一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统专利检索-通过与别的流体直接接触或通过利用被泵送流体的惯性泵送流体（具有通过内部气体压力分散液体或半液体成分的特殊装置的容器或包装入B65D 83/14）虹吸管专利检索查询-专利查询网

一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统
申请号	CN202310744477.X	申请日	2023-06-25	公开(公告)号	CN116792172A	公开(公告)日	2023-09-22
申请人	国网河南省电力公司电力科学研究院; 国网河南省电力公司;			发明人	夏大伟; 王星海; 权隆; 刘玮蔚; 蒋玲芳; 张步庭; 李玲; 李敏; 刘静宇; 张小科; 张盼; 刘恪; 蔡云贵; 曹桂州;
摘要	本发明提供了一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，属于热电联产技术领域。其包括依次相连通的锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、冷凝器、凝结水泵、低压加热器组、除氧器、给水泵和高压加热器组，还包括蒸汽喷射器、低温热网加热器、高温热网加热器和吸收式热泵。本发明利用热网水为吸收式热泵的蒸发器提供热量，之后通过蒸汽喷射器、吸收式热泵的吸收器和冷凝器以及高温热网加热器依次加热，实现了余热回收和高效用能，较传统的乏汽热源温度高，进而提高了热泵供热温度的上限和其在供热环节的占比；回水释放的热量由蒸汽喷射器补充，充分利用了乏汽的热量。
权利要求	1.一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，包括依次相连通的锅炉（101）、高压缸（102）、中压缸（103）、低压缸（104）、冷凝器（105）、凝结水泵（106）、低压加热器组（107）、除氧器（108）、给水泵（109）和高压加热器组（110），其特征在于：还包括蒸汽喷射器（111）、低温热网加热器（112）、高温热网加热器（113）和吸收式热泵，其中：蒸汽喷射器（111）的高压蒸汽入口与中压缸（103）的出口相连，蒸汽喷射器（111）的低压蒸汽入口与低压缸（104）的排汽口相连，蒸汽喷射器（111）的出口与低温热网加热器（112）的热源入口相连；低温热网加热器（112）的热源出口与凝汽器（105）的乏汽入口相连，低温热网加热器（112）还分别与吸收式热泵和热网回水相连；高温热网加热器（113）的热源入口与中压缸（103）的出口相连，高温热网加热器（113）的热源出口与除氧器（108）的给水入口相连，高温热网加热器（113）还分别与吸收式热泵和热网供水相连；吸收式热泵的驱动热源入口与中压缸（103）的出口相连，吸收式热泵的驱动热源出口与除氧器（108）的给水入口相连，吸收式热泵还与热网回水相连。 2.如权利要求1的一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于：吸收式热泵包括：吸收器（114）、换热器（115）、发生器（116）、冷凝器（117）和蒸发器（118），发生器（116）的驱动热源入口与中压缸（103）的出口相连，发生器（116）的驱动热源出口与除氧器（108）的给水入口相连，吸收器（114）与低温热网加热器（112）相连，冷凝器（117）与高温热网加热器（113）相连，蒸发器（118）分别与低温热网加热器（112）和热网回水相连。 3.如权利要求2的一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于：与蒸发器（118）连接的热网回水管路上设置第五阀门（123），与低温热网加热器（112）连接的热网回水管路上设置第六阀门（124），通过调节第五阀门（123）和第六阀门（124）的开度以选择热网回水是否经过蒸发器（118）放热以及放热的热量；当第五阀门（123）关闭，第六阀门（124）开启时，热网回水依次流经蒸发器（118）、低温热网加热器（112）、吸收器（114）、冷凝器（117）和高温热网加热器（113），热网回水经先降温后加热，然后供给热用户供暖；当第五阀门（123）开启，第六阀门（124）关闭时，热网回水依次流经低温热网加热器（112）、吸收器（114）、冷凝器（117）和高温热网加热器（113），热网回水经上述各环节依次加热，然后供给热用户供暖。 4.如权利要求1的一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于：吸收式热泵为溴化锂吸收式热泵。 5.如权利要求1的一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于：与中压缸（103）出口相连的第一管路上设置有第一阀门（119），以调节进入低压缸104的蒸汽流量和压力。 6.如权利要求1的一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于：与中压缸（103）出口相连的第二管路上设置有第二阀门（120），以调节蒸汽喷射器（111）的高压蒸汽流量。 7.如权利要求1的一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于：与中压缸（103）出口相连的第三管路上设置有第三阀门（121），以调节热网供水的温度，当供暖需求高时，增大第三阀门（121）的开度，当供暖需求低时，关小第三阀门（121）的开度，当冷凝器（117）的出口热网供水温度即能满足冬季供暖时，关闭第三阀门（121）。 8.如权利要求1的一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，其特征在于：与中压缸（103）出口相连的第四管路上设置有第四阀门（122），以调节吸收式热泵发生器的蒸汽流量。
说明书全文	一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统技术领域 [0001] 本发明属于热电联产技术领域，具体涉及一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统。背景技术 [0002] 在双碳目标愿景下，发展高效清洁低碳排放的煤电机组尤为重要，热电联产机组能够实现能源的高效利用被广泛应用于大中型燃煤机组中。但对于热电联产机组大部分能量仍通过汽轮机的排汽冷凝形式损失，因此如何降低热电联产机组中汽轮机排汽损失十分重要。 [0003] 目前，为了提高热电联产机组的乏汽利用，热电联产机组常与吸收式热泵耦合，通过吸收式热泵将汽轮机排汽作为低温热源来回收部分乏汽用于供热，热网回水回收吸收器的热量后进入冷凝器进一步加热后作热网供水，系统采用中压缸抽汽作高温热源作发生器的驱动热源，低压缸排汽作蒸发器的低温热源，但是汽轮机低压缸排汽温度一般为35℃左右，作为吸收式热泵的低温热源会导致蒸发器的真空度要求高，吸收式热泵效率较低。在吸收式热泵制热温度与低温热源温差确定的情况下，低温热源的温度（蒸发器处的温度）过低会影响冷凝器出口热网水温度上限。 [0004] 例如，吸收式热泵吸制热温度与低温热源温差为40℃时，假设热源为35℃的乏汽，则其冷凝器出口热网水温最高为75℃。按照国标设定的热网水供回水温度为130/70℃，则吸收式热泵的放热量极限为5℃温差需要的吸热量，占比很小。因此，蒸发器热源温度的提高可以提高吸收式热泵出口热水温度的上限，提高热泵在供热环节的热量占比。 [0005] 目前，常用的技术手段为提高乏汽背压以提高蒸发器热源温度，或者只在供回水温度较低的热网使用吸收式热泵，然而，前者会影响机组的发电效率，后者只能针对特定的场景，均使吸收式热泵的使用场景受限。 [0006] 基于此，为了提高热电联产机组乏汽的利用率以及提高机组的供热效率，本发明提出一种耦合蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统。发明内容 [0007] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统。 [0008] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统，包括依次相连通的锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、冷凝器、凝结水泵、低压加热器组、除氧器、给水泵和高压加热器组，还包括蒸汽喷射器、低温热网加热器、高温热网加热器和吸收式热泵，其中：蒸汽喷射器的高压蒸汽入口与中压缸的出口相连，蒸汽喷射器的低压蒸汽入口与低压缸的排汽口相连，蒸汽喷射器的出口与低温热网加热器的热源入口相连，低温热网加热器的热源出口与凝汽器的乏汽入口相连，低温热网加热器还分别与吸收式热泵和热网回水相连；高温热网加热器的热源入口与中压缸的出口相连，高温热网加热器的热源出口与除氧器的给水入口相连，高温热网加热器还分别与吸收式热泵和热网供水相连；吸收式热泵的驱动热源入口与中压缸的出口相连，吸收式热泵的驱动热源出口与除氧器的给水入口相连，吸收式热泵还与热网回水相连。 [0009] 本发明利用热网回水作为吸收式热泵的蒸发器的热源，之后通过蒸汽喷射器、吸收式热泵的吸收器和冷凝器以及高温热网加热器依次加热，实现了余热回收和高效用能，较传统的乏汽热源温度高，进而提高了热泵供热温度的上限和其在供热环节的占比。同时，热网回水释放的热量由蒸汽喷射器补充，充分利用了乏汽的热量。 [0010] 可选的，吸收式热泵包括：吸收器、换热器、发生器、冷凝器和蒸发器，发生器的驱动热源入口与中压缸的出口相连，发生器的驱动热源出口与除氧器的给水入口相连，吸收器与低温热网加热器相连，冷凝器与高温热网加热器相连，蒸发器分别与低温热网加热器和热网回水相连。 [0011] 可选的，与蒸发器连接的热网回水管路上设置第五阀门，与低温热网加热器连接的热网回水管路上设置第六阀门，通过调节第五阀门和第六阀门的开度以选择热网回水是否经过蒸发器放热以及放热的热量；当第五阀门关闭，第六阀门开启时，热网回水依次流经蒸发器、低温热网加热器、吸收器、冷凝器和高温热网加热器，热网回水经先降温后加热，然后供给热用户供暖；当第五阀门开启，第六阀门关闭时，热网回水依次流经低温热网加热器、吸收器、冷凝器和高温热网加热器，热网回水经上述各环节依次加热，然后供给热用户供暖。 [0012] 吸收式热泵的蒸发器热源温度越高，在同样的技术条件下，其冷凝器产生的温度越高。降温是为了利用热网水的热量，而非常规的空气或者乏汽热量，从而提高热泵的出口温度。在低温热网加热器出口温度不变的情况下，降低温度后的热网水需要更多蒸汽喷射器产生的蒸汽，因此会回收更多的乏汽。 [0013] 可选的，吸收式热泵为溴化锂吸收式热泵。 [0014] 可选的，与中压缸出口相连的第一管路上设置有第一阀门，以调节进入低压缸104的蒸汽流量和压力。 [0015] 可选的，与中压缸出口相连的第二管路上设置有第二阀门，以调节蒸汽喷射器的高压蒸汽流量。 [0016] 可选的，与中压缸出口相连的第三管路上设置有第三阀门，以调节热网供水的温度，当供暖需求高时，增大第三阀门的开度，当供暖需求低时，关小第三阀门的开度，当冷凝器的出口热网供水温度即能满足冬季供暖时，关闭第三阀门。 [0017] 可选的，与中压缸出口相连的第四管路上设置有第四阀门，以调节吸收式热泵发生器的蒸汽流量。 [0018] 通过第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门的配合，可以实现对系统进行更加灵活地控制。 [0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明通过对吸收式热泵内部流程的拆解，利用热网回水作为吸收式热泵中蒸发器的热源，较常规利用乏汽作为吸收式热泵蒸发器热源有更高的温度，从而提高热泵的平均吸热温度。这样，在同样的技术条件下，可提高热泵吸收器和冷凝器的温度，进而提高热泵的温度上限和供热量占比。同时，将供热抽汽驱动的蒸汽喷射器作为降温后的热网水的第一级热源，起到了提高乏汽回收量的作用。被加热后的热网水再进入吸收器，从而实现更好的能级匹配。 [0020] 本发明利用热网水为吸收式热泵的蒸发器提供热量，之后通过蒸汽喷射器、吸收式热泵的吸收器和冷凝器以及高温热网加热器依次加热，实现了余热回收和高效用能。本发明利用热网回水作为蒸发器的热源，较传统的乏汽热源温度高，进而提高了热泵供热温度的上限和其在供热环节的占比。同时，回水释放的热量由蒸汽喷射器补充，充分利用了乏汽的热量。 [0021] 以背景技术部分中吸收式热泵为例，原来吸收式热泵回收乏汽加热热网水的温升为5℃，现在假设热网水在蒸发器中温降为10℃，在吸收器前被蒸汽喷射器产生的蒸汽加热80℃，则回收乏汽的温升被提高到了20℃，乏汽回收量会较原来大幅提高。蒸发器处热源的平均放热温度为65℃，较乏汽高约30℃，相应的热泵出水温度也会提高，进而减少高温热网加热器的抽汽量和换热温差，优化了换热过程。 [0022] 总体而言，本发明可以在维持吸收式热泵基本流程不变的情况下，为吸收式热泵提供较高温度的冷源，同时这部分能量可利用蒸汽喷射器回收乏汽补充，让热电联产机组在不改变背压，不提供额外蒸发器热源的情况下，选择出水温度较高的热泵，从而提高热泵在供热环节的占比，通过热量的置换，提高乏汽回收量，达到节能的目的。附图说明 [0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0024] 图1：本发明一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统的结构示意图；其中，101‑锅炉，102‑高压缸，103‑中压缸，104‑低压缸， 105‑凝汽器，106‑凝结水泵，107‑低压加热器组，108‑除氧器，109‑给水泵，110‑汽轮机高压加热器组，111‑蒸汽喷射器，112‑低温热网加热器，113‑高温热网加热器，114‑吸收器，115‑换热器，116‑发生器， 117‑冷凝器，118‑蒸发器，119‑第一阀门，120‑第二阀门，121‑第三阀门，122‑第四阀门， 123‑第五阀门，124‑第六阀门，125‑节流阀，126‑溶液泵。具体实施方式 [0025] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。 [0026] 需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。 [0027] 如图1所示，本发明提供一种集成蒸汽喷射器和吸收式热泵的热电联产系统。 [0028] 上述系统包括依次相连通的锅炉101、高压缸102、中压缸103、低压缸104、冷凝器105、凝结水泵106、低压加热器组107、除氧器108、给水泵109和高压加热器组110，其中：锅炉101的主蒸汽管道出口与高压缸102的进口连接，高压缸102的出口与锅炉101的再热蒸汽管道入口连接，锅炉101的再热蒸汽管道出口与中压缸103的入口连接，中压缸103的出口依次与低压缸104，凝汽器105，凝结水泵106，低压加热器组107，除氧器108，给水泵109，汽轮机高压加热器组110的入口连接，汽轮机高压加热器组110的出口与锅炉101的给水入口连接；汽轮机高压加热器组110的热源抽汽（#1、#2、#3）分别与高压缸102抽汽（#1）、高压缸102排汽（#2）和中压缸103的抽汽（#3）管道连接；除氧器108的抽汽管道与中压缸103的排汽（# 4）管道连接；低压加热器组107的抽汽（#5、#6、#7）与低压缸104的抽汽（#5、#6、#7）管道连接。 [0029] 本发明系统还包括蒸汽喷射器111、低温热网加热器112、高温热网加热器113和吸收式热泵，其中：蒸汽喷射器111的高压蒸汽入口与中压缸103的出口相连，蒸汽喷射器111的低压蒸汽入口与低压缸104的排汽口相连，蒸汽喷射器111的出口与低温热网加热器112的热源入口相连，低温热网加热器112的热源出口与凝汽器105的乏汽入口相连，低温热网加热器112还分别与吸收式热泵和热网回水相连；高温热网加热器113的热源入口与中压缸103的出口相连，高温热网加热器113的热源出口与除氧器108的给水入口相连，高温热网加热器113还分别与吸收式热泵和热网供水相连；吸收式热泵的驱动热源入口与中压缸103的出口相连，吸收式热泵的驱动热源出口与除氧器108的给水入口相连，吸收式热泵还与热网回水相连。 [0030] 本发明利用热网回水作为吸收式热泵的蒸发器的热源，之后通过蒸汽喷射器、吸收式热泵的吸收器和冷凝器以及高温热网加热器依次加热，实现了余热回收和高效用能，较传统的乏汽热源温度高，进而提高了热泵供热温度的上限和其在供热环节的占比。同时，热网回水释放的热量由蒸汽喷射器补充，充分利用了乏汽的热量。 [0031] 上述吸收式热泵包括：吸收器114、换热器115、发生器116、冷凝器117和蒸发器118，发生器116的驱动热源入口与中压缸103的出口相连，发生器116的驱动热源出口与除氧器108的给水入口相连，吸收器114与低温热网加热器112相连，冷凝器117与高温热网加热器113相连，蒸发器118分别与低温热网加热器112和热网回水相连。 [0032] 吸收式热泵的工质流程为：发生器116将经由第四阀门122的蒸汽加热，产生高温蒸汽进入冷凝器117放热，被浓缩后的浓溶液经换热器115放热后进入吸收器114；冷凝水进入节流阀125降压，节流阀125出口与蒸发器118进口连接，汽水混合物在蒸发器118处吸热完全气化后进入吸收器114，在吸收器114与降温后的浓溶液混合为稀溶液，同时放热，加热热网回水，稀溶液经溶液泵126升压后进入换热器115吸热，之后进入发生器116。 [0033] 本发明对吸收式热泵内部流程进行拆解，将其蒸发器118作为一个冷源，同时在降温后增加了蒸汽喷射器111作为热源补充热网水降低的热量并提高热网水温度，然后再进入吸收器114，相当于分步利用了吸收式热泵的各个环节，不同于常规的二级加热（吸收器+冷凝器）。 [0034] 本发明在与蒸发器118连接的热网回水管路上设置第五阀门123，与低温热网加热器112连接的热网回水管路上设置第六阀门124，通过调节第五阀门123和第六阀门124的开度以选择热网回水是否经过蒸发器118放热以及放热的热量；当第五阀门123关闭，第六阀门124开启时，热网回水依次流经蒸发器118、低温热网加热器112、吸收器114、冷凝器117和高温热网加热器113，热网回水经先降温后加热，然后供给热用户供暖；当第五阀门123开启，第六阀门124关闭时，热网回水依次流经低温热网加热器112、吸收器114、冷凝器117和高温热网加热器113，热网回水经上述各环节依次加热，然后供给热用户供暖。 [0035] 吸收式热泵的蒸发器热源温度越高，在同样的技术条件下，其冷凝器产生的温度越高。将热网回水降温是为了利用热网水的热量（温度较高），而非常规的空气或者乏汽热量（温度较低），从而提高热泵的出口温度。在低温热网加热器112出口温度不变的情况下，降低温度后的热网水需要更多蒸汽喷射器产生的蒸汽，因此会回收更多的乏汽。 [0036] 本发明中的吸收式热泵为溴化锂吸收式热泵。 [0037] 本发明在与中压缸103出口相连的第一管路上设置有第一阀门119，以调节进入低压缸104的蒸汽流量和压力。 [0038] 本发明在与中压缸103出口相连的第二管路上设置有第二阀门120，以调节蒸汽喷射器111的高压蒸汽流量。 [0039] 本发明在与中压缸103出口相连的第三管路上设置有第三阀门121，以调节热网供水的温度，当供暖需求高时，增大第三阀门121的开度，当供暖需求低时，关小第三阀门121的开度，当冷凝器117的出口热网供水温度即能满足冬季供暖时，关闭第三阀门121。 [0040] 本发明在与中压缸103出口相连的第四管路上设置有第四阀门122，以调节吸收式热泵发生器的蒸汽流量。 [0041] 通过第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门的配合，可以实现对系统进行更加灵活地控制。 [0042] 据此，本发明可以在维持吸收式热泵基本流程不变的情况下，为吸收式热泵提供了较高温度的冷源（热网回水），同时这部分能量可利用蒸汽喷射器回收乏汽补充，让热电联产机组在不改变背压，不提供额外蒸发器热源的情况下，选择出水温度较高的热泵，从而提高热泵在供热环节的占比，通过热量的置换，提高乏汽回收量，达到节能的目的。 [0043] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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