[发明专利]基于热泵新型低温热电冷联供系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电冷联供系统，尤其是涉及一种基于热泵新型低温热电冷联供系统，属于电厂热泵节能技术领域。

背景技术

火力发电机组在提供电力的同时，有大量的凝结热被排入大气。我国目前发电机组平均能耗在0.32-0.35kgce/kWh，其中约有45-55%的冷凝热被排入大气，以我国2010年发电总量的80.3%由火力发电厂提供来计算，约有41413*0.335/1000*50%=6.94亿tce被排入大气，这约占我国能源总消耗的五分之一。

为了提高采暖一次能源的利用率，人们借助了热泵技术，利用基于热泵的电厂冷凝热技术，人们找到了既能灵活地调节热电负荷，又能尽可能多的利用电厂冷凝热服务于城市供热系统的方法。电厂冷凝热具有品位低、量大、热容大以及集中等特点，目前普遍采用的方法是通过湿冷或空冷冷凝汽轮机乏汽，将冷凝热排入大气。而用于热泵的电厂冷凝热属于50℃以下的低品位热源，湿冷机组可用水做冷却工质，水质优良，水量和温度也比较稳定，因此，电厂循环冷却水是非常优越的水源热泵低位热源，有较好的综合效益。

目前，可以采用溴化锂热泵来利用电厂的冷凝热，溴化锂热泵所需的高温热源，可用抽凝机组的采暖抽汽，也可用凝汽机组的回热抽汽。当循环水温度在30℃时，根据高温驱动蒸汽温度等级，可以获得70-90℃的热网供水，热泵COP在1.5-1.75间变化。从参数上看，采用单效热泵可以达到甚至超过低真空运行循环水供热系统，不但应用于大型火力发电机组中，对中小型机组也有很大的吸引力。

上述采用溴化锂热泵来利用电厂冷凝热的技术可使抽凝机组获得接近背压机组的热效率，大幅度减少冷凝热排放，同时保持抽凝机组对电热负荷变化的灵活性，大幅度提高机组供热量和经济性。单效热泵可以利用汽轮机的低温抽汽，单效热泵与压缩式热泵相比，相当于用低品位能源替代高品位的电能，经济价值高。单效热泵容易大型化，它没有像压缩式热泵需要大型压缩机配套，也不像低真空运行系统需对汽轮机进行复杂的维护和改造，目前，单台制热量的单效热泵可达40MW，相当于一台57吨/h的热水锅炉，机组的大型化大大降低制造成本，此外，单效热泵还具有制热量的调节性好以及易自动控制的优点。

从供暖要求看，单效热泵对冷凝热温度提升还是太低，若按照设计标准运行，单效热泵最多可以将一次热网侧的回水温度提高20℃，只占热网加热量的2/5，利用的冷凝热按热泵COP=1.5计，只占2/15，供热量中冷凝热含量极少。若以单效热泵经济运行计，热泵加热温度在80℃以下为宜，则加热升温只有10℃，对冷凝热回收的影响更大。

为了对设计标准中一次热网的供回水温度进行修正，达到充分利用冷凝热的目的，一般实施中都将供、回水温度分别调整为90℃和60℃，这样就有可能在供热中100%的利用冷凝热和冷凝水。但是，供回水温度降低需要付出的代价是一次管道加粗以及供热站换热器加大。

该技术的关健在于一级站高温差单效热泵的设计，高浓度差的溴机设计有相当难度，溴化锂溶液结晶的防止有相当的难度，此外，高温差单效热泵各个温差升温梯级间的合理匹配以及对外界热负荷的适应性都有待进一步提高。

目前也有一些热电冷联供系统，例如公开日为2010年08月11日，公开号为CN101799226A的中国专利中，公开了一种增热型热电冷联供系统，该系统由燃气发动机、发电机、吸收式热泵、高温烟气-水换热器、中温烟气-水换热器、低温烟气-水换热器、水-水换热器、溶液除湿系统、地埋管或浅层地下水井或污水换热器以及各种连接管路和阀门等附件组成，该系统可以实现供热、供冷两种工况，在供热和供冷工况下均有多种管路切换形式，以适应不同情形的需要；可使燃气发动机的热量得到充分利用，在冬季充分回收燃气发动机排烟余热，在夏季将低温烟气热量和冷却水热量排入低温热源进行储存，并且同溶液除湿以及生活热水相结合。但是，该增热型热电冷联供系统的结构较为复杂，热能利用率较低。又如公开日为2005年09月28日，公开号为CN1673650的中国专利中，公开了一种基于燃气机热泵和燃气轮机发动机的热电冷三联供系统，该热电冷三联供系统包括燃气供应与排烟系统，余热回收与利用系统，蒸汽压缩制冷系统，蒸汽压缩制冷系统的压缩机由燃气发动机直接驱动，微型燃气轮机发电机发电，使空调系统完全由天然气驱动，该热电冷三联供系统的结构也较为复杂，能源利用率也不高。

综上所述，目前还没有一种结构简单，设计合理，性能可靠，热能利用率高的基于热泵新型低温热电冷联供系统，从而降低了电厂冷凝热的利用率。

发明内容