WO2023035149A1 - 一种工业锅炉供热系统及其控制方法和控制装置 - Google Patents

一种工业锅炉供热系统及其控制方法和控制装置 Download PDF

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张拓
王刚
江宁
王丹
赵爽
夏雨
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西门子股份公司
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat

Abstract

本发明实施方式公开了一种工业锅炉供热系统及其控制方法和控制装置。系统包括：工业锅炉；汽轮机；第一换热器；高温热泵；其中高温热泵与所述汽轮机具有同轴连接；所述工业锅炉的出口与所述汽轮机的进口连接；所述汽轮机的出口与所述第一换热器的热进口连接；所述第一换热器的热出口与所述工业锅炉的进口连接；所述第一换热器的冷进口与所述高温热泵中的蒸发器的热出口连接；所述第一换热器的冷出口与高温热泵中的蒸发器的热进口连接；所述高温热泵适配于提供大于或等于80摄氏度的水。本发明实施方式将汽轮机做功后的出口排汽作为高温热泵中的蒸发器的热源，既节约了能源，还提升了高温热泵的工作效率。

Description

一种工业锅炉供热系统及其控制方法和控制装置 技术领域
本发明涉及工业锅炉技术领域，特别是一种工业锅炉供热系统及其控制方法和控制装置。
背景技术
工业锅炉，按照用途分为热水锅炉和蒸汽锅炉，按照产品性能分为钢制工业锅炉、冷凝工业锅炉和真空锅炉，等等。工业锅炉广泛应用于化工、食品、造纸、城市供热等领域，主要以燃烧化石燃料(例如：煤、天然气等)为主，通过燃烧直接产生低压蒸汽或热水供热用户使用，或者通过热电联产，在产生电的同时，通过抽汽式汽轮机或背压式汽轮机提供低压蒸汽或提供热水。
目前，针对汽轮机做功后的出口排汽缺乏良好利用，导致能源浪费。
发明内容
本发明实施方式提出一种工业锅炉供热系统及其控制方法和控制装置。
一种工业锅炉供热系统，包括：
工业锅炉；
汽轮机；
第一换热器；
高温热泵；
其中所述高温热泵与所述汽轮机具有同轴连接；所述工业锅炉的出口与所述汽轮机的进口连接；所述汽轮机的出口与所述第一换热器的热进口连接；所述第一换热器的热出口与所述工业锅炉的进口连接；所述第一换热器的冷出口与所述高温热泵中的蒸发器的热进口连接；所述高温热泵适配于提供大于或等于80摄氏度的水。
可见，本发明实施方式将汽轮机做功后的出口排汽作为高温热泵中的蒸发器的热源，从而既节约了能源，还提升了高温热泵的工作效率。
在一个实施方式中，所述第一换热器的冷进口与所述高温热泵中的蒸发器的热出口连接。
可见，高温热泵中的蒸发器直接连接第一换热器的冷进口，具有简单的连接结构。
在一个实施方式中，所述高温热泵还包括：压缩器；冷凝器；节流器。
因此，利用高温热泵提供较高温度的水或高温蒸汽，可以用于工业工艺或供暖使用。尤其是，在高温热泵中使用高温低压制冷剂取代传统燃煤，可以实现工业节能和降耗提效。
在一个实施方式中，还包括：
第一低位热源，与所述高温热泵中的蒸发器的热进口连接。
可见，还收集低位热源到高温热泵，可以良好利用低位热源。
在一个实施方式中，还包括：
第二换热器；
第三换热器；
第二低位热源；
其中所述第二换热器的热进口与所述工业锅炉的出烟口连接；所述第二换热器的热出口与烟囱连接；所述第二换热器的冷进口与第三换热器的热出口连接；所述第二换热器的冷出口与高温热泵中的蒸发器的热进口连接；所述第三换热器的热进口连接第二低位热源；所述第三换热器的冷进口连接高温热泵中的蒸发器的热出口；第三换热器的冷出口连接第一换热器的冷进口。
因此，通过利用烟气热量，可以降低排烟损失。而且，进一步收集低位热源到高温热泵，可以进一步良好利用低位热源。
一种工业锅炉供热系统，包括：
工业锅炉；
汽轮机；
第一换热器；
第四换热器；
高温热泵；
其中所述高温热泵与所述汽轮机具有同轴连接；所述工业锅炉的出口与所述汽轮机的进口连接；所述汽轮机的出口与所述第一换热器的热进口连接；所述第一换热器的热出口与第四换热器的冷进口连接；所述第一换热器的冷进口与所述高温热泵中的蒸发器的热出口连接；所述第一换热器的冷出口与高温热泵中的蒸发器的热进口连接；第四换热器的冷出口与所述工业锅炉的进口连接；第四换热器的热进口与汽轮机的抽汽口连接；所述第四换热器的热出口与第一换热器的热进口连接；所述高温热泵适配于提供大于或等于80摄氏度的水。
因此，本发明实施方式将汽轮机做功后的出口排汽作为高温热泵中的蒸发器的热源，既节约了能源，还提升了高温热泵的工作效率。尤其是，通过汽轮机的抽汽口抽取出的蒸汽给到工业锅炉的回水加热，可以降低驱动汽轮机的背压，使得汽轮机做功较多，化学能转换为高品质的机械功的部分较高。
在一个实施方式中，所述高温热泵还包括：压缩器；冷凝器；节流器。
因此，利用高温热泵提供较高温度的水或高温蒸汽，可以用于工业工艺或供暖使用。尤其是，在高温热泵中使用高温低压制冷剂取代传统燃煤，可以实现工业节能和降耗提效。
在一个实施方式中，还包括：
第一低位热源，与所述高温热泵中的蒸发器的热进口连接。
可见，进一步收集低位热源到高温热泵，可以良好利用低位热源。
在一个实施方式中，还包括：
第二换热器；
第三换热器；
第二低位热源；
其中所述第二换热器的热进口与所述工业锅炉的出烟口连接；所述第二换热器的热出口与烟囱连接；所述第二换热器的冷进口与第三换热器的热出口连接；所述第二换热器的冷出口与高温热泵中的蒸发器的热进口连接；所述第三换热器的热进口连接第二低位热源；所述第三换热器的冷进口连接高温热泵中的蒸发器的热出口；第三换热器的冷出口连接第一换热器的冷进口。
因此，通过利用烟气热量，可以降低排烟损失。而且，进一步收集低位热源到高温热泵，可以进一步良好利用低位热源。
一种如上任一种所述的工业锅炉供热系统的控制方法，该方法包括：
将所述高温热泵中的冷凝器的进口与热负荷的出水管道连接；
将所述高温热泵中的冷凝器的出口与热负荷的回水管道连接。
因此，本发明实施方式将汽轮机做功后的出口排汽作为高温热泵中的蒸发器的热源，高温热泵可以为热负荷供热，既节约了能源，还提升了高温热泵的工作效率。
在一个实施方式中，还包括：
控制所述高温热泵执行高温热泵处理，以向所述热负荷输出热量；
其中所述高温热泵处理包括：
压缩过程，包括将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体；
冷凝过程，包括将所述压缩过程产生的、高温高压的制冷剂气体凝结成中温高压的制冷剂液体；
节流过程，包括将所述冷凝过程产生的、中温高压的制冷剂液体转换成低温低压的制冷剂液体；
蒸发过程，包括将所述节流过程产生的、低温低压的制冷剂液体蒸发成低温低压的制冷剂气体。
因此，利用高温热泵提供较高温度的水或高温蒸汽，可以用于工业工艺或供暖使用。尤其是，在高温热泵中使用高温低压制冷剂取代传统燃煤，可以实现工业节能和降耗提效。
一种工业锅炉供热系统的控制装置，包括处理器和存储器；
所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器)执行如上任一项所述的工业锅炉供热系统的控制方法。
一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如上任一项所述的工业锅炉供热系统的控制方法。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1是本发明实施方式的工业锅炉供热系统的第一示范性结构图。
图2是本发明实施方式的工业锅炉供热系统的第二示范性结构图。
图3是本发明实施方式的工业锅炉供热系统的第三示范性结构图。
图4是本发明实施方式的工业锅炉供热系统的控制方法的流程图。
图5是根据本发明实施方式的具有处理器-存储器架构的、工业锅炉供热系统的控制装置的结构图。
其中，附图标记如下：
标号 含义
11 工业锅炉
12 汽轮机
13 第一换热器
14 高温热泵
141 压缩器
142 冷凝器
143 节流器
144 蒸发器
15 第二换热器
16 第三换热器
17 第二低位热源
18 第四换热器
19 第一低位热源
20 热负荷
400 工业锅炉供热系统的控制方法
401～403 步骤
500 工业锅炉供热系统的控制装置
501 处理器
502 存储器
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
考虑到现有技术中对汽轮机做功后的出口排汽缺乏有效利用的缺点，本发明实施方式将汽轮机做功后的出口排汽作为高温热泵中的蒸发器的热源，从而既节约了能源，还提升了高温热泵的工作效率。
图1是本发明实施方式的工业锅炉供热系统的第一示范性结构图。
在图1中，工业锅炉供热系统包括：工业锅炉11；汽轮机12；第一换热器13；高温热泵14。
一般而言，高温热泵是指制热出水温度能够达到80摄氏度(℃)以上的热泵，而对制热出水温度达到65度的热泵一般称为中温热泵或者中高温热泵。高温热泵14与汽轮机12具有同轴连接(在图1中用双实线标识)。工业锅炉11的出口与汽轮机12的进口连接。汽轮机12的出口与第一换热器13的热进口连接。第一换热器13的热出口与工业锅炉11的进口连接。第一换热器13的冷进口与高温热泵14中的蒸发器144的热出口连接。第一换热器13的冷出口与高温热泵14中的蒸发器144的热进口连接。工业锅炉11优选实施为蒸汽锅炉。
汽轮机12也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，工业锅炉11提供的高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。
工业锅炉11的出口输出的蒸汽输入到汽轮机12的入口，驱动汽轮机12做功。汽轮机12做功后，从汽轮机12的出口排出的、做功后的蒸汽进入第一换热器13的热进口，并被冷却后流回到工业锅炉11的进口。同时，从高温热泵14中的蒸发器144的热出口所流出的工质，通过第一换热器13吸热后，再流回到高温热泵14中的蒸发器144的热进口。
高温热泵14可以将工业企业排放、浪费的中低温度的废水、废气中的热量通过高温热泵14进行收集，用于工业工艺或供暖使用。高温热泵可以为热负荷20供热。比如，为热负荷20提供为80℃～150℃的水或高温蒸汽。
除了蒸发器144之外，高温热泵14还包括：压缩器141；冷凝器142；节流器143。
汽轮机12的运动轴通过连轴器与高温热泵14中的压缩器(或称为压缩机)141的运动轴连接。因此，汽轮机12的旋转运动可以带动压缩器141的旋转运动，从而带动高温热泵14的工作。
具体地，高温热泵14的工作过程包括：(1)、压缩过程；(2)、冷凝过 程；(3)、节流过程；(4)、蒸发过程。
压缩器141执行压缩过程。在压缩过程中，低温低压的制冷剂气体被压缩器141压缩成高温高压的气体。此时压缩器141所做的功转化成制冷剂气体的内能，使之温度升高、压力增高，热力学上称为绝热过程。
冷凝器142执行冷凝过程。在冷凝过程中：从压缩器141出来的高温高压的制冷剂气体，流经冷凝器142，利用风或水不断的向外界放热，凝结成了中温高压的制冷剂液体。液化时制冷剂温度降低但压力不变，在热力学上称之为等压过程。
节流器143执行节流过程。在节流过程中：从冷凝器142出来的中温高压的制冷剂液体，经过节流器143的节流，变成低温低压的制冷剂液体。在热力学上则称为等焓过程。
蒸发器144执行蒸发过程。在蒸发过程中：从节流器143出来的低温低压的制冷剂液体，流经蒸发器144。蒸发器144通过热进口，经由第一换热器13吸热，将低温低压的制冷剂液体蒸发成低温低压的制冷剂气体。吸收的热量变成了制冷剂的潜热，虽然温度上升不大，但内能增加很多。由于压力变化不大，在热力学上称为等压过程。
因此，将汽轮机12做功后的出口排汽作为高温热泵14中的蒸发器144的热源，既节约了能源，还提升了高温热泵14的工作效率。
在一个实施方式中，该系统还可以包括：第一低位热源19，与高温热泵14中的蒸发器144的热进口连接。因此，第一低位热源19同样可以作为高温热泵中的蒸发器的热源，从而进一步提升高温热泵的工作效率，并且良好利用低位热源。第一低位热源19可以实施为太阳能、岩石能、工业废热，等等。
基于高温热泵技术的锅炉蒸汽驱动压缩热泵的系统设计，可以普遍应用于各行各业，以大于100％的效率取代工业中通过锅炉直燃供给低压蒸汽等各种低温热能的场景。化石能变成高温热能，推动汽轮机做功，而不是直接蜕变为低压蒸汽的热能，实现更好的能源梯级利用。低于80度的低位热源是很多的，例如各种空气冷却过程中放入环境的低温热，往往难以利用，与最多产生80度热 能的低温热泵相比，生产高至150度的热能的高温热泵显然是更有价值的。
图2是本发明实施方式的工业锅炉供热系统的第二示范性结构图。
在图2中，工业锅炉供热系统包括：工业锅炉11；汽轮机12；第一换热器13；高温热泵14。
高温热泵14与汽轮机12具有同轴连接(在图2中用双实线标识)。工业锅炉11的出口与汽轮机12的进口连接。汽轮机12的出口与第一换热器13的热进口连接。第一换热器13的热出口与工业锅炉11的进口连接。第一换热器13的冷进口与高温热泵14中的蒸发器144的热出口连接。第一换热器13的冷出口与高温热泵14中的蒸发器144的热进口连接。工业锅炉11优选实施为蒸汽锅炉。高温热泵14适配于提供大于或等于80摄氏度的水或蒸汽。
工业锅炉供热系统包括还包括：第二换热器15；第三换热器16；第二低位热源17；其中第二换热器15的热进口与工业锅炉11的出烟口连接；第二换热器15的热出口与烟囱连接；第二换热器15的冷进口与第三换热器16的热出口连接；第二换热器15的冷出口与高温热泵14中的蒸发器144的热进口连接；所述第三换热器16的热进口连接第二低位热源17；第三换热器16的冷进口连接高温热泵14中的蒸发器144的热出口；第三换热器16的冷出口连接第一换热器13的冷进口。
汽轮机12也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，工业锅炉11提供的高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。
工业锅炉11的出口输出的蒸汽输入到汽轮机12的入口，驱动汽轮机12做功。汽轮机12做功后，从汽轮机12的出口排出的、做功后的蒸汽进入第一换热器13的热进口，并被冷却后流回到工业锅炉11的进口。
第二低位热源17提供的热能，经由第三换热器16，被提供到高温热泵14中的蒸发器144的热出口所流出的工质。该工质通过第三换热器16吸热后，其中的一部分流入到第一换热器13的冷进口。该部分工质通过第一换热器13再次吸热后，流回到高温热泵14中的蒸发器144的热进口。工业锅炉11的出烟 口的烟气能量，经由第二换热器15，被提供到从第三换热器16的热出口流出的剩余工质上。该剩余工质通过第二换热器15吸热后，流回到高温热泵14中的蒸发器144的热进口。
高温热泵14可以将工业企业排放、浪费的中低温度的废水、废气中的热量通过高温热泵14进行收集，用于工业工艺或供暖使用。高温热泵可以为热负荷20供热。比如，为热负荷20提供为80℃～150℃的水或高温蒸汽。
除了蒸发器144之外，高温热泵14还包括：压缩器141；冷凝器142；节流器143。汽轮机12的运动轴通过连轴器与高温热泵14中的压缩器(或称为压缩机)141的运动轴连接。因此，汽轮机12的旋转运动可以带动压缩器141的旋转运动，从而带动高温热泵14的工作。
具体地，高温热泵14的工作过程包括：(1)、压缩过程；(2)、冷凝过程；(3)、节流过程；(4)、蒸发过程。
压缩器141执行压缩过程。在压缩过程中，低温低压的制冷剂气体被压缩器141压缩成高温高压的气体。此时压缩器141所做的功转化成制冷剂气体的内能，使之温度升高、压力增高，热力学上称为绝热过程。
冷凝器142执行冷凝过程。在冷凝过程中：从压缩器141出来的高温高压的制冷剂气体，流经冷凝器142，利用风或水不断的向外界放热，凝结成了中温高压的制冷剂液体。液化时制冷剂温度降低但压力不变，在热力学上称之为等压过程。
节流器143执行节流过程。在节流过程中：从冷凝器142出来的中温高压的制冷剂液体，经过节流器143的节流，变成低温低压的制冷剂液体。在热力学上则称为等焓过程。
蒸发器144执行蒸发过程。在蒸发过程中：从节流器143出来的低温低压的制冷剂液体，流经蒸发器144。蒸发器144经由热进口从第一换热器13、第二换热器15和第三换热器16吸热，将低温低压的制冷剂液体蒸发成低温低压的制冷剂气体。吸收的热量变成了制冷剂的潜热，虽然温度上升不大，但内能增加很多。由于压力变化不大，在热力学上称为等压过程。
在一个实施方式中，类似于图1所示系统，该系统还包括：第一低位热源(图2中没有示出)，与高温热泵14中的蒸发器144的热进口连接。因此，第一低位热源同样可以作为高温热泵中的蒸发器的热源，从而进一步提升高温热泵的工作效率。
图3是本发明实施方式的工业锅炉供热系统的第三示范性结构图。
如图3所示，工业锅炉供热系统包括：工业锅炉11；汽轮机12；第一换热器13；第四换热器18；高温热泵14。
高温热泵14与汽轮机12具有同轴连接(在图3中用双实线标识)。工业锅炉11的出口与汽轮机12的进口连接。汽轮机12的出口与第一换热器13的热进口。第一换热器13的热出口与第四换热器18的冷进口连接。第一换热器13的冷进口与高温热泵14中的蒸发器144的热出口连接。第一换热器13的冷出口与高温热泵14中的蒸发器144的热进口连接。第四换热器18的冷出口与工业锅炉11的进口连接；第四换热器18的热进口与汽轮机12的抽汽口连接。第四换热器18的热出口与第一换热器13的热进口连接。
汽轮机12也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，工业锅炉11提供的高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。工业锅炉11的出口输出的蒸汽输入到汽轮机12的入口，驱动汽轮机12做功。
汽轮机12做功后，从汽轮机12的排汽口被抽排出的、做功后的部分蒸汽进入第四换热器18的热进口，并被冷却后流到第一换热器13的热进口。同时，从第一换热器13的热出口所流出的蒸汽，通过第四换热器18吸热后，再流回到工业锅炉11的进口。因此，抽取一部分做功后的剩余部分蒸汽为进入工业锅炉11的水加热，可以提升进入锅炉的水温度。
而且，汽轮机12做功后，从汽轮机12的出口排出的、做功后的剩余蒸汽(不包含通过排汽口被抽排出部分蒸汽)进入第一换热器13的热进口，并被冷却后流到第四换热器18的冷进口。同时，从高温热泵14中的蒸发器144的热出口所流出的工质，通过第一换热器13吸热后，再流回到高温热泵14中的蒸 发器144的热进口。
高温热泵14可以将工业企业排放、浪费的中低温度的废水、废气中的热量通过高温热泵14进行收集，用于工业工艺或供暖使用。高温热泵可以为热负荷20供热。比如，为热负荷20提供为80℃～150℃的水或高温蒸汽。
除了蒸发器144之外，高温热泵14还包括：压缩器141；冷凝器142；节流器143。
具体地，高温热泵14的工作过程包括：(1)、压缩过程；(2)、冷凝过程；(3)、节流过程；(4)、蒸发过程。
压缩器141执行压缩过程。在压缩过程中，低温低压的制冷剂气体被压缩器141压缩成高温高压的气体。此时压缩器141所做的功转化成制冷剂气体的内能，使之温度升高、压力增高，热力学上称为绝热过程。
冷凝器142执行冷凝过程。在冷凝过程中：从压缩器141出来的高温高压的制冷剂气体，流经冷凝器142，利用风或水不断的向外界放热，凝结成了中温高压的制冷剂液体。液化时制冷剂温度降低但压力不变，在热力学上称之为等压过程。
节流器143执行节流过程。在节流过程中：从冷凝器142出来的中温高压的制冷剂液体，经过节流器143的节流，变成低温低压的制冷剂液体。在热力学上则称为等焓过程。
蒸发器144执行蒸发过程。在蒸发过程中：从节流器143出来的低温低压的制冷剂液体，流经蒸发器144。蒸发器144经由热进口从第一换热器13吸热，低温低压的制冷剂液体蒸发成低温低压的制冷剂气体。吸收的热量变成了制冷剂的潜热，虽然温度上升不大，但内能增加很多。由于压力变化不大，在热力学上称为等压过程。
在一个实施方式中，类似于图1所示系统，该工业锅炉供热系统还可以包括：第一低位热源(图3中没有示出)，与高温热泵14中的蒸发器144的热进口连接。因此，第一低位热源同样可以作为高温热泵中的蒸发器的热源，从而进一步提升高温热泵的工作效率。
在一个实施方式中，类似于图2所示系统，该工业锅炉供热系统还可以包括：第二换热器(图3中没有示出)；第三换热器(图3中没有示出)；第二低位热源(图3中没有示出)；其中第二换热器的热进口与工业锅炉11的出烟口连接；第二换热器的热出口与烟囱连接；第二换热器的冷进口与第三换热器16的热出口连接；第二换热器的冷出口与高温热泵14中的蒸发器144的热进口连接；第三换热器的热进口连接第二低位热源；第三换热器的冷进口连接高温热泵14中的蒸发器144的热出口；第三换热器的冷出口连接第一换热器13的冷进口。因此，通过利用烟气热量，可以降低排烟损失。而且，进一步收集第二低位热源到高温热泵，可以进一步良好利用低位热源。
基于上述描述，还提出了工业锅炉供热系统的控制方法。图4是本发明实施方式的工业锅炉供热系统的控制方法的流程图。该方法适用于上述的任意工业锅炉供热系统。
如图4所示，该方法400包括：
步骤401：将高温热泵14中的冷凝器的进口与热负荷的出水管道连接。
步骤402：将高温热泵14中的冷凝器的出口与热负荷的回水管道连接。
在一个实施方式中，该方法400还包括：步骤403：控制高温热泵14执行高温热泵处理，以向热负荷输出热量。其中高温热泵处理包括：压缩过程：将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体；冷凝过程：将压缩过程产生的、高温高压的制冷剂气体凝结成中温高压的制冷剂液体；节流过程：将冷凝过程产生的、中温高压的制冷剂液体转换成低温低压的制冷剂液体；蒸发过程：将节流过程产生的、低温低压的制冷剂液体蒸发成低温低压的制冷剂气体。
本发明实施方式还提出了一种具有处理器-存储器架构的、工业锅炉供热系统的控制装置。图5是根据本发明实施方式的具有处理器-存储器架构的、工业锅炉供热系统的控制装置的结构图。
如图5所示，工业锅炉供热系统的控制装置500包括处理器501、存储器502及存储在存储器502上并可在处理器501上运行的计算机程序，计算机程序 被处理器501执行时实现如上任一种的工业锅炉供热系统的控制方法。
其中，存储器502具体可以实施为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器(Flash memory)、可编程程序只读存储器(PROM)等多种存储介质。处理器501可以实施为包括一或多个中央处理器或一或多个现场可编程门阵列，其中现场可编程门阵列集成一或多个中央处理器核。具体地，中央处理器或中央处理器核可以实施为CPU或MCU或DSP，等等。
需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。
各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。
以上，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

  1. 一种工业锅炉供热系统，其特征在于，包括：
    工业锅炉(11)；
    汽轮机(12)；
    第一换热器(13)；
    高温热泵(14)；
    其中所述高温热泵(14)与所述汽轮机(12)具有同轴连接；所述工业锅炉(11)的出口与所述汽轮机(12)的进口连接；所述汽轮机(12)的出口与所述第一换热器(13)的热进口连接；所述第一换热器(13)的热出口与所述工业锅炉(11)的进口连接；所述第一换热器(13)的冷出口与所述高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热进口连接；所述高温热泵(14)适配于提供大于或等于80摄氏度的水。
  2. 根据权利要求1所述的工业锅炉供热系统，其特征在于，
    所述第一换热器(13)的冷进口与所述高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热出口连接。
  3. 根据权利要求1所述的工业锅炉供热系统，其特征在于，所述高温热泵(14)还包括：
    压缩器(141)；
    冷凝器(142)；
    节流器(143)。
  4. 根据权利要求1所述的工业锅炉供热系统，其特征在于，还包括：
    第一低位热源(19)，与所述高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热进口连接。
  5. 根据权利要求1所述的工业锅炉供热系统，其特征在于，还包括：
    第二换热器(15)；
    第三换热器(16)；
    第二低位热源(17)；
    其中所述第二换热器(15)的热进口与所述工业锅炉(11)的出烟口连接；所述第二换热器(15)的热出口与烟囱连接；所述第二换热器(15)的冷进口与第三换热器(16)的热出口连接；所述第二换热器(15)的冷出口与高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热进口连接；所述第三换热器(16)的热进口连接第二低位热源(17)；所述第三换热 器(16)的冷进口连接高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热出口；第三换热器(16)的冷出口连接第一换热器(13)的冷进口。
  6. 一种工业锅炉供热系统，其特征在于，包括：
    工业锅炉(11)；
    汽轮机(12)；
    第一换热器(13)；
    第四换热器(18)；
    高温热泵(14)；
    其中所述高温热泵(14)与所述汽轮机(12)具有同轴连接；所述工业锅炉(11)的出口与所述汽轮机(12)的进口连接；所述汽轮机(12)的出口与所述第一换热器(13)的热进口连接；所述第一换热器(13)的热出口与第四换热器(18)的冷进口连接；所述第一换热器(13)的冷进口与所述高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热出口连接；所述第一换热器(13)的冷出口与高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热进口连接；第四换热器(18)的冷出口与所述工业锅炉(11)的进口连接；第四换热器(18)的热进口与汽轮机(12)的抽汽口连接；所述第四换热器(18)的热出口与第一换热器(13)的热进口连接；所述高温热泵(14)适配于提供大于或等于80摄氏度的水。
  7. 根据权利要求6所述的工业锅炉供热系统，其特征在于，所述高温热泵(14)还包括：
    压缩器(141)；
    冷凝器(142)；
    节流器(143)。
  8. 根据权利要求6所述的工业锅炉供热系统，其特征在于，还包括：
    第一低位热源(19)，与所述高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热进口连接。
  9. 根据权利要求6所述的工业锅炉的供热系统，其特征在于，还包括：
    第二换热器(15)；
    第三换热器(16)；
    第二低位热源(17)；
    其中所述第二换热器(15)的热进口与所述工业锅炉(11)的出烟口连接；所述第 二换热器(15)的热出口与烟囱连接；所述第二换热器(15)的冷进口与第三换热器(16)的热出口连接；所述第二换热器(15)的冷出口与高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热进口连接；所述第三换热器(16)的热进口连接第二低位热源(17)；所述第三换热器(16)的冷进口连接高温热泵(14)中的蒸发器(144)的热出口；第三换热器(16)的冷出口连接第一换热器(13)的冷进口。
  10. 一种如权利要求1-9中任一项所述的工业锅炉供热系统的控制方法(400)，其特征在于，该方法(400)包括：
    将所述高温热泵(14)中的冷凝器的进口与热负荷的出水管道连接(401)；
    将所述高温热泵(14)中的冷凝器的出口与热负荷的回水管道连接(402)。
  11. 根据权利要求10所述的控制方法(400)，其特征在于，还包括：
    控制所述高温热泵(14)执行高温热泵处理，以向所述热负荷输出热量(403)；
    其中所述高温热泵处理包括：
    压缩过程，包括将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体；
    冷凝过程，包括将所述压缩过程产生的、高温高压的制冷剂气体凝结成中温高压的制冷剂液体；
    节流过程，包括将所述冷凝过程产生的、中温高压的制冷剂液体转换成低温低压的制冷剂液体；
    蒸发过程，包括将所述节流过程产生的、低温低压的制冷剂液体蒸发成低温低压的制冷剂气体。
  12. 一种工业锅炉供热系统的控制装置(500)，其特征在于，包括处理器(501)和存储器(502)；
    所述存储器(502)中存储有可被所述处理器(501)执行的应用程序，用于使得所述处理器(501)执行如权利要求10至11中任一项所述的工业锅炉供热系统的控制方法(400)。
  13. 一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如权利要求10至11中任一项所述的工业锅炉供热系统的控制方法(400)。
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