【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃煤发电，具体为一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统及其运行方法。
技术介绍
1、由于以风和光为主的新能源具有随机性和波动性，高比例的新能源纳入电网会对电网系统的稳定性造成极大的冲击。为解决上述问题，卡诺电池作为一种低成本、高适应性的储能技术开始受到诸多学者的关注。
2、卡诺电池由电转热系统、储热系统和热转电三部分系统构成，在卡诺电池的储能过程中，低温工质罐中工质通过热泵，电锅炉等技术由电能经电制热设备加热后存入高温工质罐；在释能过程中，可采用布雷顿循环、朗肯循环和有机朗肯循环等多种热机循环实现热能向电能的转化。可以看出，卡诺电池不受地理和地质条件约束，成本可控，还可根据所处的热力循环进行灵活调整与匹配。因此，被认为是未来可与化石能源相媲美的高效、低成本和大规模储能技术。
3、而根据已有的相关文献记载，当卡诺电池的热转电系统为典型的朗肯循环热电联产机组时，其释能阶段多为替代锅炉的方案，而没有考虑替代热电联产机组中的其他部分。此外，卡诺电池系统中电转热系统较低的cop(coefficient of performance，制热性能系数)也会限制整个系统的往返效率。
技术实现思路
1、针对现有方法的不足，本专利技术提出了一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统及其运行方法，根据热电联产高温回热器部分的能级特点，合理设置储罐温度，利用熔盐加热代替高压缸抽汽加热，达到替代高加回热器的目的，从而增加系统进入中压缸做功的蒸汽质量流量，提升发电量和供热量。同
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，包括汽轮机及其回热模块、热网水加热模块和储罐蓄、放热模块，所述汽轮机及其回热模块包括锅炉，所述锅炉的再热器出口与中压缸的入口连接，所述中压缸的出口和第二分流阀的入口连接，所述第二分流阀的出口与第四分流阀的入口连接，所述热网水加热模块包括冷源换热器，所述冷源换热器的热源出口与第一尖峰加热器的冷源入口连接，所述第一尖峰加热器的冷源出口与第二尖峰加热器的冷源入口连接，所述第四分流阀的出口和所述第二尖峰加热器的热源入口连接，所述储罐蓄、放热模块包括压缩机，所述压缩机的入口与回热器的冷源出口连接，所述冷源换热器的出口与所述回热器的冷源入口连接。
4、进一步的，所述汽轮机及其回热模块还包括高压缸，所述锅炉的过热器出口与所述高压缸的入口连接，所述高压缸的第一级回热抽汽出口和第二级回热抽汽出口分别与第一高温回热器和第二高温回热器的热源入口连接，所述高压缸出口与锅炉的再热器入口连接，所述中压缸的第一级回热抽汽口与第三高温回热器的热源入口连接，所述中压缸的出口还与除氧器的蒸汽入口连接，所述第二分流阀的出口还与低压缸的入口连接，所述低压缸的第一级至第四级回热抽汽口分别与第一低温回热器、第二低温回热器、第三低温回热器和第四低温回热器的热源入口对应连接，所述低压缸的出口与第三分流阀的入口连接，第三分流阀的出口分别与蒸汽喷射器的入口和凝汽器的入口连接，所述凝汽器的出口与凝结水泵的入口连接。
5、进一步的，所述凝结水泵的出口与所述第四低温回热器的冷源入口连接，所述第四低温回热器的冷源出口与所述第三低温回热器的冷源入口连接，所述第四低温回热器的热源出口与所述凝汽器的热井连接，所述第三低温回热器的冷源出口与所述第二低温回热器的冷源入口连接，所述第三低温回热器的热源出口与所述第四低温回热器的热侧凝结旁路入口连接，所述第二低温回热器的冷源出口与所述第一低温回热器的冷源出口连接，所述第二低温回热器的热源出口与所述第三低温回热器的热侧凝结旁路入口连接，所述第一低温回热器的冷源出口与所述除氧器的入口连接，所述第一低温回热器的热源出口与所述第二低温回热器的热侧凝结旁路入口连接，所述除氧器的出口与给水泵的入口连接，所述给水泵的出口与所述第一分流阀的入口连接，所述第一分流阀的出口分别与所述第三高温回热器的冷源入口和换热器的冷源入口连接，所述第三高温回热器的冷源出口与所述第二高温回热器的冷源入口连接，所述第三高温回热器的热源出口与所述除氧器的第二入口连接，所述第二高温回热器的冷源出口与所述第一高温回热器的冷源入口连接，第一混合阀的入口分别与所述第一高温回热器的冷源出口和所述换热器的冷源出口连接，所述第一高温回热器的热源出口与所述第二高温回热器的热侧凝结旁路入口连接，所述第一混合阀的出口与所述锅炉的给水入口连接。
6、进一步的，所述冷源换热器的热源入口与热网回水连接，所述第二尖峰加热器的冷源出口与热网供水口连接，所述第四分流阀的出口还与所述蒸汽喷射器的驱动蒸汽入口连接，所述蒸汽喷射器的出口与所述第一尖峰加热器的热源入口连接，第二混合阀的入口分别与所述第一尖峰加热器的热源出口和所述第二尖峰加热器的热源出口连接，所述第二混合阀的出口与所述凝汽器的热井连接。
7、进一步的，所述压缩机的出口与热源换热器的热源入口连接，所述热源换热器的热源出口与所述回热器的热源入口连接，所述回热器的热源出口与小汽机的入口连接，所述小汽机的出口与冷源换热器的冷源入口连接，所述热源加热器的冷源入口与第一循环泵的出口连接，所述热源加热器的冷源出口与第一节流阀的入口连接，所述第一节流阀的出口与热罐的入口连接，所述热罐的出口与第二循环泵的入口连接，所述第二循环泵的出口与换热器的热源入口连接，所述换热器的热源出口与第二节流阀的入口连接，所述第二节流阀的出口与冷罐的入口连接，所述冷罐的出口与所述第一循环泵的入口连接。
8、进一步的，所述热罐温度为设置400℃，所述冷罐温度为200℃。
9、进一步的，所述的储罐蓄、放热模块中，所述压缩机的电量由所述小汽机和新能源场站的弃电提供，所述高压缸、所述中压缸、所述低压缸和发电机同轴连接。
10、进一步的，所述的储罐蓄、放热模块中，所述第一分流阀分流的质量流量由所述热罐中的循环介质的质量流量确定。
11、进一步的，所述的储罐蓄、放热模块中，储罐中的储热介质包括导热油，所述压缩机压缩的循环工质包括氩气和二氧化碳。
12、一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统运行方法，适用于如权利要求5所述的一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，系统可切换为蓄热状态或放热状态；当系统处于蓄热状态时，热网回水先在所述冷源换热器中放热，随后依次通过经所述蒸汽喷射器供给蒸汽的所述第一尖峰加热器和经所述中压缸直接供给蒸汽的所述第二尖峰加热器的加热达到热网供水温度；储热介质从所述冷罐中流出，在所述热源换热器经高温高压气体加热后进入所述热罐，高压中温的气体依次经过所述回热器和所述小汽机后变成低温低压气体，再经由所述冷源换热器和所述回热器加热后变成中温低压气体；当系统处于放热状态时；储热介质从所述热罐经所述第二循环泵加压后进入所述换热器加热来自所述给水泵出口的给水，使其达到所述锅炉给水温度，加热完成后储热介质经所述第二节流阀减压后进入所述冷罐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，其特征在于：包括汽轮机及其回热模块、热网水加热模块和储罐蓄、放热模块，所述汽轮机及其回热模块包括锅炉(13)，所述锅炉(13)的再热器出口与中压缸(21)的入口连接，所述中压缸(21)的出口和第二分流阀(23)的入口连接，所述第二分流阀(23)的出口与第四分流阀(32)的入口连接，所述热网水加热模块包括冷源换热器(3)，所述冷源换热器(3)的热源出口与第一尖峰加热器(36)的冷源入口连接，所述第一尖峰加热器(36)的冷源出口与第二尖峰加热器(37)的冷源入口连接，所述第四分流阀(32)的出口和所述第二尖峰加热器(37)的热源入口连接，所述储罐蓄、放热模块包括压缩机(1)，所述压缩机(1)的入口与回热器(2)的冷源出口连接，所述冷源换热器(3)的出口与所述回热器(2)的冷源入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，其特征在于：所述汽轮机及其回热模块还包括高压缸(19)，所述锅炉(13)的过热器出口与所述高压缸(19)的入口连接，所述高压缸(19)的第一级回热抽汽出口和第二级回热抽汽出口分别与第
3.根据权利要求2所述的一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，其特征在于：所述凝结水泵(31)的出口与所述第四低温回热器(27)的冷源入口连接，所述第四低温回热器(27)的冷源出口与所述第三低温回热器(26)的冷源入口连接，所述第四低温回热器(27)的热源出口与所述凝汽器(30)的热井连接，所述第三低温回热器(26)的冷源出口与所述第二低温回热器(25)的冷源入口连接，所述第三低温回热器(26)的热源出口与所述第四低温回热器(27)的热侧凝结旁路入口连接，所述第二低温回热器(25)的冷源出口与所述第一低温回热器(24)的冷源出口连接，所述第二低温回热器(25)的热源出口与所述第三低温回热器(26)的热侧凝结旁路入口连接，所述第一低温回热器(24)的冷源出口与所述除氧器(22)的入口连接，所述第一低温回热器(24)的热源出口与所述第二低温回热器(25)的热侧凝结旁路入口连接，所述除氧器(22)的出口与给水泵(20)的入口连接，所述给水泵(20)的出口与所述第一分流阀(18)的入口连接，所述第一分流阀(18)的出口分别与所述第三高温回热器(17)的冷源入口和换热器(11)的冷源入口连接，所述第三高温回热器(17)的冷源出口与所述第二高温回热器(16)的冷源入口连接，所述第三高温回热器(17)的热源出口与所述除氧器(22)的第二入口连接，所述第二高温回热器(16)的冷源出口与所述第一高温回热器(15)的冷源入口连接，第一混合阀(14)的入口分别与所述第一高温回热器(15)的冷源出口和所述换热器(11)的冷源出口连接，所述第一高温回热器(15)的热源出口与所述第二高温回热器(16)的热侧凝结旁路入口连接，所述第一混合阀(14)的出口与所述锅炉(13)的给水入口连接。
4.根据权利要求3所述的一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，其特征在于：所述冷源换热器(3)的热源入口与热网回水连接，所述第二尖峰加热器(37)的冷源出口与热网供水口连接，所述第四分流阀(32)的出口还与所述蒸汽喷射器(33)的驱动蒸汽入口连接，所述蒸汽喷射器(33)的出口与所述第一尖峰加热器(36)的热源入口连接，第二混合阀(34)的入口分别与所述第一尖峰加热器(36)的热源出口和所述第二尖峰加热器(37)的热源出口连接，所述第二混合阀(34)的出口与所述凝汽器(30)的热井连接。
5.根据权利要求4所述的一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，其特征在于：所述压缩机(1)的出口与热源换热器(5)的热源入口连接，所述热源换热器(5)的热源出口与所述回热器(2)的热源入口连接，所述回热器(2)的热源出口与小汽机(4)的入口连接，所述小汽机(4)的出口与冷源换热器(3)的冷源入口连接，所述热源加热器(...
【技术特征摘要】
1.一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，其特征在于：包括汽轮机及其回热模块、热网水加热模块和储罐蓄、放热模块，所述汽轮机及其回热模块包括锅炉(13)，所述锅炉(13)的再热器出口与中压缸(21)的入口连接，所述中压缸(21)的出口和第二分流阀(23)的入口连接，所述第二分流阀(23)的出口与第四分流阀(32)的入口连接，所述热网水加热模块包括冷源换热器(3)，所述冷源换热器(3)的热源出口与第一尖峰加热器(36)的冷源入口连接，所述第一尖峰加热器(36)的冷源出口与第二尖峰加热器(37)的冷源入口连接，所述第四分流阀(32)的出口和所述第二尖峰加热器(37)的热源入口连接，所述储罐蓄、放热模块包括压缩机(1)，所述压缩机(1)的入口与回热器(2)的冷源出口连接，所述冷源换热器(3)的出口与所述回热器(2)的冷源入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，其特征在于：所述汽轮机及其回热模块还包括高压缸(19)，所述锅炉(13)的过热器出口与所述高压缸(19)的入口连接，所述高压缸(19)的第一级回热抽汽出口和第二级回热抽汽出口分别与第一高温回热器(15)和第二高温回热器(16)的热源入口连接，所述高压缸(19)出口与锅炉(13)的再热器入口连接，所述中压缸(21)的第一级回热抽汽口与第三高温回热器(17)的热源入口连接，所述中压缸(21)的出口还与除氧器(22)的蒸汽入口连接，所述第二分流阀(23)的出口还与低压缸(28)的入口连接，所述低压缸(28)的第一级至第四级回热抽汽口分别与第一低温回热器(24)、第二低温回热器(25)、第三低温回热器(26)和第四低温回热器(27)的热源入口对应连接，所述低压缸(28)的出口与第三分流阀(29)的入口连接，第三分流阀(29)的出口分别与蒸汽喷射器(33)的入口和凝汽器(30)的入口连接，所述凝汽器(30)的出口与凝结水泵(31)的入口连接。
3.根据权利要求2所述的一种集成热泵蓄热系统的燃煤热电联产系统，其特征在于：所述凝结水泵(31)的出口与所述第四低温回热器(27)的冷源入口连接，所述第四低温回热器(27)的冷源出口与所述第三低温回热器(26)的冷源入口连接，所述第四低温回热器(27)的热源出口与所述凝汽器(30)的热井连接，所述第三低温回热器(26)的冷源出口与所述第二低温回热器(25)的冷源入口连接，所述第三低温回热器(26)的热源出口与所述第四低温回热器(27)的热侧凝结旁路入口连接，所述第二低温回热器(25)的冷源出口与所述第一低温回热器(24)的冷源出口连接，所述第二低温回热器(25)的热源出口与所述第三低温回热器(26)的热侧凝结旁路入口连接，所述第一低温回热器(24)的冷源出口与所述除氧器(22)的入口连接，所述第一低温回热器(24)的热源出口与所述第二低温回热器(25)的热侧凝结旁路入口连接，所述除氧器(22)的出口与给水泵(20)的入口连接，所述给水泵(20)的出口与所述第一分流阀(18)的入口连接，所述第一分流阀(18)的出口分别与所述第三高温回热器(17)的冷源入口和换热器(11)的冷源入口连接，所述第三高温回热器(17)的冷源出口与所述第二高温回热器(16)的冷源入口连接，所述第三高温回热器(17)的热源出口与所述除氧器(22)的第二入口连接，所述第二高温回热器(16)的冷源出口与所述第一高温回热器(15)的冷源入口连接，第一混合阀(14)的入口分别与所述第一高温回热器(15)的冷源出口和所述换热器(11)的冷源出口连接，所述第一高温回热器(15)的热源出口与所述第二高温回热器(16)的热侧凝结旁路入口连接，...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏大伟，王星海，刘伯康，张步庭，李玲，李敏，蒋玲芳，刘玮蔚，刘静宇，张小科，刘恪，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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