CN218237628U - 一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统，包括：二氧化碳热泵机构、厂区光伏发电机构、采暖机构和发电机组循环水余热机构；所述发电机组循环水余热机构与所述二氧化碳热泵机构连接，用以为所述二氧化碳热泵机构提供热能；所述厂区光伏发电机构与所述二氧化碳热泵机构连接，用以为所述二氧化碳热泵机构提供电能；所述二氧化碳热泵机构与所述采暖机构连接，用以为所述采暖机构输送热能；所述采暖机构与用户设备连接，用以为用户设备提供热能。本实用新型提供的供热系统不仅消纳了火电厂厂区内的绿电，而且热量来源于发电机组入循环水冷却塔的废热，提高了余热回收的利用率。
Description
技术领域
本实用新型属于环保技术领域，尤其涉及一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统。
背景技术
在国家“碳达峰、碳中和”政策下，积极发展新能源成为大势所趋，各省逐步开展火电机组灵活性、厂区光伏等建设。光伏发电因其特殊的时效性，采用并入厂用电或用于设备驱动而更具有经济性。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
针对现有存在的技术问题，本实用新型提供一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统，包括：二氧化碳热泵机构、厂区光伏发电机构、采暖机构和发电机组循环水余热机构；
所述发电机组循环水余热机构与所述二氧化碳热泵机构连接，用以为所述二氧化碳热泵机构提供热能；
所述厂区光伏发电机构与所述二氧化碳热泵机构连接，用以为所述二氧化碳热泵机构提供电能；
所述二氧化碳热泵机构与所述采暖机构连接，用以为所述采暖机构输送热能；
所述采暖机构与用户设备连接，用以为用户设备提供热能。
优选地，所述二氧化碳热泵机构包括：蒸发器、压缩机、换热器、膨胀阀装置和管道组件；
所述管道组件包括：第一管道、第二管道、第三管道和第四管道；
所述蒸发器的一侧与所述第一管道的一端连接；
所述第一管道的另一端与所述压缩机的一侧连接；
所述压缩机的另一侧与所述第二管道的一端连接；
所述第二管道的另一端与所述换热器的一侧连接；
所述换热器的另一侧与所述第三管道的一端连接；
所述第三管道的另一端与所述膨胀阀装置的一侧连接；
所述膨胀阀装置的另一侧与所述第四管道的一端连接；
所述第四管道的另一端与所述蒸发器的另一侧连接；
二氧化碳冷媒能够在所述蒸发器、所述压缩机、所述换热器、所述膨胀阀装置和所述管道组件之间往复循环输送热量。
优选地，所述换热器与所述采暖机构之间热交换连接；
所述换热器能够将热量交换输送至所述采暖机构内。
优选地，所述采暖机构包括：水处理系统和暖气热水管道组件；
所述水处理系统与所述化热器连接，用以向所述换热器内提供冷水；
所述暖气热水管道组件与所述换热器连接；
所述换热器能够将水处理器系统提供的冷水加热至对应压力下的饱和蒸汽温度，并排入所述暖气热水管道组件内用以供用户采暖。
优选地，所述蒸发器包括：蒸发器箱体；
所述蒸发器箱体内划分有供热循环空间和吸热循环空间；
所述蒸发器箱体上设有热源入口和热源出口；
所述热源入口和所述热源出口分别对应所述供热循环空间的两侧，并与所述供热循环空间连通；
所述热源入口与所述发电机组循环水余热机构的排热水端口连接；
所述热源出口与所述发电机组循环水余热机构的回流水端口连接。
优选地，所述蒸发器箱体上还设有第一冷媒入口和第一冷媒出口；
所述第一冷媒入口和所述第一冷媒出口分别对应所述吸热循环空间的两侧，并与所述吸热循环空间连通；
所述第一冷媒入口与所述第四管道连接；
所述第一冷媒出口与所述第一管道连接。
优选地，所述换热器包括：换热箱体；
所述换热箱体内划分有冷媒循环空间和采暖水循环空间；
所述换热箱体上设有第二冷媒入口和第二冷媒出口；
所述第二冷媒入口和所述第二冷媒出口分别对应所述冷媒循环空间的两侧，并与所述冷媒循环空间连通；
所述第二冷媒入口与所述暖气热水管道组件连接；
所述第二冷媒出口与所述第三管道连接。
优选地，所述换热箱体上还设有冷水入口和热水出口；
所述冷水入口和所述热水出口分别对应所述采暖水循环空间的两侧，并与所述采暖水循环空间连通；
所述冷水入口与所述水处理系统连接；
所述热水出口与所述第一管道连接。
优选地，所述厂区光伏发电机构与所述压缩机连接，用以为所述压缩机提供工作需要的电能；
所述厂区光伏发电机构包括：太阳能电池组、充放电控制器、逆变器和交流配电柜；
所述太阳能电池组与所述充放电控制器连接；
所述充放电控制器与所述逆变器连接；
所述逆变器与所述交流配电柜连接；
所述交流配电柜与所述压缩机连接。
优选地，所述压缩机还与火电厂区内的电力系统连接；
所述火电厂区内的电力系统能够在所述厂区光伏发电机构电力不足时，为所述压缩机提供电能。
(三)有益效果
本实用新型的有益效果是：
本申请采用电驱的二氧化碳热泵用于火电厂供热系统，晴朗的白天，光伏所发电量用于驱动CO2热泵，富裕电量并入厂用电；阴雨天或晚上，则用厂用电驱动二氧化碳热泵。
本申请的二氧化碳热泵内，以液态CO2为冷媒，压缩机将回流的低压冷媒压缩后，变成高温高压的气态CO2送至冷凝器中，高温高压的冷媒气体流经缠绕在壳侧水箱内的铜管，热量经铜管传导到水箱内，通过放热过程加热壳侧除盐水，冷却下来的冷媒在压力的持续作用下变成液态，经膨胀阀后进入蒸发器，由于蒸发器的压力骤然降低，因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量，吸热过程带走火电机组循环水中的显热，回收机组余热。随后吸收了一定能量的冷媒回流到压缩机，进入下一个循环。
1、二氧化碳热泵集热效率非常高，运行成本也很低。
2、热量来源于机组入循环水冷却塔的废热，提高了余热回收的利用率。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统的原理结构示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
如图1所示：本实施例中公开了一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统，包括：二氧化碳热泵机构、厂区光伏发电机构、采暖机构和发电机组循环水余热机构。
详细地，该发电机组循环水余热机构与所述二氧化碳热泵机构连接，用以为所述二氧化碳热泵机构提供热能；所述厂区光伏发电机构与所述二氧化碳热泵机构连接，用以为所述二氧化碳热泵机构提供电能；所述二氧化碳热泵机构与所述采暖机构连接，用以为所述采暖机构输送热能；所述采暖机构与用户设备连接，用以为用户设备提供热能。
本实施例中所述二氧化碳热泵机构包括：蒸发器、压缩机、换热器、膨胀阀装置和管道组件；所述管道组件包括：第一管道、第二管道、第三管道和第四管道；所述蒸发器的一侧与所述第一管道的一端连接；所述第一管道的另一端与所述压缩机的一侧连接；所述压缩机的另一侧与所述第二管道的一端连接。
该第二管道的另一端与所述换热器的一侧连接；所述换热器的另一侧与所述第三管道的一端连接；所述第三管道的另一端与所述膨胀阀装置的一侧连接；所述膨胀阀装置的另一侧与所述第四管道的一端连接；所述第四管道的另一端与所述蒸发器的另一侧连接；二氧化碳冷媒能够在所述蒸发器、所述压缩机、所述换热器、所述膨胀阀装置和所述管道组件之间往复循环输送热量。
本实施例中所述的换热器与所述采暖机构之间热交换连接；所述换热器能够将热量交换输送至所述采暖机构内。
本实施例中所述的采暖机构包括：水处理系统和暖气热水管道组件；所述水处理系统与所述化热器连接，用以向所述换热器内提供冷水；所述暖气热水管道组件与所述换热器连接；所述换热器能够将水处理器系统提供的冷水加热至对应压力下的饱和蒸汽温度，并排入所述暖气热水管道组件内用以供用户采暖。
本实施例中所述蒸发器包括：蒸发器箱体；所述蒸发器箱体内划分有供热循环空间和吸热循环空间；所述蒸发器箱体上设有热源入口和热源出口；所述热源入口和所述热源出口分别对应所述供热循环空间的两侧，并与所述供热循环空间连通。
该热源入口与所述发电机组循环水余热机构的排热水端口连接；所述热源出口与所述发电机组循环水余热机构的回流水端口连接。
本实施例中所述蒸发器箱体上还设有第一冷媒入口和第一冷媒出口；所述第一冷媒入口和所述第一冷媒出口分别对应所述吸热循环空间的两侧，并与所述吸热循环空间连通；所述第一冷媒入口与所述第四管道连接；所述第一冷媒出口与所述第一管道连接。
本实施例中所述换热器包括：换热箱体；所述换热箱体内划分有冷媒循环空间和采暖水循环空间；所述换热箱体上设有第二冷媒入口和第二冷媒出口；所述第二冷媒入口和所述第二冷媒出口分别对应所述冷媒循环空间的两侧，并与所述冷媒循环空间连通。
该第二冷媒入口与所述暖气热水管道组件连接，所述第二冷媒出口与所述第三管道连接。
本实施例中所述换热箱体上还设有冷水入口和热水出口；所述冷水入口和所述热水出口分别对应所述采暖水循环空间的两侧，并与所述采暖水循环空间连通；所述冷水入口与所述水处理系统连接；所述热水出口与所述第一管道连接。
本实施例中所述厂区光伏发电机构与所述压缩机连接，用以为所述压缩机提供工作需要的电能；所述厂区光伏发电机构包括：太阳能电池组、充放电控制器、逆变器和交流配电柜；所述太阳能电池组与所述充放电控制器连接。
该充放电控制器与所述逆变器连接；所述逆变器与所述交流配电柜连接；所述交流配电柜与所述压缩机连接。
本实施例中所述压缩机还与火电厂区内的电力系统连接；所述火电厂区内的电力系统能够在所述厂区光伏发电机构电力不足时，为所述压缩机提供电能。
如图1所示，采用绿电驱的二氧化碳热泵用于火电厂供热系统，晴朗的白天，光伏所发电量用于驱动CO2热泵，富裕电量并入厂用电；阴雨天或晚上，则用厂用电驱动二氧化碳热泵。
自水处理系统(粗处理)引一路200t/h(按实际采暖供热需求)、20℃的除盐水进入二氧化碳热泵机组，在换热器内被加热至对应压力下的饱和蒸汽温度，如按330MW机组除盐水管道压力0.4Mpa-0.5Mpa，可加热至150℃左右。
热源为火电机组循环水中的低品位废热。循环水进入热泵的入口水温35℃，出口水温20℃。
二氧化碳热泵内，以液态CO2为冷媒，压缩机将回流的低压冷媒压缩后，变成高温高压的气态CO2送至冷凝器中，高温高压的冷媒气体流经缠绕在壳侧水箱内的铜管，热量经铜管传导到水箱内，通过放热过程加热壳侧除盐水，冷却下来的冷媒在压力的持续作用下变成液态，经膨胀阀后进入蒸发器，由于蒸发器的压力骤然降低，因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量，吸热过程带走火电机组循环水中的显热，回收机组余热。随后吸收了一定能量的冷媒回流到压缩机，进入下一个循环。
1、二氧化碳热泵集热效率非常高，运行成本也很低。
2、热量来源于机组入循环水冷却塔的废热，提高了余热回收的利用率。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理，这些描述只是为了解释本实用新型的原理，不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统，其特征在于，
包括：二氧化碳热泵机构、厂区光伏发电机构、采暖机构和发电机组循环水余热机构；
所述发电机组循环水余热机构与所述二氧化碳热泵机构连接，用以为所述二氧化碳热泵机构提供热能；
所述厂区光伏发电机构与所述二氧化碳热泵机构连接，用以为所述二氧化碳热泵机构提供电能；
所述二氧化碳热泵机构与所述采暖机构连接，用以为所述采暖机构输送热能；
所述采暖机构与用户设备连接，用以为用户设备提供热能。
2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，
所述二氧化碳热泵机构包括：蒸发器、压缩机、换热器、膨胀阀装置和管道组件；
所述管道组件包括：第一管道、第二管道、第三管道和第四管道；
所述蒸发器的一侧与所述第一管道的一端连接；
所述第一管道的另一端与所述压缩机的一侧连接；
所述压缩机的另一侧与所述第二管道的一端连接；
所述第二管道的另一端与所述换热器的一侧连接；
所述换热器的另一侧与所述第三管道的一端连接；
所述第三管道的另一端与所述膨胀阀装置的一侧连接；
所述膨胀阀装置的另一侧与所述第四管道的一端连接；
所述第四管道的另一端与所述蒸发器的另一侧连接；
二氧化碳冷媒能够在所述蒸发器、所述压缩机、所述换热器、所述膨胀阀装置和所述管道组件之间往复循环输送热量。
3.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于，
所述换热器与所述采暖机构之间热交换连接；
所述换热器能够将热量交换输送至所述采暖机构内。
4.根据权利要求3所述的供热系统，其特征在于，
所述采暖机构包括：水处理系统和暖气热水管道组件；
所述水处理系统与所述化热器连接，用以向所述换热器内提供冷水；
所述暖气热水管道组件与所述换热器连接；
所述换热器能够将水处理器系统提供的冷水加热至对应压力下的饱和蒸汽温度，并排入所述暖气热水管道组件内用以供用户采暖。
5.根据权利要求4所述的供热系统，其特征在于，
所述蒸发器包括：蒸发器箱体；
所述蒸发器箱体内划分有供热循环空间和吸热循环空间；
所述蒸发器箱体上设有热源入口和热源出口；
所述热源入口和所述热源出口分别对应所述供热循环空间的两侧，并与所述供热循环空间连通；
所述热源入口与所述发电机组循环水余热机构的排热水端口连接；
所述热源出口与所述发电机组循环水余热机构的回流水端口连接。
6.根据权利要求5所述的供热系统，其特征在于，
所述蒸发器箱体上还设有第一冷媒入口和第一冷媒出口；
所述第一冷媒入口和所述第一冷媒出口分别对应所述吸热循环空间的两侧，并与所述吸热循环空间连通；
所述第一冷媒入口与所述第四管道连接；
所述第一冷媒出口与所述第一管道连接。
7.根据权利要求6所述的供热系统，其特征在于，
所述换热器包括：换热箱体；
所述换热箱体内划分有冷媒循环空间和采暖水循环空间；
所述换热箱体上设有第二冷媒入口和第二冷媒出口；
所述第二冷媒入口和所述第二冷媒出口分别对应所述冷媒循环空间的两侧，并与所述冷媒循环空间连通；
所述第二冷媒入口与所述暖气热水管道组件连接；
所述第二冷媒出口与所述第三管道连接。
8.根据权利要求7所述的供热系统，其特征在于，
所述换热箱体上还设有冷水入口和热水出口；
所述冷水入口和所述热水出口分别对应所述采暖水循环空间的两侧，并与所述采暖水循环空间连通；
所述冷水入口与所述水处理系统连接；
所述热水出口与所述第一管道连接。
9.根据权利要求8所述的供热系统，其特征在于，
所述厂区光伏发电机构与所述压缩机连接，用以为所述压缩机提供工作需要的电能；
所述厂区光伏发电机构包括：太阳能电池组、充放电控制器、逆变器和交流配电柜；
所述太阳能电池组与所述充放电控制器连接；
所述充放电控制器与所述逆变器连接；
所述逆变器与所述交流配电柜连接；
所述交流配电柜与所述压缩机连接。
10.根据权利要求9所述额供热系统，其特征在于，
所述压缩机还与火电厂区内的电力系统连接；
所述火电厂区内的电力系统能够在所述厂区光伏发电机构电力不足时，为所述压缩机提供电能。
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2022
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