本發(fā)明涉及一種熱泵余熱回收系統(tǒng)，尤其是涉及一種帶可調峰儲能罐的且可用于提取電廠循環(huán)水余熱的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)。

背景技術：

2016年9月13日，《可再生能源法》實施十周年座談會上國家能源局新能源與可再生能源司司長朱明提出已經(jīng)初步確立的“十三五”時期的可再生能源發(fā)展目標，到2020年，力爭光伏發(fā)電達到1.5億千瓦，光熱發(fā)電達到500萬千瓦，風電達到2.5億千瓦；可再生能源電源在2020年的發(fā)電裝機比例將超過20％。即“十三五”時期風電和太陽能光伏發(fā)電為主的可再生能源發(fā)展成為我國能源發(fā)展的重點。

快速增加的可再生能源裝機量為我國電力行業(yè)的發(fā)展帶來了一近一遠兩個問題，即現(xiàn)階段的高比例棄風、棄光問題和未來電網(wǎng)對大比例可再生能源并網(wǎng)消納的調節(jié)問題。2015年，雖然我國的風電和光伏發(fā)電總量占總發(fā)電量的比例只有4％左右，但多個地區(qū)已面臨非常嚴峻的可再生能源發(fā)電消納問題，棄風、棄光問題突出，造成巨大的損失和負面影響；據(jù)統(tǒng)計截止到2016年前六個月，我國棄風率達到21％；局部地區(qū)棄風棄光更加嚴重，以甘肅為例，2015年的棄風率39％，棄光率31％。

我國是用電大國，電力裝機容量在2013年已超越美國成為全球第一大國(當年電力裝機容量為12.47億千瓦；風電和光伏發(fā)電的裝機規(guī)模居全球首位)。就電源結構而言，火電不僅是我國最主要的發(fā)電電源；而且在抽水蓄能、燃氣電站等調峰電源比例較低的情況下，火電還要承擔電力調峰任務；此外在供暖期火電還要兼顧供熱任務?；痣姷亩嘀亟巧蛊潆y以發(fā)揮調峰作用。隨著電源結構調整，可再生能源發(fā)電比例持續(xù)增高，必然導致“三北”地區(qū)供暖季調峰資源匱乏，繼而給大規(guī)?？稍偕茉吹牟⒕W(wǎng)消納造成一定困難。因此，增強火力發(fā)電廠的調峰能力，將煤電機組由提供電力、電量的主體性電源向提供可靠電力、調峰調頻能力的基礎性電源轉變顯得至關重要。

此外，火力發(fā)電廠的冷端損失是電力熱力系統(tǒng)的最大損失。據(jù)統(tǒng)計，汽輪機的排汽損失可占燃料總發(fā)熱量的39％以上。汽輪機排汽損失對于火力發(fā)電廠來說是排放的廢熱，但對于低品位的建筑物采暖來說，確是巨大的能源損失。因此如果冷卻循環(huán)水所帶走的這部分汽輪機排汽熱量能夠深度回收利用并用于城鎮(zhèn)居民供熱，這不僅將大幅提高電廠的能源利用效率，增加供熱面積，還能夠給電廠帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足、提高火電機組的調峰能力及能源利用效率，提供了一種調峰能力強，余熱深度回收的帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術解決方案為：一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)，廣泛適用于電廠的余熱回收及機組的調峰調頻，該系統(tǒng)主要由發(fā)電系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)、儲能供熱系統(tǒng)三部分組成，其特征在于：發(fā)電系統(tǒng)包括：鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、凝汽器、乏汽凝水泵、減溫減壓器、換熱器、蒸汽凝水泵；余熱回收系統(tǒng)組成包括：電壓縮式熱泵、冷卻塔；儲能供熱系統(tǒng)組成包括熱網(wǎng)循環(huán)泵、熱用戶、儲能罐；電廠鍋爐產生的高溫蒸汽進入汽輪機中，推動汽輪機葉片做功，帶動發(fā)電機工作發(fā)電，做功后的乏汽進入凝汽器中變成乏汽凝水，乏汽凝水通過乏汽凝水泵泵入到鍋爐中，鍋爐中的部分蒸汽可通過旁路的減溫減壓器減壓降溫后進入換熱器中進行換熱，從汽輪機中抽出部分蒸汽到換熱器中與熱網(wǎng)水進行換熱，換熱后的蒸汽凝水由蒸汽凝水泵泵入到鍋爐中進行再次循環(huán)，和凝汽器進行換熱的冷卻水進入電壓縮式熱泵蒸發(fā)器中，溫度降低后的冷卻水再次進入凝汽器進行循環(huán)，若電壓縮式熱泵出現(xiàn)故障，則冷卻水進入冷卻塔進行降溫，溫度降低后的冷卻水再次進入凝汽器完成循環(huán)，熱用戶消耗部分熱量后的熱網(wǎng)水經(jīng)過電壓縮式熱泵冷凝器中，在電壓縮式熱泵冷凝器吸收熱量完成第一次溫度提升，溫度提升后的熱網(wǎng)水再次進入換熱器中與來自汽輪機中的蒸汽進行第二次換熱，熱網(wǎng)水達到預設溫度時通過熱網(wǎng)循環(huán)泵向熱用戶進行供熱，在用電負荷高供熱負荷低時，將多余的蒸汽引到換熱器中與熱網(wǎng)水進行換熱，并將這部分多余的熱量存儲到儲能罐中，在用電負荷低供熱負荷高時，儲能罐的熱量釋放給熱用戶。

根據(jù)權利要求1所述的一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的電壓縮式熱泵正常工作進行余熱回收時，閥門b1、閥門b3開度為全開，閥門b2和閥門b4關閉。根據(jù)權利要求1所述的一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的儲能供熱系統(tǒng)中，根據(jù)供熱負荷的大小決定閥門的開度，在供熱負荷高時，c1和c3關閉，c2、c4的開度為全開；在供熱負荷低時，c2、c4的開度為全開，c1、c3的開度根據(jù)實際供熱負荷決定。根據(jù)權利要求1所述的一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的鍋爐旁路設置降溫減壓器和閥門a，根據(jù)鍋爐負荷和調峰深度調節(jié)閥門a開度。根據(jù)權利要求1所述的一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的汽輪機的蒸汽抽汽量根據(jù)供熱負荷的大小及調峰深度決定。根據(jù)權利要求1所述的一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的電壓縮式熱泵使用電廠發(fā)電機所發(fā)的廠用電。根據(jù)權利要求1所述的一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的儲能罐為立式常壓儲能罐，儲水溫度為95℃。根據(jù)權利要求1所述的一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的換熱器和熱用戶之間設置熱網(wǎng)循環(huán)泵。

上述方案的原理是：如圖1所示，在發(fā)電系統(tǒng)中，鍋爐產生的高溫蒸汽進入汽輪機中，推動汽輪機葉片做功，同時帶動發(fā)電機發(fā)電，汽輪機中做功后的乏汽進入凝汽器中和冷卻循環(huán)水進行換熱，換熱后的乏汽凝水通過乏汽凝水泵泵入到鍋爐中進入重新加熱循環(huán)，此外根據(jù)供熱負荷大小和調峰深度，可抽引部分汽輪機中的蒸汽和經(jīng)減溫減壓器降溫減壓后的鍋爐蒸汽到換熱器中與熱網(wǎng)水進行換熱，在余熱回收系統(tǒng)中，冷卻循環(huán)水進入電壓縮式熱泵蒸發(fā)器中，冷卻循環(huán)水被提取余熱后進入凝汽器中重新循環(huán)而不再進入冷卻塔中進行散熱降溫，當電壓縮式熱泵出現(xiàn)故障時，開啟相應的閥門，使冷卻循環(huán)水進入冷卻塔進行散熱降溫，電壓縮式熱泵吸收來自冷卻循環(huán)水的余熱后傳遞給熱網(wǎng)水，熱網(wǎng)水經(jīng)過第一次升溫，后進入換熱器中與蒸汽換熱進行第二次升溫，當供熱負荷較高時，升溫后的熱網(wǎng)水不再進入儲能罐中進行存儲，直接向熱用戶供熱，當供熱負荷較低時，升溫后的熱網(wǎng)水一部分向熱用戶進行供熱，多余的熱量進入儲能罐中進行存儲，在供熱機組低負荷運行且供熱負荷不足的情況下，此時儲能罐向熱用戶放熱，彌補機組的供熱不足，從而達到機組的深度調峰。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：本發(fā)明采用電壓縮式熱泵提取循環(huán)水余熱，cop值高達5，節(jié)能效果顯著，且采用廠用電直供的方式，既減少上網(wǎng)電量，又可提取余熱，經(jīng)濟和社會效益顯著；采用儲能罐技術進行深度調峰，在保障居民供熱的同時，保證機組的調峰深度，為更好的消納風電和光伏發(fā)電增加空間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明技術解決方案的一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)結構示意圖。

具體實施方式

一種帶可調峰儲能罐的電壓縮式熱泵余熱回收供熱系統(tǒng)，廣泛適用于電廠的余熱回收及機組的調峰調頻，該系統(tǒng)主要由發(fā)電系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)、儲能供熱系統(tǒng)三部分組成，其特征在于：發(fā)電系統(tǒng)包括：鍋爐1、汽輪機2、發(fā)電機3、凝汽器4、乏汽凝水泵5、減溫減壓器6、換熱器7、蒸汽凝水泵8；余熱回收系統(tǒng)組成包括：電壓縮式熱泵9、冷卻塔10；儲能供熱系統(tǒng)組成包括熱網(wǎng)循環(huán)泵11、熱用戶12、儲能罐13；電廠鍋爐1產生的高溫蒸汽進入汽輪機2中，推動汽輪機2葉片做功，帶動發(fā)電機3工作發(fā)電，做功后的乏汽進入凝汽器4中變成乏汽凝水，乏汽凝水通過乏汽凝水泵5泵入到鍋爐1中，鍋爐1中的部分蒸汽可通過旁路的減溫減壓器6減壓降溫后進入換熱器7中進行換熱，從汽輪機2中抽出部分蒸汽到換熱器7中與熱網(wǎng)水進行換熱，換熱后的蒸汽凝水由蒸汽凝水泵8泵入到鍋爐1中進行再次循環(huán)，和凝汽器4進行換熱的冷卻水進入電壓縮式熱泵9蒸發(fā)器中，溫度降低后的冷卻水再次進入凝汽器4進行循環(huán)，若電壓縮式熱泵9出現(xiàn)故障，則冷卻水進入冷卻塔10進行降溫，溫度降低后的冷卻水再次進入凝汽器4完成循環(huán)，熱用戶12消耗部分熱量后的熱網(wǎng)水經(jīng)過電壓縮式熱泵9冷凝器中，在電壓縮式熱泵9冷凝器吸收熱量完成第一次溫度提升，溫度提升后的熱網(wǎng)水再次進入換熱器7中與來自汽輪機2中的蒸汽進行第二次換熱，熱網(wǎng)水達到預設溫度時通過熱網(wǎng)循環(huán)泵11向熱用戶12進行供熱，在用電負荷高供熱負荷低時，將多余的蒸汽引到換熱器7中與熱網(wǎng)水進行換熱，并將這部分多余的熱量存儲到儲能罐13中，在用電負荷低供熱負荷高時，儲能罐13的熱量釋放給熱用戶12。

系統(tǒng)正常運行且供熱負荷較高時，b1、b3、c2、c4開啟，b2、b4、c1、c3關閉，冷卻循環(huán)水進入電壓縮式熱泵9中進行換熱，而冷卻循環(huán)水不再進入冷卻塔10中散熱降溫，經(jīng)過換熱器7和電壓縮式熱泵9加熱升溫后的熱網(wǎng)水直接供給熱用戶12。

系統(tǒng)正常運行且需要進行機組調峰時，b1、b3、c2、c4開啟，b2、b4關閉，c1、c3的開度根據(jù)機組的調峰深度決定；當儲能罐13需要向熱用戶12釋放熱量時，c1和c3開啟，c2和c4關閉。

總之，本發(fā)明系統(tǒng)較好的考慮到節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟效益等因素，具有節(jié)能環(huán)保、調峰能力強、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。