技术领域
[0001] 本发明属于供暖工程技术领域，具体涉及一种供热系统。
相关背景技术
[0002] 近年来，随着电力企业改革和能源环保压力的加大，200MW及以下小容量的中小机组逐渐被淘汰，集中供热热源向大型热发电厂发展，由于大型热电厂远离城市，距负荷中心较远，制约了余热能源的充分利用。因此，打破热源地域分布不均匀，发展长距离跨区域供热技术显得尤为重要。
[0003] 然而，对于长距离跨区域供热而言，由于供热距离过远，因此容易导致热网热运输能力较低，降低了长距离跨区域供热的效率。
具体实施方式
[0022] 结合参见图1所示，根据本发明的实施例，供热系统包括换热系统1和供热循环系统2，供热循环系统2包括吸热端和放热端，吸热端用于吸收发电系统余热，放热端与换热系统1通过第一换热装置和蒸汽压缩式热泵机组进行换热，且第一换热装置和蒸汽压缩式热泵机组的放热部分串联在供热循环系统2上，并沿供热循环系统2的换热流体的流动方向依次设置。
[0023] 在供热循环系统2的放热端分别通过第一换热装置和蒸汽压缩式热泵机组与换热系统1进行换热，且蒸汽压缩式热泵机组在放热端位于第一换热装置的下游，因此可以利用蒸汽压缩式热泵机组能够靠机械功(例如压缩机)驱动工质在热泵中循环流动,从而连续的将热量从低温热源泵送到高温热汇供给用户的特点，从而对已经与第一换热装置进行换热的换热流体进行进一步降温，使得经蒸汽压缩式热泵机组换热之后的换热流体的温度能够降到较低的温度，从而能够加大供热循环系统2的供水管与回水管之间的换热流体温差，实现更大温差供热，从而能够大大提高网热运输能力，提高长距离跨区域供热效率。
[0024] 优选地，换热系统1包括热用户3和第一换热管路4，第一换热装置包括第一吸收式热泵，第一吸收式热泵包括第一发生器5、第一吸收器6、第一热泵蒸发器7和第一热泵冷凝器8，供热循环系统2的放热端管路依次与第一发生器5和第一热泵蒸发器7换热，第一热泵冷凝器8和第一吸收器6依次通过第一换热管路4与热用户3换热。
[0025] 在本实施例中，第一换热装置采用吸收式热泵，能够利用热网高温供水的热源为驱动热源，产生大量的中温有用热能，也即可以利用热网供水的高温热源把应用于热用户3的低温热源的热能提高到中温，从而提高了热能的利用效率。
[0026] 换热系统1包括热用户3和第二换热管路9，蒸汽压缩式热泵机组包括第一蒸发器10和第一冷凝器11，第一蒸发器10和第一冷凝器11换热连接，第一蒸发器10用于吸收供热循环系统2的热量，第一冷凝器11用于将第一蒸发器10吸收的热量通过第二换热管路9传输至热用户3。
[0027] 对于蒸汽压缩式热泵机组而言，其位于供热循环系统的放热端末端，换热流体经过蒸汽压缩式热泵机组换热之后进入到回水管16，然后经回水管16进入到供热循环系统2的吸热端，由于蒸汽压缩式热泵机组位于供热循环系统的放热端末端，因此能够更加充分地利用蒸汽压缩式热泵机组所具有的连续的将热量从低温热源泵送到高温热汇供给用户的特性，继续吸收已经通过第一换热装置与第一换热管路4进行换热之后的低品位热源的热量，从而进一步降低低品位热源的温度，更加充分地利用通过发电系统的余热所获取的热能，提高能源利用效率。由于蒸汽压缩式热泵机组能够将换热流体降低至一个较低的温度，因此能够大幅度降低回水温度，增大供回水温差，提高热网热运输能力，利于实现长距离跨区域供热。
[0028] 优选地，换热系统1还包括第三换热管路12，第三换热管路12与供热循环系统2的放热端管路之间通过板式换热器13换热。通过设置第三换热管路12，可以利用板式换热器13进一步与供热循环系统2的放热端实现换热，并且能够快速将第三换热管路12内的水温调整到所需水温，使得热用户3可以直接使用加热好的热水。
[0029] 在本实施例中，板式换热器13设置在第一发生器5和第一热泵蒸发器7之间的放热端管路上。由于板式换热器13位于第一发生器5和第一热泵蒸发器7之间，因此进入板式换热器13的换热流体温度在第一发生器5和第一热泵蒸发器7内的换热流体之间，因此能够使得进入板式换热器13内的流体温度比较合理，提高板式换热器13内的换热流体与第三换热管路12内的水流之间的换热效率，提高热能利用效率。
[0030] 供热循环系统2中的换热流体依次流经第一发生器5、板式换热器13、第一热泵蒸发器7和第一蒸发器10进行换热，之后经回水管16返回吸热端进行吸热，吸热后的换热流体经供水管15进入第一发生器5，完成一个供热循环。
[0031] 供热循环系统2以吸热后的换热流体为吸收式热泵的驱动热源，通过第一发生器5、板式换热器13、第一热泵蒸发器7和第一蒸发器10的一次换热将换热流体温度降低至25℃以下，从而扩大供回水温差，释放更多的热能用来供热。
[0032] 供热循环系统2包括加压泵站14，加压泵站14设置在供热循环系统2的供水管15和回水管16上。通过加压泵站14上的泵体，能够对供水管15和回水管16内的换热流体提供足够的驱动力，保证换热流体的流动效率，更加便于实现长距离跨区域供热。加压泵站14可以为多个，并且在供热循环系统2的供热路径上设置，从而能够持续为供热循环系统2内的换热流体的流动提高循环动力，保证发电系统热能的持续有效利用。
[0033] 在本实施例中，供热系统还包括第一发电系统17，第一发电系统17与供热循环系统2之间通过第二吸收式热泵换热连接。
[0034] 具体而言，第二吸收式热泵包括第二发生器19、第二吸收器20、第二热泵蒸发器21和第二热泵冷凝器22，第一发电系统17为蒸汽朗肯发电系统，蒸汽朗肯发电系统包括汽轮机23、凝汽器24和供热抽汽管路25，凝汽器24和供热抽汽管路25分别连接至汽轮机23的不同位置，且供热抽汽管路25引入的蒸汽温度高于凝汽器24引入的蒸汽温度，凝汽器24通过第四换热管路26与第二热泵蒸发器21换热连接，供热抽汽管路25与第二发生器19换热连接，第二热泵冷凝器22和第二吸收器20沿换热流体的流动方向依次设置在供热循环系统2的吸热端。
[0035] 由于供热抽汽管路25内的蒸汽温度高于进入凝汽器24内的蒸汽温度，因此使供热抽汽管路25内的蒸汽作为驱动热源，以凝汽器24内的蒸汽作为基载热源，在供热循环系统2中，能够通过第二热泵蒸发器21回收汽轮机23提供的低品位余热，通过第二发生器19回收汽轮机23提供的高品位热能，通过第二热泵冷凝器22和第二吸收器20将换热流体的温度由小于25℃提高到大于90℃，进而将大于90℃的换热流体通过供水管15提供至供热循环系统2的放热端，有效增大了热网供回水温差，增强了热网热运输能力。
[0036] 一般而言，由于汽轮机23的蒸汽压力需要保持温度，因此需要对汽轮机23内的蒸汽压力进行调节，释放多余的蒸汽，因此，通过设置供热抽汽管路25，能够充分利用汽轮机23的多余蒸汽，提高能量利用效率，且不会对汽轮机23的工作性能造成影响，还能够有效保证汽轮机23的稳定可靠运行。
[0037] 优选地，供热抽汽管路25连接至汽轮机23的高压腔，凝汽器24连接至汽轮机23的低压腔。
[0038] 将凝汽器24连接至汽轮机23的低压腔，能够有效利用汽轮机23的乏汽中的低品位余热对供热循环系统2中的换热流体进行加热，汽轮机23无需进行高背压改造，可以保证机组长期在额定负荷下高效运行，提高了电厂汽轮机23低压乏汽无法充分利用的问题，提高一次能源利用率。
[0039] 在本实施例中，由于利用了汽轮机23的排汽余热和供热抽汽管路25的高温蒸汽，因此能够以汽轮机23的排汽余热作为基载热源，实现汽轮机23的抽汽和凝汽器24排汽热能的梯级利用，减少了系统能量损失，可以进一步提高一次能源利用率。
[0040] 优选地，在本实施例中，蒸汽朗肯发电系统还包括抽汽分配单元27和调节管路28，调节管路28和供热抽汽管路25通过抽汽分配单元27连接至汽轮机23上，调节管路28用于调节进入供热抽汽管路25内的蒸汽量。
[0041] 在通过汽轮机23的抽汽对第二发生器19提供驱动热源时，需要保证汽轮机23的抽汽能量温度，从而使得驱动热源保持稳定，保证第二吸收式热泵的稳定可靠运行，由于来自于汽轮机23处的抽汽的温度和压力并不稳定，因此也很难保证供热抽汽管路25所提供的驱动热源稳定。通过设置调节管路28，可以通过调节调节管路28内的蒸汽量的方式，使得抽汽分配单元根据外界热负荷变化，合理分配进入调节管路28的蒸汽量和进入吸收式热泵的蒸汽量，保证驱动热源的稳定可靠供给。
[0042] 优选地，供热系统还包括第二发电系统18，第二发电系统18包括第二蒸发器29，调节管路28与第二蒸发器29换热连接。
[0043] 在本实施例中，第二发电系统18为有机朗肯发电系统，有机朗肯发电系统还包括膨胀机30、发电机31、第二冷凝器32和工质泵33，调节管路28与流经第二蒸发器29的工质换热。
[0044] 在本实施例中，可以将调节管路28内的多余抽汽转化为有机朗肯发电系统的电能。抽汽分配单元27根据外界热负荷变化智能分配，进入有机朗肯发电系统和进入第二吸收式热泵的抽汽量，特别是在低热负荷的工况下，在锅炉、汽轮机23不参与调节的情况下，增加进入有机朗肯发电系统的第二蒸发器29的蒸汽量，将多余的抽汽热能转化为电能，提高系统的发电量及设备利用率，实现热电负荷灵活调节。
[0045] 通过上述的方式，能够保证机组在额定负荷运行的情况下，热负荷变化时仅有机朗肯发电系统参与动作，有效避免了汽轮机组频繁变工况运行，提高了汽轮机组发电效率，降低发电煤耗，减少污染物排放量。
[0046] 优选地，有机朗肯发电系统还包括第五换热管路34，第二换热管路9与第二冷凝器32的吸热侧换热连接，第二换热管路9的两端均连接在供热循环系统2的回水管16上。优选地，在第二换热管路9上还设置有驱动泵36，从而驱动换热流体顺利流经第二冷凝器32，与第二冷凝器32内的工质进行换热。
[0047] 有机朗肯发电系统中的工质例如为戊丙烷。
[0048] 在本实施例中，通过抽取部分热网低温回水作为有机朗肯发电系统的第二冷凝器32的低温热源，从而可以有效回收有机朗肯发电系统的膨胀机余热进入热网水系统，因此，该供热系统既可以实现热电负荷灵活调节，提高汽轮机相对内效率，降低能耗。
[0049] 优选地，第四换热管路26上设置有循环水泵35，可以通过循环水泵35为第四换热管路26上的循环水提供动力，从而保证循环水能够顺利地将凝汽器24内的蒸汽热量传输至第二热泵蒸发器21，进而通过第二热泵蒸发器21传输至供热循环系统2。
[0050] 本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
[0051] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
