本發(fā)明涉及儲熱，具體為一種儲熱供熱系統(tǒng)。

背景技術：

1、預計電能替代規(guī)模6000億千瓦時，占新增用電規(guī)模近30％。過去已經在北方供暖區(qū)域實施了大規(guī)模電能替代，實施電能替代的重點應該在工商業(yè)供汽領域，尤其是沿海工業(yè)園區(qū)的化工、印染、食品烘干，醫(yī)院商場等公共建筑方面，電能替代潛力巨大。利用規(guī)模化儲熱供汽技術，可以實現電力需求側管理，推動電力供需協調優(yōu)化。

2、對此，現有技術中提出了多種儲熱供熱方式，例如熔鹽儲熱供汽、熱水儲熱供熱技術，其中熱水儲熱技術成本較低，可以滿足大規(guī)模應用，但是常見的熱水儲熱技術一般為，直接利用發(fā)電廠的余熱作為熱源加熱供熱回路中的流動的水工質，但由于發(fā)電廠的余熱的熱能品位較低，導致儲熱供熱系統(tǒng)的加熱性能系數(cop)往往小于1，加熱效率不高，儲熱的能量品位較低，無法供應高品位的熱能，例如蒸汽。

技術實現思路

1、針對以上問題，本發(fā)明提供了一種儲熱供熱系統(tǒng)，能夠將低品位熱能轉化為高品位的熱能進行存儲，并且能夠利用高品位的熱能進行供熱。

2、本發(fā)明的提供的儲熱供熱系統(tǒng)，該儲熱供熱系統(tǒng)包括：熱源、熱泵循環(huán)回路和供熱單元。其中，熱源，熱泵循環(huán)回路具有依次連通的第一換熱器、壓縮機、第二換熱器和節(jié)流裝置。該熱泵循環(huán)回路中具有流動的循環(huán)介質，循環(huán)介質流經第一換熱器的吸熱側，且循環(huán)介質流經第二換熱器的放熱側，熱源為第一換熱器的放熱側提供熱量，供熱單元與第二換熱器的吸熱側連通。

3、根據本發(fā)明的技術方案，在第一換熱器中，低溫低壓的循環(huán)介質由熱源吸收熱量，吸熱后的循環(huán)介質進入壓縮機中加壓，形成高溫高壓的循環(huán)介質，高溫高壓的循環(huán)介質進入第二換熱器中放熱，同時供熱單元在第二換熱器中吸收循環(huán)介質釋放的熱量，供熱單元向外供熱，放熱后的循環(huán)介質經過節(jié)流裝置后轉化為低溫低壓的循環(huán)介質并再次從熱源吸收熱量。因此，可以將例如發(fā)電廠的余熱作為熱源，將低品位的余熱通過高溫高壓的循環(huán)介質轉化為高品位的熱能，從而能夠使得熱源提供的低品位熱能以更高品位的熱能形式進行存儲和利用，供熱單元也能夠向外供給蒸汽等高品位熱能，整體儲熱系統(tǒng)的加熱效率也更高。

4、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，熱源至少包括環(huán)境大氣、或發(fā)電廠的冷卻塔流出的液體，或者發(fā)電廠的空冷塔流出的氣體中的一種。

5、根據該優(yōu)選的技術方案，發(fā)電廠的冷卻塔流出的液體，或者發(fā)電廠的空冷塔流出的氣體屬于低溫熱源，熱能品位較低，可以通過熱泵循環(huán)回路將低溫熱源的低品位熱能轉化為高品位熱能并儲存或供熱，有利于緩解電力供需矛盾的同時提高能量的回收利用效率。

6、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，熱泵循環(huán)回路還包括回熱器，第一換熱器的吸熱側出口和壓縮機入口穿過回熱器的吸熱側連通，第二換熱器的放熱側出口和節(jié)流裝置穿過回熱器的放熱側連通。

7、根據該優(yōu)選的技術方案，由第一換熱器的吸熱側流出的循環(huán)介質雖然已經與熱源提供的熱量進行換熱，吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)的循環(huán)介質，但是在回熱器進一步與由第二換熱器的放熱側流出的較高溫度的循環(huán)介質換熱后，能夠確保使得進入壓縮機的循環(huán)介質為過熱循環(huán)介質，使壓縮機穩(wěn)定可靠運行。

8、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，循環(huán)介質為二氧化碳，且壓縮機的出口處的循環(huán)介質為超臨界態(tài)二氧化碳。

9、根據該優(yōu)選的技術方案，跨臨界co2熱泵的加熱性能優(yōu)異，在低溫環(huán)境中加熱性能系數(cop)仍能達到2，并且co2作為一種天然制冷劑，其odp(消耗臭氧潛能值)為0，gwp(全球變暖潛能值)僅為1，對環(huán)境友好。因此，將跨臨界co2熱泵循環(huán)用于發(fā)電廠的余熱利用，對于調動需求側資源在削峰填谷、緩解電力供需矛盾、推進清潔能源消納等方面能夠發(fā)揮重要作用。

10、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，熱泵循環(huán)回路還包括設置在第一換熱器的吸熱側出口的氣液分離裝置。

11、根據該優(yōu)選的技術方案，考慮到發(fā)電廠余熱提供的低溫熱源的熱能品位較低，可能會有部分作為循環(huán)介質的co2經第一換熱器吸熱后并未充分氣化，因此，可以通過氣液分離裝置分離液態(tài)co2和氣態(tài)co2，并得到飽和的低壓氣態(tài)co2，將飽和的低壓氣態(tài)co2輸入壓縮機中壓縮后得到超臨界態(tài)的co2。

12、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，供熱單元中具有流動的供熱介質，供熱介質流過第二換熱器的吸熱側，且供熱介質在第二換熱器的吸熱側入口的溫度大于100℃。

13、根據該優(yōu)選的技術方案，在第二換熱器中，作為循環(huán)介質的高溫高壓co2與來自吸熱側的水換熱，能夠快速將水加熱到高壓熱水(超過100℃)的狀態(tài)。后期可以向外部供應熱水或者將高壓熱水汽化得到蒸汽再向外部供應蒸汽，從而利用本申請?zhí)峁┑膬峁嵯到y(tǒng)能夠快速持續(xù)地向外供應熱水或者供應蒸汽。

14、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，供熱單元包括熱水罐、供熱換熱器、冷水罐和增壓泵。其中，熱水罐與第二換熱器的吸熱側出口連通，供熱換熱器與熱水罐的出口連通，冷水罐與供熱換熱器的出口連通，增壓泵與冷水罐的出口連通，且增壓泵的出口與第二換熱器的吸熱側入口連通。

15、根據該優(yōu)選的技術方案，在第二換熱器中，作為供熱介質的水與高溫高壓的循環(huán)介質進行換熱，換熱升溫后的供熱介質可以為高壓熱水，存儲在承壓的熱水罐中，從而能夠利用低成本實現對高品位熱能的存儲。并且，存儲的高壓熱水能夠在供熱換熱器中與外部流體換熱，間接向外供給高品位的熱能，例如供給高溫水或蒸汽，經供熱換熱器換熱降溫后的水存儲在冷水罐中，再由增壓泵加壓后輸入第二換熱器中吸熱，從而實現間接供熱供汽，保持供熱介質的清潔。

16、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，供熱單元還包括壓力平衡管，連通熱水罐和冷水罐，且壓力平衡管上設置有壓力控制閥。

17、根據該優(yōu)選的技術方案，通過壓力控制閥，能夠控制熱水罐和冷水罐之間的壓力平衡管的連通或關閉，關閉時熱水罐單獨承壓，打開時熱水罐和冷水罐共同承壓，能夠存儲更高壓的熱水，能夠使得冷水罐和熱水罐的壓力均衡。

18、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，供熱單元還包括補水罐、定壓閥和定壓泵。其中，補水罐與冷水罐通過補水管和排水管連通；定壓閥設置在排水管上；定壓泵設置在補水管上。

19、根據該優(yōu)選的技術方案，當壓力低于設計值，可以將補水罐中冷水通過定壓泵打入冷水罐中，使系統(tǒng)氣體壓力保持在設計壓力范圍內；當壓力高于設計值，打開定壓閥將冷水罐中冷水排入補水罐，使系統(tǒng)氣體壓力保持在設計壓力范圍內。

技術特征：

1.一種儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源至少包括環(huán)境大氣、或者發(fā)電廠的冷卻塔流出的液體，或者發(fā)電廠的空冷塔流出的氣體之一。

3.如權利要求1所述的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵循環(huán)回路還包括：

4.如權利要求1所述的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，

5.如權利要求4所述的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵循環(huán)回路還包括：

6.如權利要求1所述的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述供熱單元中具有流動的供熱介質，所述供熱介質流過所述第二換熱器的吸熱側，且所述供熱介質在所述第二換熱器的吸熱側入口的溫度大于100℃。

7.如權利要求6所述的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述供熱單元包括：

8.如權利要求7所述的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述供熱單元還包括：

9.如權利要求8所述的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述供熱單元還包括：

技術總結
本發(fā)明涉及儲熱技術領域，提供了一種儲熱供熱系統(tǒng)，能夠將低品位熱能轉化為高品位的熱能進行存儲，并且能夠利用高品位的熱能進行供熱。該儲熱供熱系統(tǒng)包括：熱源、熱泵循環(huán)回路和供熱單元。其中，熱源，熱泵循環(huán)回路具有依次連通的第一換熱器、壓縮機、第二換熱器和節(jié)流裝置。該熱泵循環(huán)回路中具有流動的循環(huán)介質，循環(huán)介質流經第一換熱器的吸熱側，且循環(huán)介質流經第二換熱器的放熱側，熱源為第一換熱器的放熱側提供熱量，供熱單元與第二換熱器的吸熱側連通。

技術研發(fā)人員：肖剛,文章權,祝培旺
受保護的技術使用者：浙江大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10