用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统及其工作方法，该系统由储液罐、溶液换热器、蒸发器、冷凝器、吸收器、溶液冷却器、输液泵、回液泵、阀门、以及相关管道等设备构成；该系统有储热与放热二种典型工作过程；本发明专利技术利用储热介质浓度变化时吸收或放出水蒸汽的特性实现了用水的潜热储热，同时储热介质的温度变化范围增大、使显热储热量相应增加，从而增加了单位储热介质的储热量、减少了储热罐的容积、降低了系统投资；该系统始终以类似吸收式热泵的工作过程运行，能回收汽轮机的排汽余热，既可增加机组的供热能力，还可降低机组的发电煤耗率，具有良好的热经济性及技术经济性。

Heat Storage and Exhaust System of Absorption Heat Pump for Heating Unit and Its Working Method

【技术实现步骤摘要】
用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统及其工作方法
本专利技术涉及热能动力工程领域，具体涉及一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统及其工作方法。
技术介绍
我国大型燃煤发电机组不但承担基本负荷，还承担着电网调峰任务。由于近年来我国火电机组年利用小时数一直维持在4000小时左右，北方地区的供热机组也面临着很大的调峰压力。为解决供热机组灵活性运行及深度调峰的问题，国内外学者提出在热电厂设置储热罐进行热电解耦的技术方案，即在机组电负荷较高时以抽汽工况运行，供热抽汽不但用于加热热网循环水，还用于加热储热罐中的储热工质；在机组电负荷较低时以凝汽工况运行，利用储热罐中储热工质的热量向外供热。目前的技术方案中储热工质大多采用水，利用水温度变化的显热来实现储热。虽然水的比热较大，但由于大型供热机组的供热量很大，需要很大的储热罐才能满足要求。以某300MW供热机组为例，其设计抽汽量为500t/h，按照8小时储热量、水温变化值为20℃计算，储热罐的容积达到了12.7万立方米，超过了我国小2级水库的容量标准(10万立方米)；由于放热工况下机组没有供热抽汽，其实际供热能力也随之下降。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统及其工作方法，本专利技术利用储热介质浓度变化时吸收或放出水蒸汽的特性实现了用水的潜热储热，同时储热介质的温度变化范围增大、使显热储热量相应增加，从而增加了单位储热介质的储热量、减少了储热罐的容积、降低了系统投资；该系统始终以类似吸收式热泵的工作过程运行，能回收汽轮机的排汽余热，既可增加机组的供热能力，还可降低机组的发电煤耗率，具有良好的热经济性及技术经济性。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统，包括储液罐1，储液罐1的储热介质出口端与输液泵7的进口端相连通；储液罐1的储热介质进口端与第二阀门10的出口端及第八阀门16的出口端相连通；输液泵7的出口端与第一阀门9的进口端及第七阀门15的进口端相连通；第一阀门9的出口端与溶液换热器2的吸热侧进口端及第五阀门13的出口端相连通；溶液换热器2的吸热侧出口端与蒸发器3的吸热侧进口端相连通；溶液换热器2的放热侧进口端与第三阀门11的出口端相连通；溶液换热器2的放热侧出口端与第四阀门12的进口端相连通；蒸发器3的吸热侧溶液出口端与第二阀门10的进口端及第三阀门11的进口端相连通；蒸发器3的吸热侧水蒸汽出口端与冷凝器4的放热侧进口端相连通；蒸发器3的放热侧进口端与供热抽汽19相连通；蒸发器3的放热侧出口端与供热抽汽的疏水20相连通；冷凝器4的放热侧出口端与水蒸汽的疏水18相连通；冷凝器4的吸热侧进口端与热网回水17相连通；吸收器5的吸热侧进口端与冷凝器4的吸热侧出口端相连通，吸收器5的放热侧进口端与低压蒸汽21、第四阀门12的出口端和第六阀门14的出口端相连通，吸收器5的放热侧出口端与回液泵8进口端相连通；溶液冷却器6的吸热侧进口端与吸收器5的吸热侧出口端相连通；溶液冷却器6的吸热侧出口端为向外供热的热网出水22；溶液冷却器6的放热侧进口端与第七阀门15的出口端相连通、溶液冷却器6的放热侧出口端与第六阀门14的进口端相连通；回液泵8出口端与第五阀门13的进口端及第八阀门16的进口端相连通；所述一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统所用的储热介质为溴化锂、氯化锂、氢氧化钠、氯化钙、硝酸钾、硝酸钠中一种物质的水溶液或多种物质的水溶液；所述溶液换热器2、蒸发器3、冷凝器4、吸收器5和溶液冷却器均为间壁式换热器。所述储液罐1中工质为储热介质；溶液换热器2换热两侧工质为不同温度的储热介质；蒸发器3放热侧工质为供热抽汽19和供热抽汽19凝结形成的供热抽汽的疏水20，蒸发器3吸热侧工质为储热介质和储热介质蒸发生成的水蒸汽；冷凝器4放热侧工质为储热介质在蒸发器3中蒸发生成的水蒸汽及该水蒸汽凝结形成的水蒸汽的疏水18，冷凝器4吸热侧工质为热网回水17；吸收器5的吸热侧工质为热网回水17，吸收器5放热侧工质为储热介质和低压蒸汽21；溶液冷却器6放热侧工质为储热介质、溶液冷却器6吸热侧工质为热网出水22。所述的一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统的工作方法，包括储热工作过程与放热工作过程；所述储热工作过程为：在供热机组电负荷较高、运行于供热工况时，所述的一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统按照储热工作过程运行；投运输液泵7与回液泵8给储热介质提供流动的动力，开启第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12和第五阀门13，关闭第六阀门14、第七阀门15和第八阀门16以限制储热介质的流向，从而使储热介质形成如下流程与状态变化：从储热罐1来的低温稀浓度储热介质经过输液泵7与第一阀门9进入溶液换热器2，在溶液换热器2中受流经第三阀门11的储热介质加热后进入蒸发器3，再在蒸发器3中受供热抽汽19加热后产生水蒸汽与高温高浓度储热介质，蒸发器3产生的水蒸汽流入冷凝器4并加热热网回水17，蒸发器3中高温高浓度储热介质分为两路，一路经第二阀门10返回储热罐1，另一路依次流经第三阀门11、溶液换热器2、第四阀门12后进入吸收器5；进入吸收器5的储热介质吸收低压蒸汽21并加热冷凝器4流出的热网回水17后依次流经回液泵8、第五阀门13变成低温稀浓度储热介质后进入溶液换热器2；热网回水17依次流经冷凝器4、吸收器5及溶液冷却器6并在冷凝器4、吸收器5中被加热；在此过程中，流出储热罐1的储热介质的状态为低温稀浓度，进入储热罐1的储热介质的状态为高温高浓度；流入冷凝器4的热网回水17的状态为低温，流出溶液冷却器6的热网出水22的状态为高温；即通过储热工作过程使储热介质与热网循环水状态发生预设的变化，实现储热、向外供热效果；所述放热工作过程为：在供热机组电负荷较低、运行于凝汽工况时，所述的一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统按照放热工作过程运行；投运输液泵7与回液泵8给储热介质提供流动的动力，关闭第一阀门9、第二阀门10、第四阀门12和第五阀门13，开启第六阀门14、第七阀门15和第八阀门16以限制储热介质的流向，从而使储热介质形成如下流程与状态变化：来自储热罐1中高温高浓度储热介质经过输液泵7与第七阀门15进入溶液冷却器6，储热介质在溶液冷却器6中加热依次流经冷凝器4、吸收器5、溶液冷却器6的热网回水17后经第六阀门14进入吸收器5，进入吸收器5的储热介质吸收低压蒸汽21并加热冷凝器4流出的热网回水17后变成低温稀浓度储热介质依次流经回液泵8、第八阀门16进入储液罐1；热网回水17依次流经冷凝器4、吸收器5和溶液冷却器6并在吸收器5和溶液冷却器6中被加热；在此过程中，流出储热罐1的储热介质的状态为高温高浓度，进入储热罐1的储热介质的状态为低温稀浓度；流入冷凝器4的热网回水17的状态为低温、流出溶液冷却器6的热网出水22的状态为高温，即通过放热工作过程使储热介质与热网循环水状态发生预设的变化，从而实现向外供热效果。进入蒸发器3的供热抽汽19在加热储热介质后凝结为供热抽汽的疏水20并返回热力系统。蒸发器3产生的水蒸汽在冷凝器4中加热热网回水17后产生的水蒸汽的疏水18引入疏水箱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统，其特征在于：包括储液罐(1)，储液罐(1)的储热介质出口端与输液泵(7)的进口端相连通；储液罐(1)的储热介质进口端与第二阀门(10)的出口端及第八阀门(16)的出口端相连通；输液泵(7)的出口端与第一阀门(9)的进口端及第七阀门(15)的进口端相连通；第一阀门(9)的出口端与溶液换热器(2)的吸热侧进口端及第五阀门(13)的出口端相连通；溶液换热器(2)的吸热侧出口端与蒸发器(3)的吸热侧进口端相连通；溶液换热器(2)的放热侧进口端与第三阀门(11)的出口端相连通；溶液换热器(2)的放热侧出口端与第四阀门(12)的进口端相连通；蒸发器(3)的吸热侧溶液出口端与第二阀门(10)的进口端及第三阀门(11)的进口端相连通；蒸发器(3)的吸热侧水蒸汽出口端与冷凝器(4)的放热侧进口端相连通；蒸发器(3)的放热侧进口端与供热抽汽(19)相连通；蒸发器(3)的放热侧出口端与供热抽汽的疏水(20)相连通；冷凝器(4)的放热侧出口端与水蒸汽的疏水(18)相连通；冷凝器(4)的吸热侧进口端与热网回水(17)相连通；吸收器(5)的吸热侧进口端与冷凝器(4)的吸热侧出口端相连通，吸收器(5)的放热侧进口端与低压蒸汽(21)、第四阀门(12)的出口端和第六阀门(14)的出口端相连通，吸收器(5)的放热侧出口端与回液泵(8)进口端相连通；溶液冷却器(6)的吸热侧进口端与吸收器(5)的吸热侧出口端相连通；溶液冷却器(6)的吸热侧出口端为向外供热的热网出水(22)；溶液冷却器(6)的放热侧进口端与第七阀门(15)的出口端相连通、溶液冷却器(6)的放热侧出口端与第六阀门(14)的进口端相连通；回液泵(8)出口端与第五阀门(13)的进口端及第八阀门(16)的进口端相连通；所述的一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统所用的储热介质为溴化锂、氯化锂、氢氧化钠、氯化钙、硝酸钾、硝酸钠中一种物质的水溶液或多种物质的水溶液；所述溶液换热器(2)、蒸发器(3)、冷凝器(4)、吸收器(5)和溶液冷却器(6)均为间壁式换热器。...

【技术特征摘要】
1.一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统，其特征在于：包括储液罐(1)，储液罐(1)的储热介质出口端与输液泵(7)的进口端相连通；储液罐(1)的储热介质进口端与第二阀门(10)的出口端及第八阀门(16)的出口端相连通；输液泵(7)的出口端与第一阀门(9)的进口端及第七阀门(15)的进口端相连通；第一阀门(9)的出口端与溶液换热器(2)的吸热侧进口端及第五阀门(13)的出口端相连通；溶液换热器(2)的吸热侧出口端与蒸发器(3)的吸热侧进口端相连通；溶液换热器(2)的放热侧进口端与第三阀门(11)的出口端相连通；溶液换热器(2)的放热侧出口端与第四阀门(12)的进口端相连通；蒸发器(3)的吸热侧溶液出口端与第二阀门(10)的进口端及第三阀门(11)的进口端相连通；蒸发器(3)的吸热侧水蒸汽出口端与冷凝器(4)的放热侧进口端相连通；蒸发器(3)的放热侧进口端与供热抽汽(19)相连通；蒸发器(3)的放热侧出口端与供热抽汽的疏水(20)相连通；冷凝器(4)的放热侧出口端与水蒸汽的疏水(18)相连通；冷凝器(4)的吸热侧进口端与热网回水(17)相连通；吸收器(5)的吸热侧进口端与冷凝器(4)的吸热侧出口端相连通，吸收器(5)的放热侧进口端与低压蒸汽(21)、第四阀门(12)的出口端和第六阀门(14)的出口端相连通，吸收器(5)的放热侧出口端与回液泵(8)进口端相连通；溶液冷却器(6)的吸热侧进口端与吸收器(5)的吸热侧出口端相连通；溶液冷却器(6)的吸热侧出口端为向外供热的热网出水(22)；溶液冷却器(6)的放热侧进口端与第七阀门(15)的出口端相连通、溶液冷却器(6)的放热侧出口端与第六阀门(14)的进口端相连通；回液泵(8)出口端与第五阀门(13)的进口端及第八阀门(16)的进口端相连通；所述的一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统所用的储热介质为溴化锂、氯化锂、氢氧化钠、氯化钙、硝酸钾、硝酸钠中一种物质的水溶液或多种物质的水溶液；所述溶液换热器(2)、蒸发器(3)、冷凝器(4)、吸收器(5)和溶液冷却器(6)均为间壁式换热器。2.根据权利要求所述的一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统，其特征在于：所述储液罐(1)中工质为储热介质；溶液换热器(2)换热两侧工质为不同温度的储热介质；蒸发器(3)放热侧工质为供热抽汽(19)和供热抽汽(19)凝结形成的供热抽汽的疏水(20)，蒸发器(3)吸热侧工质为储热介质和储热介质蒸发生成的水蒸汽；冷凝器(4)放热侧工质为储热介质在蒸发器(3)中蒸发生成的水蒸汽及该水蒸汽凝结形成的水蒸汽的疏水(18)，冷凝器(4)吸热侧工质为热网回水(17)；吸收器(5)的吸热侧工质为热网回水(17)，吸收器(5)的放热侧工质为储热介质和低压蒸汽(21)；溶液冷却器(6)放热侧工质为储热介质、溶液冷却器(6)吸热侧工质为热网出水(22)。3.权利要求1或2所述的一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统的工作方法，其特征在于：包括储热工作过程与放热工作过程；所述储热工作过程为：在供热机组电负荷较高、运行于供热工况时，所述的一种用于供热机组的吸收式热泵储热与放热系统按照储热工作过程运行；投运输液泵(7)与回液泵(8)给储热介质提供流动的动力，开启第一阀门(9)、第二阀门(10)、第三阀门(11)、第四阀门(12)和第五阀门(13)，关闭第六阀门(14)、第七阀门(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继平，邢秦安，种道彤，王进仕，陈伟雄，刘明，严俊杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61