[实用新型]一种利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统

说明书

技术领域

本发明属于电厂乏汽余热利用领域，具体涉及一种利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统。

背景技术

土壤源热泵技术比较成熟，应用条件要求全年冷、热负荷尽量均衡，因此主要用于夏热冬冷地区。而对于寒冷地区及严寒地区，冬季热负荷需求远大于夏季冷负荷需求，土壤源热泵技术应用受到限制。这些地区热电联产机组较多，常规的热电联产方式也面临供热能力不足的问题。电厂蕴含丰富的汽轮机乏汽余热资源，若将夏季汽轮机排放的乏汽余热蓄存至土壤中，则可有效实现系统补热以平衡冬季用热需求，使得该地区应用土壤源热泵技术成为可能。同时，通过回收利用乏汽余热，电厂的供热能力也将得到大幅提升。

常规的土壤源热泵技术冬季采用电动压缩式热泵提取土壤蓄热量，耗电量较大。太阳能-土壤源热泵联合运行的系统，夏季通过太阳能集热器为土壤补热，虽然能避免全年热失衡的问题，但系统投资较大、占地面积大，且天气不佳的情况下系统耗电量还会进一步增加，系统运行费用仍然较高。而若热力站采用高温热水和电力作为驱动力的热电双驱机组提取土壤蓄热量，其能效高于电动压缩式热泵，从而降低系统运行成本。在夏季，利用土壤换热后的低温回水冷却乏汽，增大了机组的发电能力，同时通过回收乏汽余热，利用既有集中供热管网实现土壤补热大幅降低了系统投资，可使得系统供热能力、供热能效、供热经济性等方面均有显著提升。

发明内容

为解决常规土壤源热泵应用条件受限、电厂供热能力不足、系统耗电量大、夏季影响发电量大、系统投资大、占地面积大等技术问题，本发明提出将电厂乏汽余热利用和土壤跨季节蓄热有机结合，提供一种利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统。该系统以热电双驱机组(含吸收式热泵模块和压缩式热泵模块)替代传统电动压缩式热泵，提取土壤蓄存热量加热二次网热网水，供热能力得到大幅提高。降低了冬季供热的耗电量，夏季利用既有集中热网引入低温回水回收电厂汽轮机乏汽余热，一方面增加了机组发电能力，另一方面节约了系统投资。全年系统整体运行能效得到大幅提升。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统，包括提供乏汽的汽轮机组、回收乏汽余热的凝汽器、排放过剩余热的冷却塔/空冷岛、加热一次网回水的热网加热器、提取土壤蓄热量的热电双驱机组、热网换热的水-水换热器、与土壤换热的土壤换热器以及循环水泵，以及连接上述各设备以实现土壤蓄取乏汽余热的蒸汽系统、热网水系统和循环水系统，其中：

1)在冬季供热工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组抽汽经管道与热网加热器抽汽入口连接，抽汽凝结水经过与热网加热器抽汽凝结水出口连接的管道返回电厂原凝结水系统；汽轮机组乏汽经管道与凝汽器乏汽入口连接，乏汽凝结水经过与凝汽器乏汽凝结水出口连接的管道返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水管道依次连接后接至热网加热器热水入口，热网加热器热水出口依次经管道连接至热电双驱机组吸收式热泵模块发生器入口，热电双驱机组吸收式热泵模块发生器出口经管道与水-水换热器一次侧热水入口连接，水-水换热器一次侧热水出口经管道连接至一次网回水管道，其中，在管道P2、P4、P5、P7、P9中分别设置阀门V1、V4、V5、V7、V8，在管道P3和管道P6之间连接有旁通管道P23，旁通管道P23中设置阀门V12，二次网回水管道与热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器入口连接，热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器出口经管道连接热电双驱机组吸收式热泵模块吸收器入口，热电双驱机组吸收式热泵模块冷凝器出口与水-水换热器二次侧热水入口连接，水-水换热器二次侧热水出口连接二次网供水管道；所述阀门V1、V4、V5、V7、V8均打开，阀门V12关闭；

对于循环水系统，土壤换热器出口依次通过管道P14、P10连接热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器入口，热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口有两种连接方式，一种是热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口通过管道P11连接热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器入口，热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器出口依次经管道P12、P13连接土壤换热器入口；另一种是直接通过管道P12、P13连接土壤换热器入口；其中，在管道P10上设置阀门V9，在管道P12中设置阀门V10，在管道P13中设置为循环水系统提供动力的循环水泵8,所述阀门V9、V10均打开；

2)在夏季余热回收工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组乏汽经管道与凝汽器乏汽入口连接，乏汽凝结水经过与凝汽器乏汽凝结水出口连接的管道返回电厂原凝结水系统；