[发明专利]一种大容量梯度增温型多级耦合热泵供热系统

说明书

本发明涉及一种可用于大容量梯度增温型多级耦合热泵供热系统，属于分布式供能系统中蒸汽压缩式热泵系统领域。通过设计三重复叠式热泵供热系统，然后再利用第一级循环泵和第三级循环泵再配合第三级第三流量阀和第一级流量控制阀来控制每级循环水的流量，从而使其达到各级热泵进出口水温达到预设值或者给定值。通过本实施例所述的大容量梯度增温型多级耦合热泵供热系统，来实现梯次加热一次网供热热水，从而降低一次网水的平均吸热温差，提高热电厂的供热效率同时缓解热电耦合矛盾。

技术领域

本发明涉及一种可用于大容量梯度增温型多级耦合热泵供热系统，属于分布式供能系统中蒸汽压缩式热泵系统领域。

背景技术

随着我国城市化进程的不断推进，尤其在我国的北方城市，冬季采暖负荷越来越大，对供热负荷要求也进一步提高，城市供热系统容量限制成为了局限。为了满足不断上升的供暖需求，满足新生住房的供热负荷需求，需要对旧有的供热系统进行扩容，但城市供热系统复杂，改造工程量大、工期长，难以满足快速增长的供能需求。此外，大量补充性的供热方式如区域锅炉房等普遍存在能量利用率不高和污染排放大等问题。目前普遍的供热方式之一是利用热电厂抽汽加热一次网回水供热，虽然热电联产方式实现了能量的梯级利用，系统热效率已经能达到80％，但这种方法直接将温度压力较高的高品位热量用于热网水的加热，仍然存在不小的不可逆损失，而且由于抽汽的影响，汽轮机的内效率会有一定程度的降低。抽气供热的另外一个显著问题是热电耦合效应显著，不利于电网的调峰控制。近年来，太阳能和风能等新能源的快速崛起更加剧了这一矛盾。由于电网首先需要消纳新能源发出的电能，因此火电厂的调峰任务将更加艰巨，这种矛盾在北方冬季供暖期有越来越激化的趋势。

对于有多台机组的火电厂，通过汽轮机改造使其排气背压逐渐升高，并利用不同温度的排汽冷凝余热梯次加热一次网回水可以有效降低供热温度，减少温差不可逆损失。我国古交市至太原市的长距离供热即采用此技术，相对于传统火电厂的抽汽加热，具有显著的节能效果。但此技术方案存在两个主要的问题：首先，仅适用于存在多台机组的火电厂，且在供热期间多台机组必须同时运行；其次，汽轮机高背压改造后，热电耦合的情况会更加严重。此外，吸收型热泵技术也用于供热，但在冬季供热高峰期，运行经济性往往不如直接采用抽气供热，且采用溴化锂热泵系统运行和维护成本高，阻碍了该技术在供热方面的应用。单级压缩式热泵也可以利用汽轮机排汽余热加热一次网回水，但由于温差较大，往往供热系数较低且压比较大，不能采用大容量的离心式压缩机，供热容量受到了限制。

发明内容

本发明实施例提供了一种新型大容量梯度增温型多级耦合热泵供热系统，解决了现有技术供热效率低，单机热泵压比高无法利用大容量离心式压缩机的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了一种大容量梯度增温型多级耦合热泵供热系统，包括第一级蒸发换热器、第一级压缩机、第一级循环泵、第一级流量控制阀、第一级前冷凝换热器、第一级后冷凝换热器、第一级膨胀阀、第二级第一流量阀、第二级前冷凝换热器、第二级膨胀阀、第二级冷凝换热器、第二级压缩机、第二级第二流量阀、第二级第三流量阀、第二级后冷凝换热器、第三级第一流量阀、第三级第二流量阀、第三级冷凝换热器、第三级膨胀阀、第三级蒸发换热器、第三级压缩机、第三级循环泵、第三级第三流量阀、抽气加热器和第二级第四流量调节阀；