温后的烟气进入第三烟气换热器（33）；第二低温蓄热罐（8）中的储水从底部出口经第三循环水泵（12）进入第二汽水换热器（7），与电厂乏汽换热后从顶部进口进入第二低温蓄热罐（8）；

在外送区域供热系统中，关闭第十四至第十六阀门（44、45、46）、第十九阀门（49）、第二十至第二十七阀门（50、51、52、53、54、55、56、57）、第七循环水泵（39）和第十循环水泵（42），开启第十三阀门（43）、第十七阀门（47）、第十八阀门（48）、第六循环水泵（38）、第八循环水泵（40）和第九循环水泵（41），经所述另一一次网回水管道流回的一次网回水经过第六循环水泵（38）进入第三烟气换热器（33），与烟气换热后从底部进口进入第二高温蓄热罐（37），并将第二高温蓄热罐（37）中的储水从顶部出口顶出，进入所述另一一次网供水管道送至末端热力站；同时第三低温蓄热罐（30）中的储水从底部出口经第八循环水泵（40）进入第二烟气换热器（29），与烟气换热后从顶部进口进入第三低温蓄热罐（30）；第四低温蓄热罐（32）中的储水从底部出口经第九循环水泵（41）进入第三汽水换热器（31），与电厂乏汽换热后从顶部进口进入第四低温蓄热罐（32）。

7.如权利要求6所述的一种电力调峰燃气热电联产余热回收方法，其特征在于，在“气荒”时期，电负荷低谷时段，开启第十一阀门（25）、第十二阀门（26）、第二十二阀门（52）、第二十三阀门（53）、第二十五阀门（55）、第二十六阀门（56），关闭第二十四阀门（54），利用第一电锅炉（9）、第二电锅炉（36）和/或第五热泵机组（34）消耗电厂电力补充热网热量，保证电厂供热能力不变。

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