[发明专利]热电厂余热转季节利用方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种余热利用方法，属于能源利用领域。

背景技术

我国北方传统采暖地区气温较低，为保证此地区居民的正常生活和工作，各地建有大量热电厂。热电联产机组供热量占供暖需热量的比例逐年增大。由于我国城市建筑发展迅速，热电厂建设投资高、周期长，建设速度跟不上城市供热的需求，致使有些城市出现能源供需矛盾非常突出问题。

以发电效率较高的凝气式热电厂为例，来自锅炉的高压蒸汽进入汽轮机发电后的乏汽，多采用冷却水冷却，冷却余热温度较低(一般冬季20～35℃)，一般未能很好利用，大多通过冷却塔排放到的大气中，如图1所示，图中标识有汽轮机11、发电机12、凝汽器13、冷却水循环泵14、冷却塔15、供热首站16和热网循环泵17。据不完全统计，每年我国三北地区凝汽式发电厂产生约5.5×10⁸GJ的余热量，因未被利用而直接排放到环境中。充分挖掘现有热电联产热源的能力，寻找利用热电厂循环水余热的方法，可以缓解目前城市建筑对供暖能耗需求的矛盾。

电厂循环水余热由于温度低，达不到直接供热的品位，需要设法适当提高温度。目前采用的方法有两种：(1)采用汽轮机组低真空运行的方法，提高凝汽式汽轮机的排气压力，将凝汽器水温提高到60～80℃，用来加热循环冷却水作为热网热水，如图2所示，图中标识有汽轮机21、发电机22、凝汽器23、凝结水泵24、循环水泵25、尖峰加热器26和补水泵27；(2)以电厂循环水作为低位热源，利用热泵技术提取其热量后向高温热网供热。热泵可以采用电动热泵，利用电力作为驱动热源，如图3所示，图中标识有汽轮机31、发电机32、凝汽器33、冷却水循环泵34、冷却塔35、供热首站36和热泵37；热泵可以采用吸收式，利用蒸汽或燃气作为驱动热源，如图4所示，图中标识有汽轮机41、发电机42、凝汽器43、冷却水循环泵44、冷却塔45、供热首站46和吸收式热泵47。

目前采用的汽轮机组低真空循环水供热技术及热泵回收余热技术，解决了冬季热电厂余热利用问题。但是在非采暖季，热电厂的余热尚需要通过冷却塔排放到的大气中，不但造成了能源的浪费，也造成环境热污染。

减少热电厂夏季排放到大气中的余热，寻找利用热电厂循环水余热转季利用的方法，可以提高能源利用率，减少城市能源消耗，减低由于城市冬季供暖造成的环境污染。

目前国内外能源跨季节应用技术研究，主要为了解决可再生能源的开采、转换、运输和利用过程中，在能量的供应和需求之间存在的数量上、时间上的差异问题。能源的跨季节应用研究国内外大多集中在太阳能利用方面。国际能源署IEA于1981年启动了跨季节蓄热太阳能集中供热系统研究，并先后在德国、瑞典、荷兰、丹麦等过建成跨季节蓄热太阳能供热系统。图5为国外采用的跨季节蓄热太阳能集中供热系统图，主要由太阳能集热器51、蓄热装置52、热交换站53、供热中心54及热力管网55组成。

能源跨季节应用技术研究的规模较小，多以单栋建筑为主。研究内容大体上有两种：

第一种研究单栋建筑物与土壤源热泵结合，在冬天，将地下的热量抽出送到室内的同时在土壤中蓄存冷量，以备夏天用；在夏天，热量从建筑物内抽出，通过系统排入地下，同时蓄存热量，以备冬天用。

地源热泵有较好的节能性，但在我国北方地区由于冬季供热需要热量较多，从地下的取热量较大，单纯利用土壤源热泵从土壤中取热，地下土壤处于热量收支不平衡的状态，长期运行会破坏地下的温度场，从而导致土壤温度逐年减低，热泵系统的COP(制热性能系数)下降，供热量不足。第二种研究主要是将太阳能集热器及土壤源热泵结合，为建筑物提供热量。在冬天，将土壤的热量通过热泵提出来，送到室内供暖；在夏天通过热泵埋管将太阳能热水器采集的热量排入地下，用以恢复冬季供暖降低的土壤温度。

由于受到建筑条件、太阳能集热器的面积等因素限制，因此无论是将建筑物夏天的制冷产生的热量储存起来用于冬季供暖，还是在夏天将太阳能热水器采集的热量储存起来，用于冬季供暖，其供热规模均有限，无法满足我国北方地区城市众多居住建筑的供暖需求。

发明内容

本发明目的是为了解决无论是将建筑物夏天的制冷产生的热量储存起来用于冬季供暖，还是在夏天将太阳能热水器采集的热量储存起来，用于冬季供暖，其供热规模均有限，无法满足我国北方地区城市众多居住建筑的供暖需求的问题，提供了一种热电厂余热转季节利用方法及系统。

本发明所述热电厂余热转季节利用方法，该方法包括非供暖期和供暖期两个阶段：