CN113623894B - 热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统及控制方法，主要包括余热锅炉、汽轮机组、凝汽器、轴封加热器、汽水换热器、热水型溴化锂制冷机组、烟气余热回收装置、冷却塔、水气换热装置、数据中心机房、机柜组、吸收式热泵、疏水换热器和采暖用户，烟气余热回收装置与汽水换热器生产高温热水，用于驱动热水型溴化锂制冷机组生产冷冻水为数据中心机房供冷，凝汽器的余热和热水型溴化锂制冷机组的余热在吸收式热泵的驱动下同时为采暖用户供暖。本发明通过回收多品位余热同时耦合居民供暖和数据中心供冷需求，既提升了电厂能效水平，又深度降低了数据中心PUE指标，具有广阔的应用前景。

Description

热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统及控制方法

技术领域

本发明属于综合能源技术领域，具体涉及一种热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统及控制方法，尤其适用于具有数据中心冷却需求的热电联产系统。

背景技术

针对火电厂方面，随着国家提出“碳达峰、碳中和”的战略目标，火电厂面临着节能减碳的巨大压力。火电厂是碳排放大户，特别是随着国内碳市场的不断成熟，急剧增加了火电厂的运营成本，然而火电厂通过余热资源回收来增加火电厂的能源利用效率，一方面可以相对地减少火电厂碳排放量，另一方面余热资源回收产生的减碳效果还可以部分抵消火电厂的碳排放。因此，火电厂亟需开拓新的用能场景，来加大火电厂余热资源的深度回收利用，提升火电厂的能源利用效率，缓解火电厂面临的减碳压力。另外，我国的数据中心与欧美国家先进数据中心相比还存在一定的差距，特别是平均电能使用效率（PUE）指标，虽然新建大规模数据中心PUE有所降低，但整体与国际上1.3-2的平均水平相比具有较大差距。

针对上述技术难题，本发明创造则是基于能量梯级利用原理，将热电厂的余热回收流程与数据中心机房的供冷流程进行有效集成，以实现同时高效回收余热与满足数据中心机房供冷需求，同时利用居民采暖需求来回收利用热电厂和数据中心机房产生的余热资源，以进一步降低整体系统能耗水平而进行的发明创造，可以使得数据中心PUE值最低可接近1，实现真正的绿色数据中心。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、性能可靠、用于热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统及控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，包括余热锅炉、汽轮机组、凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、给水泵、第一冷却塔和第一循环水泵，所述余热锅炉沿着烟气流动方向依次设置有高压发生器、低压发生器和省煤器，所述省煤器的高温水出口同时与高压发生器的高温水进口和低压发生器的高温水进口连接，且在高压发生器的高温水进口安装有第三阀门，在低压发生器的高温水进口安装有第二阀门，所述高压发生器的高压蒸汽出口与汽轮机组的主蒸汽进口连接，所述低压发生器的低压蒸汽出口与汽轮机组的补汽进口连接，且在汽轮机组的补汽进口安装有第四阀门，所述汽轮机组的排汽口与凝汽器连接，所述凝汽器的冷却水出口和冷却水进口分别通过第二循环供水管和第二循环回水管与第一冷却塔的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第一冷却塔的冷却水进口安装有第二十三阀门，在第一冷却塔的冷却水出口安装有第一循环水泵和第二十四阀门，所述凝汽器的凝结水出口与凝结水泵的凝结水进口连接，所述凝结水泵的凝结水出口与轴封加热器的凝结水进口连接，所述轴封加热器的凝结水出口与给水泵的给水进口连接，其特征在于，还包括烟气余热回收装置、汽水换热器、热水型溴化锂制冷机组、第二冷却塔、第二循环水泵、第三循环水泵、水气换热装置、空气循环泵、数据中心机房、吸收式热泵、疏水换热器、采暖用户和热网循环水泵，所述烟气余热回收装置布置在余热锅炉的尾部，所述烟气余热回收装置的给水进口与给水泵的给水出口连接，所述烟气余热回收装置的给水出口同时与省煤器的给水进口和汽水换热器的给水进口连接，且在省煤器的给水进口安装有第一阀门，在汽水换热器的给水进口安装有第五阀门，所述省煤器的高温水出口还与高温水旁路的进水端连接，且在高温水旁路上安装有第六阀门，所述低压发生器的低压蒸汽出口还与汽水换热器的蒸汽进口连接，且在汽水换热器的蒸汽进口安装有第八阀门，所述热水型溴化锂制冷机组的高温水进口同时与汽水换热器的给水出口和高温水旁路的出水端连接，且在热水型溴化锂制冷机组的高温水进口安装有第十阀门，在汽水换热器的给水出口安装有第七阀门，所述热水型溴化锂制冷机组的高温水出口与给水泵的给水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组的高温水出口安装有第十一阀门，所述热水型溴化锂制冷机组的冷却水出口和冷却水进口分别通过第一循环供水管和第一循环回水管与第二冷却塔的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第二冷却塔的冷却水进口安装有第十二阀门，在第二冷却塔的冷却水出口安装有第二循环水泵和第十三阀门，所述热水型溴化锂制冷机组的冷冻水出口和冷冻水进口分别与水气换热装置的进水口和出水口连接，且在热水型溴化锂制冷机组的冷冻水出口安装有第十四阀门和第三循环水泵，在热水型溴化锂制冷机组的冷冻水进口安装有第十五阀门，所述水气换热装置的空气进口和空气出口分别通过冷风回风管和冷风供风管与数据中心机房的出风口和进风口连接，且在冷风回风管上安装有第十七阀门，在冷风供风管上安装有空气循环泵和第十六阀门，所述吸收式热泵的蒸汽进口通过采暖抽汽管与低压发生器的低压蒸汽出口连接，且在吸收式热泵的蒸汽进口安装有第十九阀门，所述疏水换热器的疏水进口通过第一疏水管同时与吸收式热泵的疏水出口和汽水换热器的疏水出口连接，且在疏水换热器的疏水进口安装有第二十一阀门，在吸收式热泵的疏水出口安装有第二十阀门，在汽水换热器的疏水出口安装有第九阀门，所述疏水换热器的疏水出口通过第二疏水管与凝汽器连接，且在第二疏水管上安装有第二十二阀门，所述采暖用户的热网出水端通过热网回水管同时与疏水换热器的热网水进口和吸收式热泵的热网水进口连接，且在热网回水管上安装有热网循环水泵，在疏水换热器的热网水进口安装有第二十九阀门，在吸收式热泵的热网水进口安装有第三十阀门，所述采暖用户的热网进水端通过热网供水管同时与疏水换热器的热网水出口和吸收式热泵的热网水出口连接，且在疏水换热器的热网水出口安装有第三十一阀门，在吸收式热泵的热网水出口安装有第三十二阀门，所述吸收式热泵的低温水进口分别通过第一循环供水支管和第二循环供水支管与第二循环供水管和第一循环供水管连接，且在第一循环供水支管上安装有第二十五阀门，在第二循环供水支管上安装有第二十七阀门，所述吸收式热泵的低温水出口分别通过第一循环回水支管和第二循环回水支管与第二循环回水管和第一循环回水管连接，且在第一循环回水支管上安装有第二十六阀门，在第二循环回水支管上安装有第二十八阀门。

进一步的，所述汽水换热器的疏水出口还通过疏水旁路与凝汽器连接，且在疏水旁路上安装有第十八阀门。

进一步的，所述水气换热装置的进水口和出水口还分别通过第一冷却水管和第二冷却水管与第二冷却塔的冷却水出口和冷却水进口连接，且在第一冷却水管上安装有第三十三阀门，在第二冷却水管上安装有第三十四阀门，此时，还在热水型溴化锂制冷机组的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第三十五阀门和第三十六阀门。

进一步的，所述烟气余热回收装置布置在余热锅炉内省煤器下游的尾部烟道中，用于回收利用烟气的低温余热。

进一步的，所述数据中心机房的出风口布置在数据中心机房的顶端，所述数据中心机房的进风口布置在数据中心机房的底端。

进一步的，所述数据中心机房内布置有机柜组，所述机柜组由N个机柜组成，所述机柜均用于存放计算机、服务器、控制器等IT设备。

进一步的，所述吸收式热泵用于回收凝汽器产生的余热资源和热水型溴化锂制冷机组产生的余热资源。

进一步的，所述吸收式热泵与疏水换热器的热网水侧采用并联连接的方式进行连接。

上述热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统的控制方法如下：

当数据中心机房投入使用后全年都需要供冷，此时，优先利用余热锅炉的低温烟气余热来为数据中心机房制冷，即：

打开第一阀门、第十阀门和第十一阀门，打开并调节第二阀门、第三阀门和第六阀门，来自给水泵的锅炉给水先进入烟气余热回收装置回收烟气低温余热来进行一次加热，然后进入省煤器进行二次加热后形成高温给水，省煤器所产生的高温给水一部分进入低压发生器和高压发生器，分别生产的低压蒸汽和高压蒸汽均用于供汽轮机组做功发电，另一部分则进入热水型溴化锂制冷机组作为高温驱动热源来生产冷冻水，降温后的给水再通过给水泵驱动进入烟气余热回收装置，由此形成一个循环；

此时，打开第十二阀门和第十三阀门，在第二循环水泵的驱动下，循环水进入热水型溴化锂制冷机组中带走热水型溴化锂制冷机组所产生的废热，然后输送至第二冷却塔进行散热，散热后的循环水再进入热水型溴化锂制冷机组，由此形成一个循环；

此时，打开第十四阀门、第十五阀门、第十六阀门和第十七阀门，热水型溴化锂制冷机组产生的冷冻水在第三循环水泵的驱动下进入水气换热装置，对来自数据中心机房的循环风进行冷却，冷却后的循环风在空气循环泵的驱动下进入数据中心机房进行冷却，由此来保证数据中心机房具有满足机柜组存放IT设备正常工作所需的环境温度。

当进入冬季采暖期后，采暖用户需要供暖，此时，利用凝汽器产生的余热和热水型溴化锂制冷机组产生的余热同时来为采暖用户供暖，即：

打开第十九阀门、第二十阀门、第二十一阀门、第二十二阀门、第二十五阀门、第二十六阀门、第二十七阀门、第二十八阀门、第二十九阀门、第三十阀门、第三十一阀门和第三十二阀门，关闭第十二阀门、第十三阀门、第二十三阀门和第二十四阀门，来自凝汽器的循环水余热和来自热水型溴化锂制冷机组的循环水余热分别不再进入第一冷却塔和第二冷却塔进行散热，而是均进入吸收式热泵，在来自低压发生器的低压蒸汽的热源驱动下，对来自采暖用户的热网水进行加热后再输送至采暖用户进行供暖，吸收式热泵产生的蒸汽疏水进入疏水换热器同时对来自采暖用户的热网水进行加热后，与吸收式热泵输出的热网水进行混合后一起输送至采暖用户进行供暖，在疏水换热器中经过降温的蒸汽疏水再输送至凝汽器。

当热电厂低负荷运行且余热锅炉产生的烟气余热不足而难以满足热水型溴化锂制冷机组所需的高温给水流量时，此时，利用低压发生器的低压蒸汽为热水型溴化锂制冷机组提供高温给水，且低压蒸汽形成的蒸汽疏水用来为采暖用户供暖，即：

打开并调节第一阀门和第五阀门，打开第七阀门和第八阀门，锅炉给水被烟气余热回收装置第一次加热后，一部分锅炉给水进入省煤器，另一部分锅炉给水进入汽水换热器后被来自低压发生器的低压蒸汽加热后形成高温给水，再输送至热水型溴化锂制冷机组来弥补烟气余热不足而少供的高温给水量；

此时，还打开第九阀门，关闭第十八阀门，汽水换热器产生的蒸汽疏水还直接输送至疏水换热器来对采暖用户供暖。

当室外环境温度逐渐降低且可以采用自然冷却的方式来满足数据中心机房制冷需求时；

此时，仅打开第十二阀门、第十三阀门、第十六阀门、第十七阀门、第三十三阀门和第三十四阀门，通过第二冷却塔的对外散热，仅利用室外环境冷量通过水气换热装置来为数据中心机房供冷；

此时，仅打开并调节第一阀门、第二阀门、第三阀门、第十九阀门、第二十阀门、第二十一阀门、第二十二阀门、第二十五阀门、第二十六阀门、第二十九阀门、第三十阀门、第三十一阀门和第三十二阀门，仅利用低压发生器的低压蒸汽驱动吸收式热泵回收凝汽器的余热来为采暖用户供暖，吸收式热泵形成的蒸汽疏水也利用疏水换热器加热热网水来为采暖用户供暖。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本发明基于能量梯级利用原理，实现了回收多品位余热与同时满足供冷和采暖需求的同步，既有效提升了热电厂的能源利用效率，又有效降低了数据中心机房的PUE指标，推进建设绿色数据中心；（2）在冬季采暖期，通过对外供暖来回收利用数据中心机房产生的余热资源，实现了数据中心的近零排放，可以使得数据中心PUE指标最低接近于1，处于国际领先水平，十分符合国家节能减排政策及未来碳中和的战略发展，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图中：余热锅炉1、汽轮机组2、凝汽器3、凝结水泵4、轴封加热器5、给水泵6、第一冷却塔7、第一循环水泵8、汽水换热器11、热水型溴化锂制冷机组12、第二冷却塔13、第二循环水泵14、第三循环水泵15、水气换热装置16、空气循环泵17、数据中心机房18、机柜组19、吸收式热泵21、疏水换热器22、采暖用户23、热网循环水泵24、第一阀门31、第二阀门32、第三阀门33、第四阀门34、第五阀门35、第六阀门36、第七阀门37、第八阀门38、第九阀门39、第十阀门40、第十一阀门41、第十二阀门42、第十三阀门43、第十四阀门44、第十五阀门45、第十六阀门46、第十七阀门47、第十八阀门48、第十九阀门49、第二十阀门50、第二十一阀门51、第二十二阀门52、第二十三阀门53、第二十四阀门54、第二十五阀门55、第二十六阀门56、第二十七阀门57、第二十八阀门58、第二十九阀门59、第三十阀门60、第三十一阀门61、第三十二阀门62、第三十三阀门63、第三十四阀门64、第三十五阀门65、第三十六阀门66、高温水旁路71、第一循环供水管72、第一循环回水管73、第一冷却水管74、第二冷却水管75、冷风供风管76、冷风回风管77、疏水旁路78、采暖抽汽管79、第一疏水管80、第二疏水管81、第二循环供水管82、第二循环回水管83、第一循环供水支管84、第一循环回水支管85、第二循环供水支管86、第二循环回水支管87、热网回水管88、热网供水管89、高压发生器01、低压发生器02、省煤器03、烟气余热回收装置04。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中，一种热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，包括余热锅炉1、汽轮机组2、凝汽器3、凝结水泵4、轴封加热器5、给水泵6、第一冷却塔7和第一循环水泵8，余热锅炉1沿着烟气流动方向依次设置有高压发生器01、低压发生器02和省煤器03，省煤器03的高温水出口同时与高压发生器01的高温水进口和低压发生器02的高温水进口连接，且在高压发生器01的高温水进口安装有第三阀门33，在低压发生器02的高温水进口安装有第二阀门32，高压发生器01的高压蒸汽出口与汽轮机组2的主蒸汽进口连接，低压发生器02的低压蒸汽出口与汽轮机组2的补汽进口连接，且在汽轮机组2的补汽进口安装有第四阀门34，汽轮机组2的排汽口与凝汽器3连接，凝汽器3的冷却水出口和冷却水进口分别通过第二循环供水管82和第二循环回水管83与第一冷却塔7的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第一冷却塔7的冷却水进口安装有第二十三阀门53，在第一冷却塔7的冷却水出口安装有第一循环水泵8和第二十四阀门54，凝汽器3的凝结水出口与凝结水泵4的凝结水进口连接，凝结水泵4的凝结水出口与轴封加热器5的凝结水进口连接，轴封加热器5的凝结水出口与给水泵6的给水进口连接；还包括烟气余热回收装置04、汽水换热器11、热水型溴化锂制冷机组12、第二冷却塔13、第二循环水泵14、第三循环水泵15、水气换热装置16、空气循环泵17、数据中心机房18、吸收式热泵21、疏水换热器22、采暖用户23和热网循环水泵24，烟气余热回收装置04布置在余热锅炉1内省煤器03下游的尾部烟道中，烟气余热回收装置04的给水进口与给水泵6的给水出口连接，烟气余热回收装置04的给水出口同时与省煤器03的给水进口和汽水换热器11的给水进口连接，且在省煤器03的给水进口安装有第一阀门31，在汽水换热器11的给水进口安装有第五阀门35，省煤器03的高温水出口还与高温水旁路71的进水端连接，且在高温水旁路71上安装有第六阀门36，低压发生器02的低压蒸汽出口还与汽水换热器11的蒸汽进口连接，且在汽水换热器11的蒸汽进口安装有第八阀门38，汽水换热器11的疏水出口还通过疏水旁路78与凝汽器3连接，且在疏水旁路78上安装有第十八阀门48，热水型溴化锂制冷机组12的高温水进口同时与汽水换热器11的给水出口和高温水旁路71的出水端连接，且在热水型溴化锂制冷机组12的高温水进口安装有第十阀门40，在汽水换热器11的给水出口安装有第七阀门37，热水型溴化锂制冷机组12的高温水出口与给水泵6的给水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组12的高温水出口安装有第十一阀门41，热水型溴化锂制冷机组12的冷却水出口和冷却水进口分别通过第一循环供水管72和第一循环回水管73与第二冷却塔13的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第二冷却塔13的冷却水进口安装有第十二阀门42，在第二冷却塔13的冷却水出口安装有第二循环水泵14和第十三阀门43，热水型溴化锂制冷机组12的冷冻水出口和冷冻水进口分别与水气换热装置16的进水口和出水口连接，且在热水型溴化锂制冷机组12的冷冻水出口安装有第十四阀门44和第三循环水泵15，在热水型溴化锂制冷机组12的冷冻水进口安装有第十五阀门45，水气换热装置16的空气进口和空气出口分别通过冷风回风管77和冷风供风管76与数据中心机房18的出风口和进风口连接，且在冷风回风管77上安装有第十七阀门47，在冷风供风管76上安装有空气循环泵17和第十六阀门46，吸收式热泵21的蒸汽进口通过采暖抽汽管79与低压发生器02的低压蒸汽出口连接，且在吸收式热泵21的蒸汽进口安装有第十九阀门49，疏水换热器22的疏水进口通过第一疏水管80同时与吸收式热泵21的疏水出口和汽水换热器11的疏水出口连接，且在疏水换热器22的疏水进口安装有第二十一阀门51，在吸收式热泵21的疏水出口安装有第二十阀门50，在汽水换热器11的疏水出口安装有第九阀门39，疏水换热器22的疏水出口通过第二疏水管81与凝汽器3连接，且在第二疏水管81上安装有第二十二阀门52，采暖用户23的热网出水端通过热网回水管88同时与疏水换热器22的热网水进口和吸收式热泵21的热网水进口连接，且在热网回水管88上安装有热网循环水泵24，在疏水换热器22的热网水进口安装有第二十九阀门59，在吸收式热泵21的热网水进口安装有第三十阀门60，采暖用户23的热网进水端通过热网供水管89同时与疏水换热器22的热网水出口和吸收式热泵21的热网水出口连接，且在疏水换热器22的热网水出口安装有第三十一阀门61，在吸收式热泵21的热网水出口安装有第三十二阀门62，吸收式热泵21的低温水进口分别通过第一循环供水支管84和第二循环供水支管86与第二循环供水管82和第一循环供水管72连接，且在第一循环供水支管84上安装有第二十五阀门55，在第二循环供水支管86上安装有第二十七阀门57，吸收式热泵21的低温水出口分别通过第一循环回水支管85和第二循环回水支管87与第二循环回水管83和第一循环回水管73连接，且在第一循环回水支管85上安装有第二十六阀门56，在第二循环回水支管87上安装有第二十八阀门58。

本实施例中，数据中心机房18的出风口布置在数据中心机房18的顶端，数据中心机房18的进风口布置在数据中心机房18的底端，数据中心机房18内布置有机柜组19，机柜组19由N个机柜组成，机柜均用于存放计算机、服务器、控制器等IT设备。

本实施例中，水气换热装置16的进水口和出水口还分别通过第一冷却水管74和第二冷却水管75与第二冷却塔13的冷却水出口和冷却水进口连接，且在第一冷却水管74上安装有第三十三阀门63，在第二冷却水管75上安装有第三十四阀门64，此时，还在热水型溴化锂制冷机组12的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第三十五阀门65和第三十六阀门66。

本实施例中，热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统的控制方法如下：

当数据中心机房18投入使用后全年都需要供冷，此时，优先利用余热锅炉1的低温烟气余热来为数据中心机房18制冷，即：

打开第一阀门31、第十阀门40和第十一阀门41，打开并调节第二阀门32、第三阀门33和第六阀门36，来自给水泵6的锅炉给水先进入烟气余热回收装置04回收烟气低温余热来进行一次加热，然后进入省煤器03进行二次加热后形成高温给水，省煤器03所产生的高温给水一部分进入低压发生器02和高压发生器01，分别生产的低压蒸汽和高压蒸汽均用于供汽轮机组2做功发电，另一部分则进入热水型溴化锂制冷机组12作为高温驱动热源来生产冷冻水，降温后的给水再通过给水泵6驱动进入烟气余热回收装置04，由此形成一个循环；

此时，打开第十二阀门42和第十三阀门43，在第二循环水泵14的驱动下，循环水进入热水型溴化锂制冷机组12中带走热水型溴化锂制冷机组12所产生的废热，然后输送至第二冷却塔13进行散热，散热后的循环水再进入热水型溴化锂制冷机组12，由此形成一个循环；

此时，打开第十四阀门44、第十五阀门45、第十六阀门46和第十七阀门47，热水型溴化锂制冷机组12产生的冷冻水在第三循环水泵15的驱动下进入水气换热装置16，对来自数据中心机房18的循环风进行冷却，冷却后的循环风在空气循环泵17的驱动下进入数据中心机房18进行冷却，由此来保证数据中心机房18具有满足机柜组19存放IT设备正常工作所需的环境温度。

当进入冬季采暖期后，采暖用户23需要供暖，此时，利用凝汽器3产生的余热和热水型溴化锂制冷机组12产生的余热同时来为采暖用户23供暖，即：

打开第十九阀门49、第二十阀门50、第二十一阀门51、第二十二阀门52、第二十五阀门55、第二十六阀门56、第二十七阀门57、第二十八阀门58、第二十九阀门59、第三十阀门60、第三十一阀门61和第三十二阀门62，关闭第十二阀门42、第十三阀门43、第二十三阀门53和第二十四阀门54，来自凝汽器3的循环水余热和来自热水型溴化锂制冷机组12的循环水余热分别不再进入第一冷却塔7和第二冷却塔13进行散热，而是均进入吸收式热泵21，在来自低压发生器02的低压蒸汽的热源驱动下，对来自采暖用户23的热网水进行加热后再输送至采暖用户23进行供暖，吸收式热泵21产生的蒸汽疏水进入疏水换热器22同时对来自采暖用户23的热网水进行加热后，与吸收式热泵21输出的热网水进行混合后一起输送至采暖用户23进行供暖，在疏水换热器22中经过降温的蒸汽疏水再输送至凝汽器3。

当热电厂低负荷运行且余热锅炉1产生的烟气余热不足而难以满足热水型溴化锂制冷机组12所需的高温给水流量时，此时，利用低压发生器02的低压蒸汽为热水型溴化锂制冷机组12提供高温给水，且低压蒸汽形成的蒸汽疏水用来为采暖用户23供暖，即：

打开并调节第一阀门31和第五阀门35，打开第七阀门37和第八阀门38，锅炉给水被烟气余热回收装置04第一次加热后，一部分锅炉给水进入省煤器03，另一部分锅炉给水进入汽水换热器11后被来自低压发生器02的低压蒸汽加热后形成高温给水，再输送至热水型溴化锂制冷机组12来弥补烟气余热不足而少供的高温给水量；

此时，还打开第九阀门39，关闭第十八阀门48，汽水换热器11产生的蒸汽疏水还直接输送至疏水换热器22来对采暖用户23供暖。

当室外环境温度逐渐降低且可以采用自然冷却的方式来满足数据中心机房18制冷需求时；

此时，仅打开第十二阀门42、第十三阀门43、第十六阀门46、第十七阀门47、第三十三阀门63和第三十四阀门64，通过第二冷却塔13的对外散热，仅利用室外环境冷量通过水气换热装置16来为数据中心机房18供冷；

此时，仅打开并调节第一阀门31、第二阀门32、第三阀门33、第十九阀门49、第二十阀门50、第二十一阀门51、第二十二阀门52、第二十五阀门55、第二十六阀门56、第二十九阀门59、第三十阀门60、第三十一阀门61和第三十二阀门62，仅利用低压发生器02的低压蒸汽驱动吸收式热泵21回收凝汽器3的余热来为采暖用户23供暖，吸收式热泵21形成的蒸汽疏水也利用疏水换热器22加热热网水来为采暖用户23供暖。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，包括余热锅炉（1）、汽轮机组（2）、凝汽器（3）、凝结水泵（4）、轴封加热器（5）、给水泵（6）、第一冷却塔（7）和第一循环水泵（8），所述余热锅炉（1）沿着烟气流动方向依次设置有高压发生器（01）、低压发生器（02）和省煤器（03），所述省煤器（03）的高温水出口同时与高压发生器（01）的高温水进口和低压发生器（02）的高温水进口连接，且在高压发生器（01）的高温水进口安装有第三阀门（33），在低压发生器（02）的高温水进口安装有第二阀门（32），所述高压发生器（01）的高压蒸汽出口与汽轮机组（2）的主蒸汽进口连接，所述低压发生器（02）的低压蒸汽出口与汽轮机组（2）的补汽进口连接，且在汽轮机组（2）的补汽进口安装有第四阀门（34），所述汽轮机组（2）的排汽口与凝汽器（3）连接，所述凝汽器（3）的冷却水出口和冷却水进口分别通过第二循环供水管（82）和第二循环回水管（83）与第一冷却塔（7）的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第一冷却塔（7）的冷却水进口安装有第二十三阀门（53），在第一冷却塔（7）的冷却水出口安装有第一循环水泵（8）和第二十四阀门（54），所述凝汽器（3）的凝结水出口与凝结水泵（4）的凝结水进口连接，所述凝结水泵（4）的凝结水出口与轴封加热器（5）的凝结水进口连接，所述轴封加热器（5）的凝结水出口与给水泵（6）的给水进口连接，其特征在于，还包括烟气余热回收装置（04）、汽水换热器（11）、热水型溴化锂制冷机组（12）、第二冷却塔（13）、第二循环水泵（14）、第三循环水泵（15）、水气换热装置（16）、空气循环泵（17）、数据中心机房（18）、吸收式热泵（21）、疏水换热器（22）、采暖用户（23）和热网循环水泵（24），所述烟气余热回收装置（04）布置在余热锅炉（1）的尾部，所述烟气余热回收装置（04）的给水进口与给水泵（6）的给水出口连接，所述烟气余热回收装置（04）的给水出口同时与省煤器（03）的给水进口和汽水换热器（11）的给水进口连接，且在省煤器（03）的给水进口安装有第一阀门（31），在汽水换热器（11）的给水进口安装有第五阀门（35），所述省煤器（03）的高温水出口还与高温水旁路（71）的进水端连接，且在高温水旁路（71）上安装有第六阀门（36），所述低压发生器（02）的低压蒸汽出口还与汽水换热器（11）的蒸汽进口连接，且在汽水换热器（11）的蒸汽进口安装有第八阀门（38），所述热水型溴化锂制冷机组（12）的高温水进口同时与汽水换热器（11）的给水出口和高温水旁路（71）的出水端连接，且在热水型溴化锂制冷机组（12）的高温水进口安装有第十阀门（40），在汽水换热器（11）的给水出口安装有第七阀门（37），所述热水型溴化锂制冷机组（12）的高温水出口与给水泵（6）的给水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组（12）的高温水出口安装有第十一阀门（41），所述热水型溴化锂制冷机组（12）的冷却水出口和冷却水进口分别通过第一循环供水管（72）和第一循环回水管（73）与第二冷却塔（13）的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第二冷却塔（13）的冷却水进口安装有第十二阀门（42），在第二冷却塔（13）的冷却水出口安装有第二循环水泵（14）和第十三阀门（43），所述热水型溴化锂制冷机组（12）的冷冻水出口和冷冻水进口分别与水气换热装置（16）的进水口和出水口连接，且在热水型溴化锂制冷机组（12）的冷冻水出口安装有第十四阀门（44）和第三循环水泵（15），在热水型溴化锂制冷机组（12）的冷冻水进口安装有第十五阀门（45），所述水气换热装置（16）的空气进口和空气出口分别通过冷风回风管（77）和冷风供风管（76）与数据中心机房（18）的出风口和进风口连接，且在冷风回风管（77）上安装有第十七阀门（47），在冷风供风管（76）上安装有空气循环泵（17）和第十六阀门（46），所述吸收式热泵（21）的蒸汽进口通过采暖抽汽管（79）与低压发生器（02）的低压蒸汽出口连接，且在吸收式热泵（21）的蒸汽进口安装有第十九阀门（49），所述疏水换热器（22）的疏水进口通过第一疏水管（80）同时与吸收式热泵（21）的疏水出口和汽水换热器（11）的疏水出口连接，且在疏水换热器（22）的疏水进口安装有第二十一阀门（51），在吸收式热泵（21）的疏水出口安装有第二十阀门（50），在汽水换热器（11）的疏水出口安装有第九阀门（39），所述疏水换热器（22）的疏水出口通过第二疏水管（81）与凝汽器（3）连接，且在第二疏水管（81）上安装有第二十二阀门（52），所述采暖用户（23）的热网出水端通过热网回水管（88）同时与疏水换热器（22）的热网水进口和吸收式热泵（21）的热网水进口连接，且在热网回水管（88）上安装有热网循环水泵（24），在疏水换热器（22）的热网水进口安装有第二十九阀门（59），在吸收式热泵（21）的热网水进口安装有第三十阀门（60），所述采暖用户（23）的热网进水端通过热网供水管（89）同时与疏水换热器（22）的热网水出口和吸收式热泵（21）的热网水出口连接，且在疏水换热器（22）的热网水出口安装有第三十一阀门（61），在吸收式热泵（21）的热网水出口安装有第三十二阀门（62），所述吸收式热泵（21）的低温水进口分别通过第一循环供水支管（84）和第二循环供水支管（86）与第二循环供水管（82）和第一循环供水管（72）连接，且在第一循环供水支管（84）上安装有第二十五阀门（55），在第二循环供水支管（86）上安装有第二十七阀门（57），所述吸收式热泵（21）的低温水出口分别通过第一循环回水支管（85）和第二循环回水支管（87）与第二循环回水管（83）和第一循环回水管（73）连接，且在第一循环回水支管（85）上安装有第二十六阀门（56），在第二循环回水支管（87）上安装有第二十八阀门（58）。

2.根据权利要求1所述的热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，其特征在于，所述汽水换热器（11）的疏水出口还通过疏水旁路（78）与凝汽器（3）连接，且在疏水旁路（78）上安装有第十八阀门（48）。

3.根据权利要求1所述的热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，其特征在于，所述水气换热装置（16）的进水口和出水口还分别通过第一冷却水管（74）和第二冷却水管（75）与第二冷却塔（13）的冷却水出口和冷却水进口连接，且在第一冷却水管（74）上安装有第三十三阀门（63），在第二冷却水管（75）上安装有第三十四阀门（64），此时，还在热水型溴化锂制冷机组（12）的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第三十五阀门（65）和第三十六阀门（66）。

4.根据权利要求1所述的热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，其特征在于，所述烟气余热回收装置（04）布置在余热锅炉（1）内省煤器（03）下游的尾部烟道中，用于回收利用烟气的低温余热。

5.根据权利要求1所述的热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，其特征在于，所述数据中心机房（18）的出风口布置在数据中心机房（18）的顶端，所述数据中心机房（18）的进风口布置在数据中心机房（18）的底端。

6.根据权利要求1或5所述的热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，其特征在于，所述数据中心机房（18）内布置有机柜组（19），所述机柜组（19）由N个机柜组成，用于存放IT设备。

7.根据权利要求1所述的热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，其特征在于，所述吸收式热泵（21）同时回收凝汽器（3）产生的余热资源和热水型溴化锂制冷机组（12）产生的余热资源。

8.根据权利要求1所述的热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统，其特征在于，所述吸收式热泵（21）与疏水换热器（22）的热网水侧采用并联连接的方式进行连接。

9.一种如权利要求1~8中任一项所述的热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统的控制方法，其特征在于，过程如下：

当数据中心机房（18）投入使用后全年都需要供冷，此时，优先利用余热锅炉（1）的低温烟气余热来为数据中心机房（18）制冷，即：

打开第一阀门（31）、第十阀门（40）和第十一阀门（41），打开并调节第二阀门（32）、第三阀门（33）和第六阀门（36），来自给水泵（6）的锅炉给水先进入烟气余热回收装置（04）回收烟气低温余热来进行一次加热，然后进入省煤器（03）进行二次加热后形成高温给水，省煤器（03）所产生的高温给水一部分进入低压发生器（02）和高压发生器（01），分别生产的低压蒸汽和高压蒸汽均用于供汽轮机组（2）做功发电，另一部分则进入热水型溴化锂制冷机组（12）作为高温驱动热源来生产冷冻水，降温后的给水再通过给水泵（6）驱动进入烟气余热回收装置（04），由此形成一个循环；

此时，打开第十二阀门（42）和第十三阀门（43），在第二循环水泵（14）的驱动下，循环水进入热水型溴化锂制冷机组（12）中带走热水型溴化锂制冷机组（12）所产生的废热，然后输送至第二冷却塔（13）进行散热，散热后的循环水再进入热水型溴化锂制冷机组（12），由此形成一个循环；

此时，打开第十四阀门（44）、第十五阀门（45）、第十六阀门（46）和第十七阀门（47），热水型溴化锂制冷机组（12）产生的冷冻水在第三循环水泵（15）的驱动下进入水气换热装置（16），对来自数据中心机房（18）的循环风进行冷却，冷却后的循环风在空气循环泵（17）的驱动下进入数据中心机房（18）进行冷却，由此来保证数据中心机房（18）具有满足机柜组（19）存放IT设备正常工作所需的环境温度；

当进入冬季采暖期后，采暖用户（23）需要供暖，此时，利用凝汽器（3）产生的余热和热水型溴化锂制冷机组（12）产生的余热同时来为采暖用户（23）供暖，即：

打开第十九阀门（49）、第二十阀门（50）、第二十一阀门（51）、第二十二阀门（52）、第二十五阀门（55）、第二十六阀门（56）、第二十七阀门（57）、第二十八阀门（58）、第二十九阀门（59）、第三十阀门（60）、第三十一阀门（61）和第三十二阀门（62），关闭第十二阀门（42）、第十三阀门（43）、第二十三阀门（53）和第二十四阀门（54），来自凝汽器（3）的循环水余热和来自热水型溴化锂制冷机组（12）的循环水余热分别不再进入第一冷却塔（7）和第二冷却塔（13）进行散热，而是均进入吸收式热泵（21），在来自低压发生器（02）的低压蒸汽的热源驱动下，对来自采暖用户（23）的热网水进行加热后再输送至采暖用户（23）进行供暖，吸收式热泵（21）产生的蒸汽疏水进入疏水换热器（22）同时对来自采暖用户（23）的热网水进行加热后，与吸收式热泵（21）输出的热网水进行混合后一起输送至采暖用户（23）进行供暖，在疏水换热器（22）中经过降温的蒸汽疏水再输送至凝汽器（3）；

当热电厂低负荷运行且余热锅炉（1）产生的烟气余热不足而难以满足热水型溴化锂制冷机组（12）所需的高温给水流量时，此时，利用低压发生器（02）的低压蒸汽为热水型溴化锂制冷机组（12）提供高温给水，且低压蒸汽形成的蒸汽疏水用来为采暖用户（23）供暖，即：

打开并调节第一阀门（31）和第五阀门（35），打开第七阀门（37）和第八阀门（38），锅炉给水被烟气余热回收装置（04）第一次加热后，一部分锅炉给水进入省煤器（03），另一部分锅炉给水进入汽水换热器（11）后被来自低压发生器（02）的低压蒸汽加热后形成高温给水，再输送至热水型溴化锂制冷机组（12）来弥补烟气余热不足而少供的高温给水量；

此时，还打开第九阀门（39），关闭第十八阀门（48），汽水换热器（11）产生的蒸汽疏水还直接输送至疏水换热器（22）来对采暖用户（23）供暖。

10.一种如权利要求7所述的热电厂耦合数据中心制冷的多品位余热回收系统的控制方法，其特征在于：

当室外环境温度逐渐降低且可以采用自然冷却的方式来满足数据中心机房（18）制冷需求时；

此时，仅打开第十二阀门（42）、第十三阀门（43）、第十六阀门（46）、第十七阀门（47）、第三十三阀门（63）和第三十四阀门（64），通过第二冷却塔（13）的对外散热，仅利用室外环境冷量通过水气换热装置（16）来为数据中心机房（18）供冷；

此时，仅打开并调节第一阀门（31）、第二阀门（32）、第三阀门（33）、第十九阀门（49）、第二十阀门（50）、第二十一阀门（51）、第二十二阀门（52）、第二十五阀门（55）、第二十六阀门（56）、第二十九阀门（59）、第三十阀门（60）、第三十一阀门（61）和第三十二阀门（62），仅利用低压发生器（02）的低压蒸汽驱动吸收式热泵（21）回收凝汽器（3）的余热来为采暖用户（23）供暖，吸收式热泵（21）形成的蒸汽疏水也利用疏水换热器（22）加热热网水来为采暖用户（23）供暖。

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