專利名稱：一種熱電聯(lián)產(chǎn)耦合熱泵實現(xiàn)區(qū)域冷熱聯(lián)供裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于能源利用及節(jié)能設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種熱電聯(lián)產(chǎn)耦合熱泵實現(xiàn) 區(qū)域冷熱聯(lián)供裝置，該裝置通過電廠熱電聯(lián)產(chǎn)和熱泵的耦合，實現(xiàn)了大區(qū)域的集中供冷、供 熱，提高了能源的利用效率。
背景技術(shù)：
盡管目前一級能效空調(diào)的能效比在3.2以上，但空調(diào)的能效比依然較低。而且由 于分散制冷，中間能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，耗費了大量的電力。據(jù)統(tǒng)計，2003年我國房間空調(diào)器的產(chǎn)量已達4000多萬臺、商用空調(diào)產(chǎn)量達到20 多萬套，我國房間空調(diào)擁有量已在1億臺左右，全國商用空調(diào)擁有量在120萬套左右。2005 年數(shù)據(jù)顯示，我國家用空調(diào)年耗電在400億千瓦時以上，相當于三峽水電站最高發(fā)電量的 50%。在夏季用電高峰時期，空調(diào)用電負荷甚至高達城鎮(zhèn)總體用電負荷的40%左右。由于空調(diào)耗電量大，而且使用時間相對集中，導致用電高峰時段電網(wǎng)壓力大、電力 供應嚴重不足，是夏季電力緊張的一個主要原因。另一方面在發(fā)電廠尤其是火力發(fā)電廠內(nèi)，晚上用電低谷低負荷時火電機組運行不 在設(shè)計工況工作，經(jīng)濟性較差。在供冷方面，除了空調(diào)外，熱泵也是常用的一種提供熱能的方式，它是通過消耗少 量動力或燃料為代價將無用的低溫熱能變?yōu)橛杏玫母邷責崮艿南到y(tǒng)裝置，熱泵也能夠?qū)崿F(xiàn) 集中制冷，它具有比空調(diào)更高的能效比，而且投資低，易于實現(xiàn)集中供冷。但壓縮式熱泵需 要驅(qū)動的動力耗能，吸收式熱泵需要耗費熱量，常規(guī)的方法中通過燃燒來為吸收式熱泵提 供能量，高品位的能量供熱也不經(jīng)濟。在常規(guī)的熱電聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)區(qū)域供熱系統(tǒng)中，熱網(wǎng)只在冬天供熱的時候運行，在夏天 設(shè)備不工作并需要一定的維護。而現(xiàn)實中夏天也有一定的生活熱水等熱負荷需求，但相對 較小，如果單獨集中供應代價較高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中采用空調(diào)或熱泵單獨集中供供冷、供熱；中 間能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，耗費了大量的電力，代價較高的不足，而提出一種熱電聯(lián)產(chǎn)耦合熱泵實 現(xiàn)區(qū)域冷熱聯(lián)供裝置，其特征在于，該裝置包括電廠汽輪機、熱網(wǎng)加熱器、熱泵、冰蓄冷系統(tǒng) 以及附屬設(shè)備，采用相應的管路連接組成；該系統(tǒng)包括電廠汽輪機、熱網(wǎng)加熱器、熱泵、冰蓄 冷系統(tǒng)以及附屬設(shè)備，采用相應的管路連接組成；電廠發(fā)電汽輪機1分別連接凝汽器2和一 次熱網(wǎng)加熱器5，一次熱網(wǎng)加熱器5連接二級熱網(wǎng)加熱器7，不同的二級熱網(wǎng)加熱器7間通 過串聯(lián)或并聯(lián)連接；凝汽器2分別連接電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施3和經(jīng)過循環(huán)水泵連接第三三 通閥12，第三三通閥12分別連接至廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4的回水口和廠區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)6的 冷端工質(zhì)出口 ；廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4經(jīng)第四三通閥13分別連接至電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施3和廠 區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)6的冷端工質(zhì)入口 ；廠區(qū)冷熱用戶19分別通過第五三通閥14、第六三通閥15連接至廠區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)6的供冷端的出口和入口。所述廠區(qū)冷熱用戶19和廠區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)6的還通過第五三通閥14連接第二三 通閥11，并通過第二三通閥11分別與電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施3和廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4連接，電 廠循環(huán)水冷卻設(shè)施3再通過循環(huán)泵和凝汽器2連接；廠區(qū)冷熱用戶19和廠區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng) 6還通過第六三通閥15連接第一三通閥10，并通過第一三通閥10分別與電廠循環(huán)水冷卻 設(shè)施3和廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4連接。二級熱網(wǎng)加熱器7可通過第八三通閥17、第七三通閥16和廠區(qū)外吸收式熱泵系統(tǒng) 8的壓縮系統(tǒng)8-1的連接，廠區(qū)外吸收式熱泵系統(tǒng)8連接廠區(qū)外冰蓄冷系統(tǒng)9，廠區(qū)外冰蓄 冷系統(tǒng)9直接和廠區(qū)外冷熱用戶18連接，廠區(qū)外冷熱用戶18的冷熱輸入、輸出分別連接上 述第八三通閥17和第七三通閥16。所述熱泵采用吸收式熱泵或采用壓縮式熱泵；如果采用吸收式熱泵，其熱源是汽 輪機中的抽汽或由熱電聯(lián)產(chǎn)的熱網(wǎng)水提供；如果采用壓縮式熱泵，通過小汽輪機或電動機 來驅(qū)動，而其中的小汽輪機通過電廠汽輪機組的抽汽來驅(qū)動；熱泵系統(tǒng)中的冷凝水輸送到 電廠冷卻塔進行冷卻。本實用新型的有益效果是通過熱電聯(lián)產(chǎn)和熱泵的協(xié)同作用，充分利用現(xiàn)有供熱設(shè) 備和余熱，通過熱電聯(lián)產(chǎn)的熱網(wǎng)，向用戶提供冷量和生活熱水，實現(xiàn)區(qū)域集中供熱供冷，提 高了制冷系統(tǒng)過程的效率，降低了能耗。

圖1是熱泵耦合熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及供熱和制冷流程示意圖；具體實施方式
本實用新型提出一種熱電聯(lián)產(chǎn)耦合熱泵實現(xiàn)區(qū)域冷熱聯(lián)供系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖和 具體實施例進一步詳細描述本實用新型。圖1是熱泵耦合熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及供熱和制冷流程示意圖。該系統(tǒng)包括電廠汽輪機 組、熱網(wǎng)加熱器、熱泵、冰蓄冷系統(tǒng)以及附屬設(shè)備，采用相應的管路連接組成；如圖所示該系 統(tǒng)供熱和制冷工作流程為電廠發(fā)電汽輪機1排汽進入凝汽器2冷凝，冷卻循環(huán)水排入電廠 循環(huán)水冷卻設(shè)施3冷卻；廠區(qū)內(nèi)的供熱和制冷通過電廠廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4來實現(xiàn)。冬天供 暖時，從冷凝器2出來的部分或全部高溫循環(huán)水經(jīng)第三三通閥12進入電廠廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng) 4，放出熱量后經(jīng)第四三通閥13再回到電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施3 ；電廠廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4的高 溫熱匯出水流經(jīng)第二三通閥11、第五三通閥14進入電廠廠區(qū)冷熱用戶19側(cè)的換熱器，而 其回水經(jīng)第六三通閥15、第一三通閥10回到廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4加熱；電廠外熱網(wǎng)的熱量由 汽輪機的抽汽提供，可采用電廠內(nèi)一次熱網(wǎng)加熱器5加熱提供熱水也可直接提供蒸汽，隨 后所攜帶的熱量進入二級熱網(wǎng)加熱器7，其熱水或蒸汽經(jīng)過第八三通閥17進入熱用戶，放 出熱量后經(jīng)第七三通閥16再回到二級熱網(wǎng)加熱器7加熱；夏天制冷時，電廠內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng) 6的循環(huán)工質(zhì)經(jīng)第三三通閥12進入電廠廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4，放出熱量后被冷卻降溫，經(jīng)第 四三通閥13再回到電廠內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)6將冷量存儲下來；存儲的冷量通過放熱側(cè)的循環(huán)工 質(zhì)經(jīng)第五三通閥14進入電廠廠區(qū)冷熱用戶19，循環(huán)工質(zhì)在用戶側(cè)放出冷量后經(jīng)第六三通 閥15再回到電廠內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)6 ；電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施3的冷卻水經(jīng)過第一三通閥10進入電廠廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4的高溫熱匯，其出水流經(jīng)第二三通閥11后進入電廠循環(huán)水冷卻設(shè) 施3進行冷卻；電廠外熱網(wǎng)的熱量由汽輪機1的抽汽提供，可采用電廠內(nèi)一次熱網(wǎng)加熱器5 加熱提供熱水也可直接提供蒸汽，隨后所攜帶的熱量進入二級熱網(wǎng)加熱器7，其熱水或蒸汽 經(jīng)過第八三通閥17進入廠區(qū)外吸收式熱泵系統(tǒng)8加熱其壓縮系統(tǒng)的發(fā)生器8-1，加熱后再 回到二級熱網(wǎng)加熱器7 ；廠區(qū)外吸收式熱泵系統(tǒng)8的低溫熱源吸收廠區(qū)外冰蓄冷系統(tǒng)9中 循環(huán)工質(zhì)的熱量降低其溫度并在廠區(qū)外冰蓄冷系統(tǒng)9中將冷量存儲起來，廠區(qū)外冰蓄冷系 統(tǒng)9的冷量進而通過放熱側(cè)的循環(huán)冷水供給的電廠廠區(qū)外冷熱用戶18。所述熱泵采用吸收式熱泵或采用壓縮式熱泵；如果采用吸收式熱泵，其熱源是汽 輪機中的抽汽或由熱電聯(lián)產(chǎn)的熱網(wǎng)水提供；如果采用壓縮式熱泵，通過小汽輪機或電動機 來驅(qū)動，而其中的小汽輪機通過電廠汽輪機組的抽汽來驅(qū)動；熱泵系統(tǒng)中的冷凝水輸送到 電廠冷卻塔進行冷卻。實施例1實施例1中蒸汽進入電廠發(fā)電汽輪機1做功，汽輪機1中的排汽進入凝汽器2冷 凝后給鍋爐送水。冷凝器2的循環(huán)冷卻水從電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施3提取，循環(huán)水進入冷凝 器2參與換熱后溫度升高。冬天供暖時，冷凝器出來的部分或全部高溫循環(huán)水經(jīng)第三三通閥12進入電廠熱 泵系統(tǒng)4，放出熱量后經(jīng)第四三通閥13再回到電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施3;電廠廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng) 4的高溫熱匯出水流經(jīng)第二三通閥11后再經(jīng)第五三通閥14進入電廠附近的熱用戶側(cè)的換 熱器，而其回水經(jīng)第六三通閥15和第一三通閥10回到熱泵加熱；電廠外熱網(wǎng)的熱量由汽輪 機的抽汽提供，可采用電廠內(nèi)一次熱網(wǎng)加熱器5加熱提供熱水也可直接提供蒸汽，隨后所 攜帶的熱量進入二級熱網(wǎng)加熱器7，其熱水或蒸汽經(jīng)過第八三通閥17進入廠區(qū)外冷熱用戶 18，放出熱量后經(jīng)第七三通閥16再回到二級熱網(wǎng)加熱器7加熱。夏天時，廠區(qū)附近區(qū)域的制冷通過電廠廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)4和電廠內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)6 聯(lián)合工作來實現(xiàn)，距離廠區(qū)較遠的區(qū)域的制冷通過廠區(qū)外吸收式熱泵系統(tǒng)8和廠區(qū)外冰蓄 冷系統(tǒng)9聯(lián)合工作來實現(xiàn)。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例，顯然不限于以 上實施例，還可以有許多變形。上述實施方案都只能認為是對本實用新型的說明而不能限制本實用新型，權(quán)利要 求書指出了本實用新型的范圍，而上述的說明并未全部指出本實用新型的范圍。因此，在與 本實用新型的權(quán)利要求書相當?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應認為是包括在權(quán)利要求書 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種熱電聯(lián)產(chǎn)耦合熱泵實現(xiàn)區(qū)域冷熱聯(lián)供裝置，其特征在于，該裝置包括電廠汽輪機、熱網(wǎng)加熱器、熱泵、冰蓄冷系統(tǒng)以及附屬設(shè)備，采用相應的管路連接組成；電廠發(fā)電汽輪機(1)分別連接凝汽器(2)和一次熱網(wǎng)加熱器(5)，一次熱網(wǎng)加熱器(5)連接二級熱網(wǎng)加熱器(7)，不同的二級熱網(wǎng)加熱器(7)間通過串聯(lián)或并聯(lián)連接；凝汽器(2)分別連接電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施(3)和經(jīng)過循環(huán)水泵連接第三三通閥(12)，第三三通閥(12)分別連接至廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)(4)的回水口和廠區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)(6)的冷端工質(zhì)出口；廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)(4)經(jīng)第四三通閥(13)分別連接至電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施(3)和廠區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)(6)的冷端工質(zhì)入口；廠區(qū)冷熱用戶(19)分別通過第五三通閥(14)、第六三通閥(15)連接至廠區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)(6)的供冷端的出口和入口。
2.所述熱電聯(lián)產(chǎn)耦合熱泵實現(xiàn)區(qū)域冷熱聯(lián)供裝置，其特征在于，廠區(qū)冷熱用戶(19)和 廠區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)(6)的還通過第五三通閥(14)連接第二三通閥(11)，并通過第二三通 閥(11)分別與電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施(3)和廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)(4)連接，電廠循環(huán)水冷卻設(shè)施 (3)再通過循環(huán)泵和凝汽器(2)連接；廠區(qū)冷熱用戶(19)和廠區(qū)內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)(6)還通過 第六三通閥(15)連接第一三通閥(10)，并通過第一三通閥(10)分別與電廠循環(huán)水冷卻設(shè) 施⑶和廠區(qū)內(nèi)熱泵系統(tǒng)⑷連接。
3.所述熱電聯(lián)產(chǎn)耦合熱泵實現(xiàn)區(qū)域冷熱聯(lián)供裝置，其特征在于，二級熱網(wǎng)加熱器(7) 可通過第八三通閥(17)、第七三通閥(16)和廠區(qū)外吸收式熱泵系統(tǒng)(8)的壓縮系統(tǒng)(8-1) 的連接，廠區(qū)外吸收式熱泵系統(tǒng)(8)連接廠區(qū)外冰蓄冷系統(tǒng)(9)，廠區(qū)外冰蓄冷系統(tǒng)(9)直 接和廠區(qū)外冷熱用戶(18)連接，廠區(qū)外冷熱用戶(18)的冷熱輸入、輸出分別連接第八三通 閥(17)和第七三通閥(16)。
專利摘要本實用新型公開了屬于能源利用及節(jié)能設(shè)備領(lǐng)域的、涉及一種熱電聯(lián)產(chǎn)耦合熱泵實現(xiàn)區(qū)域冷熱聯(lián)供裝置。該裝置包括電廠汽輪機組、熱網(wǎng)加熱器、熱泵、冰蓄冷系統(tǒng)以及附屬設(shè)備，采用相應的管路連接組成；該系統(tǒng)通過熱電聯(lián)產(chǎn)和熱泵的協(xié)同作用，除了在冬天通過熱電聯(lián)產(chǎn)和熱泵實現(xiàn)向區(qū)域供暖外，在夏天通過熱電聯(lián)產(chǎn)的熱網(wǎng)，利用熱電聯(lián)產(chǎn)和熱泵協(xié)同工作為區(qū)域提供生活熱水和冷量。廠區(qū)內(nèi)的熱泵采用吸收式也可采用壓縮式，廠區(qū)外的熱泵采用吸收式熱泵，吸收式熱泵利用熱網(wǎng)水或熱網(wǎng)蒸汽的熱量為熱泵發(fā)生器提供能量，從而完成熱泵系統(tǒng)的循環(huán)。本系統(tǒng)充分利用傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱設(shè)備和余熱，實現(xiàn)區(qū)域集中供熱供冷，提高了區(qū)域制冷系統(tǒng)過程的效率，降低了能耗。
文檔編號F25B29/00GK201652989SQ20102018001
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者于剛, 卞雙, 張光, 張永生, 邢長燕, 鞠翠玲 申請人:華北電力大學