CN206875543U - 一种供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种供热系统，包括凝汽器、第一循环水泵、第二循环水泵和电热泵系统，经凝汽器加热至第一温度的冷凝水，作为电热泵系统的热源水，通过第一循环水泵被输出至电热泵系统的各个电热泵的蒸发器内，各蒸发器通过将第一温度热源水降低为第二温度热源水来提取热量，并将蒸发器中提取的热量通过电热泵的冷凝器传递给取暖回水，使取暖回水由第三温度升温至第四温度，电热泵系统将第四温度取暖回水输出至取暖供水端，用于供热。本实用新型采用电热泵作为提升热量品位的一个设备，通过将凝汽器中的热量输入到电热泵中，转化得到高品位的热量，该热量用于供热，从而解决了火电机组在供暖季时电负荷对供热负荷的影响，实现了热电解耦。

Description

一种供热系统

技术领域

本实用新型涉及热电厂供热技术领域，更具体的说，涉及一种供热系统。

背景技术

随着新能源发电技术的发展，对火电机组的调峰要求越来越高，整体负荷率要求越来越低，基于这一情况，必须对火电机组进行热电解耦技术改造。所谓热电解耦指的是：供热负荷不再受电负荷的影响，在电负荷调峰时，供热负荷仍能够满足供热需求，也即摆脱“以热定电”的束缚，实现“热电分离”。

目前主要的热电解耦方案包括：热储罐、切除低压缸供热等，其中，热储罐热电解耦技术：主要是通过储热罐存储热量，在电网负荷较高时，增加供热抽汽加热供暖循环水并将多余的热量存储在储热罐中，在电网负荷较低机组电负荷无法满足供热需求时，使用储热罐中的热量来加热供暖循环水，从而间接实现热电解耦。该方案的缺点是需要有足够的高负荷抽汽才能满足低负荷时的需要，实现“移峰填谷”，然而对于供热机组无法实现长时间低负荷调峰，因此热储罐并非真正意义上的热电解耦。切除低压缸供热技术：指在供热期间切除全部低压缸进汽，仅保持少量的冷却蒸汽使低压缸在高真空条件下“空转”运行，从而提高汽轮机的供热能力。但对这种方案对低压转子运行的安全性有待论证，且抽汽凝气与背压运行方式的切换问题较复杂，国内尚无相关改造及运行经验，可行性有待验证。

综上，如何提供一种可行性高的供热系统，实现火电机组能够在供热期间热电解耦成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型公开一种供热系统，以解决火电机组在供暖季时电负荷对供热负荷的影响，实现了热电解耦。

一种供热系统，包括：凝汽器、第一循环水泵、第二循环水泵和电热泵系统，所述电热泵系统包括至少一台电热泵机组，每台所述电热泵机组包括多台并联连接的电热泵，每台所述电热泵具有一个蒸发器和一个冷凝器；

所述凝汽器的第一出口通过所述第一循环水泵与所述电热泵系统的第一入口连通，所述电热泵系统的第一出口与所述凝汽器的第一入口连通，经所述凝汽器加热至第一温度的冷凝水，作为所述电热泵系统的热源水，通过所述第一循环水泵被输出至所述电热泵系统的各个电热泵的蒸发器内，各蒸发器将第一温度热源水降低为第二温度热源水，并将所述第二温度热源水返回至所述凝汽器，由所述凝汽器利用汽轮机排出的乏汽将所述第二温度热源水加热至所述第一温度并输出；

所述电热泵系统的第二入口用于与取暖回水端连接，所述电热泵系统的第二出口用于与取暖供水端连接，所述第二循环水泵设置在所述电热泵系统的第二入口与所述取暖回水端之间，第三温度取暖回水通过所述第二循环水泵进入所述电热泵系统的各个电热泵的冷凝器内，各冷凝器利用相对应的蒸发器在将所述第一温度热源水降低至所述第二温度热源水时提取的热量，将所述第三温度取暖回水加热至第四温度取暖回水，并将所述第四温度取暖回水输出至所述取暖供水端。

优选的，当所述电热泵系统包括多台电热泵机组时，各台电热泵机组的蒸发器的入口分别与所述第一循环水泵的出口连接，所述各台电热泵机组的蒸发器的出口分别与所述凝汽器的第一入口连通；所述各台电热泵机组串联连接在所述取暖回水端和所述取暖供水端之间，并逐级对取暖回水进行加热，其中，同一台电热泵机组的所有冷凝器具有相同的入口和出口。

优选的，还包括：蒸汽加热器，所述蒸汽加热器设置在所述电热泵系统的第二出口与所述取暖供水端之间，用于对所述电热泵系统输出的取暖回水再加热。

优选的，所述电热泵系统的每台电热泵的热源水进口处，均设置有调节阀。

优选的，还包括：冷却塔；

所述冷却塔的进口与所述凝汽器的第二出口连接，所述冷却塔的出口与所述凝汽器的第二入口连接，所述冷却塔用于在所述冷凝器在向所述电热泵系统传送热量之后还有热量剩余时，将剩余热量排放到空气中。

优选的，所述电热泵系统中投入使用的电热泵数量与供热负荷成正相关。

从上述的技术方案可知，本实用新型公开了一种供热系统，包括凝汽器、第一循环水泵、第二循环水泵和电热泵系统，经凝汽器加热至第一温度的冷凝水，作为电热泵系统的热源水，通过第一循环水泵被输出至电热泵系统的各个电热泵的蒸发器内，各蒸发器通过将第一温度热源水降低为第二温度热源水来提取热量，并将蒸发器提取的热量通过冷凝器传递给取暖回水，使取暖回水由第三温度升温至第四温度，电热泵系统将第四温度取暖回水输出至取暖供水端，用于供热。相比传统方案而言，本实用新型采用电热泵作为提升热量品位的一个设备，通过将凝汽器中的热量输入到电热泵中，转化得到高品位的热量，该热量用于供热，从而解决了火电机组在供暖季时电负荷对供热负荷的影响，实现了热电解耦，同时对于电厂而言实现了废热(即凝汽器中的热量)再利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种供热系统的示意图；

图2为本实用新型实施例公开的电热泵的结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的另一种供热系统的示意图；

图4为本实用新型实施例公开的另一种供热系统的示意图；

图5为本实用新型实施例公开的另一种供热系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前，火电机组的工作流程为：将燃料送入锅炉中燃烧，利用燃料燃烧生成的热量将液态水转化为水蒸汽，然后再将一定参数的水蒸汽送入到汽轮机中，驱动汽轮机的叶轮转动，将热能转化为机械能进行发电，做功的水蒸汽再经汽轮机抽汽进行加热送至锅炉给水。在这一过程中，为了提高汽轮机的循环热效率，需要在汽轮机排气口建立并维持高度真空，使水蒸汽在汽轮机中膨胀到最低压力，增大蒸汽在汽轮机中的可用焓降，达到提高循环热效率的目的。其中，在汽轮机做完功的乏汽进入到凝汽器中进行冷凝变为液态水。基于凝汽器中的凝结热品位较低的特点，目前火电机组的普遍做法是通过循环冷却水将凝汽器中的热量带走，从而保证凝汽器中的真空度。由于凝汽器中的凝结热品位较低，因此，凝汽器中的热量并没有得到有效利用，而是通过循环冷却水被带入到冷却塔，并排放到大气中，从而造成了热量的浪费。

基于此，本实用新型公开了一种供热系统，该供热系统采用电热泵作为提升热量品位的设备，通过将凝汽器中的热量输入到电热泵中，由电热泵将其转化为高品位的热量，实现供热，从而解决了火电机组在供暖季时电负荷对供热负荷的影响，实现了热电解耦。

下面针对本实用新型所保护的方案进行具体论述。

参见图1，本实用新型一实施例公开的一种供热系统的示意图，该供热系统包括：凝汽器1、第一循环水泵2、第二循环水泵3和电热泵系统，该电热泵系统包括至少一台电热泵机组4，每台电热泵机组4包括多台并联连接的电热泵，如图1中所示的并联连接的电热泵41、电热泵42…..电热泵4N-1，电热泵4N，其中，每台电热泵具有一个蒸发器和一个冷凝器，具体可参见图2所示的电热泵，在该电热泵中，低温的冷凝水通过蒸发器，与蒸发器中的换热介质进行热交换，使蒸发器中的介质“气”化吸热，从而达到制冷的效果，因此，蒸发器的工作过程是一个吸热的过程；而冷凝器则能把气态换热介质变成液体，放出热量，用来加热取暖回水。。

供热系统中各组成部分的连接结构具体如下：

凝汽器1的第一出口通过第一循环水泵2与电热泵系统的第一入口连通，电热泵系统的第一出口与凝汽器1的第一入口连通，也即凝汽器1、第一循环水泵2和电热泵系统三者通过管道连接，经凝汽器1加热至第一温度T1的冷凝水，作为电热泵系统的热源水，通过第一循环水泵2被输出至电热泵系统的各个电热泵的蒸发器内，各蒸发器将第一温度热源水降低为第二温度热源水，并将第二温度热源水返回至凝汽器1，由凝汽器1利用汽轮机5排出的乏汽将第二温度热源水加热至第一温度T1并输出。

具体的，经过凝汽器1的冷凝水，被凝汽器1加热成第一温度T1的冷凝水，第一温度T1的冷凝水经过第一循环水泵2进入到a管道中，并作为电热泵系统的热源水，进入到各个并联连接的电热泵的蒸发器内，如第一温度T1热源水进入到并联连接的电热泵41、电热泵42…..电热泵4N-1和电热泵4N各自的蒸发器内，各蒸发器将第一温度热源水降低为第二温度热源水，即每台电热泵出口的热源水温度均为第二温度T2，并将第二温度热源水返回至凝汽器1，凝汽器1利用汽轮机5排出的乏汽将第二温度热源水加热至第一温度T1并再次输出。

其中，图1中锅炉6的主要作用为：利用燃料燃烧生成的热量将液态水转化为水蒸汽，然后再将一定参数的水蒸汽送入到汽轮机5中，驱动汽轮机5的叶轮转动，将热能转化为机械能进行发电。

需要说明的是，在实际应用中，电热泵系统的每台电热泵的热源水进口处，均设置有调节阀，该调节阀可以优选F调节阀，电热泵系统在实际运行时，可以根据供热负荷的不同投运不同数量的电热泵，也即，电热泵系统中投入使用的电热泵数量与供热负荷成正相关。同时，还可根据供热负荷的不同，通过调节第一循环水泵2来实现对进入电热泵系统的热源水流量的调节，以保证热源水从凝汽器1中带走足够的热量，保证凝汽器1的真空度。另外，还可以通过每台电热泵的调节阀切除有故障的电热泵。

电热泵系统的第二入口用于与取暖回水端连接，电热泵系统的第二出口用于与取暖供水端连接，第二循环水泵3设置在电热泵系统的第二入口与所述取暖回水端之间，第三温度取暖回水通过第二循环水泵3进入电热泵系统的各个电热泵的冷凝器内，各冷凝器利用相对应的蒸发器在将第一温度热源水降低至第二温度热源水时提取的热量，将第三温度取暖回水加热至第四温度取暖回水，并将第四温度取暖回水输出至取暖供水端。

具体的，取暖回水端输出的第三温度取暖回水经过第二循环水泵3进入到b管道中，然后以并联方式进入到电热泵系统的各个电热泵的冷凝器内，第一温度热源水进入电热泵的蒸发器内，各冷凝器利用相对应的蒸发器在将第一温度热源水降低至第二温度热源水时提取的热量，将第三温度取暖回水加热至第四温度取暖回水，并将第四温度取暖回水输出至取暖供水端，也即，每台电热泵输出至取暖供水端的取暖回水的温度均为第四温度T4，第四温度取暖回水即可用于供热。

基于上述论述可知，本实用新型采用的热源水的热量取自凝汽器1，根据实际计算表明，凝汽器1中的热量完全可以满足供热需求。本实用新型中加热供热回水的方式与传统汽轮机抽汽加热的方式完全不同，本实用新型是利用电厂余热的方法解决了供热问题，虽然电厂的余热与锅炉6的蒸发量有关，但锅炉6最低负荷时的余热已经可以满足电热泵的供热需求。

综上，本实用新型公开的供热系统，经凝汽器1加热至第一温度的冷凝水，作为电热泵系统的热源水，通过第一循环水泵被输出至电热泵系统的各个电热泵的蒸发器内，各蒸发器通过将第一温度热源水降低为第二温度热源水来提取热量，并将蒸发器中提取的热量通过电热泵的冷凝器传递给取暖回水，使取暖回水由第三温度升温至第四温度，电热泵系统将第四温度取暖回水输出至取暖供水端，用于供热。较传统而言，本实用新型采用电热泵作为提升热量品位的一个设备，通过将凝汽器1中的热量输入到电热泵中，转化得到高品位的热量，该热量用于供热，从而解决了火电机组在供暖季时电负荷对供热负荷的影响，实现了热电解耦，同时，对于电厂而言实现了废热(即凝汽器1中的热量)再利用。

可以理解的是，在实际应用中，电热泵系统可以包括一台电热泵机组，或是多台电热泵机组，图1所示的是电热泵系统包含一台电热泵机组的情况，当电热泵系统包括多台电热泵机组时，各台电热泵机组的蒸发器的入口分别与第一循环水泵2的出口连接，所述各台电热泵机组的蒸发器的出口分别与凝汽器1的第一入口连通；各台电热泵机组串联连接在取暖回水端和取暖供水端之间，并逐级对取暖回水进行加热，其中，同一台电热泵机组的冷凝器具有相同的入口和出口。

为进一步说明电热泵系统包括多台电热泵机组时的连接结构及其工作原理，参见图3，本实用新型另一实施例公开了一种供热系统的示意图，该供热系统中，电热泵系统包含多台电热泵机组，以图3中示出的两台电热泵机组为例，对整个供热系统的连接结构及其工作原理进行说明，假设图3中示出的两台电热泵机组分别为第一电热泵机组7和第二电热泵机组8，其中，第一电热泵机组7包括并联连接的电热泵71、电热泵72…..电热泵7N-1和电热泵7N，第二电热泵机组8包括并联连接的电热泵81、电热泵82…..电热泵8N-1和电热泵8N；

第一电热泵机组7的所有蒸发器的入口和第二电热泵机组8的所有蒸发器的入口均与第一循环水泵2的出口连接，第一电热泵机组7的所有蒸发器的出口和第二电热泵机组8的所有蒸发器的出口均与凝汽器1的第一入口连通；第一电热泵机组7和第二电热泵机组8串联连接在取暖回水端和取暖供水端之间，并逐级对取暖回水进行加热。

工作原理为：经过凝汽器1的冷凝水，被凝汽器1加热成第一温度T1的冷凝水，第一温度T1的冷凝水经过第一循环水泵2进入到a管道中，并作为电热泵系统的热源水，分别通过c管道进入第一电热泵机组7的所有蒸发器内，通过d管道进入第二电热泵机组8的所有蒸发器内，也即，第一温度热源水进入第一电热泵机组7和第二电热泵机组8的流程采用并列方式，以保证第一电热泵机组7和第二电热泵机组8从热源水处获得的热量相同。第一电热泵机组7和第二电热泵机组8中所有的蒸发器将第一温度热源水降低为第二温度热源水，并将第二温度热源水返回至凝汽器1，由凝汽器1利用汽轮机5排出的乏汽将第二温度热源水加热至第一温度T1并输出。

需要说明的是，在实际应用中，需要根据电热泵机组的数量，将a管道的末端分成相同数量的分支，以使各个电热泵机组从热源水处获得的热量相同，然后进入每一个电热泵机组的第一温度热源水，再以并联形式分别进入每台电热泵。

考虑到电热泵的最佳能效比，将取暖回水进入电热泵的方式采用串并联同时使用的方式。

具体的，取暖回水端输出的第三温度取暖回水经过第二循环水泵3进入到b管道中，然后以并联方式进入到第一电热泵机组7的所有电热泵的冷凝器内，第一电热泵机组7内各冷凝器利用相对应的蒸发器在将第一温度热源水降低至第二温度热源水时提取的热量，将第三温度取暖回水加热至第四温度取暖回水；第一电热泵机组7将第四温度取暖回水汇集到一起，并输出至第二电热泵机组8的进口，第四温度取暖回水以并联方式进入到第二电热泵机组8的所有电热泵的冷凝器内，第二电热泵机组8内各冷凝器利用相对应的蒸发器在将第一温度热源水降低至第二温度热源水时提取的热量，将第四温度取暖回水加热至第五温度取暖回水，第二电热泵机组8将第五温度取暖回水汇集到一起，并输出至取暖供水端，为用户供热。

需要说明的是，在实际应用中，可以根据用户需要的取暖供水温度，设置更多组逐级对取暖回水进行加热升温的电热泵机组。

综上可知，本实用新型采用电热泵作为提升热量品位的一个设备，通过将凝汽器1中的热量输入到电热泵中，转化得到高品位的热量，该热量用于供热，从而解决了火电机组在供暖季时电负荷对供热负荷的影响，实现了热电解耦。

可以理解的是，当有电热泵机组出现故障或是无法保证用户的供热需求时，可以在进入用户前的管道上设置蒸汽加热器。

因此，为进一步优化上述实施例，参见图4，本实用新型另一实施例公开的一种供热系统的示意图，在图3所示实施例的基础上，供热系统还可以包括：蒸汽加热器9；

蒸汽加热器9设置在电热泵系统的第二出口与取暖供水端之间，用于对电热泵系统输出的取暖回水再加热。

所以当电热泵机组出现故障或无法保障供热要求时，可通过设置在机内用户前的管道上的蒸汽加热器9，对电热泵机组输出的取暖供水再加热，使取暖供水的温度达到用户所需的供热需求。

综上可知，本实用新型采用的热源水的热量取自冷凝器1，根据实际计算表明，凝汽器1中的热量完全可以满足供热需求，当出现极寒天气而凝汽器1中的热量无法满足供热需求时，可以投入蒸汽加热器9，以提升取暖供水温度，满足供热需求。

基于上述论述可知，本实用新型中取暖回水采用先并联再串联的方式，实现对热源水中热量的利用，以满足供热需求，其中，并联指的是同一电热泵机组中，所有的电热泵为并联连接，串联指的是不同的电热泵机组之间为串联连接。

可以理解的是，本实用新型中输入到电热泵系统热源水能够带走凝汽器1中的大部分热量，然而，当凝汽器1中的热量较多时，还需采取其它手段将凝汽器1中的剩余热量带走，以保证凝汽器1的真空度。

因此，为进一步优化上述实施例，参见图5，本实用新型另一实施例公开的一种供热系统的示意图，在图4所示实施例的基础上，供热系统还可以包括：冷却塔10；

冷却塔10的进口与凝汽器1的第二出口连接，冷却塔10的出口与凝汽器1的第二入口连接，冷却塔10用于在冷凝器1在向电热泵系统传送热量之后还有热量剩余时，将剩余热量排放到空气中。

综上可知，本实用新型公开的供热系统，可以根据供热负荷的需求控制投运的电热泵的数量，也可以通过调节蒸汽加热器9来调节取暖回水的温度。

对于火电机组，在进行热电解耦改造前，火电机组在调峰过程中，为了保证抽汽量而无法降低电负荷。而采用本实用新型公开的供热系统，可以不再根据热负荷的要求而任意调节电负荷。另外，本实用新型采用的主要设备电热泵需要消耗部分电能来提高热量的品位，而消耗的电能可以直接取自发电输出端，从而减少了上网的电量，间接提高了火电机组的深度调峰能力。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种供热系统，其特征在于，包括：凝汽器、第一循环水泵、第二循环水泵和电热泵系统，所述电热泵系统包括至少一台电热泵机组，每台所述电热泵机组包括多台并联连接的电热泵，每台所述电热泵具有一个蒸发器和一个冷凝器；

所述凝汽器的第一出口通过所述第一循环水泵与所述电热泵系统的第一入口连通，所述电热泵系统的第一出口与所述凝汽器的第一入口连通，经所述凝汽器加热至第一温度的冷凝水，作为所述电热泵系统的热源水，通过所述第一循环水泵被输出至所述电热泵系统的各个电热泵的蒸发器内，各蒸发器将第一温度热源水降低为第二温度热源水，并将所述第二温度热源水返回至所述凝汽器，由所述凝汽器利用汽轮机排出的乏汽将所述第二温度热源水加热至所述第一温度并输出；

所述电热泵系统的第二入口用于与取暖回水端连接，所述电热泵系统的第二出口用于与取暖供水端连接，所述第二循环水泵设置在所述电热泵系统的第二入口与所述取暖回水端之间，第三温度取暖回水通过所述第二循环水泵进入所述电热泵系统的各个电热泵的冷凝器内，各冷凝器利用相对应的蒸发器在将所述第一温度热源水降低至所述第二温度热源水时提取的热量，将所述第三温度取暖回水加热至第四温度取暖回水，并将所述第四温度取暖回水输出至所述取暖供水端。

2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，当所述电热泵系统包括多台电热泵机组时，各台电热泵机组的蒸发器的入口分别与所述第一循环水泵的出口连接，所述各台电热泵机组的蒸发器的出口分别与所述凝汽器的第一入口连通；所述各台电热泵机组串联连接在所述取暖回水端和所述取暖供水端之间，并逐级对取暖回水进行加热，其中，同一台电热泵机组的所有冷凝器具有相同的入口和出口。

3.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，还包括：蒸汽加热器，所述蒸汽加热器设置在所述电热泵系统的第二出口与所述取暖供水端之间，用于对所述电热泵系统输出的取暖回水再加热。

4.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述电热泵系统的每台电热泵的热源水进口处，均设置有调节阀。

5.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，还包括：冷却塔；

所述冷却塔的进口与所述凝汽器的第二出口连接，所述冷却塔的出口与所述凝汽器的第二入口连接，所述冷却塔用于在所述冷凝器在向所述电热泵系统传送热量之后还有热量剩余时，将剩余热量排放到空气中。

6.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述电热泵系统中投入使用的电热泵数量与供热负荷成正相关。