本发明专利技术涉及热能动力技术领域，具体提供了一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，包括高温热泵子系统、蒸汽发生子系统和低品质热回收子系统；高温热泵子系统包括压缩机、电动机、高温高压蒸汽发生器、高温回热器、中温中压蒸汽发生器、中温回热器、低温加热器、低温膨胀机、低温吸热器和中温吸热器；电动机连接压缩机。借此，本发明专利技术实现了压缩气体工质膨胀功的有效利用，并有效降低低温膨胀机进口温度，使系统内低温膨胀机出口温度较低，实现低压蒸汽冷凝相变吸热，并产生低温水存储备用，实现了多级阶梯式能量存储，将汽轮机出口乏汽能量的最大化回收利用，提升经济效益。提升经济效益。提升经济效益。
【技术实现步骤摘要】
一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置
[0001]本专利技术涉及热能动力
，尤其涉及一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置。
技术介绍
[0002]太阳能光伏、风电呈现显著的间歇性，其装机容量不断攀升将对电网运行的安全性和稳定性提出巨大挑战，急需一种能提高新能源消纳能力的技术，以降低间歇性新能源大量建设后对电网的冲击。
[0003]同时，蒸汽是工业普遍需要的中间工艺产物，中温中压蒸汽被广泛用于热交换器和蒸汽箱等设备中用来加热和加湿，而高温高压蒸汽可用于驱动膨胀机发电，产生可观的经济和社会效益。
[0004]为有效消纳用电低谷时太阳能光伏、风电产生的过剩电能，同时产生工业普遍需要的高温高压和中温中压蒸汽，本专利技术提出一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，充分实现超高温热泵产生的高品质能量阶梯式利用和环境中低压蒸汽罐的回收，产生高温高压蒸汽、中温中压蒸汽、热水和冷水，在减少电网调峰压力的同时，产生显著经济效益。
[0005]现有技术中，存在一种阶梯式贮热装置及热水系统，专利申请号为CN202110816005.1 ，该专利本专利技术涉及储热设备
，具体涉及一种阶梯式贮热装置及热水系统。该专利通过设置高温储热腔、中温储热腔、低温储热腔等设备，以构成阶梯储热装置；以此实现对热量的梯度级利用，但是该系统在使用过程中，需要对传统的热力供电厂大幅度改造升级，成本极高。
[0006]综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
技术实现思路
[0007]针对上述的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，其实现了压缩气体工质膨胀功的有效利用，并有效降低低温膨胀机进口温度，使系统内低温膨胀机出口温度较低，实现低压蒸汽冷凝相变吸热，并产生低温水存储备用，实现了多级阶梯式能量存储，将汽轮机出口乏汽能量的最大化回收利用，提升经济效益。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，包括高温热泵子系统；高温热泵子系统包括压缩机、电动机、高温高压蒸汽发生器、高温回热器、中温中压蒸汽发生器、中温回热器、低温加热器、低温膨胀机、低温吸热器和中温吸热器；电动机连接压缩机；压缩机的出口与高温高压蒸汽发生器的入口相连通，高温高压蒸汽发生器的出口与高温回热器高温进口相连通，高温回热器高温出口与中温中压蒸汽发生器的入口相连通，中温中压蒸汽发生器的出口与中温回热器的高温进口相连接，中温回热器高温出口与低温加热器入口相连通，低温加热器出口与低温膨胀机入口相连通，低温膨胀机出口与低温吸热器的入口相连通，低温吸热器的出口与中温吸热器进口连通，中温吸热器出口与压缩机的进口相连通，构成一个完整的气体侧循环。
[0009]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，高温热泵子系统中的工质为二氧化碳、氮气、氦气、氩气或氙气中的任意一种或多种。
[0010]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，高温热泵子系统中还设有分级加热分级吸热的蒸汽发生子系统，可产生压力15
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30MPa/500
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900℃高温高压蒸汽，压力2
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10MPa/200
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400℃中温中压和压力0.1
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0.3MPa/50
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90℃热水；蒸汽发生子系统包括常温水罐、热水罐、中压增压泵、中温中压蒸汽罐、高压增压泵、高温高压蒸汽罐；常温水罐的出口与低温加热器的进口相连通，低温加热器的出口分别与热水罐和中压增压泵的进口连通，中压增压泵的出口分别连接中温中压蒸汽发生器和高压增压泵；中温中压蒸汽发生器的出口与中温中压蒸汽罐的进口连通，高压增压泵的出口与高温高压蒸汽发生器进口连通，高温高压蒸汽发生器的出口与高温高压蒸汽罐的进口连通。
[0011]蒸汽发生子系统采用分级增压分级吸热模式，有效降低单台增压泵的压比，减少每台加热器或蒸汽发生器的吸热端差，提高了系统效率。其中低温吸热器产生压力0.1
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0.3MPa/50
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90℃热水，通过中压增压泵增压后，中温中压蒸汽发生器产生压力2
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10MPa/200
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400℃中温中压蒸汽，再经过高压增压泵增压后，通过高温高压蒸汽发生器产生压力15
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30MPa/500
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900℃高温高压蒸汽。
[0012]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，蒸汽发生子系统中的工质为液态水。
[0013]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，高温热泵子系统中还设有低品质热回收子系统；低品质热回收子系统包括低压蒸汽罐和低温水罐；低压蒸汽罐的出口与中温吸热器的高温进口连通，中温吸热器的出口与低温吸热器的进口连通，低温吸热器的出口与低温水罐的进口相连通。
[0014]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，低压蒸汽罐中的蒸汽来自蒸汽发电厂汽轮机排出的乏汽；中温吸热器出口流出的为液态水工质。
[0015]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，高温热泵子系统中压缩机、电动机、低温膨胀机同轴直连，转速均为2500
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3500转/分，电动机和低温膨胀机共同驱动压缩机。一方面同轴直连可保证驱动效率最高，另一方面又可以利用电动机的易调节性快速调节压缩机转速，实现部分负荷工况的高效率调节运行。
[0016]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，压缩机为多级离心式压缩机、整体齿轮式压缩机或多级轴流式压缩机；膨胀机为多级轴流式膨胀机或径流式膨胀机；高温高压蒸汽发生器为印刷电路板式换热器或管壳式换热器，中温中压蒸汽发生器为印刷电路板式换热器、板式换热器或管壳式换热器；低温加热器、低温吸热器和中温吸热器为印刷电路板式换热器、板翅式换热器、板式换热器或管壳式换热器。
[0017]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，高温高压蒸汽发生器、中温中压蒸汽发生器和低温加热器为高温热泵子系统和蒸汽发生子系统的共用设备。一方面提高设备利用率，降低投资成本。另一方面避免换热设备停机降温，影响系统启停和调节速率。
[0018]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，低温吸热器和中温吸热器为高温热泵子系统和低品质热回收子系统共用设备。一方面提高设备利用率，降低投资成
本。另一方面避免换热设备停机降温，影响系统启停和调节速率。
[0019]根据本专利技术的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，低温吸热器的吸热来源为空气或河水，中温吸热器的吸热来源为地热、工业废热或汽轮机乏汽。
[0020]本专利技术的有益技术效果：本专利技术的目的提供一种可大规模建设的间歇性新能源消纳技术，有效消纳用电低谷时太阳能光伏、风电产生的过剩电能，在减少电网调峰压力的同时，采用分级增压分级吸热模式，有效减少每台加热器或蒸汽发生器的吸热端差，提高了系统效率，同时产生压本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，其特征在于，包括高温热泵子系统；高温热泵子系统包括压缩机（1）、电动机（2）、高温高压蒸汽发生器（3）、高温回热器（4）、中温中压蒸汽发生器（5）、中温回热器（6）、低温加热器（7）、低温膨胀机（8）、低温吸热器（9）和中温吸热器（18）；电动机（2）连接压缩机（1）；压缩机（1）的出口与高温高压蒸汽发生器（3）的入口相连通，高温高压蒸汽发生器（3）的出口与高温回热器（4）高温进口相连通，高温回热器（4）高温出口与中温中压蒸汽发生器（5）的入口相连通，中温中压蒸汽发生器（5）的出口与中温回热器（6）的高温进口相连接，中温回热器（6）高温出口与低温加热器（7）入口相连通，低温加热器（7）出口与低温膨胀机（8）入口相连通，低温膨胀机（8）出口与低温吸热器（9）的入口相连通，低温吸热器（9）的出口与中温吸热器（18）进口连通，中温吸热器（18）出口与压缩机（1）的进口相连通，构成一个完整的气体侧循环。2.根据权利要求1的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，其特征在于，所述高温热泵子系统中的工质为二氧化碳、氮气、氦气、氩气或氙气中的任意一种或多种。3.根据权利要求1的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，其特征在于，所述高温热泵子系统中还设有分级加热分级吸热的蒸汽发生子系统，可产生压力15
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30MPa/500
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900℃高温高压蒸汽，压力2
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10MPa/200
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400℃中温中压和压力0.1
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0.3MPa/50
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90℃热水；所述蒸汽发生子系统包括常温水罐（10）、热水罐（11）、中压增压泵（12）、中温中压蒸汽罐（13）、高压增压泵（14）、高温高压蒸汽罐（15）；常温水罐（10）的出口与低温加热器（7）的进口相连通，低温加热器（7）的出口分别与热水罐（11） 和中压增压泵（12）的进口连通，中压增压泵（12）的出口分别连接中温中压蒸汽发生器（5）和高压增压泵（14）；中温中压...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊峰，金建祥，邓国梁，
申请(专利权)人：浙江态能动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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