本發(fā)明涉及蒸汽發(fā)生，特別是一種谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)和運行方法。

背景技術(shù)：

1、蒸汽作為重要的載熱介質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程當中。蒸汽最主要的產(chǎn)生設(shè)備是鍋爐，包括燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋爐等。燃煤鍋爐由于運行成本低廉成為最主要的蒸汽來源，但是隨著雙碳戰(zhàn)略目標的提出，燃煤鍋爐受到越來越大的環(huán)保壓力。而燃氣鍋爐、燃油鍋爐、電鍋爐運行成本較高，提高了企業(yè)的用蒸汽成本。在降低工業(yè)用蒸汽生產(chǎn)過程中污染物排放的同時，降低蒸汽生產(chǎn)的成本，是當前工業(yè)用蒸汽所面臨的重要問題。熱泵作為節(jié)能環(huán)保的供能設(shè)備，可以充分利用低溫熱源在消耗少量電力的情況下產(chǎn)生蒸汽，是蒸汽生產(chǎn)的重要趨勢。目前，由于受到工質(zhì)、部件等因素的影響，熱泵產(chǎn)生的蒸汽溫度偏低，通常小于120℃，滿足的工業(yè)應(yīng)用場景有限。為通過熱泵產(chǎn)生更高溫度的蒸汽，目前通常是在熱泵產(chǎn)生蒸汽后增設(shè)蒸汽壓縮機。但是當前蒸汽壓縮機價格高昂，推廣應(yīng)用困難。另一方面，利用峰谷電價可以有效地降低蒸汽的生產(chǎn)成本。在電價低谷時，利用谷電蓄熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽或高溫高壓熱水，高溫高壓水和蒸汽一部分存儲于蓄熱鍋爐中，一部分用于噴射器的引射。在電價峰值時，蓄熱鍋爐停止加熱，高溫熱泵產(chǎn)生低壓蒸汽后，再利用蓄熱鍋爐存儲的高溫高壓蒸汽對低壓蒸汽加壓，從而提供滿足用戶需求的蒸汽，實現(xiàn)蒸汽生產(chǎn)成本的降低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的至少一項不足，本發(fā)明提供一種谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)和運行方法，能夠用低谷電和工業(yè)余熱產(chǎn)生工業(yè)用蒸汽，降低蒸汽的生產(chǎn)成本。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，包括：

4、谷電蓄熱鍋爐，其具有保溫功能且所述谷電蓄熱鍋爐內(nèi)設(shè)有加熱器；

5、高溫熱泵單元，其包括蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和第一節(jié)流閥，所述蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和第一節(jié)流閥通過管道形成第一回路；

6、閃蒸器，其通過管道與所述冷凝器形成第二回路，所述閃蒸器通過所述冷凝器與所述高溫熱泵單元進行熱量交換；

7、噴射器，其通過管道分別與所述谷電蓄熱鍋爐和所述閃蒸器的蒸汽出口連通。

8、如上所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，進一步地，所述壓縮機為半封閉式螺桿壓縮機；所述加熱器為ptc加熱棒。

9、如上所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，進一步地，還包括：軟化水源，所述軟化水源通過管道與所述谷電蓄熱鍋爐連通，該管道上設(shè)置有加壓水泵。

10、如上所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，進一步地，所述谷電蓄熱鍋爐設(shè)有壓力表，所述壓力表用于監(jiān)測所述谷電蓄熱鍋爐內(nèi)的壓力。

11、如上所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，進一步地，所述谷電蓄熱鍋爐設(shè)有泄壓閥，所述泄壓閥用于確保所述谷電蓄熱鍋爐內(nèi)的壓力保持在設(shè)定的安全范圍內(nèi)。

12、如上所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，進一步地，所述谷電蓄熱鍋爐與所述噴射器連通的管道上設(shè)置第一蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，所述閃蒸器與所述噴射器連通的管道上設(shè)置有第二蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。

13、如上所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，進一步地，還包括余熱熱源出口接口和余熱熱源進口接口，所述余熱熱源進口接口和所述余熱熱源出口接口通過管道連接形成余熱熱源水管路，所述第一回路通過所述蒸發(fā)器與所述余熱熱源水管路進行熱量交換。

14、如上所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，進一步地，還包括：補水進口接口，所述補水進口接口通過管道與所述第二回路連通，該管道上設(shè)置有補水泵。

15、如上所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，進一步地，所述第二回路還設(shè)有循環(huán)水泵和第二節(jié)流閥。

16、第二方面，本發(fā)明提供一種谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)運行方法，適用于如上任一所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，包括：

17、在低谷電價時段：啟動加熱器和高溫熱泵單元，加熱器利用低谷電加熱谷電蓄熱鍋爐中的水，產(chǎn)生高溫高壓的水和蒸汽，將加熱后的高溫高壓的水和蒸汽一部分存儲在谷電蓄熱鍋爐中，另一部分高溫高壓的蒸汽通過第一蒸汽流量調(diào)節(jié)閥進入噴射器引射閃蒸器產(chǎn)生的低壓蒸汽，形成中壓蒸汽后供用戶使用；

18、高峰電價時段：關(guān)閉加熱器同時開啟高溫熱泵單元，高溫熱泵單元利用高峰電和工業(yè)余熱產(chǎn)生熱量，在冷凝器中加熱經(jīng)加壓水泵加壓后的水，水溫升高后進入閃蒸器進行降壓閃蒸出低壓蒸汽，低壓蒸汽進入噴射器經(jīng)過來自谷電蓄熱鍋爐存儲的高溫高壓的蒸汽升壓成中壓蒸汽后供用戶使用。

19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：

20、1、本發(fā)明充分利用低谷電為用戶提供蒸汽，減少了電能消耗成本，從而降低蒸汽的生產(chǎn)成本。

21、2、峰值電價時，利用高溫熱泵回收工業(yè)余熱資源產(chǎn)生蒸汽，減少電能消耗量。

22、3、利用低谷電儲存的高壓蒸汽對高溫熱泵產(chǎn)生的低壓蒸汽進行再壓縮，減少蒸汽壓縮設(shè)備的投入，同時提供可以滿足更多應(yīng)用場景的蒸汽。

技術(shù)特征：

1.一種谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機為半封閉式螺桿壓縮機；所述加熱器為ptc加熱棒。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，還包括：軟化水源，所述軟化水源通過管道與所述谷電蓄熱鍋爐連通，該管道上設(shè)置有加壓水泵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，所述谷電蓄熱鍋爐設(shè)有壓力表，所述壓力表用于監(jiān)測所述谷電蓄熱鍋爐內(nèi)的壓力。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，所述谷電蓄熱鍋爐設(shè)有泄壓閥，所述泄壓閥用于確保所述谷電蓄熱鍋爐內(nèi)的壓力保持在設(shè)定的安全范圍內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，所述谷電蓄熱鍋爐與所述噴射器連通的管道上設(shè)置第一蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，所述閃蒸器與所述噴射器連通的管道上設(shè)置有第二蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，還包括余熱熱源出口接口和余熱熱源進口接口，所述余熱熱源進口接口和所述余熱熱源出口接口通過管道連接形成余熱熱源水管路，所述第一回路通過所述蒸發(fā)器與所述余熱熱源水管路進行熱量交換。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，還包括：補水進口接口，所述補水進口接口通過管道與所述第二回路連通，該管道上設(shè)置有補水泵。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，所述第二回路還設(shè)有循環(huán)水泵和第二節(jié)流閥。

10.一種谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)運行方法，適用于如權(quán)利要求1至9任一所述的谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及蒸汽發(fā)生技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種谷電蓄熱高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)和運行方法，包括：谷電蓄熱鍋爐、高溫熱泵單元、閃蒸器和噴射器。具體地，谷電蓄熱鍋爐具有保溫功能且所述谷電蓄熱鍋爐內(nèi)設(shè)有加熱器；高溫熱泵單元包括蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和第一節(jié)流閥，所述蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和第一節(jié)流閥通過管道形成第一回路；閃蒸器通過管道與所述冷凝器形成第二回路，所述閃蒸器通過所述冷凝器與所述高溫熱泵單元進行熱量交換；噴射器通過管道分別與所述谷電蓄熱鍋爐和所述閃蒸器的蒸汽出口連通。本發(fā)明能夠用低谷電和工業(yè)余熱產(chǎn)生工業(yè)用蒸汽，降低蒸汽的生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：陸振能,龔宇烈,姚遠,馬偉斌
受保護的技術(shù)使用者：中國科學院廣州能源研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19