一种耦合大温差热泵的低真空供热系统及运行方法技术方案

本发明专利技术涉及一种耦合大温差热泵的低真空供热系统及运行方法，属于热电联产节能技术领域。本发明专利技术包括汽轮机、凝汽器、冷却塔、热网换热器、疏水换热器和二次换热站，二次换热站包括大温差热泵和水水换热器，一次网供回水管的环路上依次安装热网换热器、大温差热泵、水水换热器、疏水换热器和凝汽器，且在不同设备的进出口设置有阀门和旁路，在一次网侧，疏水换热器与凝汽器通过阀门的开关实现串、并联的切换连接，在二次换热站内的二次网侧，大温差热泵与水水换热器通过阀门的开关实现串、并联的切换连接。本发明专利技术基于能量梯级利用的原理，合理设计耦合系统，实现对热网水的梯级升温加热，降低了换热过程的不可逆损失，具有较高的实际运用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合大温差热泵的低真空供热系统及运行方法
本专利技术涉及一种耦合大温差热泵的低真空供热系统及运行方法，属于热电联产节能

技术介绍
随着国内对雾霾治理的不断深入，发展集中供热，关停供热小锅炉越来越成为政府和民间的共识。发展城市集中供热就需要有稳定的热源，因此对现有纯凝机组或供热机组进行供热改造或供热能力提升，挖掘和释放供热潜力，就成了一个行之有效的方法。热电厂汽轮机排入低压缸的蒸汽做功后，进入凝汽器形成冷凝热，冷凝热通常占其一次能源总输入热的30%以上，该部分热量一般通过凉水塔或空冷岛直接排入大气，形成巨大的冷端损失。这部分热量的特点是集中但是品位较低，长期以来难以找到好的直接利用方法。另外，随着国家经济社会发展、城镇化进程的加快和人民生活水平的改善，居民供热越来越受到重视，2016年全国城市集中供热面积已达到73.9亿平方米；为满足居民的供热需求，如何在现有供热管网的基础上，提升管网的输送能力，则是迫在眉睫。当前，提升管网输送能力有效的技术手段是大温差供热技术，已有的技术措施主要为以下两种：一是申请号为201110195467.2的专利“一种利用热泵技术提高集中供热管网供热能力的供热系统”，其系统的主要特点是（1）在靠近热源的换热站设置吸收式热泵机组，利用一次网供水驱动热泵回水一次网回水的余热来加热靠近热源的二次网水，为靠近热源的热用户供热；（2）在驱动热泵之后得到降温的一次网水，再输送至常规换热站来加热离热源较远的二次网水，为离热源较远的热用户供热；（3）通过二次网水与一次网回水先进行换热，使得一次网回水温度降低，降温后的一次网回水再作为低温热源进入吸收式热泵，一次网回水的温度得到进一步降低，从而实现对一次网回水的余热进行充分回收，实现大温差供热。二是申请号为200810101065.X的专利“一种大温差集中供热系统”，其系统的主要特点是（1）在热源侧，利用蒸汽型吸收式热泵回收热电厂的低温循环水余热，减少热电厂的冷端损失；（2）在二次网侧，热水吸收式热泵与水水换热器为串联连接，且二次网供水温度无法通过改变进入热水吸收式热泵或水水换热器的二次网水流量来进行调节。以上两种技术措施存在的不足是：（1）在靠近热源处设置吸收式热泵机组，实现大温差供热，而在离热源较远的换热站，就无法有效采用大温差供热；（2）利用蒸汽吸收式热泵回收热电厂循环水余热的方式，投资较大，远高于直接低真空供热的方式，（3）在二次网侧，热水吸收式热泵与水水换热器为串联连接，二次网供水温度无法通过调节流量来进行调节。本专利技术主要针对以上三点技术不足而进行创新，专利技术创造了一种耦合大温差热泵的低真空供热系统及运行方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、性能可靠，实现耦合大温差热泵的低真空供热系统及运行方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种耦合大温差热泵的低真空供热系统，其特征在于：包括汽轮机、凝汽器、冷却塔、热网换热器、疏水换热器和二次换热站；所述二次换热站包括大温差热泵和水水换热器；所述汽轮机的排汽口与凝汽器连接，所述凝汽器通过循环供水管和循环回水管与冷却塔连接，且在循环供水管和循环回水管上分别安装有第二阀门和第三阀门，所述热网换热器的蒸汽进口通过采暖抽汽管与汽轮机的采暖抽汽口连接，且在采暖抽汽管上安装有第一阀门，所述热网换热器的疏水出口通过第一疏水管与疏水换热器的疏水进口连接，所述疏水换热器的疏水出口与第二疏水管连接；一次网回水管的一端与水水换热器的一次网水出口连接，所述一次网回水管的另一端与第三阀门的循环水出口连接，且在一次网回水管上沿着水流动方向依次安装有大温差热泵和疏水换热器；一次网供水管的一端与水水换热器的一次网水进口连接，所述一次网供水管的另一端与第二阀门的循环水进口连接，且在一次网供水管上沿着水流动方向依次安装有热网换热器和大温差热泵；所述二次网回水管通过二次网回水A支管和二次网回水B支管分别与水水换热器和大温差热泵连接，且在二次网回水A支管和二次网回水B支管上分别安装有第十七阀门和第十八阀门，所述水水换热器的二次网水出口通过二次网供水A支管和二次网供水B支管分别与第十八阀门的热网水出口和二次网供水管连接，且在二次网供水A支管和二次网供水B支管上分别安装有第十六阀门和第十九阀门，所述二次网供水管的二次网水进口与大温差热泵连接。进一步而言，所述疏水换热器的一次网回水侧设置有第一回水旁路，且在疏水换热器的一次网回水进口、一次网回水出口和第一回水旁路上分别安装有第八阀门、第七阀门和第九阀门；疏水换热器的疏水侧设置有第一疏水旁路，且在疏水换热器的疏水进口和第一疏水旁路上分别安装有第二十二阀门和第二十一阀门。进一步而言，所述第七阀门的一次网回水进口通过第三供水旁路与第二阀门的循环水进口连接，且在第三供水旁路上安装有第二十阀门。进一步而言，所述大温差热泵的一次网回水侧设置有第二回水旁路，且在大温差热泵的一次网回水进口、一次网回水出口和第二回水旁路上分别安装有第十四阀门、第十三阀门和第十五阀门。进一步而言，所述热网换热器的一次网供水侧设置有第一供水旁路，且在热网换热器的一次网供水进口、一次网供水出口和第一供水旁路上分别安装有第四阀门、第五阀门和第六阀门。进一步而言，所述大温差热泵的一次网供水侧设置有第二供水旁路，且在大温差热泵的一次网供水进口、一次网供水出口和第二供水旁路上分别安装有第十阀门、第十一阀门和第十二阀门。进一步而言，所述大温差热泵利用一次网供水作为驱动热源，以一次网回水为低温热源，回收一次网回水的余热，来加热二次网水，实现大温差供热。进一步而言，所述热网换热器的热网疏水经过疏水换热器二次换热后，温度得到进一步降低，二次换热降温后的热网疏水通过第二疏水管输送至汽轮机的低压回热系统。上述的耦合大温差热泵的低真空供热系统的运行方法如下：在非采暖季时，只开启第二阀门和第三阀门，汽轮机处于纯凝工况运行，循环水在凝汽器内加热后输送至冷却塔进行冷却，冷却后的循环水再返回至凝汽器被加热；在采暖季初期和末期时，只开启第六阀门、第九阀门、第十二阀门、第十五阀门、第十七阀门和第十九阀门，汽轮机处于背压工况运行；一次网水在凝汽器内被加热后输送至二次换热站的水水换热器，对二次网水进行加热，然后加热后的二次网水输送至热用户进行供热；在采暖季高寒期时，只开启第一阀门、第四阀门、第五阀门、第七阀门、第八阀门、第十阀门、第十一阀门、第十三阀门、第十四阀门、第十六阀门、第十七阀门和第二十二阀门，疏水换热器、凝汽器和热网换热器为串联连接，汽轮机处于背压工况运行，大温差热泵投入运行，大温差热泵和水水换热器为串联连接，一次网回水在疏水换热器进行初级加热，再进入凝汽器进行二次加热，之后进入热网换热器进行三次加热，最后通过一次网供水管输送至二次换热站；一次网供水首先作为大温差热泵的驱动热源进行一次降温，然后再进入水水换热器进行二次降温，之后作为低温热源再进入大温差热泵进行三次降温，最后通过一次网回水管返回至热电厂；由二次网回水管输送的二次网回水首先在水水换热器进行初级加热，再进入大温差热泵进行二次加热，之后通过二次网供水管输送至热用户进行供热。进一步而言，在采暖季高寒期时，还可以通过开启并调节第九阀门本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耦合大温差热泵的低真空供热系统，其特征在于：包括汽轮机（1）、凝汽器（2）、冷却塔（3）、热网换热器（4）、疏水换热器（5）和二次换热站（6）；所述二次换热站（6）包括大温差热泵（61）和水水换热器（62）；所述汽轮机（1）的排汽口与凝汽器（2）连接，所述凝汽器（3）通过循环供水管（12）和循环回水管（13）与冷却塔（3）连接，且在循环供水管（12）和循环回水管（13）上分别安装有第二阀门（32）和第三阀门（33），所述热网换热器（4）的蒸汽进口通过采暖抽汽管（11）与汽轮机（1）的采暖抽汽口连接，且在采暖抽汽管（11）上安装有第一阀门（31），所述热网换热器（4）的疏水出口通过第一疏水管（20）与疏水换热器（5）的疏水进口连接，所述疏水换热器（5）的疏水出口与第二疏水管（21）连接；一次网回水管（14）的一端与水水换热器（62）的一次网水出口连接，所述一次网回水管（14）的另一端与第三阀门（33）的循环水出口连接，且在一次网回水管（14）上沿着水流动方向依次安装有大温差热泵（61）和疏水换热器（5）；一次网供水管（17）的一端与水水换热器（62）的一次网水进口连接，所述一次网供水管（17）的另一端与第二阀门（32）的循环水进口连接，且在一次网供水管（17）上沿着水流动方向依次安装有热网换热器（4）和大温差热泵（61）；所述二次网回水管（22）通过二次网回水A支管（23）和二次网回水B支管（24）分别与水水换热器（62）和大温差热泵（61）连接，且在二次网回水A支管（23）和二次网回水B支管（24）上分别安装有第十七阀门（47）和第十八阀门（48），所述水水换热器（62）的二次网水出口通过二次网供水A支管（25）和二次网供水B支管（26）分别与第十八阀门（48）的热网水出口和二次网供水管（27）连接，且在二次网供水A支管（25）和二次网供水B支管（26）上分别安装有第十六阀门（46）和第十九阀门（49），所述二次网供水管（27）的二次网水进口与大温差热泵（61）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种耦合大温差热泵的低真空供热系统，其特征在于：包括汽轮机（1）、凝汽器（2）、冷却塔（3）、热网换热器（4）、疏水换热器（5）和二次换热站（6）；所述二次换热站（6）包括大温差热泵（61）和水水换热器（62）；所述汽轮机（1）的排汽口与凝汽器（2）连接，所述凝汽器（3）通过循环供水管（12）和循环回水管（13）与冷却塔（3）连接，且在循环供水管（12）和循环回水管（13）上分别安装有第二阀门（32）和第三阀门（33），所述热网换热器（4）的蒸汽进口通过采暖抽汽管（11）与汽轮机（1）的采暖抽汽口连接，且在采暖抽汽管（11）上安装有第一阀门（31），所述热网换热器（4）的疏水出口通过第一疏水管（20）与疏水换热器（5）的疏水进口连接，所述疏水换热器（5）的疏水出口与第二疏水管（21）连接；一次网回水管（14）的一端与水水换热器（62）的一次网水出口连接，所述一次网回水管（14）的另一端与第三阀门（33）的循环水出口连接，且在一次网回水管（14）上沿着水流动方向依次安装有大温差热泵（61）和疏水换热器（5）；一次网供水管（17）的一端与水水换热器（62）的一次网水进口连接，所述一次网供水管（17）的另一端与第二阀门（32）的循环水进口连接，且在一次网供水管（17）上沿着水流动方向依次安装有热网换热器（4）和大温差热泵（61）；所述二次网回水管（22）通过二次网回水A支管（23）和二次网回水B支管（24）分别与水水换热器（62）和大温差热泵（61）连接，且在二次网回水A支管（23）和二次网回水B支管（24）上分别安装有第十七阀门（47）和第十八阀门（48），所述水水换热器（62）的二次网水出口通过二次网供水A支管（25）和二次网供水B支管（26）分别与第十八阀门（48）的热网水出口和二次网供水管（27）连接，且在二次网供水A支管（25）和二次网供水B支管（26）上分别安装有第十六阀门（46）和第十九阀门（49），所述二次网供水管（27）的二次网水进口与大温差热泵（61）连接。2.根据权利要求1所述的耦合大温差热泵的低真空供热系统，其特征在于：所述疏水换热器（5）的一次网回水侧设置有第一回水旁路（15），且在疏水换热器（5）的一次网回水进口、一次网回水出口和第一回水旁路（15）上分别安装有第八阀门（38）、第七阀门（37）和第九阀门（39）；疏水换热器（5）的疏水侧设置有第一疏水旁路（29），且在疏水换热器（5）的疏水进口和第一疏水旁路（29）上分别安装有第二十二阀门（52）和第二十一阀门（51）。3.根据权利要求2所述的耦合大温差热泵的低真空供热系统，其特征在于：所述第七阀门（37）的一次网回水进口通过第三供水旁路（28）与第二阀门（32）的循环水进口连接，且在第三供水旁路（28）上安装有第二十阀门（50）。4.根据权利要求1所述的耦合大温差热泵的低真空供热系统，其特征在于：所述大温差热泵（61）的一次网回水侧设置有第二回水旁路（16），且在大温差热泵（61）的一次网回水进口、一次网回水出口和第二回水旁路（16）上分别安装有第十四阀门（44）、第十三阀门（43）和第十五阀门（45）。5.根据权利要求1所述的耦合大温差热泵的低真空供热系统，其特征在于：所述热网换热器（4）的一次网供水侧设置有第一供水旁路（18），且在热网换热器（4）的一次网供水进口、一次网供水出口和第一供水旁路（18）上分别安装有第四阀门（34）、第五阀门（35）和第六阀门（36）。6.根据权利要求1所述的耦合大温差热泵的低真空供热系统，其特征在于：所述大温差热泵（61）的一次网供水侧设置有第二供水旁路（19），且在大温差热泵（61）的一次网供水进口、一次网供水出口和第二供水旁路（19）上分别安装有第十阀门（40）、第十一阀门（41）和第十二阀门（42）。7.根据权利要求1所述的耦合大温差热泵的低真空供热...

【专利技术属性】
技术研发人员：高新勇，庄荣，黄平平，杨志群，郑立军，马斯鸣，夏明，王伟，俞聪，何晓红，洪纯珩，王宏石，唐树芳，吴畅，陈真，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33