实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统及运行方法技术方案

本发明专利技术涉及实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统及运行方法，包括热网换热器、热网回水管、热网供水管、烟气换热子系统、土壤蓄热子系统、热泵供热子系统和热水蓄热子系统；烟气换热子系统的进水口与热网回水管连通，出水口与热网供水管连通；土壤蓄热子系统进水口与烟气换热子系统的出水口连通，出水口与烟气换热子系统的进水口连通；热泵供热子系统热源进口与土壤蓄热子系统出水口连通，热源出口与土壤蓄热子系统进水口连通；热水蓄热子系统进水口均与烟气换热子系统的出水口、土壤蓄热子系统进水口和热网供水管连通，出水口均与土壤蓄热子系统出水口和热网回水管连通；此系统能够在非采暖季稳定持续蓄热和采暖季参与电力调峰并稳定供热。调峰并稳定供热。调峰并稳定供热。

【技术实现步骤摘要】
实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统及运行方法


[0001]本专利技术涉及供热
，特别是涉及实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统及运行方法。

技术介绍

[0002]近年来我国集中供热事业飞速发展，2020年全国城市集中供热面积98.8亿m2，较2000年增长近9倍。随着2017年以来推动北方地区清洁取暖工作，我国北方城市清洁取暖率大幅提高，但城市集中供热仍以燃煤热电联产为主要热源。2018年城市集中供热消费量中，化石能源的占比高达98.4％，包括煤炭87.1％、油3.6％、天然气7.7％，可再生能源尚未纳入统计分类。清洁供暖背景下，供热领域也逐步寻求低碳化、清洁化转型，但现有以热电联产集中供热为主的格局短期内还难以改变，集中供热行业减碳任务艰巨。同时，我国是能源消耗大国，工业生产过程中产生的余热量巨大。清洁供暖背景下，各种低品位工业余热资源，如电厂余热、化工厂余热、工业窑炉余热、数据中心余热等理应成为清洁取暖的重要组成部分。但余热资源与供热需求无强耦合性，全年各个时刻均在产生，如仅在采暖季对余热资源进行利用，则利用率过低。增加大型蓄热装置，实现热量的大尺度时间平移，夏热冬用，对余热资源进行全时间尺度的充分利用，提高机组供热能力、能源利用效率和供热清洁度，是目前供热领域研究的新方向。
[0003]非采暖季通过跨季节埋管蓄热系统回收烟气余热蓄热，采暖季烟气余热对热网回水进行加热，跨季节埋管蓄热系统为压缩式热泵系统加热热网水提供低温热源，实现了机组烟气余热全时间尺度的充分利用，提高了机组能源利用效率，降低了机组供热成本。此外，跨季节地埋管蓄热系统非采暖季需要持续稳定的热量输入才能保持较高的储热效率，但目前为落实双碳目标，国家加快构建以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统，热电机组全年均需参与调峰，启停频繁、负荷波动大，余热资源存在不稳定性，不利于系统非采暖稳定持续蓄热，而且采暖季由于热电机组的调峰作用，会使得煤电机组供热不稳定，尤其是在热电机组电负荷需求低和热负荷需求高的情况下，热电机组供热会有缺口，用户的供热需求得不到满足。

技术实现思路

[0004]本专利技术要提供实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统及运行方法，在非采暖季能够稳定的持续蓄热，储存更多的烟气余热供采暖季利用，而且在采暖季，能够缓解因机组调峰带来的电热矛盾，使热电机组在调峰的情况下也能稳定供热。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统，包括热网换热器、热网回水管、热网供水管、烟气换热子系统、土壤蓄热子系统、热泵供热子系统和热水蓄热子系统；
[0007]上述热网回水管和上述热网供水管均与上述热网换热器连通；
[0008]上述烟气换热子系统的进水口与上述热网回水管连通，出水口与上述热网供水管
连通；
[0009]上述土壤蓄热子系统进水口与上述烟气换热子系统的出水口连通，出水口与上述烟气换热子系统的进水口连通；
[0010]上述热泵供热子系统热源进口与上述土壤蓄热子系统出水口连通，热源出口与上述土壤蓄热子系统进水口连通，进水口和出水口均与上述热网回水管连通；
[0011]上述热水蓄热子系统进水口均与上述烟气换热子系统的出水口、上述土壤蓄热子系统进水口和上述热网供水管连通，出水口均与上述土壤蓄热子系统出水口和上述热网回水管连通。
[0012]优选地，上述热水蓄热子系统包括热水蓄热罐；
[0013]上述热水蓄热罐的进水口和上述烟气换热子系统的出水口之间连通有第一管，上述第一管上连通有热水循环泵和第一阀，上述热水循环泵外侧并联有第七管，上述第七管上设置有第五阀，上述热水蓄热罐的出水口与上述土壤蓄热子系统的出水口连通有第二管，上述第二管上连通有第二阀；
[0014]上述热水蓄热罐的进水口与上述热网供水管之间连通有第三管，上述第三管上连通有第三阀，上述热水蓄热罐的出水口与上述热网回水管之间连通有第四管，上述第四管上连通有第四阀。
[0015]优选地，上述第一管包括相互连通的第五管和第六管，上述热水循环泵和上述第一阀连通于上述第五管上，上述第六管与上述烟气换热子系统的出水口连通，上述第五管与上述热水蓄热罐的进水口连通，上述第三管与上述第五管连通。
[0016]优选地，上述烟气换热子系统包括烟气余热换热器，上述烟气余热换热器的进烟侧与进烟管道连通；
[0017]上述烟气余热换热器的进水口和上述土壤蓄热子系统出水口之间连通有第一进水管，上述第一进水管连通有第六阀和烟气余热循环泵，上述烟气余热换热器的出水口连通有第一出水管，上述第一出水管上设置有第七阀，上述土壤蓄热子系统进水口与上述热水蓄热子系统进水口均与上述第一出水管连通，上述土壤蓄热子系统的出水口与上述热水蓄热子系统的出水口连通；
[0018]上述烟气余热换热器的进水口和上述热网回水管之间连通有第二进水管，上述第二进水管连通有第八阀，上述烟气余热换热器的出水口与上述热网供水管之间连通有第二出水管，上述第二出水管上连通有第九阀。
[0019]优选地，上述烟气余热换热器的进水口连通有第一进水总管，上述第一进水管和上述第二进水管均与上述第一进水总管连通；上述烟气余热换热器的出水口连通有第一出水总管，上述第一出水管和上述第二出水管均与上述第一出水总管连通。
[0020]优选地，上述土壤蓄热子系统包括设于地下的地埋管；
[0021]上述地埋管的进水口与上述烟气换热子系统的出水口之间连通有第三进水管，上述第三进水管上连通有第十阀，上述地埋管的出水口与上述烟气换热子系统的进水口连通，上述地埋管的出水口与上述热水蓄热子系统的出水口连通；
[0022]上述地埋管的进水口与上述热泵供热子系统热源出口之间连通有第四进水管，上述第四进水管连通有地埋循环泵和第十一阀，上述地埋管的出水口与上述热泵供热子系统热源进口之间连通有第三出水管，上述第三出水管连通有第十二阀。
[0023]优选地，上述地埋管的进水口连通有第二进水总管，上述第三进水管和上述第四进水管均与上述第二进水总管连通；上述地埋管的出水口连通有第二出水总管，上述热水蓄热子系统的出水口、上述烟气余热换热器的进水口和上述第三出水管均与上述第二出水总管连通。
[0024]优选地，上述热泵供热子系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，上述蒸发器的热源进口与上述土壤蓄热子系统的出水口连通，上述蒸发器的热源出口与上述土壤蓄热子系统的进水口连通，上述冷凝器的进水口和出水口均与上述热网回水管连通。
[0025]实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统的运行方法，包括：在非采暖季，热电机组运行工况，上述烟气换热子系统作为热源，经过循环水的作用，为上述热水蓄热子系统和上述土壤蓄热子系统供热；
[0026]在非采暖季，热电机组停运工况，储存在上述热水蓄热子系统中热量作为热源，为上述土壤蓄热子系统供热；
[0027]在采暖季仅供热工况下，上述热网换热器、上述烟气换热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统，其特征在于，包括热网换热器、热网回水管、热网供水管、烟气换热子系统、土壤蓄热子系统、热泵供热子系统和热水蓄热子系统；所述热网回水管和所述热网供水管均与所述热网换热器连通；所述烟气换热子系统的进水口与所述热网回水管连通，出水口与所述热网供水管连通；所述土壤蓄热子系统进水口与所述烟气换热子系统的出水口连通，出水口与所述烟气换热子系统的进水口连通；所述热泵供热子系统热源进口与所述土壤蓄热子系统出水口连通，热源出口与所述土壤蓄热子系统进水口连通，进水口和出水口均与所述热网回水管连通；所述热水蓄热子系统进水口均与所述烟气换热子系统的出水口、所述土壤蓄热子系统进水口和所述热网供水管连通，出水口均与所述土壤蓄热子系统出水口和所述热网回水管连通。2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述热水蓄热子系统包括热水蓄热罐；所述热水蓄热罐的进水口和所述烟气换热子系统的出水口之间连通有第一管，所述第一管上连通有热水循环泵和第一阀，所述热水循环泵外侧并联有第七管，所述第七管上设置有第五阀，所述热水蓄热罐的出水口与所述土壤蓄热子系统的出水口连通有第二管，所述第二管上连通有第二阀；所述热水蓄热罐的进水口与所述热网供水管之间连通有第三管，所述第三管上连通有第三阀，所述热水蓄热罐的出水口与所述热网回水管之间连通有第四管，所述第四管上连通有第四阀。3.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于，所述第一管包括相互连通的第五管和第六管，所述热水循环泵和所述第一阀连通于所述第五管上，所述第六管与所述烟气换热子系统的出水口连通，所述第五管与所述热水蓄热罐的进水口连通，所述第三管与所述第五管连通。4.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述烟气换热子系统包括烟气余热换热器，所述烟气余热换热器的进烟侧与进烟管道连通；所述烟气余热换热器的进水口和所述土壤蓄热子系统出水口之间连通有第一进水管，所述第一进水管连通有第六阀和烟气余热循环泵，所述烟气余热换热器的出水口连通有第一出水管，所述第一出水管上设置有第七阀，所述土壤蓄热子系统进水口与所述热水蓄热子系统进水口均与所述第一出水管连通，所述土壤蓄热子系统的出水口与所述热水蓄热子系统的出水口连通；所述烟气余热换热器的进水口和所述热网回水管之间连通有第二进水管，所述第二进水管连通有第八阀，所述烟气余热换热器的出水口与所述热网供水管之间连通有第二出水管，所述第二出水管上连通有第九阀。5.根据权利要求4所述的供热系统，其特征在于，所述烟气余热换热器的进水口连通有第一进水总管，所述第一进水管和所述第二进水管均与所述第一进水总管连通；所述烟气余热换热器的出水口连通有第一出水总管，所述第一出水管和所述第二出水管均与所述第一出水总管连通。
6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑立军，雷炳成，马斯鸣，王永学，何晓红，吴畅，杨志群，
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：