CN115059956A - 火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行方法 - Google Patents

火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行方法，包括蒸汽水供热系统，清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统、循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统、热网循环供回水系统和热网加热器；热网循环供回水系统分别与蒸汽水供热系统、清洁能源热泵供热系统、脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统连接，有效的解决了将清洁能源融入到热电联产机组中，使之高效耦合到现有供热系统中参与对外供热的问题，且提高了热电联产机组余热利用深度，有效的回收乏汽余热和排烟余热，提高供热机组经济性和能源利用率，降低机组供热成本和碳排放指标。

Description

火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行 方法
技术领域
本发明属于热电联产技术领域，涉及一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行方法。
背景技术
随着新能源电力持续增长，风电、光伏在的电源结构中占比逐年攀升，部分地区的新能源已成为第一大电源。新能源发电占比的上升，提高了电力系统对于火电机组的调峰需求，寒冷地区热电联产机组由于承担热负荷调峰能力有限，导致电力系统调峰能力匮乏，严重制约了对于新能源的消纳。要使热电机组能够满足现状电力系统的调峰需求，就必须解耦其“以热定电”约束，提高机组灵活性。同时，如何将清洁能源融入到热电联产机组中，使之高效耦合到现有供热系统中参与对外供热的问题，以及如何提高热电联产机组余热利用深度，有效回收乏汽余热和排烟余热，提高供热机组经济性和能源利用率，降低机组供热成本和碳排放指标，使其达到节能减排的要求是目前亟待解决的主要问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行方法，有效的解决了将清洁能源融入到热电联产机组中，使之高效耦合到现有供热系统中参与对外供热的问题，且提高了热电联产机组余热利用深度，有效的回收乏汽余热和排烟余热，提高供热机组经济性和能源利用率，降低机组供热成本和碳排放指标，使其达到节能减排的要求。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，包括蒸汽水供热系统，清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统、循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统、热网循环供回水系统和热网加热器；所述热网循环供回水系统分别与清洁能源热泵供热系统、脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统、循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统和热网加热器连接；
所述蒸汽水供热系统包括锅炉、汽轮机高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器和除氧器；所述锅炉的主蒸汽出口连接汽轮机高压缸的进口，所述汽轮机高压缸的出口连接锅炉的再热蒸汽冷段进口，所述锅炉的再热蒸汽热段出口连接中压缸的汽侧进口，所述低压缸的出口连接凝汽器的蒸汽入口，所述凝汽器的凝结水出口连接除氧器的凝结水入口，所述热网加热器的疏水出口连接除氧器的热网疏水入口，所述除氧器的给水出口连接锅炉的给水入口；
所述清洁能源热泵供热系统包括第一吸收式热泵机组，太阳能热泵供热单元和地热能热泵供热单元；第一吸收式热泵机组分别与太阳能热泵供热单元和地热能热泵供热单元连接；
所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统包括脱硫浆液闪蒸回收烟气余热单元和第二吸收式热泵机组，所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热单元与第二吸收式热泵机组连接；
所述蒸汽水供热系统的中压缸和除氧器均与第一吸收式热泵机组、第二吸收式热泵机组和热泵机循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统通过管道连接。
优选的，除氧器的给水出口处设置有给水泵，所述凝汽器的凝结水出口处设置有凝结水泵；所述凝结水泵与除氧器之间设置有低压加热机组，所述锅炉与除氧器之间设置有高压加热机组；所述中压缸的汽侧出口分为三路，其中第一路汽侧出口与低压缸的入口连接，第二路汽侧出口与热网加热器的蒸汽进口连接，第三路汽侧出口分别与清洁能源热泵供热系统、脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统连接；中压缸的第一路汽侧出口与低压缸的之间设置有电动蝶阀；中压缸的第二路汽侧出口与热网加热器之间依次设置有第一球阀和第一电动调节阀；中压缸的第三路汽侧出口处设置有第二球阀。
优选的，所述热网循环供回水系统包括热网循环回水管和热网循环供水管，所述热网循环回水管的进口处设置有热网循环水泵，所述热网循环供水管与热网加热器的水侧出口连接，所述热网循环回水管分别与热网加热器的水侧进口、清洁能源热泵供热系统、脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统连接。
优选的，所述第一吸收式热泵机组包括溴化锂溶液泵A、第一发生器、第一冷凝器、蒸发器A和吸收器；
所述溴化锂溶液泵A的工质侧依次与第一发生器、第一冷凝器、蒸发器A和第一吸收器连接，所述第一吸收器的工质出口与溴化锂溶液泵A的工质进口连接；所述第一吸收器的水侧出口与第一冷凝器的水侧进口连接，所述第一吸收器的水侧进口通过管道与所述热网循环供回水系统的热网循环回水管连接；所述第一冷凝器的水侧出口与所述蒸汽水供热系统的热网加热器连接；所述第一发生器的疏水出口与所述蒸汽水供热系统的除氧器的驱动蒸汽疏水入口连接，所述第一发生器的供汽侧进口与中压缸的汽侧出口连接。
优选的，所述太阳能热泵供热单元包括太阳能集热器和Y型过滤器，太阳能集热器的进口与蒸发器A的水侧出口连接，所述太阳能集热器的出口与蒸发器A的水侧进口连接，所述蒸发器A的水侧出口与太阳能集热器之间设置有闭式水循环泵A，所述蒸发器A的水侧进口处设置有Y型过滤器。
优选的，所述地热能热泵供热单元包括闭式循环水泵B、热井地埋管道；
所述热井地埋管道的进口连接蒸发器A的水侧出口，所述热井地埋管道的出口连接蒸发器A的水侧进口，所述热井地埋管道的进口处设置有闭式循环水泵B，所述闭式循环水泵B的进口连接蒸发器A的水侧出口，所述闭式循环水泵B的出口连接热井地埋管道的进口。
优选的，所述第二吸收式热泵机组包括溴化锂溶液泵B、第二发生器、第二冷凝器、蒸发器B和第二吸收器；
所述溴化锂溶液泵B的工质侧依次与第二发生器、第二冷凝器、蒸发器B和第二吸收器连接，所述第二吸收器的工质出口与溴化锂溶液泵B的工质进口连接；所述第二吸收器的水侧进口通过管道与所述热网循环供回水系统的热网循环回水管连接；所述第二吸收器的水侧出口与第二冷凝器的水侧进口连接，所述第二冷凝器的水侧出口与所述蒸汽水供热系统的热网加热器连接；所述第二发生器的疏水出口与所述蒸汽水供热系统的除氧器的驱动蒸汽疏水入口连接，所述第二发生器的供汽侧进口与所述蒸汽水供热系统的中压缸的汽侧出口连接。
优选的，所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热单元包括凝结水泵、闪蒸罐和凝结水罐，所述凝结水泵的进口连接蒸发器B的工质出口，所述凝结水泵的出口分为两路，其中一路与闪蒸罐的水侧进口连接，另一路与凝结水罐的连接，所述闪蒸罐的水侧出口连接蒸发器B的工质进口；闪蒸罐上设置有真空泵；所述闪蒸罐的脱硫浆液进口处设置有脱硫浆液喷淋泵，所述闪蒸罐的脱硫浆液出口处设置有脱硫浆液退水泵。
优选的，所述循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统包括第三发生器、第三冷凝器、溴化锂溶液泵C、第三吸收器和蒸发器C；
所述溴化锂溶液泵C的工质出口依次与第三发生器、第三冷凝器、蒸发器C和第三吸收器连接，所述第三吸收器的工质出口与溴化锂溶液泵C的工质进口连接；所述蒸发器C与所述蒸汽水供热系统的凝汽器连接，所述蒸发器C的水侧进出口与所述蒸汽水供热系统的凝汽器连接，所述第三发生器的疏水出口与所述蒸汽水供热系统的除氧器的驱动蒸汽疏水入口连接，所述第三发生器的供汽侧进口与中压缸的汽侧出口连接；所述第三吸收器的水侧出口与第三冷凝器的水侧进口连接，所述第三吸收器的水侧进口通过管道与热网循环供回水系统连接，所述第三冷凝器的水侧出口与所述蒸汽水供热系统的热网加热器连接。
一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统的运行方法，其特征在于，包括，
锅炉中的主蒸汽进入汽轮机高压缸做功后，将主蒸汽排回到锅炉中再热，再热后的蒸汽进入中压缸做功后，其中，中压缸的一路蒸汽分别进入低压缸、凝汽器和热网加热器中；其中，凝汽器中的蒸汽将热量传递给热网循环水，再经升压，加热后进入除氧器，再经升压加热后，送回锅炉中完成循环；中压缸中的另一路蒸汽分别进入清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统中加热热网循环水进行吸收式热泵供热循环，热网循环水回水经升压升温后汇总至热网加热器中，再经二次升温后经热网循环水供回水系统供至热用户。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行方法，通过可切换运行的中压缸排汽驱动的以太阳能集热器和地热管道为低温热源的清洁能源热泵供热系统，以中压缸排汽驱动的以回收脱硫浆液余热的负压闪蒸做低温热源的脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统，以及同样利用中压缸排汽驱动的以回收汽轮机排汽潜热的循环水做低温热源的循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统，进而与蒸汽水供热系统，热网循环供回水系统和热网加热器共同构成供热系统，有效的解决了将清洁能源融入到热电联产机组中，使之高效耦合到现有供热系统中参与对外供热的问题，且提高了热电联产机组余热利用深度，有效的回收乏汽余热和排烟余热，提高供热机组经济性和能源利用率，降低机组供热成本和碳排放指标，使其达到节能减排的要求。同时，本发明的供热系统的运行方法，通过深度回收火电机组可利用的循环水余热和烟气余热，同时高效利用清洁能源做低温热源，实现能量梯级利用的同时缩小热泵高低温热源温差，提高制热性能系数，利用地热能和太阳能互补，实现机组热电解耦，提高能源利用率，满足多时段机组热电负荷需求，有效提高了火电机组经济性、节能性和环保性多重指标。
进一步，本发明利用中压缸排汽驱动吸收式热泵制热，提高了机组供热量，降低了机组发电量，实现了灵活高效的热电解耦，为新能源机组提供了上网空间。
进一步，本发明利用太阳能和地热能互补作为热泵低温热源，非调峰时段利用集热器将热量储存至土壤中，调峰时段提取出参与对外供热，实现清洁能源高效利用的同时实现了利用土壤跨时段储热，提高低温热源温度，提高热泵制热性能系数，降低供热成本和污染物排放。
进一步，本发明供热系统的运行方法，通过利用建立的热泵高低温热源温差较小，制热性能系数高，能源利用率高，实现了能量梯级利用，达到节能减排的双重功效。
进一步，本发明的供热系统通过设置的闪蒸罐，有效解决了烟气余热回收面临的换热器堵塞或腐蚀问题，且回收的凝结水品质较好，可用于热网循环水补水，进一步降低了供热成本。
进一步，本发明供热系统的运行方法，通过利用水蒸气饱和温度随压力降低而降低的原理，利用闪蒸罐创造负压环境使脱硫浆液在罐内闪蒸提取余热，达到间接回收排烟余热的目的，对机组进行深度余热利用。
附图说明
图1为本发明火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统的结构示意图；
图2为实施例中蒸汽供热系统的结构示意图；
图3为实施例中清洁能源热泵供热系统的结构示意图；
图4为实施例中脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统的结构示意图；
图中：锅炉1、汽轮机高压缸2、中压缸3、电动蝶阀4、低压缸5、凝汽器6、凝结水泵7、低压加热机组8、除氧器9、给水泵10、高压加热机组11、第一球阀12、第一电动调节阀13、热网加热器14、第二球阀15、第三球阀16、第二电动调节阀17、第四球阀18、第五球阀19、第三电动调节阀20、第六球阀21、第七球阀22、第四电动调节阀23、第八球阀24、循环水泵25、热网循环水泵26、第九球阀27、第十球阀28、第十一球阀29、第五电动调节阀30、第十二球阀31、第十三球阀32、第六电动调节阀33、第十四球阀34、第七电动调节阀35、第十五球阀36、第十六球阀37、第十七球阀38、第一发生器39、溴化锂溶液泵A40、第一节流阀41、第二节流阀42、第一冷凝器43、第一吸收器44、蒸发器A45、闭式水循环泵A46、第十八球阀47、第十九球阀48、闭式循环水泵B49、第二十球阀50、太阳能集热器51、第八电动调节阀52、第二十一球阀53、热井地埋管道54、第九电动调节阀55、第二十二球阀56、第二十三球阀57、Y型过滤器58、第二发生器59、第二冷凝器60、溴化锂溶液泵B61、第三节流阀62、第四节流阀63、第二吸收器64、蒸发器B65、凝结水泵66、第一电动截止阀67、第二电动截止阀68、真空泵69、闪蒸罐70、凝结水罐71、脱硫浆液喷淋泵72、脱硫浆液退水泵73、第三发生器74、第三冷凝器75、溴化锂溶液泵C76、第五节流阀77、第六节流阀78、第三吸收器79、蒸发器C80。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行方法，有效的解决了将清洁能源融入到热电联产机组中，使之高效耦合到现有供热系统中参与对外供热的问题，且提高了热电联产机组余热利用深度，有效的回收乏汽余热和排烟余热，提高供热机组经济性和能源利用率，降低机组供热成本和碳排放指标，使其达到节能减排的要求。
如图1所示，锅炉1、汽轮机高压缸2、中压缸3、蝶阀4、低压缸5、凝汽器6、凝结水泵7、低压加热机组8、除氧器9、给水泵10、高压加热机组11、第一球阀12、第一电动调节阀13、热网加热器14、第二球阀15、第三球阀16、第二电动调节阀17、第四球阀18、第五球阀19、第三电动调节阀20、第六球阀21、第七球阀22、第四电动调节阀23、第八球阀24、循环水泵25、热网循环水泵26、第九球阀27、第十球阀28、第十一球阀29、第五电动调节阀30、第十二球阀31、第十三球阀32、第六电动调节阀33、第十四球阀34、第七电动调节阀35、第十五球阀36、第十六球阀37、第十七球阀38、第一发生器39、溴化锂溶液泵A40、第一节流阀41、第二节流阀42、第一冷凝器43、第一吸收器44、蒸发器A45、闭式水循环泵A46、第十八球阀47、第十九球阀48、闭式循环水泵B49、第二十球阀50、太阳能集热器51、第八电动调节阀52、第二十一球阀53、热井地埋管道54、第九电动调节阀55、第二十二球阀56、第二十三球阀57、Y型过滤器58、第二发生器59、第二冷凝器60、溴化锂溶液泵B61、第三节流阀62、第四节流阀63、第二吸收器64、蒸发器B65、凝结水泵66、第一电动截止阀67、第二电动截止阀68、真空泵69、闪蒸罐70、凝结水罐71、脱硫浆液喷淋泵72、脱硫浆液退水泵73、第三发生器74、第三冷凝器75、溴化锂溶液泵C76、第五节流阀77、第六节流阀78、第三吸收器79和蒸发器C80。具体包括蒸汽水供热系统，清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统，循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统和热网循环供回水系统，
如图2所示，蒸汽水供热系统包括锅炉1、汽轮机高压缸2、中压缸3、电动蝶阀4、低压缸5、凝汽器6、凝结水泵7、低压加热机组8、除氧器9、给水泵10和高压加热机组11，
所述锅炉1的主蒸汽出口连接汽轮机高压缸2的进口，所述汽轮机高压缸2的出口连接锅炉1的再热蒸汽冷段进口，汽轮机高压缸2的通过轴连接中压缸3，所述锅炉1的再热蒸汽热段出口连接中压缸3的汽侧进口，所述中压缸3的汽侧出口分为三路，其中第一路汽侧出口与低压缸5的入口连接，第二路汽侧出口与热网加热器14的蒸汽进口连接，第三路汽侧出口分别与第一发生器39、第二发生器59和第三发生器74的供汽侧进口连接，所述低压缸5的出口连接凝汽器6的蒸汽入口，所述凝汽器6的凝结水出口依次连接凝结水泵7、低压加热机组8和除氧器9的凝结水入口，热网加热器14的疏水出口连接除氧器9的热网疏水入口，所述除氧器9的给水出口依次连接给水泵10和高压加热机组11和锅炉1的给水入口；
所述中压缸3的第一路汽侧出口与低压缸5的之间设置有电动蝶阀4；所述中压缸3的第二路汽侧出口与热网加热器14之间依次设置有第一球阀12和第一电动调节阀13；所述中压缸3的第三路汽侧出口处设置有第二球阀15；
所述第一发生器39的供汽侧进口处设置有第十一球阀19，所述第一发生器39的疏水侧出口处依次设置有第三电动调节阀22和第六球阀21；所述第二发生器59的供汽侧进口处设置有第三球阀16，所述第二发生器59的疏水侧出口处依次设置有第二电动调节阀17和第四球阀18；所述第三发生器74的供汽侧进口处设置有第七球阀22，所述第三发生器74的疏水侧出口处依次设置有第四电动调节阀23和第八球阀24；汽轮机高压缸2、中压缸3和低压缸5通过汽轮机主轴联动连接，汽轮机主轴带动发电机进行发电。所述除氧器9的驱动蒸汽疏水入口与第一发生器39、第三发生器59和第五发生器74的疏水出口连接，
如图3所示，清洁能源热泵供热系统以太阳能和地热能为低温热源、以中压缸排汽做驱动热源的热泵供热系统，所述清洁能源热泵供热系统包括第一吸收式热泵机组，太阳能热泵供热单元和地热能热泵供热单元；
第一吸收式热泵机组包括溴化锂溶液泵A40、第一发生器39、第一冷凝器43、第二节流阀42、蒸发器A45、吸收器44和第一节流阀41；
所述溴化锂溶液泵A40的工质侧依次与第一发生器39、第一冷凝器43、蒸发器A45和第一吸收器44连接，所述第一吸收器44的工质出口与溴化锂溶液泵A40的工质进口连接；
所述溴化锂溶液泵A40的工质出口依次与第一发生器39的工质进口，第一发生器39的工质出口连接第一冷凝器43的工质进口，所述第一冷凝器43的工质出口连接蒸发器A45的工质进口，所述蒸发器A45的工质出口连接第一吸收器44的工质进口，所述第一吸收器44的工质出口与溴化锂溶液泵A40的工质进口连接；所述第一发生器39与第一吸收器44之间设置有第一节流阀41，所述第一冷凝器43与蒸发器A45之间设置有第二节流阀42；
太阳能热泵供热单元包括闭式水循环泵A46、第十八球阀47、第二十球阀50、太阳能集热器51、第八电动调节阀52、第二十一球阀53、第二十三球阀57、Y型过滤器58，所述蒸发器A45的水侧出口分为两路，其中一路与太阳能集热器51的进口连接，所述太阳能集热器51的出口与蒸发器A45的水侧进口连接，所述蒸发器A45的水侧出口与太阳能集热器51之间设置有闭式水循环泵A46，所述蒸发器A45的水侧进口处设置有Y型过滤器58，所述闭式水循环泵A46的进口与蒸发器A45的水侧出口连接，所述闭式水循环泵A46的出口与太阳能集热器51连接，所述闭式水循环泵A46的出口处设置有第十八球阀47，所述太阳能集热器51的进口处设置有第二十球阀50，所述太阳能集热器51的出口处依次设置有第八电动调节阀52和第二十一球阀53，所述Y型过滤器58的进口处设置有第二十三球阀57，
地热能热泵供热单元包括第十九球阀48、闭式循环水泵B49、热井地埋管道54、第九电动调节阀55、第二十二球阀56、
所述热井地埋管道54的进口连接蒸发器A45的水侧出口，所述热井地埋管道54的出口连接蒸发器A45的水侧进口，所述热井地埋管道54的进口处设置有闭式循环水泵B49，所述闭式循环水泵B49的进口连接蒸发器A45的水侧出口，所述闭式循环水泵B49的出口连接热井地埋管道54的进口，所述闭式循环水泵B49的进口处设置有第十九球阀48，所述热井地埋管道54的出口处依次设置有第九电动调节阀55和第二十二球阀56；
所述第一吸收器44的水侧出口连接第一冷凝器43的水侧进口，所述第一冷凝器43的水侧出口连接热网加热器14的水侧进口，所述热网加热器14的水侧出口连接至热网循环供水管；
热网循环供回水系统包括热网循环回水管和热网循环供水管，所述热网循环回水管的进口处设置有热网循环水泵26，所述热网循环回水管的进口分为两路，其中一路与热网加热器14的水侧进口连接，另一路分别与第一吸收器44四吸收器64和第六收器79进口连接。所述热网循环回水管的两路的进口处均设置有第九球阀27和第十球阀28，所述热网加热器14的水侧进口处分为两路，其中一路与热网循环回水管连接，另一路与清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统连接，所述热网加热器14的两路的水侧进口处分别设置有第十球阀28和第十七球阀38；
如图4所示，所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统用于间接回收烟气余热的脱硫浆液低温热源和第二吸收式热泵机组，所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统包括脱硫浆液闪蒸回收烟气余热单元和第二吸收式热泵机组，所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热单元与第二吸收式热泵机组连接，
第二吸收式热泵机组包括溴化锂溶液泵B61、第二发生器59、第二冷凝器60、第三节流阀62、蒸发器B65、第二吸收器64和第四节流阀63；
所述溴化锂溶液泵B61的工质侧依次与第二发生器59、第二冷凝器60、蒸发器B65和第二吸收器64连接，所述第二吸收器64的工质出口与溴化锂溶液泵B61的工质进口连接；
所述溴化锂溶液泵B61的工质出口依次与第二发生器59的工质进口，第二发生器59的工质出口连接第二冷凝器60的工质进口，所述第二冷凝器60的工质出口连接蒸发器B65的工质进口，所述蒸发器B65的工质出口连接第二吸收器64的工质进口，所述第二吸收器64的工质出口与溴化锂溶液泵B61的工质进口连接；所述第二发生器59与第二吸收器64之间设置有第三节流阀62，所述第二冷凝器60与蒸发器B65之间设置有第四节流阀63；所述第二冷凝器60的水侧出口通过管道与热网加热器14的水侧进口连接；所述第二冷凝器60与热网加热器14的连接管路之间设置有第十四球阀34；所述第二吸收器64的水侧进口与热网循环回水管连接，所述第二吸收器64的与热网循环回水管之间的连接管道上设置有第六电动调节阀33和第十三球阀32；
所述蒸发器B65的工质出口连接凝结水泵66的进口，所述凝结水泵66的出口分为两路，其中一路与闪蒸罐70的水侧进口连接，另一路与凝结水罐71的连接，所述闪蒸罐70的水侧出口连接蒸发器B65的工质进口；凝结水罐71的进口处设置有第一电动截止阀67，闪蒸罐70上设置有真空泵69；
所述闪蒸罐70的脱硫浆液进口处设置有脱硫浆液喷淋泵72，所述闪蒸罐70的脱硫浆液出口处设置有脱硫浆液退水泵72，所述闪蒸罐70的内部设置有脱硫浆液喷淋喷头；脱硫浆液喷淋喷头与脱硫浆液喷淋泵72连接；
如图4所示，循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统用于间接回收乏汽余热的循环水低温热源和吸收式热泵机组；循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统包括第三发生器74、第三冷凝器75、溴化锂溶液泵C76、第五节流阀77、第六节流阀78、第三吸收器79和蒸发器C80；
所述溴化锂溶液泵C76的工质出口次与第三发生器74、第三冷凝器75、蒸发器C80和第三吸收器79连接，所述第三吸收器79的工质出口与溴化锂溶液泵C76的工质进口连接；所述蒸发器C80与凝汽器6连接，所述蒸发器C80的水侧出口与凝汽器6的水侧进口连接，凝汽器6的水侧出口与蒸发器C80的水侧进口连接，蒸发器C80与凝汽器6之间设置有循环水泵25。
所述第三发生器74的供汽侧进口与中压缸3的汽侧出口连接；所述第三吸收器79的水侧出口与第三冷凝器75的水侧进口连接，所述第三吸收器79的水侧进口通过管道与热网循环供回水系统连接，所述第三冷凝器75的水侧出口与所述蒸汽水供热系统的热网加热器14连接；第三吸收器79与热网加热器14的连接管路之间设置有第十二球阀31；所述第三吸收器79的与热网循环回水管之间的连接管道上设置有第五电动调节阀30和第十一球阀29；所述第三发生器74与第三吸收器79之间设置有第五节流阀77，所述第三冷凝器75与蒸发器C80之间设置有第六节流阀78；
一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统的运行方法，包括，
调峰模式下，锅炉1中的主蒸汽进入汽轮机高压缸2做功后，将主蒸汽排回到锅炉1中再热，再热后的蒸汽进入中压缸3做功后，其中，中压缸3的一路蒸汽分别进入低压缸5、凝汽器6和热网加热器14中；其中，凝汽器6中的蒸汽将热量传递给热网循环水，再经凝结水泵7升压后进入低压加热机组8被加热后进入除氧器9，后经给水泵10升压送入高压加热机组11被加热，随后送回锅炉1中完成循环；中压缸3中的另一路蒸汽分别进入清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统中加热热网循环水进行吸收式热泵供热循环，热网循环水回水经升压升温后汇总至热网加热器14中，再经二次升温后经热网循环水供回水系统供至热用户。
火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行方式，蒸汽水供热系统，清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统、循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统和热网循环供回水系统；可切换运行的中压缸排汽驱动的以太阳能集热器和地热管道为低温热源的清洁能源热泵供热系统，以中压缸排汽驱动的以回收脱硫浆液余热的负压闪蒸做低温热源的脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统，以及同样利用中压缸排汽驱动的以回收汽轮机排汽潜热的循环水做低温热源的循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统，以上三者和热网加热器14共同构成供热系统；在机组参与供热时，利用中压缸排汽驱动脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统利用负压闪蒸原理，将脱硫浆液闪蒸降温后送回脱硫塔，达到间接降低排烟温度回收烟气余热的目的，回收闪蒸蒸发出的水蒸气潜热用于加热热网循环水，循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统提取循环水低品位余热，间接回收低压缸排汽潜热实现对外供热，此时清洁能源热泵供热系统的低温热源太阳能集热器利用太阳能对地热井进行热量回灌，提高地下土壤温度起到跨时段蓄热作用；在机组供热能力不足或参与调峰时，利用中压缸排汽驱动清洁能源热泵供热系统中第一吸收式热泵机组，同时以太阳能集热器和地热井作为低温热源，提取低品位余热加热热网循环水，参与对外供热；深度回收火电机组可利用的循环水余热和烟气余热，同时高效利用清洁能源做低温热源，实现能量梯级利用的同时缩小热泵高低温热源温差，提高制热性能系数，利用地热能和太阳能互补，实现机组热电解耦，提高能源利用率，满足多时段机组热电负荷需求，有效提高了火电机组经济性、节能性和环保性多重指标。
优选的具体实施方式如下，
火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，包括由依次相连的锅炉1、汽轮机高压缸2、中压缸3、低压缸5、凝汽器6、凝结水泵7、低压加热机组8、除氧器9、给水泵10、高压加热机组11构成的蒸汽水供热系统，包括蒸汽水供热系统，清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统、循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统、热网循环供回水系统和热网加热器14和若干阀门。所述清洁能源热泵供热系统包含利用太阳能和地热能的清洁能源低温热源和吸收式热泵机组，清洁能源低温热源在调峰和非调峰时段切换运行，依次连接的溴化锂溶液泵A40、第一发生器39、第一冷凝器43、第二节流阀42、蒸发器A45、吸收器44和第一节流阀41构成了吸收式热泵机组，依次连接的闭式水循环泵A46、第十八球阀47、第二十球阀50、太阳能集热器51、第八电动调节阀52、第二十一球阀53、第二十三球阀57、Y型过滤器58和蒸发器45构成清洁能源低温热源，各连接管路上设置球阀和电动调节阀，其中太阳能集热器51和热井地埋管道54并联，太阳能集热器51的集热器循环水管道上设第二十置球阀50、第八电动调节阀52和第二十一球阀53。所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统包含用于间接回收烟气余热的脱硫浆液低温热源和吸收式热泵机组，依次连接的溴化锂溶液泵B61、第二发生器59、第二冷凝器60、第三节流阀62、蒸发器B65、第二吸收器64和第四节流阀63构成了吸收式热泵机组，依次连接的凝结水罐71、凝结水泵66、蒸发器B65、闪蒸罐70、真空泵69、脱硫浆液喷淋泵72、脱硫浆液退水泵73组成脱硫浆液低温热源，环路上设置第一电动截止阀67和第二电动截止阀68。所述循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统包含用于间接回收乏汽余热的循环水低温热源和吸收式热泵机组，依次连接的溴第三发生器74、第三冷凝器75、溴化锂溶液泵C76、第五节流阀77、第六节流阀78、第三吸收器79和蒸发器C80构成了吸收式热泵机组，依次连接的循环水泵25、凝汽器6和蒸发器C80构成了循环水低温热源。
蒸汽水供热系统中的中压缸3排汽通过蒸汽管道分三路，其中一路又分成三支路分别连接至第一发生器39、第二发生器59和第三发生器74，各供汽管道上分别设置第五球阀19、第三球阀16和第七球阀22，第一发生器39、第二发生器59和第三发生器74的疏水通过经疏水管道汇总后连接至除氧器9，三支路上分别设置第三电动调节阀20、第六球阀21、第二电动调节阀17、第四球阀18、第四电动调节阀23、第八球阀24；另一路中压缸3中的排汽通过蒸汽管道连接至低压缸5入口，管道上设有蝶阀4；最后一路中压缸3排汽通过蒸汽管道连接至热网加热器14，管道上设置第一球阀12和第一电动调节阀13；热网加热器14疏水通过疏水管道连接至除氧器9；所述热网循环水泵26经热网循环水回水管道分三路，一路连接至第一吸收器44，上设置第十五球阀36和第七电动调节阀35，管道继续经过第一冷凝器43并联到热网循环水供水管上，管道上设置第十六球阀37；另一路回水连接至第二吸收器64，上设置第十三球阀32和第六电动调节阀33，管道继续经过第二冷凝器60并联到热网循环水供水管上，管道上设置第十四球阀34；最后一路回水连接至第三吸收器79，上设置第十一球阀29和第五电动调节阀30，管道继续经过第三冷凝器75并联到热网循环水母管上，管道上设置第十二球阀31；热网循环水母管设置旁路，旁路上设有第十球阀28，热泵出口汇总母管过旁路后连接至热网加热器14水侧入口，热网加热器14出口为热网循环水供水供至热用户。
所述火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统及运行方式，该系统分调峰模式和非调峰模式两种，这两种运行方式在供热期切换运行，具体如下：
调峰模式：发电朗肯循环、吸收式热泵循环和供热循环；发电朗肯循环：锅炉1主蒸汽进入高压缸2做功后，排汽回到锅炉1再热，再热蒸汽进入中压缸3做功，排汽分三路，一路进入低压缸5做功，排汽进入凝汽器6将热量传递给循环水，凝结水经凝结水泵7升压后进入低压加热机组8被加热后进入除氧器9，后经给水泵10升压送入高压加热机组11被加热，随后送回锅炉1完成循环；一路进入热网加热器14用于加热热网循环水，疏水送回除氧器9中；另一路又分三个支路分别进入三个热泵系统的第一发生器39、第二发生器59和第三发生器74，疏水汇总后送回除氧器9；三路蒸汽流量分配依靠第一电动调节阀13、电动蝶阀4、第三电动调节阀20、第二电动调节阀17和第四电动调节阀23完成；吸收式热泵循环：清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统，循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统中的热泵机组分，清洁能源热泵供热系统包含清洁能源低温热源循环和热泵内部循环，所述热泵内部循环：溴化锂浓溶液在第一发生器39中被驱动蒸汽加热后变成溴化锂浓溶液和高温高压水蒸气，水蒸气进入第一冷凝器43中冷凝放热将热量传递给热网循环水，后经第二节流阀42降压膨胀后流入蒸发器A45吸收低温热源热量，蒸发后进入第一吸收器44被发生器39流下经第一节流阀41降压膨胀后的溴化锂浓溶液吸收，过程放热传递给热网循环水并形成溴化锂稀溶液，稀溶液经溶液循环泵升压后送回发生器；所述清洁能源低温热源循环：闭式循环水经闭式循环水泵A46升压后分两路分别送入太阳能集热器51和热井地埋管道54中吸收太阳能和地热能升温，其中地热井支路循环水经地热井升压泵49升压后送入地热管道，两支路流量分配依靠第八电动调节阀52和第九电动调节阀55完成，支路水汇总后经Y型过滤器58过滤后送入蒸发器提供汽侧蒸发热量；脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统的热泵循环包含脱硫浆液低温热源循环和热泵内部循环，所述热泵内部循环与清洁能源热泵供热系统相同，所述脱硫浆液低温热源循环：浆液经脱硫浆液喷淋泵72送至闪蒸罐70内闪蒸蒸发，真空泵69用于维持罐内真空，闪蒸蒸汽送入热泵蒸发器65，降温脱硫浆液经浆液退水泵73送回脱硫塔继续对烟气进行喷淋，达到间接回收烟气余热的目的，闪蒸蒸汽在蒸发器65凝结放热后经凝结水泵66抽出，分两路分别送至凝结水罐71和闪蒸罐70内，两支路流量依靠第三电动调节阀67和第四电动调节阀68完成；循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统的吸收式热泵循环包含循环水低温热源循环和热泵内部循环，所述热泵内部循环与清洁能源热泵供热系统相同，所述循环水低温热源循环：循环水在凝汽器6中吸收乏汽余热升温后进入热泵蒸发器80被吸收热量降温，后经循环水泵25送回凝汽器6中完成循环。所述供热循环：第十七球阀38和第九球阀27打开，第十球阀28关闭，热网循环水回水经热网循环水泵26升压后分三支路分别经过三个热泵的吸收器和冷凝器，经升温后汇总至循环水母管进入热网加热器14，二次升温后经热网循环水供水管供至热用户。
非调峰模式：非调峰模式发电循环和供热模式与调峰模式相同，吸收式热泵循环中仅有清洁能源热泵供热系统的吸收式热泵循环不同，第五球阀19和第六球阀21关闭，热泵内部不循环，第十八球阀47和第二十三球阀57关闭，第二十球阀50、第二十一球阀53、第十九球阀48和第二十二球阀56打开，第八电动调节阀52和第九电动调节阀55全开，闭式循环水在太阳能集热器51中收集热量后经地热井循环水泵49升压送入热井地埋管道54中，将热量传递给地下土壤，起到跨时段蓄热的目的，而后在送回太阳能集热器51中完成循环；由于风电上网电量夜间多，热电机组调峰时段也基本集中于夜间，因此日间调峰时段很少，多数均为非调峰时段，有充分条件使用太阳能集热器将太阳能集热量储存至地下土壤中，以供夜间调峰时段提取出参与对外供热，此举提高了低温热源温度，降低了热泵高低温热源温差，提高热泵制热性能系数，高效利用清洁能源的同时降低了供热成本。本发明还将太阳能和地热能两种清洁能源高效耦合，在非调峰时段利用太阳能集热器对地热井进行热量回灌，利用土壤蓄热达到跨时段储热的目的，在调峰时段将热量提出参与供热，以降低机组出力。本发明按能源梯级利用原则提高了系统经济性和能源利用率，同时降低了污染物排放。

Claims (10)

1.一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，其特征在于，包括蒸汽水供热系统，清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统、循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统、热网循环供回水系统和热网加热器(14)；所述热网循环供回水系统分别与清洁能源热泵供热系统、脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统、循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统和热网加热器(14)连接；
所述蒸汽水供热系统包括锅炉(1)、汽轮机高压缸(2)、中压缸(3)、低压缸(5)、凝汽器(6)和除氧器(9)；所述锅炉(1)的主蒸汽出口连接汽轮机高压缸(2)的进口，所述汽轮机高压缸(2)的出口连接锅炉(1)的再热蒸汽冷段进口，所述锅炉(1)的再热蒸汽热段出口连接中压缸(3)的汽侧进口，所述低压缸(5)的出口连接凝汽器(6)的蒸汽入口，所述凝汽器(6)的凝结水出口连接除氧器(9)的凝结水入口，所述热网加热器(14)的疏水出口连接除氧器(9)的热网疏水入口，所述除氧器(9)的给水出口连接锅炉(1)的给水入口；
所述清洁能源热泵供热系统包括第一吸收式热泵机组，太阳能热泵供热单元和地热能热泵供热单元；第一吸收式热泵机组分别与太阳能热泵供热单元和地热能热泵供热单元连接；
所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统包括脱硫浆液闪蒸回收烟气余热单元和第二吸收式热泵机组，所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热单元与第二吸收式热泵机组连接；
所述蒸汽水供热系统的中压缸(3)和除氧器(9)均与第一吸收式热泵机组、第二吸收式热泵机组和热泵机循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统通过管道连接。
2.根据权利要求1所述一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，其特征在于，所述除氧器(9)的给水出口处设置有给水泵(10)，所述凝汽器(6)的凝结水出口处设置有凝结水泵(7)；所述凝结水泵(7)与除氧器(9)之间设置有低压加热机组(8)，所述锅炉(1)与除氧器(9)之间设置有高压加热机组(11)；所述中压缸(3)的汽侧出口分为三路，其中第一路汽侧出口与低压缸(5)的入口连接，第二路汽侧出口与热网加热器(14)的蒸汽进口连接，第三路汽侧出口分别与清洁能源热泵供热系统、脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统连接；中压缸(3)的第一路汽侧出口与低压缸(5)的之间设置有电动蝶阀(4)；中压缸(3)的第二路汽侧出口与热网加热器(14)之间依次设置有第一球阀(12)和第一电动调节阀(13)；中压缸(3)的第三路汽侧出口处设置有第二球阀(15)。
3.根据权利要求1所述一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，其特征在于，所述热网循环供回水系统包括热网循环回水管和热网循环供水管，所述热网循环回水管的进口处设置有热网循环水泵(26)，所述热网循环供水管与热网加热器(14)的水侧出口连接，所述热网循环回水管分别与热网加热器(14)的水侧进口、清洁能源热泵供热系统、脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统连接。
4.根据权利要求3所述一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，其特征在于，所述第一吸收式热泵机组包括溴化锂溶液泵A(40)、第一发生器(39)、第一冷凝器(43)、蒸发器A(45)和吸收器(44)；
所述溴化锂溶液泵A(40)的工质侧依次与第一发生器(39)、第一冷凝器(43)、蒸发器A(45)和第一吸收器(44)连接，所述第一吸收器(44)的工质出口与溴化锂溶液泵A(40)的工质进口连接；所述第一吸收器(44)的水侧出口与第一冷凝器(43)的水侧进口连接，所述第一吸收器(44)的水侧进口通过管道与所述热网循环供回水系统的热网循环回水管连接；所述第一冷凝器(43)的水侧出口与所述蒸汽水供热系统的热网加热器(14)连接；所述第一发生器(39)的疏水出口与所述蒸汽水供热系统的除氧器(9)的驱动蒸汽疏水入口连接，所述第一发生器(39)的供汽侧进口与中压缸(3)的汽侧出口连接。
5.根据权利要求4所述一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，其特征在于，所述太阳能热泵供热单元包括太阳能集热器(51)和Y型过滤器(58)，太阳能集热器(51)的进口与蒸发器A(45)的水侧出口连接，所述太阳能集热器(51)的出口与蒸发器A(45)的水侧进口连接，所述蒸发器A(45)的水侧出口与太阳能集热器(51)之间设置有闭式水循环泵A(46)，所述蒸发器A(45)的水侧进口处设置有Y型过滤器(58)。
6.根据权利要求4所述一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，其特征在于，所述地热能热泵供热单元包括闭式循环水泵B(49)、热井地埋管道(54)；
所述热井地埋管道(54)的进口连接蒸发器A(45)的水侧出口，所述热井地埋管道(54)的出口连接蒸发器A(45)的水侧进口，所述热井地埋管道(54)的进口处设置有闭式循环水泵B(49)，所述闭式循环水泵B(49)的进口连接蒸发器A(45)的水侧出口，所述闭式循环水泵B(49)的出口连接热井地埋管道(54)的进口。
7.根据权利要求1所述一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，其特征在于，所述第二吸收式热泵机组包括溴化锂溶液泵B(61)、第二发生器(59)、第二冷凝器(60)、蒸发器B(65)和第二吸收器(64)；
所述溴化锂溶液泵B(61)的工质侧依次与第二发生器(59)、第二冷凝器(60)、蒸发器B(65)和第二吸收器(64)连接，所述第二吸收器(64)的工质出口与溴化锂溶液泵B(61)的工质进口连接；所述第二吸收器(64)的水侧进口通过管道与所述热网循环供回水系统的热网循环回水管连接；所述第二吸收器(64)的水侧出口与第二冷凝器(60)的水侧进口连接，所述第二冷凝器(60)的水侧出口与所述蒸汽水供热系统的热网加热器(14)连接；所述第二发生器(59)的疏水出口与所述蒸汽水供热系统的除氧器(9)的驱动蒸汽疏水入口连接，所述第二发生器(59)的供汽侧进口与所述蒸汽水供热系统的中压缸(3)的汽侧出口连接。
8.根据权利要求7所述一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，其特征在于，所述脱硫浆液闪蒸回收烟气余热单元包括凝结水泵(66)、闪蒸罐(70)和凝结水罐(71)，所述凝结水泵(66)的进口连接蒸发器B(65)的工质出口，所述凝结水泵(66)的出口分为两路，其中一路与闪蒸罐(70)的水侧进口连接，另一路与凝结水罐(71)的连接，所述闪蒸罐(70)的水侧出口连接蒸发器B(65)的工质进口；闪蒸罐(70)上设置有真空泵(69)；所述闪蒸罐(70)的脱硫浆液进口处设置有脱硫浆液喷淋泵(72)，所述闪蒸罐(70)的脱硫浆液出口处设置有脱硫浆液退水泵(72)。
9.根据权利要求1所述一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统，其特征在于，所述循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统包括第三发生器(74)、第三冷凝器(75)、溴化锂溶液泵C(76)、第三吸收器(79)和蒸发器C(80)；
所述溴化锂溶液泵C(76)的工质出口依次与第三发生器(74)、第三冷凝器(75)、蒸发器C(80)和第三吸收器(79)连接，所述第三吸收器(79)的工质出口与溴化锂溶液泵C(76)的工质进口连接；所述蒸发器C(80)与所述蒸汽水供热系统的凝汽器(6)连接，所述蒸发器C(80)的水侧进出口与所述蒸汽水供热系统的凝汽器(6)连接，所述第三发生器(74)的疏水出口与所述蒸汽水供热系统的除氧器(9)的驱动蒸汽疏水入口连接，所述第三发生器(74)的供汽侧进口与中压缸(3)的汽侧出口连接；所述第三吸收器(79)的水侧出口与第三冷凝器(75)的水侧进口连接，所述第三吸收器(79)的水侧进口通过管道与热网循环供回水系统连接，所述第三冷凝器(75)的水侧出口与所述蒸汽水供热系统的热网加热器(14)连接。
10.一种火电机组深度余热利用耦合清洁能源热泵供热系统的运行方法，其特征在于，基于权利要求1-9任一项所述的供热系统，包括，
锅炉(1)中的主蒸汽进入汽轮机高压缸(2)做功后，将主蒸汽排回到锅炉(1)中再热，再热后的蒸汽进入中压缸(3)做功后，其中，中压缸(3)的一路蒸汽分别进入低压缸(5)、凝汽器(6)和热网加热器(14)中；其中，凝汽器(6)中的蒸汽将热量传递给热网循环水，再经升压，加热后进入除氧器(9)，再经升压加热后，送回锅炉(1)中完成循环；中压缸(3)中的另一路蒸汽分别进入清洁能源热泵供热系统，脱硫浆液闪蒸回收烟气余热热泵供热系统和循环水回收低压排汽潜热热泵供热系统中加热热网循环水进行吸收式热泵供热循环，热网循环水回水经升压升温后汇总至热网加热器(14)中，再经二次升温后经热网循环水供回水系统供至热用户。
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