CN107300203B - 利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统和方法，涉及提供乏汽的汽轮机组、回收乏汽余热的凝汽器、排放过剩余热的冷却塔/空冷岛、用于热网换热的热网加热器及水‑水换热器、提取土壤蓄热量的热电双驱机组、土壤换热器以及循环水泵。具体供热方法为：冬季一次网回水由热网加热器加热成高温热水和电力共同驱动热电双驱机组，提取土壤蓄存的热量供热。夏季将土壤低温回水引入电厂，通过凝汽器回收汽轮机乏汽余热，升温后再送入热力站土壤换热器与土壤换热，蓄存热量。其优点是：一方面通过跨季节蓄热提高了电厂供热能力，另一方面降低冬季系统耗电量和夏季对发电量的影响，此外由于利用既有集中管网实现补热，大幅降低系统投资。

Description

利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统和方法

技术领域

本发明属于电厂乏汽余热利用领域，具体涉及利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统和方法。

背景技术

土壤源热泵技术比较成熟，应用条件要求全年冷、热负荷尽量均衡，因此主要用于夏热冬冷地区。而对于寒冷地区及严寒地区，冬季热负荷需求远大于夏季冷负荷需求，土壤源热泵技术应用受到限制。这些地区热电联产机组较多，常规的热电联产方式也面临供热能力不足的问题。电厂蕴含丰富的汽轮机乏汽余热资源，若将夏季汽轮机排放的乏汽余热蓄存至土壤中，则可有效实现系统补热以平衡冬季用热需求，使得该地区应用土壤源热泵技术成为可能。同时，通过回收利用乏汽余热，电厂的供热能力也将得到大幅提升。

常规的土壤源热泵技术冬季采用电动压缩式热泵提取土壤蓄热量，耗电量较大。太阳能-土壤源热泵联合运行的系统，夏季通过太阳能集热器为土壤补热，虽然能避免全年热失衡的问题，但系统投资较大、占地面积大，且天气不佳的情况下系统耗电量还会进一步增加，系统运行费用仍然较高。而若热力站采用高温热水和电力作为驱动力的热电双驱机组提取土壤蓄热量，其能效高于电动压缩式热泵，从而降低系统运行成本。在夏季，利用土壤换热后的低温回水冷却乏汽，增大了机组的发电能力，同时通过回收乏汽余热，利用既有集中供热管网实现土壤补热大幅降低了系统投资，可使得系统供热能力、供热能效、供热经济性等方面均有显著提升。

发明内容

为解决常规土壤源热泵应用条件受限、电厂供热能力不足、系统耗电量大、夏季影响发电量大、系统投资大、占地面积大等技术问题，本发明提出将电厂乏汽余热利用和土壤跨季节蓄热有机结合，提供一种适用于寒冷或严寒地区的热电联产供热新方法。该方法以热电双驱机组(含吸收式热泵模块和压缩式热泵模块)替代传统电动压缩式热泵，提取土壤蓄存热量加热二次网热网水，供热能力得到大幅提高。降低了冬季供热的耗电量，夏季利用既有集中热网引入低温回水回收电厂汽轮机乏汽余热，一方面增加了机组发电能力，另一方面节约了系统投资。全年系统整体运行能效得到大幅提升。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热方法，该方法在夏季利用既有集中供热管网将汽轮机组排放的乏汽余热送至热力站并蓄存于土壤，在冬季由热电双驱机组提取夏季蓄存于土壤的热量来供热，具体包括以下流程：

1)在冬季供热工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组抽汽引入热网加热器加热热网水，抽汽放热后凝结水返回电厂原凝结水系统；汽轮机组乏汽进入凝汽器凝结并释放热量，由冷却塔散至环境中，乏汽凝结水返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水返回电厂由热网加热器加热成高温热水后送至热力站，高温热水驱动热电双驱机组的吸收式热泵模块提取土壤在夏季蓄存的热量加热二次网回水，然后再与水-水换热器换热降温后返回电厂；二次网回水依次经过热电双驱机组的吸收式热泵模块、水-水换热器逐级升温后供给用户；

对于循环水系统，循环水与土壤换热升温后，由循环水泵送入热电双驱机组的吸收式热泵模块降温，之后再返回到土壤继续换热，如此反复循环；

2)在夏季余热回收工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组乏汽进入凝汽器凝结并释放热量加热一次网回水，乏汽凝结水返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，低温一次网回水进入凝汽器与汽轮机组乏汽进行换热，一次网回水升温后送至热力站，经循环水系统的土壤换热器与土壤进行换热，降温后再返回凝汽器与汽轮机组乏汽进行换热，如此反复循环。

进一步的，在一次网回水加热后驱动热电双驱机组的吸收式热泵模块的同时，由电力驱动热电双驱机组的压缩式热泵模块，共同提取土壤在夏季蓄存的热量加热二次网回水，二次网回水先经过压缩式热泵模块升温再进入吸收式热泵模块升温。

利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统，包括提供乏汽的汽轮机组、回收乏汽余热的凝汽器、排放过剩余热的冷却塔/空冷岛、加热一次网回水的热网加热器、提取土壤蓄热量的热电双驱机组、热网换热的水-水换热器、与土壤换热的土壤换热器以及循环水泵，以及连接上述各设备以实现土壤蓄取乏汽余热的蒸汽系统、热网水系统和循环水系统，其中：

1)在冬季供热工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组抽汽经管道与热网加热器抽汽入口连接，抽汽凝结水经过与热网加热器抽汽凝结水出口连接的管道返回电厂原凝结水系统；汽轮机组乏汽经管道与凝汽器乏汽入口连接，乏汽凝结水经过与凝汽器乏汽凝结水出口连接的管道返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水管道依次连接后接至热网加热器热水入口，热网加热器热水出口依次经管道连接至热电双驱机组吸收式热泵模块发生器入口，热电双驱机组吸收式热泵模块发生器出口经管道与水-水换热器一次侧热水入口连接，水-水换热器一次侧热水出口经管道连接至一次网回水管道，其中，在管道P2、P4、P5、P7、P9中分别设置阀门V1、V4、V5、V7、V8，在管道P3和管道P6之间连接有旁通管道P23，旁通管道P23中设置阀门V12，二次网回水管道与热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器入口连接，热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器出口经管道连接热电双驱机组吸收式热泵模块吸收器入口，热电双驱机组吸收式热泵模块冷凝器出口与水-水换热器二次侧热水入口连接，水-水换热器二次侧热水出口连接二次网供水管道；所述阀门V1、V4、V5、V7、V8均打开，阀门V12关闭；

对于循环水系统，土壤换热器出口依次通过管道P14、P10连接热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器入口，热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口有两种连接方式，一种是热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口通过管道P11连接热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器入口，热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器出口依次经管道P12、P13连接土壤换热器入口；另一种是直接通过管道P12、P13连接土壤换热器入口；其中，在管道P10上设置阀门V9，在管道P12中设置阀门V10，在管道P13中设置为循环水系统提供动力的循环水泵8,所述阀门V9、V10均打开；

2)在夏季余热回收工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组乏汽经管道与凝汽器乏汽入口连接，乏汽凝结水经过与凝汽器乏汽凝结水出口连接的管道返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水管道P1依次经阀门V2和管道连接凝汽器热网水入口，凝汽器热网水出口依次经管道、阀门V3连接一次网回水管道P3，一次网回水管道P3依次经旁通管道P23、管道P6、P24、管道P13连接至土壤换热器入口前的管道上，土壤换热器出口经管道P14、P25连接至一次网回水管道P1，管道P24中设置阀门V6，管道P25中设置阀门V11，其中阀门V2、V3、V6、V11、V12均打开，阀门V1、V4、V5、V7、V8、V9、V10均关闭。

进一步的，汽轮机组可以是一组、两组或者多组，每组均对应设置一台凝汽器及一台热网加热器，且汽轮机组可以是湿冷机组或间接空冷机组。

进一步的，对湿冷或间接空冷机组，在凝汽器的热网水入口管上设有冷却水出水管道，在凝汽器的热网水出口管上设有冷却水进水管道，并分别设有用于调节系统回收余热量的阀门；对空冷机组，在凝汽器的乏汽进口管上设有乏汽管道，乏汽管道上设有用于调节系统回收余热量的阀门。

进一步的，在循环水系统中，循环水与土壤换热的土壤换热器采用多组串联形式。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1.本发明克服了寒冷或严寒地区冬夏取存热量不平衡的问题，将汽轮机组乏汽余热用于土壤跨季节蓄热，将乏汽余热利用技术与土壤源热泵技术有机结合，实现了多种清洁能源互补。

2.通过回收汽轮机组乏汽余热，实现了冬季电厂供热能力的大幅提升。

3.利用热电双驱机组提取土壤蓄存热量，降低了系统耗电量，运行成本降低，供热能效得到进一步提升。

4.通过引入低温回水冷却汽轮机组乏汽，提高了夏季电厂发电能力。

5.利用既有集中供热管网实现夏季土壤补热，相比传统土壤源热泵系统，投资大幅降低且占地少。

附图说明

图1为本发明利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的供热系统和方法流程图(湿冷或间接空冷系统)；

图2为本发明利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的供热系统和方法流程图(直接空冷系统)；

图3为本发明利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的供热系统和方法流程图(不含压缩式热泵模块)；

其中：1.汽轮机组，2.凝汽器，3.冷却塔/空冷岛，4.热网加热器，5.热电双驱机组，6.水-水换热器，7.土壤换热器，8.循环水泵，21.凝汽器热网水入口，22.凝汽器热网水出口，23.凝汽器乏汽入口，24.凝汽器乏汽凝结水出口，41.热网加热器热水入口，42.热网加热器热水出口，43.热网加热器抽汽入口，44.热网加热器抽汽凝结水出口，51.热电双驱机组吸收式热泵模块发生器入口，52.热电双驱机组吸收式热泵模块发生器出口，53.热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器入口，54.热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口，55.热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器入口，56.热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器出口，57.热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器入口，58.热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器出口，59.热电双驱机组吸收式热泵模块吸收器入口，60.热电双驱机组吸收式热泵模块冷凝器出口，61.水-水换热器一次侧热水入口，62.水-水换热器一次侧热水出口63.水-水换热器二次侧热水入口，64.水-水换热器二次侧热水出口，71.土壤换热器入口，72.土壤换热器出口，AHP.热电双驱机组吸收式热泵模块，CP.热电双驱机组压缩式热泵模块。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步详细描述：

本发明是利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统和方法，该方法在夏季利用既有集中供热管网将汽轮机组排放的乏汽余热送至热力站并蓄存于土壤，在冬季由热电双驱机组提取夏季蓄存于土壤的热量来供热，该供热方法的总体流程为：冬季一次网回水由设置在电厂的热网加热器加热后供出，一次网供水送至热力站，由高温热水和电力驱动热电双驱机组提取土壤蓄存热量供热。夏季将低温一次网回水引入电厂回收汽轮机组乏汽余热，利用既有集中供热管网对土壤补热。具体流程如下：

1)在冬季供热工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组抽汽引入热网加热器加热热网水，抽放热后凝结水返回电厂原凝结水系统；汽轮机组乏汽进入凝汽器凝结并释放热量，由冷却塔散至环境中，乏汽凝结水返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水返回电厂由热网加热器加热后送至热力站驱动热电双驱机组的吸收式热泵模块提取土壤在夏季蓄存的热量加热二次网回水，然后再与水-水换热器换热降温后返回电厂；二次网回水依次经过热电双驱机组的吸收式热泵模块、水-水换热器逐级升温后供给用户；

对于循环水系统，循环水与土壤换热升温后，由循环水泵送入热电双驱机组的吸收式热泵模块降温，之后再返回到土壤继续换热，如此反复循环；

2)在夏季余热回收工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组乏汽进入凝汽器凝结并释放热量加热一次网回水，乏汽凝结水返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，低温一次网回水进入凝汽器与汽轮机组乏汽进行换热，一次网回水升温后送至热力站与循环水系统的土壤换热器与土壤进行换热，降温后再返回凝汽器与汽轮机组乏汽进行换热，如此反复循环。

上述方法中，除了采用一次网回水加热后驱动热电双驱机组的吸收式热泵模块，还采用电力驱动热电双驱机组的压缩式热泵模块，共同提取土壤在夏季蓄存的热量加热二次网回水，二次网回水先经过压缩式热泵模块升温再进入吸收式热泵模块升温，当然，如果二次网供热需求较低，热电双驱机组可以只开启吸收式热泵模块，为节省投资，热电双驱机组也可以只保留吸收式热泵模块。

采用上述方法的供热系统，包括提供乏汽的汽轮机组1、回收乏汽余热的凝汽器2、排放过剩余热的冷却塔/空冷岛3、加热一次网回水的热网加热器4、提取土壤蓄热量的热电双驱机组5、热网换热的水-水换热器6、与土壤换热的土壤换热器7以及循环水泵8，以及连接上述各设备以实现土壤蓄取乏汽余热的蒸汽系统、热网水系统和循环水系统，其中：

1)在冬季供热工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组抽汽经管道与热网加热器抽汽入口连接，抽汽凝结水经过与热网加热器抽汽凝结水出口连接的管道返回电厂原凝结水系统；汽轮机组乏汽经管道与凝汽器乏汽入口连接，乏汽凝结水经过与凝汽器乏汽凝结水出口连接的管道返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水管道依次连接后接至热网加热器热水入口，热网加热器热水出口依次经管道连接至热电双驱机组吸收式热泵模块发生器入口，热电双驱机组吸收式热泵模块发生器出口经管道与水-水换热器一次侧热水入口连接，水-水换热器一次侧热水出口经管道连接至一次网回水管道，其中，在管道P2、P4、P5、P7、P9中分别设置阀门V1、V4、V5、V7、V8，在管道P3和管道P6之间连接有旁通管道P23，旁通管道P23中设置阀门V12，二次网回水管道与热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器入口连接，热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器出口经管道连接热电双驱机组吸收式热泵模块吸收器入口，热电双驱机组吸收式热泵模块冷凝器出口与水-水换热器二次侧热水入口连接，水-水换热器二次侧热水出口连接二次网供水管道；所述阀门V1、V4、V5、V7、V8均打开，阀门V12关闭；

对于循环水系统，土壤换热器出口依次通过管道P14、P10连接热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器入口，热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口有两种连接方式，一种是热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口通过管道P11连接热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器入口，热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器出口依次经管道P12、P13连接土壤换热器入口；另一种是直接通过管道P12、P13连接土壤换热器入口；其中，在管道P10上设置阀门V9，在管道P12中设置阀门V10，在管道P13中设置为循环水系统提供动力的循环水泵8,所述阀门V9、V10均打开；

2)在夏季余热回收工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组乏汽经管道与凝汽器乏汽入口连接，乏汽凝结水经过与凝汽器乏汽凝结水出口连接的管道返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水管道P1依次经阀门V2和管道连接凝汽器热网水入口，凝汽器热网水出口依次经管道、阀门V3连接一次网回水管道P3，一次网回水管道P3依次经旁通管道P23、管道P6、P24、P13连接至土壤换热器入口前的管道上，土壤换热器出口经管道P14、P25连接至一次网回水管道P1，管道P24中设置阀门V6，管道P25中设置阀门V11，其中阀门V2、V3、V6、V11、V12均打开，阀门V1、V4、V5、V7、V8、V9、V10均关闭。

在循环水系统中，循环水与土壤换热的土壤换热器采用多组串联形式。

实施例1：

如图1所示，本实施例针对热源为湿冷或间接空冷机组，且二次网供热参数较高(如散热器)的电厂，汽轮机组(热源)可以是一组、两组或者多组，每组均对应设置一台凝汽器及一台热网加热器。以下一台汽轮机组为例进行说明，冬季供热工况和夏季余热回收工况系统的连接形式如下：

在冬季供热工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组抽汽进入管道P26,管道P26与热网加热器抽汽入口43连接，抽汽凝结水管道P27与热网加热器抽汽凝结水出口44连接，抽汽凝结水返回电厂原凝结水系统。汽轮机组乏汽经管道P28与凝汽器乏汽入口23连接，乏汽凝结水管道P29与凝汽器乏汽凝结水出口24连接，乏汽凝结水返回电厂原凝结水系统。

在冬季供热工况下，对于热网水系统，一次网回水管道P1、P2、P3依次连接，在进入热网加热器之前经三通分为两路，即管道P4和旁通管道P23，其中，管道P4与热网加热器热水入口41连接，热网加热器热水出口42与管道P5连接，管道P5与管道P23汇合为一次网供水管道P6，至热力站后经三通再分为两路，即管道P7和管道P24，其中，管道P7与热电双驱机组吸收式热泵模块发生器入口51连接，管道P8分别连接热电双驱机组吸收式热泵模块发生器出口52与水-水换热器一次侧热水入口61，管道P9与水-水换热器一次侧热水出口62连接，管道P9与管道P25汇合为一次网回水管道P1返回电厂。管道P24经三通分别连接管道P12、P13。二次网回水管道P15与热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器入口57连接，管道P16分别连接热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器出口58和热电双驱机组吸收式热泵模块吸收器入口59，管道P17分别连接热电双驱机组吸收式热泵模块冷凝器出口60与水-水换热器二次侧热水入口63连接，二次网供水管道P18与水-水换热器二次侧热水出口64连接；其中，在管道P2、P4、P5、P7、P9中分别设置阀门V1、V4、V5、V7、V8，在旁通管道P23中设置阀门V12。

在冬季供热工况下，对于循环水系统，管道P10与热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器入口53连接，管道P10上设置阀门V9，管道P11分别与热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口54及热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器入口55连接，管道P12与热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器出口56连接，管道P12上设置阀门V10，管道P12与管道P24汇合为管道P13，管道P13上设循环水泵8为循环系统提供动力，再与土壤换热器入口71连接，管道P14与土壤换热器出口72连接，管道P14与管道P25汇合连接管道P10。

在夏季余热回收工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组乏汽进入管道P28与凝汽器乏汽入口23连接，乏汽凝结水管道P29与凝汽器乏汽凝结水出口24连接，乏汽凝结水返回原凝结水系统。

在夏季余热回收工况下，对于热网水系统，一次网回水管道P1经三通与管道P19连接，管道P19与管道P30汇合为管道P20，与凝汽器热网水入口21连接，管道P21与凝汽器热网水出口22连接，管道P21经三通分为管道P31和管道P22，再经三通与管道P3连接。管道P3经三通与旁通管道P23连接，再经三通与热网供水管道P6连接。至热力站后经三通与管道P24连接，管道P24再经三通与管道P13连接。管道P13与土壤换热器入口71连接，管道P14与土壤换热器出口72连接，管道P14经三通与管道P25连接，再经三通与一次网回水管道P1连接；其中在管道P19、P22、P24、P25上分别设置阀门V2、V3、V6、V11。

以上所述冬季供热工况及夏季余热回收工况的工作过程分别为：

在冬季供热工况下，汽轮机组抽汽进入热网加热器加热一次网回水，放热后抽汽凝结水回到电厂原凝结水系统。汽轮机组乏汽进入凝汽器换热，换热后的热量经冷却塔排放至环境中，放热后乏汽凝结水经回到电厂原凝结水系统。一次网回水经热网加热器加热后供出，送至热电双驱机组吸收式热泵模块驱动发生器，然后再进入水-水换热器换热，换热后形成一次网回水返回电厂。二次网回水首先进入热电双驱机组的压缩式热泵模块升温后，而后进入热电双驱机组的吸收式热泵模块近一步升温，再经水-水换热器进一步升温后供给用户。其中，热电双驱机组的压缩式热泵模块以及吸收式热泵模块，由循环水系统从埋于土壤中的土壤换热器换热提取夏季蓄存于土壤中的乏汽余热，循环水由土壤换热器出口经循环水泵先进入热电双驱机组的吸收式热泵模块降温，再进入热电双驱机组的压缩式热泵模块进一步降温，降温后进入土壤换热器入口，再次与土壤换热，如此反复循环，提取土壤中蓄存的乏汽余热。其中阀门V1、V4、V5、V7、V8、V9、V10开启，阀门V2、V3、V6、V11、V12关闭，通过调节阀门V13、V14开度调节冷却塔散热量。

在夏季余热回收工况下，汽轮机组的乏汽进入凝汽器换热，换热后的热量用于加热一次网回水，并送至热力站以蓄存于土壤中，放热后乏汽凝结水经回到电厂原凝结水系统。一次网回水进入凝汽器换热升温后，依次经过管道P22、P3、P23、P6、P24、P13后进入土壤换热器，在土壤换热器中与土壤换热后，由土壤换热器出口72进入管道P25，并汇合到一次网回水管道P1后返回电厂。其中阀门V2、V3、V6、V11、V12开启，阀门V1、V4、V5、V7、V8、V9、V10关闭，通过调节阀门V13、V14开度调节冷却塔散热量。

实施例2：

如图2所示，本实施例针对直接空冷机组乏汽余热利用系统。汽轮机组(热源)可以是一组、两组或者多组，每组均对应设置一台凝汽器及一台热网加热器。系统主体设备配置、蒸汽管道、热网水管道以及循环水管道连接形式及冬季供热工况、夏季余热回收工况系统运行方式均与实施例1相同。

与实施例1不同之处在于两者乏汽冷端连接形式不同：实施例1中多余的乏汽热量通过冷却水出水管道P30和冷却水进水管道P31带走散热，通过调节阀门V13、V14开度调节冷却塔散热量。而本实施例中通过在凝汽器的乏汽进口管上设置乏汽管道P31引入空冷岛散热，并在乏汽管道P31上设置控制阀门V13，通过调节阀门V13开度调节空冷岛散热量。

实施例3：

如图3所示，本实施例针对二次网供热参数较低的系统(如地板辐射采暖)，汽轮机组(热源)可以是一组、两组或者多组，每组均对应设置一台凝汽器及一台热网加热器。系统蒸汽管道、热网水管道连接形式及冬季供热工况、夏季余热回收工况系统运行方式均与实施例1相同。

与实施例1不同之处在于：由于二次网供热参数较低，热电双驱机组仅保留了吸收式热泵模块，冬季供热工况下热网水系统和循环水系统的连接方式有所不同，具体为：

对热网水系统，一次侧连接方式与实施例1相同，二次侧连接方式略有不同。二次网回水管道P15与热电双驱机组吸收式热泵模块吸收器入口59连接，省去了热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器的串联连接部分。

对循环水系统，热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口54直接通过管道P12、P13连接土壤换热器入口71，省去了热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器的串联连接部分。

各设备的具体说明如下：

1.汽轮机组，根据热电联产的生产量确定，为常用设备；

2.凝汽器，根据余热回收量和加热温度确定，湿冷或间接空冷系统可采用原设备，但须校核运行参数。直接空冷系统须新增设，为非标设计设备；

3.冷却塔/空冷岛，由冷却乏汽量确定，为常用设备；

4.热网加热器，根据抽汽参数和供热量确定，为常用设备；

5.热电双驱机组，根据一次网、二次网供热温度、土壤温度确定，为非标设计设备；

6.水-水换热器，根据换热量确定，为常用设备；

7.土壤换热器，根据换热量确定，为常用设备；

8.循环水泵，根据循环水流量和阻力确定，为常用设备。

Claims (6)

1.利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热方法，其特征在于：该方法在夏季利用既有集中供热管网将汽轮机组排放的乏汽余热送至热力站并蓄存于土壤，在冬季由热电双驱机组提取夏季蓄存于土壤的热量来供热，具体包括以下流程：

1）在冬季供热工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组抽汽引入热网加热器加热热网水，抽汽放热后凝结水返回电厂原凝结水系统；汽轮机组乏汽进入凝汽器凝结并释放热量，由冷却塔散至环境中，乏汽凝结水返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水返回电厂由热网加热器加热成高温热水后送至热力站，高温热水驱动热电双驱机组的吸收式热泵模块提取土壤在夏季蓄存的热量加热二次网回水，然后再与水-水换热器换热降温后返回电厂；二次网回水依次经过热电双驱机组的吸收式热泵模块、水-水换热器逐级升温后供给用户；

对于循环水系统，循环水与土壤换热升温后，由循环水泵送入热电双驱机组的吸收式热泵模块降温，之后再返回到土壤继续换热，如此反复循环；

2）在夏季余热回收工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组乏汽进入凝汽器凝结并释放热量加热一次网回水，乏汽凝结水返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，低温一次网回水进入凝汽器与汽轮机组乏汽进行换热，一次网回水升温后送至热力站，经循环水系统的土壤换热器与土壤进行换热，降温后再返回凝汽器与汽轮机组乏汽进行换热，如此反复循环。

2.根据权利要求1所述的利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热方法，其特征在于：在一次网回水加热后驱动热电双驱机组的吸收式热泵模块的同时，由电力驱动热电双驱机组的压缩式热泵模块，共同提取土壤在夏季蓄存的热量加热二次网回水，二次网回水先经过压缩式热泵模块升温再进入吸收式热泵模块升温。

3.利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统，其特征在于：包括提供乏汽的汽轮机组（1）、回收乏汽余热的凝汽器（2）、排放过剩余热的冷却塔/空冷岛（3）、加热一次网回水的热网加热器（4）、提取土壤蓄热量的热电双驱机组（5）、热网换热的水-水换热器（6）、与土壤换热的土壤换热器（7）以及循环水泵（8），以及连接上述各设备以实现土壤蓄取乏汽余热的蒸汽系统、热网水系统和循环水系统，其中：

1）在冬季供热工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组（1）抽汽经管道与热网加热器抽汽入口（43）连接，抽汽凝结水经过与热网加热器抽汽凝结水出口（44）连接的管道返回电厂原凝结水系统；汽轮机组乏汽经管道与凝汽器乏汽入口（23）连接，乏汽凝结水经过与凝汽器乏汽凝结水出口（24）连接的管道返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水管道P1、P2、P3、P4依次连接后接至热网加热器热水入口（41），热网加热器热水出口（42）依次经管道P5、P6、P7连接至热电双驱机组吸收式热泵模块发生器入口（51），热电双驱机组吸收式热泵模块发生器出口（52）经管道P8与水-水换热器一次侧热水入口（61）连接，水-水换热器一次侧热水出口（62）经管道P9连接至一次网回水管道P1，其中，在管道P2、P4、P5、P7、P9中分别设置阀门V1、V4、V5、V7、V8，在管道P3和管道P6之间连接有旁通管道P23，旁通管道P23中设置阀门V12，二次网回水管道与热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器入口（57）连接，热电双驱机组压缩式热泵模块冷凝器出口（58）经管道连接热电双驱机组吸收式热泵模块吸收器入口（59），热电双驱机组吸收式热泵模块冷凝器出口（60）与水-水换热器二次侧热水入口（63）连接，水-水换热器二次侧热水出口（64）连接二次网供水管道；所述阀门V1、V4、V5、V7、V8均打开，阀门V12关闭；

对于循环水系统，土壤换热器出口（72）依次通过管道P14、P10连接热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器入口（53），热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口（54）有两种连接方式，一种是热电双驱机组吸收式热泵模块蒸发器出口（54）通过管道P11连接热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器入口（55），热电双驱机组压缩式热泵模块蒸发器出口（56）依次经管道P12、P13连接土壤换热器入口（71）；另一种是直接通过管道P12、P13连接土壤换热器入口（71）；其中，在管道P10上设置阀门V9，在管道P12中设置阀门V10，在管道P13中设置为循环水系统提供动力的循环水泵（8），所述阀门V9、V10均打开；

2）在夏季余热回收工况下，对于蒸汽系统，汽轮机组乏汽经管道与凝汽器乏汽入口（23）连接，乏汽凝结水经过与凝汽器乏汽凝结水出口（24）连接的管道返回电厂原凝结水系统；

对于热网水系统，一次网回水管道P1依次经阀门V2和管道连接凝汽器热网水入口（21），凝汽器热网水出口（22）依次经管道、阀门V3连接一次网回水管道P3，一次网回水管道P3依次经旁通管道P23、管道P6、P24、管道P13连接至土壤换热器入口（71）前的管道上，土壤换热器出口（72）经管道P14、P25连接至一次网回水管道P1，管道P24中设置阀门V6，管道P25中设置阀门V11，其中阀门V2、V3、V6、V11、V12均打开，阀门V1、V4、V5、V7、V8、V9、V10均关闭。

4.根据权利要求3所述的利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统，其特征在于：汽轮机组可以是一组、两组或者多组，每组均对应设置一台凝汽器及一台热网加热器，且汽轮机组可以是湿冷机组或间接空冷机组。

5.根据权利要求4所述的利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统，其特征在于：对湿冷或间接空冷机组，在凝汽器的热网水入口管上设有冷却水出水管道，在凝汽器的热网水出口管上设有冷却水进水管道，并分别设有用于调节系统回收余热量的阀门；对空冷机组，在凝汽器的乏汽进口管上设有乏汽管道，乏汽管道上设有用于调节系统回收余热量的阀门。

6.根据权利要求3-5任一项所述的利用土壤跨季节蓄取电厂乏汽余热的热泵供热系统，其特征在于：在循环水系统中，循环水与土壤换热的土壤换热器采用多组串联形式。