CN114754400B - 一种配置吸收式热泵的热电联产系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种配置吸收式热泵的热电联产系统及方法，热电联产系统包括汽轮机、加热器、除氧器以及吸收式热泵；汽轮机通过抽汽管道与加热器连通，吸收式热泵包括吸收器、发生器和冷凝器，热网回路中的热网回水先输入冷凝器热交换器中，进行第一次加热，而后，经过第一次加热的热网回水输入吸收器热交换器，进行第二次加热，达到热网供水的温度。吸收器抽汽阀和发生器抽汽阀为调节阀，可调节输入吸收器和发生器的蒸汽量；当需要调节供热量时，可直接通过改变吸收器抽汽阀的抽汽量来改变吸收器内溶液的温度，改变从吸收器热交换器中输出的热网供水的温度，升高或降低供热量。

Description

一种配置吸收式热泵的热电联产系统及方法
技术领域
本发明涉及热电联产技术领域，特别是涉及一种配置吸收式热泵的热电联产系统及方法。
背景技术
随着国内城市化比率增大，城市企业以及居民对供热需求也随之增加。由于目前大多数城市采用集中供热的方式，将一部分供热需求由热电厂承担，传统热电厂运行时，利用汽轮机抽汽作为热泵的热源，增加热网的供热量；若热负荷增大，一般通过使用更多的汽轮机抽汽作为热源供热，从而满足供热需求，但这样的方式从能量利用的角度上来看，经济性较差，对汽轮机的蒸汽能源利用率不高；同时，电联产机组末端存在大量做功能力差的蒸汽，其具有一定的再利用潜力，目前的热电联产系统浪费了这些汽轮机的中低品质热。
发明内容
为了克服现有技术中对汽轮机的蒸汽能源利用率不高的问题，从而提供一种配置吸收式热泵的热电联产系统及方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种配置吸收式热泵的热电联产系统，包括汽轮机、凝汽器、加热器、除氧器以及吸收式热泵；所述汽轮机通过抽汽管道与所述加热器连通，所述吸收式热泵包括吸收器、发生器和冷凝器，其中，
所述吸收器与所述发生器连接，所述发生器与所述冷凝器连接，所述吸收器包括吸收器热交换器，所述冷凝器包括冷凝器热交换器，所述吸收器通过吸收器抽汽阀与所述抽汽管道连接，所述发生器通过发生器抽汽阀与所述抽汽管道连接，所述吸收器抽汽阀和所述发生器抽汽阀为调节阀；所述冷凝器热交换器和所述吸收器热交换器先后加热热网回路中的热网回水。
优选地，所述热网回路依次穿过所述冷凝器热交换器和所述吸收器热交换器后输出，所述热网回路的进水口与所述冷凝器热交换器的入口连接，所述冷凝器热交换器的出口与所述吸收器热交换器的入口连接，所述吸收器热交换器的出口与所述热网回路的出水口连接。
优选地，所述发生器还包括发生器循环泵和发生器热交换器，所述发生器热交换器的出口与所述发生器循环泵的入口连接，所述发生器循环泵的出口与所述除氧器连接。
优选地，所述发生器热交换器包括换热管路，所述换热管路的入口与所述发生器抽汽阀连接，所述换热管路的出口与所述发生器循环泵的入口连接；
所述换热管路为蛇形或环形。
优选地，所述冷凝器与所述除氧器连接，所述冷凝器内的冷凝水通过冷凝水泵输送回所述除氧器。
优选地，所述吸收器与所述发生器之间连接有溶液泵、溶液热交换器和发生器节流阀；所述吸收器的稀溶液出口与所述溶液热交换器的第一入口连通，且通过所述溶液热交换器通入所述发生器中，所述发生器的浓溶液出口与所述溶液热交换器的第二入口相连通，且经所述溶液热交换器后通入吸收器中，所述溶液泵和所述发生器节流阀设置在所述溶液热交换器和所述发生器之间，所述溶液泵用于将浓溶液从所述发生器导向所述吸收器。
优选地，所述吸收式热泵为第二类溴化锂吸收式热泵。
为实现上述目的，本发明还采用了如下技术方案：
一种配置吸收式热泵的热电联产方法，采用上述的配置吸收式热泵的热电联产系统，包括如下步骤：
控制所述发生器抽汽阀从所述抽汽管道抽取蒸汽，与所述发生器进行热交换，所述发生器将热量传递至所述冷凝器；
热网回水与所述冷凝器热交换器接触，进行第一次加热；
控制所述吸收器抽汽阀从所述抽汽管道抽取蒸汽，输送进所述吸收器，所述吸收器将热量传递给所述吸收器热交换器；
热网回水与所述吸收器热交换器，进行第二次加热；
控制所述吸收器抽汽阀，当需降低供热量时，降低输入所述吸收器的蒸汽量，当需提高供热量时，提升输入所述吸收器的蒸汽量。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
上述技术方案中所提供的热电联产系统级方法，热网回路中的热网回水先输入冷凝器热交换器中，进行第一次加热，此时，冷凝器热交换器和热网回水的温度差较小，减小了由换热造成的可用能损失；而后，经过第一次加热的热网回水输入吸收器热交换器，进行第二次加热，达到热网供水的温度。所述吸收器抽汽阀和所述发生器抽汽阀为调节阀，可调节输入吸收器和发生器的蒸汽量；当需要调节供热量时，可直接通过改变吸收器抽汽阀的抽汽量来改变吸收器内溶液的温度，从而改变从吸收器热交换器中输出的热网供水的温度，升高或降低供热量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的配置吸收式热泵的热电联产系统的示意图。
附图标记说明：
1、汽轮机；11、凝汽器；12、加热器；13、除氧器；14、抽汽管道；15、凝结水泵；2、吸收式热泵；21、吸收器；211、吸收器抽汽阀；22、发生器； 221、发生器抽汽阀；222、发生器循环泵；23、冷凝器；231、冷凝水泵；24、溶液热交换器；25、溶液泵；26、发生器节流阀；3、热网回水。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
随着国内城市化比率增大，城市企业以及居民对供热需求也随之增加。由于目前大多数城市采用集中供热的方式，将一部分供热需求由热电厂承担，由于汽轮机组的热电协同特性造成热电联产机组存在热电耦合关系，热电联产机组的供热能力有限，传统热电厂运行时，当供热负荷增大时，通过使用更多的汽轮机抽汽作为热源供热，从能量利用的角度上来看，该方法经济性较差，未能挖掘出其供热潜力。同时，中国北方某些地区冬季气候相较于其他地区更冷，所需的供热温度也更高，但靠较低品质的抽汽并不能提供更高温度的热源，而使用较高品质的抽汽作为热源，则经济性较差。由此可以通过技术改造的方式提升机组的供热能力，利用汽轮机抽汽作为热泵的热源，增加热网的供热量。
如附图1所示，本发明实施例提供了一种配置吸收式热泵的热电联产系统，包括汽轮机1、凝汽器11、加热器12、除氧器13以及吸收式热泵2；汽轮机1 通过抽汽管道14与加热器12连通。汽轮机1的排汽管道与凝汽器11连接，凝汽器11将汽轮机1的排汽凝结成水，而后由凝结水泵15输送至加热器12，汽轮机1通过抽汽管道14与加热器12连通，加热器12将排汽凝结成的水重新加热，输送至汽轮机1中，加热器12中的部分水输送至除氧器13，且汽轮机1通过另一管道与除氧器13连通，除氧器13用于除去水中的氧气及其他气体，保证给水的品质，且进一步加热锅炉给水。
本实施例中，吸收式热泵2与抽汽管道14连接，用于抽取抽汽管道14的部分较低温度的蒸汽，实现由中品质热得到高品质热，具体的，吸收式热泵2 包括吸收器21、发生器22和冷凝器23，吸收器21与发生器22，发生器22与冷凝器23连接，吸收器21包括吸收器热交换器(未画出)，冷凝器23包括冷凝器热交换器(未画出)，吸收器21通过吸收器抽汽阀211与抽汽管道14连接，蒸汽通过吸收器抽汽阀211输入吸收器21中，改变吸收器热交换器的温度，发生器22通过发生器抽汽阀221与抽汽管道14连接，蒸汽通过发生器抽汽阀 221输入发生器22，改变发生器22及冷凝器23的温度。
吸收器21作为高压区，利用汽轮机的中低品位的抽汽热能来提供更高品位的热量，提升至比抽汽更高的温度，充分挖掘汽轮机抽汽供热能力，节省了汽轮机高品质蒸汽的消耗，提高了机组经济性和能量利用效率。位于高压区的吸收器21的工质在热泵循环中，压力最高，温度最高，可用能最大。对于常规的热泵加热热网回水而言，本发明实施例的吸收式热泵能更高幅度地提升热网供水温度，满足供暖需求。
本实施例中的冷凝器热交换器和吸收器热交换器先后加热热网回路中的热网回水3，具体为，热网回路中的热网回水3先输入冷凝器热交换器中，进行第一次加热，此时，冷凝器热交换器和热网回水3的温度差较小，减小了由换热造成的可用能损失；而后，经过第一次加热的热网回水3输入吸收器热交换器，进行第二次加热，达到热网供水的温度。吸收器抽汽阀211和发生器抽汽阀221 为调节阀，可调节输入吸收器21和发生器22的蒸汽量；当需要调节供热量时，可直接通过改变吸收器抽汽阀211的抽汽量来改变吸收器21液的温度，从而改变从吸收器热交换器中输出的热网供水的温度，升高或降低供热量。
本实施例的热电联产系统与吸收式热泵2结合，以汽轮机1的蒸汽作为热源，提高了热电联产系统的供热能力，一定程度上缓解了热电联产系统热电耦合；同时，吸收器抽汽阀211直接抽取蒸汽，与吸收器21内的溶液混合，可直接调节热网回水3的第二次加热的工质温度，实现灵活调节供热量的目的。
具体的，热网回路依次穿过冷凝器热交换器和吸收器热交换器后输出，热网回路的进水口与冷凝器热交换器的入口连接，冷凝器热交换器的出口与吸收器热交换器的入口连接，吸收器热交换器的出口与热网回路的出水口连接。优选地，热网回路的出水口作为热网供水的出口，吸收器热交换器的出口可直接与热网供水的出口连通，减少热能损失。
输入吸收式热泵2的蒸汽在降温后可重新输回除氧器13，节省了除氧器13 的蒸汽消耗，具体的，发生器22还包括发生器循环泵222和发生器热交换器(未画出)，发生器热交换器的出口与发生器循环泵222的入口连接，发生器循环泵222的出口与除氧器13连接。
发生器热交换器包括换热管路，换热管路的入口与发生器抽汽阀221连接，换热管路的出口与发生器循环泵222的入口连接，为提高热量利用率，换热管路为蛇形或环形，实现充分换热。
优选地，冷凝器23接收发生器22产生的蒸汽，并进行冷凝；本实施例中，冷凝器23与除氧器13连接，冷凝器23内的冷凝水通过冷凝水泵231输送回除氧器13，作为补充水，节省了除氧器13的蒸汽消耗，还考虑吸收式热泵与汽轮机的工质平衡。
本实施例中的吸收式热泵2可为第二类溴化锂吸收式热泵，当然，吸收式热泵还可采用其他工质的第二类吸收式热泵。吸收器21与发生器22之间连接有溶液泵25、溶液热交换器24和发生器节流阀26，吸收器21溶液出口与溶液热交换器24的第一入口连通，且通过溶液热交换器24通入发生器22中，发生器22的浓溶液出口与溶液热交换器24的第二入口相连通，且经溶液热交换器 24后通入吸收器21，溶液泵25和发生器节流阀26设置在溶液热交换器24和发生器22之间，溶液泵25用于将浓溶液由低压区输送至高压区，本实施例中，高压区为吸收器21，低压区为发生器22，溶液泵25将浓溶液从发生器22导向吸收器21，发生器节流阀26用于调节流向吸收器21的溶液流量。
本发明实施例还包括一种配置吸收式热泵的热电联产方法，采用上述实施例的配置吸收式热泵的热电联产系统，包括如下步骤：
控制发生器抽汽阀221从抽汽管道14抽取蒸汽，与发生器22进行热交换，发生器22将热量传递至冷凝器23；
热网回水3与冷凝器热交换器接触，进行第一次加热；
控制吸收器抽汽阀211从抽汽管道14抽取蒸汽，输送进吸收器21，吸收器 21将热量传递给吸收器热交换器；
热网回水3与吸收器热交换器，进行第二次加热；
控制吸收器抽汽阀211，当需降低供热量时，降低输入吸收器21的蒸汽量，当需提高供热量时，提升输入吸收器21的蒸汽量。
本实施例的热电联产系统与吸收式热泵2结合，以汽轮机1的蒸汽作为热源，提高了热电联产系统的供热能力，一定程度上缓解了热电联产系统热电耦合；吸收器作为高压区，热泵的吸收器作为高压区，利用汽轮机的中低品位的抽汽热能来提供更高品位的热量，提升至比抽汽更高的温度，充分挖掘汽轮机抽汽供热能力，节省了汽轮机高品质蒸汽的消耗，提高了机组经济性和能量利用效率，同时，吸收器抽汽阀211直接抽取蒸汽，与吸收器21内的溶液混合，可直接调节热网回水3的第二次加热的工质温度，实现灵活调节供热量的目的。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种配置吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于，包括汽轮机、加热器、除氧器以及至少一个吸收式热泵；所述汽轮机通过抽汽管道与所述加热器连通，所述吸收式热泵包括吸收器、发生器和冷凝器，其中，
所述吸收器与所述发生器连接，且所述吸收器通过吸收器抽汽阀与所述抽汽管道连接，使蒸汽与所述发生器进行热交换，所述发生器为低压区；所述发生器通过发生器抽汽阀与所述抽汽管道连接，使蒸汽输送进所述吸收器，所述吸收器为高压区；浓溶液从所述发生器被导向所述吸收器；
所述吸收器抽汽阀和所述发生器抽汽阀为调节阀；
所述发生器与所述冷凝器连接，所述冷凝器接收发生器产生的蒸汽，并进行冷凝；所述吸收器包括吸收器热交换器，所述冷凝器包括冷凝器热交换器，所述冷凝器热交换器和所述吸收器热交换器先后加热热网回路中的热网回水；
所述冷凝器与所述除氧器连接，所述冷凝器内的冷凝水通过冷凝水泵输送回所述除氧器。
2.根据权利要求1所述的配置吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于，所述热网回路依次穿过所述冷凝器热交换器和所述吸收器热交换器后输出，所述热网回路的进水口与所述冷凝器热交换器的入口连接，所述冷凝器热交换器的出口与所述吸收器热交换器的入口连接，所述吸收器热交换器的出口与所述热网回路的出水口连接。
3.根据权利要求1所述的配置吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于，所述发生器还包括发生器循环泵和发生器热交换器，所述发生器热交换器的出口与所述发生器循环泵的入口连接，所述发生器循环泵的出口与所述除氧器连接。
4.根据权利要求3所述的配置吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于，所述发生器热交换器包括换热管路，所述换热管路的入口与所述发生器抽汽阀连接，所述换热管路的出口与所述发生器循环泵的入口连接；
所述换热管路为蛇形或环形。
5.根据权利要求1所述的配置吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于，所述吸收器与所述发生器之间连接有溶液泵、溶液热交换器和发生器节流阀；所述吸收器的稀溶液出口与所述溶液热交换器的第一入口连通，且通过所述溶液热交换器通入所述发生器中，所述发生器的浓溶液出口与所述溶液热交换器的第二入口相连通，且经所述溶液热交换器后通入吸收器中，所述溶液泵和所述发生器节流阀设置在所述溶液热交换器和所述发生器之间，所述溶液泵用于将浓溶液从所述发生器导向所述吸收器。
6.根据权利要求1所述的配置吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于，所述吸收式热泵为第二类溴化锂吸收式热泵。
7.一种配置吸收式热泵的热电联产方法，其特征在于，采用如权利要求1至6任一项所述的配置吸收式热泵的热电联产系统，包括如下步骤：
控制所述发生器抽汽阀从所述抽汽管道抽取蒸汽，与所述发生器进行热交换，所述发生器将热量传递至所述冷凝器；
热网回水与所述冷凝器热交换器接触，进行第一次加热；
控制所述吸收器抽汽阀从所述抽汽管道抽取蒸汽，输送进所述吸收器，所述吸收器将热量传递给所述吸收器热交换器；
热网回水与所述吸收器热交换器，进行第二次加热；
控制所述吸收器抽汽阀，当需降低供热量时，降低输入所述吸收器的蒸汽量，当需提高供热量时，提升输入所述吸收器的蒸汽量。
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