CN112682829A - 一种低温对口热电协同供热*** - Google Patents

Abstract

一种低温对口热电协同供热***，涉及热电节能环保领域。其特征在于大型机组纯凝运行让排放变资源低温对口弃电调峰供热。即非严寒期采用“以电定热”避免弃热运行提高供热能力；严寒期“以热定电”弃电调峰避免弃电运行提高供热能力：同时避免极度不热电协同的高温抽汽供热压力损失能源浪费。不仅可以提高用电高峰发电出力增加供电能力30～40％，而且可以通过避免弃热和非供电高峰时段电能转热能供热利用，提高机组供热能力60％。满足电网供电峰值和热网供热峰值要求，达到热电协同运行提高能源利用效率。

Description

一种低温对口热电协同供热***

技术领域

本发明涉及一种低温对口热电协同供热***和方法，属于热电、节能环保领域。

背景技术

受气象条件影响较大的风、光电，其不稳定性满足不了生产生活可靠用电需求。因此，这些能源不可能替代稳定可靠火力热电能源。

但是火力发电生产供给和需求，存在着严重的热电不协同，弃热弃电弃压力损失能源浪费严重。首先是近年来机组“上大压小”，大型纯凝机组能源利用效率约40％，燃烧后通过水蒸汽方式排放浪费清洁热能约60％。其次是热电联产机组采用抽汽供热，由于抽汽能力的限制，不仅导致部分热能通过冷却塔弃热浪费，而且更主要在于采用极度不对口的高温抽汽供热，弃压力损失能源浪费也非常严重(与弃热浪费相当)；三是供热期，特别是严寒期采用“以热定电″生产方式，热电不协同导致弃电能源浪费。这些能源浪费通过水蒸汽方式排放，能源浪费不仅导致污染物和碳排放强度增加，更主要在于通过水蒸汽排放，导致污染物扩散自清能力降低，环境容量缩小加剧了环境污染。

现行供热技术落后达不到热电协同运行，导致弃热弃电弃压力损失能源浪费。主要在于：

常规抽汽供热技术。量大面广极度不对口的抽汽供热方式，不仅导致压力损失浪费，用电高峰时段发供电能力降低，而且受抽汽能力限制，部分蒸汽通过低压缸发电做功后热能经冷却塔排放，余热得不到利用导致供热能力降低，达不到热电协同运行。

切除低压缸供热技术。与常规抽汽供热技术相比，避免了部分通过低压缸发电做功后经冷却塔排放弃热损失，但是又增加了抽汽供热极度不对口的压力损失浪费，对用电高峰时段发供电能力影响更大，仍达不到热电协同运行。

转子互换和光轴供热技术，每年需要停机换轴两次，不仅切换不易，而且同样会对用电高峰时段造成影响(影响发供电能力20～40％)，达不到热电协同运行。

高温长输供热技术、热泵回收供热技术和蓄热供暖等供热技术，不仅投资大而且效率低，仍然是以对发电影响较大的极度不对口的抽汽供热方式为主。

《一种以电厂循环冷却水作为热泵低品位热源的供热***》。申请号200610112862.9。采用分散热泵提温利用低温热能，存在着不适用的严重缺陷，一是采用热泵投资大效率低；二是采用电热泵供热又会增加用电高峰时段消耗电能：三是输送温差小(10℃左右)输送利用能力能耗大不能远距离输送利用。虽然能够通过热泵提温利用部分余热，但是采用部分利用余热需要机组优化选择安全高效背压运行，因为提高背压增加供水温影响机组效率，降低热网回水温度背压下降又会影响的安全。申请号20061011286 29在热网中设置的旁通管路(17)作用，就是起稳定机组安全高效背压的作用，起不到提高输送能力的作用。同样达不到热电协同运行。

解决供热能源浪费，最理想的方法是机组纯凝运行让排放变资源低温对口梯级利用，热网、电网两路供热，热网主要任务避免发电机组弃热，电网主要任务避免发电机组弃电，达到低温对口热电协同供热，有效避免弃热弃电弃压力损失能源浪费，使机组能源利用效率提高50％以上。其中在用电高峰期提高机组出力增加供电能力30～40％，提高供热能力60％以上。申请号201510727260.3《一种低温余热循环利用***》，在电厂采用由凝汽器1、热源循环泵、热网循环泵和两循环组的近路循环通道组成变流匹配***，既可以满足电厂降低端差提高温度高效运行，又可以满足热网大温差大流量提高输送能力高效运行，可达到最理想供热方式。但却被认为在电厂两循环泵组之间的近路循环通道与对比文件申请号20061 0112862.9热网***中设置的旁通管路(17)作用相同，否定其申请的创造性。

因极度不对口的抽供热方式，导致热电生产供给与需求不协同，弃热弃电弃压力损失能源浪费严重，为此，16位院士联名建议，“大力发展调峰机组，特别是供热机组的深度调峰能力”。

解决供热巨量能源浪费导致环境污染是当务之急，对低温对口供热解决能源浪费有信心。为此再次申请-种低温对口热电协同供热***，本申请在原申请《一种低温余热循环利用***》的创造性基础上又进行了再创新改进，改进后的创新点在于采用机组既有运行设备实现，实施容易投资低，灵活切换安全高效，供热温度更高、温差更大、输送能力更强、应用范围更广，调峰运行更深更灵活。

发明目的

提供一种低温对口热电协同供热***，目的在于通过变流匹配升温***，大流量换热降低端差，大温差输送提高输送利用能力，即通过机组凝汽器实现余热驱动的巨型热泵功能。达到火电机组纯凝运行排放变资源低温对口利用供热，热网与电网互补共同完成供热任务。既可以增加机组发供电能力，又可以增加机组供热能力，使机组灵活深度调峰能力达到70％以上，能源利用效率提高50％以上。有效解决能源缺乏、环境污染、应对气候变化和企业亏损等焦点问题。

低温对口——是指采用高于环境温度，低于火电机组安全背压允许的排汽供热温度供热，即让通过凝汽器排放变资源对口供热梯级利用。避免机组弃热和弃压力损失浪费。

热电协同——是指在用电高峰时段，降低供热对发供电的影响，增加发供电能力；同时降低电能转热能高能低用供热浪费。在用热高峰时段电热互补弃电调峰提高供热能力。利用少量弃电转热能达到热电协同运行。

发明内容

提出一种低温对口热电协同供热***，***由凝汽器1、循环泵2₁、热网循环泵2₃、通道开关阀3₁、通道开关阀3₂、通道开关阀3₃、热泵回水通道开关阀3₄、回水控制开关阀3₅、热网回水通道开关阀3₆、热泵4、尖峰加热器4₁供水管线6、回水管线7、散热器供热站8₁、8₂和地暖供热站9₁、9₂构成。

其特征在于降低换热端差提高输送温度与温差，采用凝汽器1、循环水泵2₁、热网循环泵2₃以及两组循环水泵之间回水通道开关阀3₂、3₃、热泵回水通道开关阀3₄、回水控制开关阀3₅和热网回水通道开关阀3₆等形成换热大流量输送大温差变流匹配升温***。其流程是热网低温回水先通过体外升温20～5 0℃，再送入凝汽器升温3～10℃，升温后送到热泵再提温10～30℃，满足供热不同时期温度需求。

其特征在于循环水泵2₁和热网循环泵2₃与两组循环水泵之间回水通道开关阀3₂、3₃、热泵回水通道开关阀3₄构成流量不同方向相反的公共循环通道，其中通过循环水泵2₁、凝汽器1的循环水流量远大于热网循环泵2₃的循环水流量。通过凝汽器升温后的绝大部分高温循环水再通过回水通道回送到凝汽器再升温循环，满足机组经济循环倍率50～120倍要求。达到提速防垢强化换热降低端差，提高输送温度、温差与流量，增加低温对口利用能力。采用排入凝汽器1的排气温度随进水温度变化而变化的排汽驱动提高水温达到热平衡，适时满足低温对口梯级利用。采用余热驱动能效比高于高品质能源驱动热泵技术的4～10倍。机组本体不做任何改造投资低，利用机组既有的循环水泵2₁便于灵活切换。

其特征在于循环利用降低回水温度提高温差增加余热利用能力：热网采用单双管混供循环利用输送到用户端的可用热能，即散热器供热换热站采用单管供热，由供水管线6取水再回到供水管线6。地暖供热换热站采用双管供热，即由供水管线6取高温水，换热后回送到热网回水管线7，通过循环利用热网回水温度降低到20～30℃。根据机组大小热量多少和热网输送利用能力，必要时采用具有双向功能的电热泵调峰，进-步提高供热力降低回水温度。

其特征在于大型机组纯凝运行让排放变资源低温对口弃电调峰供热。即非严寒期采用“以电定热”避免弃热运行提高供热能力；严寒期”以热定电”弃电调峰避免弃电运行提高供热能力；同时避免极度不热电协同的高温抽汽供热压力损失能源浪费。不仅可以提高用电高峰发电出力，增加供电能力30～40％，而且可以通过避免弃热和非供电高峰时段电能转热能供热利用，提高机组供热能力60％。满足电网供电峰值和热网供热峰值要求，达到热电协同运行提高能源利用效率。

附图说明

图1 本发明一种低温对口热电协同供热增加热泵***基本原理意示图

图2 本发明一种低温对口热电协同供热***基本原理意示图

图3 本发明-种低温对口热电协同供热***间接供热基本原理意示图

图中

1-凝汽器 2₁-循环泵 2₂-循环泵 2₃-热网循环泵 3₁-通道开关阀 3₂-通道开关阀3₃-通道开关阀 3₄-热泵回水通道开关阀 3₅-回水控制开关阀 3₆-热网回水通道开关阀 4-热泵 4₁-尖峰加热器 5-板换 6-供水管线 7-回水管线 8₁、8₂-散热器供热站 9₁、9₂-地暖供热站。

具体实施方式

本发明是这样实现的：一种低温对口热电协同供热***，主要由凝汽器1、循环泵2₁、热网循环泵2 ₃、开关阀3₁、回水通道开阀3₂、回水通道开阀3₃、热泵回水通道开关阀3₄、回水控制开关阀3₅、热网回水通道开关阀3₆、热泵4、供水管线6、回水管线7、散热器供热站8₁、8₂和地暖供热站9₁、9₂构成。如图1 所示。

低温对口降低热网回水温度。该***热网采用单双管混供循环利用输送到用户端的可用热能，即散热器供热换热站采用单管供热，由供水管线6取水再回到供水管线6。地暖供热换热站采用双管供热，即由供水管线6取高温水，换热后低温水回送到热网回水管线7，这样通过循环利用热网回水温度降低到2 0～30℃。如图1所示。

低温对口提高热源供水温度。低温热网回水通过管线7回送到热源变流匹配升温***，先通过体外升温20～50℃(低温热网回水通过管线7和回水通道开关阀3₆与来自热泵回水通道开关阀3₄高温水进行混水升温，再与来自回水通道开关阀3₃高温水进行混水升温，升温到55℃左右再经回水控制开关阀3₅、循环泵2₁输送到凝汽器升温)，再经凝汽器升温3～10℃，(凝汽器出水温度低于70℃)，再由热网循环泵2₃送入热泵4升温10～30℃，通过供水管线6送入热网利用。满足不同时段热网供水温度需求，供回水温差达到20～70℃。如图1所示。

特大和大型机组排汽热量大，受供热管径流量限制，由于循环水流量不能满足水温低于65℃对口供热热能全利用，需要采用热泵4提温利用部分排放余热。大中小型机组可不采用热泵4提温利用，避免投资与抽汽压力损失浪费，采用水温≤65℃对口供热，100％让排放变资源利用。严寒时段热量不足时，采用本机增发的30～40％电能用于尖峰加热器4₁调峰运行，或者采用电网弃电在用户端调峰，弥补热网用热尖峰时段热量不足和温度低的缺陷，达到热电协同运行。如图2所示。

增加流量强化换热提高输送能力。现行提高真空运行采用热源换热流量与热网流量相同，远低于机组经济循环倍率50～120倍要求。本发明采用循环水泵2₁和热网循环泵2₃与两组循环水泵之间回水通道开关阀3₂、3₃、热泵回水通道开关阀3₄构成流量不同方向相反的公共循环通道，其中通过循环水泵2₁、凝汽器1的循环水流量远大热网循环泵2₃的循环水流量，采用两个通道增加高温回水流量。一是提高机组循环倍率达到提速防垢强化换热，提高传热系数降低换热端差，提高低温对口利用能力。二是采用开关阀3₄热泵回水通道，既可以降低热网对热源的不良影响，又可以提高安全供水温度，调节满足热网以最大流量和温差运行。这样通过降低热网回水温度，降低换热端差，提高热网输送利用能力(提高流量与温差)，即通过”双降一提高”可达到机组低温对口热电协同安全供热。如图1所示，图2所示。

增加循环泵2₂和隔离板换5，降低热网对热源的不良影响。如图3所示。

Claims (6)

1.一种低温对口热电协同供热***，其特征在于降低换热端差提高输送温度与温差，采用凝汽器1、循环水泵2₁、热网循环泵2₃以及两组循环水泵之间回水通道开关阀3₂、3₃、热泵回水通道开关阀3₄、回水控制开关阀3₅和热网回水通道开关阀3₆等组成变流匹配升温***，即热网低温回水先通过体外升温20～50℃，再送入凝汽器升温3～10℃，升温后送到热泵再提温10～20℃，满足供热不同时期温度需求，并提高输送温差和流量增加对口利用能力，采用排入凝汽器1的排气温度随进水温度变化而变化的排汽驱动，适时满足低温对口梯级利用，使能效比提高到15倍以上。

2.一种低温对口热电协同供热***，其特征在于循环水泵2₁和热网循环泵2₃与两组循环水泵之间回水通道开关阀3₂、3₃、热泵回水通道开关阀3₄构成流量不同方向相反的公共循环通道，其中通过循环水泵2₁、凝汽器1的循环水流量远大于热网循环泵2₃的循环水流量。通过凝汽器升温后的绝大部分高温循环水再通过公共通道回送到凝汽器再升温循环，满足机组经济循环倍率50～120倍要求。

3.一种低温对口热电协同供热***，其特征在于循环利用降低回水温度提高温差增加余热利用能力：热网采用单双管混供循环利用输送到用户端的可用热能，即散热器供热换热站采用单管供热，由供水管线6取水再回到供水管线6，地暖供热换热站采用双管供热，即由供水管线6取高温水，换热后回送到热网回水管线7，通过循环利用热网回水温度降低到20～35℃。

4.一种低温对口热电协同供热***，其特征在于大型机组纯凝运行让排放变资源低温对口弃电调峰供热。即非严寒期采用“以电定热”避免弃热运行提高供热能力；严寒期“以热定电″弃电调峰运行，避免弃电提高供热能力；同时避免极度不热电协同的高温抽汽供热压力损失能源浪费，不仅可以提高用电高峰时段发电出力，增加供电能力30～40％，而且可以通过避免弃热和非供电高峰时段电能转热能供热利用，提高机组供热能力60％，满足电网供电峰值和热网供热峰值要求，达到热电协同运行提高能源利用效率。

5.根据权利要求1所述一种低温对口热电协同供热***，特征在于大中小型机组可不采用热泵4提温利用，避免投资与抽汽压力损失浪费，采用水温度≤65℃对口供热，100％让排放变资源利用。

6.根据权利要求1所述一种低温对口热电协同供热***，特征在于增加循环泵2₂和隔离板换5，降低热网对热源的不良影响。

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