【CN109579112A】一种供热机组热电解耦系统及其运行方法【专利】
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4 .一种供热机组热电解耦系统的运行方法，其使用如权利要求1所述的一种供热机组 热电解耦系统，其特征在于，所述方法包括：
使来自锅炉的蒸汽进入汽轮机(1)做功，供发电机(2)发电 ；使一部分抽汽进入吸收式 热泵(8)驱动吸收式热泵(8) ；使一部分抽汽进入熔盐储热罐(9)换热；使汽轮机(1)做功后 的乏汽进入凝汽器(4)换热冷凝；
使发电 机 (2) 发出的一部分电 储存在蓄电 池 (12) 中 ，其余直接通过升压站 (14) 上网 ；储 存在蓄电池(12)的电量通过放电到升压站(14)形成对发电机(2)的调节。
5 .根据权利要求4所述的一种供热机组热电解耦系统的运行方法，其特征在于，所述熔 盐储热罐(9)工作温度区间为200～300℃；所述热水储热罐(11)工作温度区间为100～130 ℃。
代理人 张杰
(51)Int .Cl . F24D 11/02(2006 .01) F22D 1/50(2006 .01) F25B 30/04(2006 .01) F01K 17/02(2006 .01) F01K 7/38(2006 .01)
( 54 )发明 名称 一种供热机组热电解耦系统及其运行方法
使供热回水进入吸收式热泵(8) ，抽汽在吸收式热泵(8)内做功的换热量与回收循环水 余热量一道传递给供热回水 ，使供热回水升温后，通过热水管路进入热水储热罐 (11) ；
使来自汽轮机 (1)的一部分抽汽进入熔盐储热罐 (9) 加热熔盐储热罐 (9)的熔盐储存热 量 ，抽汽成为疏水送回除氧器 (3) ；使熔盐储热罐 (9)所储存的热量通过连接熔盐储热罐 (9) 和热水储热罐(11)的储热循环连接管路内的换热介质传递给热水储热罐(11)并加热进入 热水储热罐(11)的供热回水，使供热回水进一步升温；
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CN 109579112 A
说 明 书
1/4 页
一种供热机组热电解耦系统及其运行方法
技术领域 [0001] 本发明涉及一种供热机组热电解耦系统及其运行方法，属于热电联产技术领域。
背景技术 [0002] 为应对化石能源紧张、环境恶化等问题，近年来风电等可再生能源发电迅速发展。 国际能源署和世界能源理事会对全球未来能源发展的情景预测显示，可再生能源在一次能 源中的占比 将进一步加大。与此同时 ，随机性 ，波动性 ，不可调度性的可再生能源大规模并 网，导致了电网调峰问题的更加突出。对火电机组灵活性的要求主要包括最小运行负荷、升 降 负荷速率以 及快速 启停三个方面 ，对于汽水 侧的 研究 主要关注前两个方面。随 着冬季供 暖需 求的 加大 和燃煤凝汽机组热电 联 产系统热电 耦合的 特点 ，对其灵活性的 要求更为重 要。因此 ，为适应高比 例间歇性可再生能源发电 嵌入 ，需要进一步提高燃煤热电 联产系统的 灵活运行能力。 [0003] 燃煤热电联产系统单一地在高效、灵活运行方面已有了多种措施。在工程上更多 的 采 用的 是旁路改造方法 ，这种方法是通过牺牲部分效率换取 系统的 灵活性 ；在保持高效 措施中 ，电 热泵和电 锅炉是通过电 热转换实现了“热电 解耦”措施 ，尽管其在提高 系统灵活 性方面取得了显著的成绩，但根据热力学第二定律，存在用能不合理；通过改变供热能力以 达到高效的措施中 ，吸收式热泵是典型的方式。它是在原有的 抽汽供暖机组中 ，通过使 用中 压缸抽汽驱动热泵回收循环水余热供暖。但吸收式热泵受加热温度区间限制，在现有运行 机组中仍需中压缸抽汽对热网水进行二次加热；储热罐通过调节热负荷进而改进了系统的 最小运行负荷实现了系统的“热电解耦”，但其主要作用在于降低系统最小负荷运行能力； 相应地，蓄电池由于其高成本，只适合用于提高系统的升降负荷速率(辅助调频)。 [0004] 综上所述，在储能辅助系统灵活性改造中，若要在最小运行负荷和升降负荷速率 两方面进行优化 ，需要同时 增设储热罐 和蓄电 池两种装置。现有燃煤热电 联产系统 在提高 灵活性方面取得了一定的成绩 ，但是未能兼顾系统的高效性。目前提高 系统灵活性的 措施 中 ，对其方式间的 耦合性研究并不多见。因此 ，适应高比 例间歇性可再生能 源发电 的 背景 下 ，燃煤热电 联产系统实现高效灵活运行在消纳高比 例可再生能源发电 、应对化学燃料日 益匮乏以及缓解温室效应等方面具有深远的意义。
(10)申请公布号 CN 109579112 A (43)申请公布日 2019.04.05 F01D 15/10(2006 .01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
CN 109579112 A
CN 109579112 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种供热机组热电解耦系统，所述热电解耦系统包括汽轮机(1)、发电机(2)、除氧器 (3)、凝汽器(4)、冷却塔(5) ，所述汽轮机(1)能够与锅炉相连以获得蒸汽，所述发电机(2)能 够与升压站(14)连接使发电机(2)发电能够通过升压站(14)上网，其特征在于，所述热电解 耦系统还包括吸收式热泵(8) 、熔盐储热罐 (9) 、热水储热罐 (11) 和蓄电 池(12) ；所述汽轮机 (1) 分别与所述发电 机 (2) 、吸收式热泵 (8) 、除氧器 (3) 、凝汽器 (4) 和熔盐储热罐 (9) 相连 ； 所述汽轮机(1)、所述吸收式热泵(8)与所述除氧器(3)之间通过换热管路相连；所述熔盐储 热罐 (9) 与所述汽轮机 (1) 和所述除氧器 (3) 之间通过换热连接管路 相连 ，使得来自所述汽 轮机(1)的抽汽经过所述熔盐储热罐(9)换热后冷却成为疏水进入所述除氧器(3) ；所述熔 盐储热罐(9)与所述热水储热罐(11)之间形成储热循环连接；所述吸收式热泵(8)与所述热 水储热罐(11)之间设有热水管路相连；所述凝汽器(4)与所述冷却塔(5)和所述吸收式热泵 (8)相连；所述发电机(2)与所述蓄电池(12)相连，并形成与升压站(14)之间的并联连接。
乏汽进入冷凝器(4)换热冷凝并将热量传递给循环水；使凝汽器(4)出口的部分循环水 进入冷却塔(5)换热后循环回到凝汽器(4) ；使凝汽器(4)出口的部分循环水进入吸收式热 泵(8) ，在来自汽轮机(1)抽汽的驱动下，使得循环水的低品位热能被回收后温度降低，再与 来自冷却塔 (5)的循环水汇合进入凝汽器 (4) ；来自汽轮机 (1)的抽汽在吸收式热泵(8)中做 为驱动热源做功后形成乏汽 ，送回除氧器(3) ；
( 57 )摘要 本发明公开了一 种供热机组 热电 解耦 系统
及其运行方法，系统包括汽轮机、发电机、吸收式 热泵 、除 氧器等 ，循环水的 一部分经过吸收式热 泵冷 却 ，并 把热量 传递给热网 水 后 ，与来自 于冷 却塔的循环水汇合回到凝汽器。热水泵将来自热 水储热罐的热水送入熔盐储热罐，在熔盐储热罐 内加热后再返回到热水储热罐。热水储热罐的热 源来自熔盐储热罐，对热泵出口的热网水进行二 次加热达到一级换热站要求。发电经过蓄电池进 行储能 ，再通过蓄电 池与机组发电 并联接入厂升 压站。本发明实现了高热电比供暖过程的能量梯 级利用，同时利用储热罐取代了常规系统中的尖 峰 加热器 ，实现对热网水温 度的 调节 ，达到了对 热负荷的“消峰填谷”，降低了热负荷对系统电负 荷的束缚。
2 .根据权利要求1所述的一种供热机组热电解耦系统，其特征在于，所述凝汽器(4)与 所述冷却塔(5)之间形成第一循环回路，且所述第一循环回路上设置有循环泵(6)。
3 .根据权利要求2所述的一种供热机组热电解耦系统，其特征在于，所述凝汽器(4)与 所述吸收式热泵(8)之间形成第二循环回路，所述第二循环回路与所述第一循环回路并联； 且循环泵(6)同时连接第二循环回路。
( 19 )中华人ຫໍສະໝຸດ Baidu 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910013416 .X
(22)申请日 2019 .01 .07
(71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号
(72)发明人 卓建坤 王金星 刘畅 钟哲晗 王佳力 姚强
(74)专利代理机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 11250
使来自锅炉的蒸汽进入汽轮机(1)做功，供发电机(2)发电 ；使一部分抽汽进入吸收式 热泵(8)驱动吸收式热泵(8) ；使一部分抽汽进入熔盐储热罐(9)换热；使汽轮机(1)做功后 的乏汽进入凝汽器(4)换热冷凝；
使发电 机 (2) 发出的一部分电 储存在蓄电 池 (12) 中 ，其余直接通过升压站 (14) 上网 ；储 存在蓄电池(12)的电量通过放电到升压站(14)形成对发电机(2)的调节。
5 .根据权利要求4所述的一种供热机组热电解耦系统的运行方法，其特征在于，所述熔 盐储热罐(9)工作温度区间为200～300℃；所述热水储热罐(11)工作温度区间为100～130 ℃。
代理人 张杰
(51)Int .Cl . F24D 11/02(2006 .01) F22D 1/50(2006 .01) F25B 30/04(2006 .01) F01K 17/02(2006 .01) F01K 7/38(2006 .01)
( 54 )发明 名称 一种供热机组热电解耦系统及其运行方法
使供热回水进入吸收式热泵(8) ，抽汽在吸收式热泵(8)内做功的换热量与回收循环水 余热量一道传递给供热回水 ，使供热回水升温后，通过热水管路进入热水储热罐 (11) ；
使来自汽轮机 (1)的一部分抽汽进入熔盐储热罐 (9) 加热熔盐储热罐 (9)的熔盐储存热 量 ，抽汽成为疏水送回除氧器 (3) ；使熔盐储热罐 (9)所储存的热量通过连接熔盐储热罐 (9) 和热水储热罐(11)的储热循环连接管路内的换热介质传递给热水储热罐(11)并加热进入 热水储热罐(11)的供热回水，使供热回水进一步升温；
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CN 109579112 A
说 明 书
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一种供热机组热电解耦系统及其运行方法
技术领域 [0001] 本发明涉及一种供热机组热电解耦系统及其运行方法，属于热电联产技术领域。
背景技术 [0002] 为应对化石能源紧张、环境恶化等问题，近年来风电等可再生能源发电迅速发展。 国际能源署和世界能源理事会对全球未来能源发展的情景预测显示，可再生能源在一次能 源中的占比 将进一步加大。与此同时 ，随机性 ，波动性 ，不可调度性的可再生能源大规模并 网，导致了电网调峰问题的更加突出。对火电机组灵活性的要求主要包括最小运行负荷、升 降 负荷速率以 及快速 启停三个方面 ，对于汽水 侧的 研究 主要关注前两个方面。随 着冬季供 暖需 求的 加大 和燃煤凝汽机组热电 联 产系统热电 耦合的 特点 ，对其灵活性的 要求更为重 要。因此 ，为适应高比 例间歇性可再生能源发电 嵌入 ，需要进一步提高燃煤热电 联产系统的 灵活运行能力。 [0003] 燃煤热电联产系统单一地在高效、灵活运行方面已有了多种措施。在工程上更多 的 采 用的 是旁路改造方法 ，这种方法是通过牺牲部分效率换取 系统的 灵活性 ；在保持高效 措施中 ，电 热泵和电 锅炉是通过电 热转换实现了“热电 解耦”措施 ，尽管其在提高 系统灵活 性方面取得了显著的成绩，但根据热力学第二定律，存在用能不合理；通过改变供热能力以 达到高效的措施中 ，吸收式热泵是典型的方式。它是在原有的 抽汽供暖机组中 ，通过使 用中 压缸抽汽驱动热泵回收循环水余热供暖。但吸收式热泵受加热温度区间限制，在现有运行 机组中仍需中压缸抽汽对热网水进行二次加热；储热罐通过调节热负荷进而改进了系统的 最小运行负荷实现了系统的“热电解耦”，但其主要作用在于降低系统最小负荷运行能力； 相应地，蓄电池由于其高成本，只适合用于提高系统的升降负荷速率(辅助调频)。 [0004] 综上所述，在储能辅助系统灵活性改造中，若要在最小运行负荷和升降负荷速率 两方面进行优化 ，需要同时 增设储热罐 和蓄电 池两种装置。现有燃煤热电 联产系统 在提高 灵活性方面取得了一定的成绩 ，但是未能兼顾系统的高效性。目前提高 系统灵活性的 措施 中 ，对其方式间的 耦合性研究并不多见。因此 ，适应高比 例间歇性可再生能 源发电 的 背景 下 ，燃煤热电 联产系统实现高效灵活运行在消纳高比 例可再生能源发电 、应对化学燃料日 益匮乏以及缓解温室效应等方面具有深远的意义。
(10)申请公布号 CN 109579112 A (43)申请公布日 2019.04.05 F01D 15/10(2006 .01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
CN 109579112 A
CN 109579112 A
权 利 要 求 书
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1 .一种供热机组热电解耦系统，所述热电解耦系统包括汽轮机(1)、发电机(2)、除氧器 (3)、凝汽器(4)、冷却塔(5) ，所述汽轮机(1)能够与锅炉相连以获得蒸汽，所述发电机(2)能 够与升压站(14)连接使发电机(2)发电能够通过升压站(14)上网，其特征在于，所述热电解 耦系统还包括吸收式热泵(8) 、熔盐储热罐 (9) 、热水储热罐 (11) 和蓄电 池(12) ；所述汽轮机 (1) 分别与所述发电 机 (2) 、吸收式热泵 (8) 、除氧器 (3) 、凝汽器 (4) 和熔盐储热罐 (9) 相连 ； 所述汽轮机(1)、所述吸收式热泵(8)与所述除氧器(3)之间通过换热管路相连；所述熔盐储 热罐 (9) 与所述汽轮机 (1) 和所述除氧器 (3) 之间通过换热连接管路 相连 ，使得来自所述汽 轮机(1)的抽汽经过所述熔盐储热罐(9)换热后冷却成为疏水进入所述除氧器(3) ；所述熔 盐储热罐(9)与所述热水储热罐(11)之间形成储热循环连接；所述吸收式热泵(8)与所述热 水储热罐(11)之间设有热水管路相连；所述凝汽器(4)与所述冷却塔(5)和所述吸收式热泵 (8)相连；所述发电机(2)与所述蓄电池(12)相连，并形成与升压站(14)之间的并联连接。
乏汽进入冷凝器(4)换热冷凝并将热量传递给循环水；使凝汽器(4)出口的部分循环水 进入冷却塔(5)换热后循环回到凝汽器(4) ；使凝汽器(4)出口的部分循环水进入吸收式热 泵(8) ，在来自汽轮机(1)抽汽的驱动下，使得循环水的低品位热能被回收后温度降低，再与 来自冷却塔 (5)的循环水汇合进入凝汽器 (4) ；来自汽轮机 (1)的抽汽在吸收式热泵(8)中做 为驱动热源做功后形成乏汽 ，送回除氧器(3) ；
( 57 )摘要 本发明公开了一 种供热机组 热电 解耦 系统
及其运行方法，系统包括汽轮机、发电机、吸收式 热泵 、除 氧器等 ，循环水的 一部分经过吸收式热 泵冷 却 ，并 把热量 传递给热网 水 后 ，与来自 于冷 却塔的循环水汇合回到凝汽器。热水泵将来自热 水储热罐的热水送入熔盐储热罐，在熔盐储热罐 内加热后再返回到热水储热罐。热水储热罐的热 源来自熔盐储热罐，对热泵出口的热网水进行二 次加热达到一级换热站要求。发电经过蓄电池进 行储能 ，再通过蓄电 池与机组发电 并联接入厂升 压站。本发明实现了高热电比供暖过程的能量梯 级利用，同时利用储热罐取代了常规系统中的尖 峰 加热器 ，实现对热网水温 度的 调节 ，达到了对 热负荷的“消峰填谷”，降低了热负荷对系统电负 荷的束缚。
2 .根据权利要求1所述的一种供热机组热电解耦系统，其特征在于，所述凝汽器(4)与 所述冷却塔(5)之间形成第一循环回路，且所述第一循环回路上设置有循环泵(6)。
3 .根据权利要求2所述的一种供热机组热电解耦系统，其特征在于，所述凝汽器(4)与 所述吸收式热泵(8)之间形成第二循环回路，所述第二循环回路与所述第一循环回路并联； 且循环泵(6)同时连接第二循环回路。
( 19 )中华人ຫໍສະໝຸດ Baidu 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910013416 .X
(22)申请日 2019 .01 .07
(71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号
(72)发明人 卓建坤 王金星 刘畅 钟哲晗 王佳力 姚强
(74)专利代理机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 11250