專利名稱：火力發(fā)電廠水源熱泵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水源熱泵系統(tǒng)，特別是一種應(yīng)用于火力發(fā)電廠的水源熱泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水源熱泵系統(tǒng)是利用地球水體所儲存的太陽能資源和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的制冷供暖空調(diào)系統(tǒng)。水源熱泵系統(tǒng)主要功能部件是水源熱泵機(jī)組，水源熱泵機(jī)組包括蒸發(fā)器和冷凝器。通常作為水源熱泵機(jī)組水源水的地球水體為地下水或地表水等，這些水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，一般為10 25°C，冬季比環(huán)境溫度高，夏季比環(huán)境溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，因此作為水源熱泵機(jī)組的水源水，夏季可以通過冷凝器將空調(diào)系統(tǒng)中的熱量轉(zhuǎn)移到水源水中達(dá)到制冷目的，冬季則可以通過蒸發(fā)器從水源水中提取熱量達(dá)到供暖目的。但是由于地表水及地下水資源有限， 并且為了減少水源熱泵機(jī)組中蒸發(fā)器和冷凝器產(chǎn)生結(jié)垢以及保證機(jī)組的換熱性能，通常需要增大水源水的流速，這必然造成水源熱泵機(jī)組在取水和回灌水時流量較大，增加熱泵機(jī)組的能耗，更為嚴(yán)重的是會對取水地的地質(zhì)水文產(chǎn)生影響。在火力發(fā)電廠中燃料燃燒的總熱量只有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽硪徊糠謩t通過鍋爐煙囪和汽輪機(jī)凝汽器的循環(huán)冷卻水散失到環(huán)境中。如果能將這部分余熱回收利用，利用載有余熱的循環(huán)冷卻水作為水源熱泵機(jī)組的水源水，則將會使電廠的能源利用率大大提高，同時可以節(jié)約地球水體，保護(hù)地質(zhì)形態(tài)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種在節(jié)約地球水資源，能夠充分利用火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水的余熱，采用循環(huán)冷卻水作為水源熱泵機(jī)組的水源水進(jìn)行制冷及供暖的水源熱泵系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是火力發(fā)電廠水源熱泵系統(tǒng)，包括水源熱泵機(jī)組、通過管路與水源熱泵機(jī)組連接的水源水循環(huán)裝置以及空調(diào)水循環(huán)裝置，所述空調(diào)水循環(huán)裝置包括空調(diào)供水管道、空調(diào)回水管道及設(shè)置在空調(diào)回水管道中的空調(diào)水循環(huán)泵，空調(diào)供水管道通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥的管路連接水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器，空調(diào)回水管道通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥的管路連接水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器；所述水源水循環(huán)裝置包括通過管路連接的泵前池、水源水循環(huán)泵以及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，泵前池的進(jìn)水端通過設(shè)置有調(diào)節(jié)閥的管路連接循環(huán)冷卻水供水管道和循環(huán)冷卻水回水管道，水源水循環(huán)泵的出水端通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥的管路連接水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器，水源熱泵機(jī)組通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥的管路與循環(huán)冷卻水系統(tǒng)連接。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得的技術(shù)進(jìn)步在于本實(shí)用新型將水源熱泵技術(shù)和火力發(fā)電廠的凝氣余熱結(jié)合在一起，利用循環(huán)冷卻水中攜帶的凝氣余熱，作為空調(diào)的制冷供熱源，采用本實(shí)用新型，由于可利用的循環(huán)冷卻水量非常豐富，可以使水源水定流量輸送，因此無論是冬季還是夏季都能夠最大限度地提高水源熱泵機(jī)組的能效比，在制冷期，水源熱泵機(jī)組的綜合能效比可達(dá)到4. 67，而在采暖期水源熱泵機(jī)組的綜合能效比可達(dá)到4. 05，超過了國家標(biāo)準(zhǔn)制冷期的3. 85 (制冷期與水環(huán)式熱泵機(jī)組比較)和采暖期的3.6(采暖期與地下水式熱泵機(jī)組比較)。本實(shí)用新型水源水系統(tǒng)只需配置一套循環(huán)水泵，便可使系統(tǒng)運(yùn)行可靠，大大節(jié)約了成本。本實(shí)用新型由于在水源水循環(huán)泵之前的管路中采用了兩路供水并設(shè)置泵前池，從而可以充分保證水源水溫度穩(wěn)定在一個設(shè)定的區(qū)間，使水源熱泵機(jī)組始終高效工作。

圖1 本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.循環(huán)冷卻水供水管道，2.循環(huán)冷卻水回水管道，3.泵前池，4.水源水循環(huán)泵，5.水源熱泵機(jī)組，51.冷凝器，52.蒸發(fā)器，53.壓縮機(jī)，54.膨脹閥，6.空調(diào)回水管道， 7.空調(diào)供水管道，8.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，9.空調(diào)水循環(huán)泵，11 12.調(diào)節(jié)閥，13 20.季節(jié)轉(zhuǎn)換閥。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步詳細(xì)說明一種火力發(fā)電廠水源熱泵系統(tǒng)，如圖1所示。包括水源水循環(huán)裝置、空調(diào)水循環(huán)裝置和水源熱泵機(jī)組5，水源水循環(huán)裝置與水源熱泵機(jī)組之間通過管路連接，空調(diào)水循環(huán)裝置與水源熱泵機(jī)組之間通過管路連接。水源熱泵機(jī)組包括冷凝器51、蒸發(fā)器52、壓縮機(jī)53、膨脹閥M及制冷劑循環(huán)管路等其他輔助設(shè)施，低溫低壓的制冷劑在蒸發(fā)器52吸熱升溫后進(jìn)入壓縮機(jī)53，被絕熱壓縮后提高壓力，同時溫度也升高，然后進(jìn)入冷凝器51，放熱后再進(jìn)入膨脹閥M，絕熱膨脹后壓力降低同時溫度也降低，低溫低壓的制冷劑又在蒸發(fā)器52吸熱升溫，周而復(fù)始進(jìn)行制冷(制熱)循環(huán)。水源水循環(huán)裝置包括通過管路連接的泵前池3、水源水循環(huán)泵4以及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)8，泵前池的進(jìn)水端通過設(shè)置有調(diào)節(jié)閥11、12的管路連接循環(huán)冷卻水供水管道1和循環(huán)冷卻水回水管道2，水源水循環(huán)泵的出水端通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥13、15的管路連接水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器52和冷凝器51，水源熱泵機(jī)組通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥14、16的管路與循環(huán)冷卻水系統(tǒng)8連接?？照{(diào)水循環(huán)裝置包括空調(diào)回水管道6、空調(diào)供水管道7以及空調(diào)水循環(huán)泵9，空調(diào)回水管道通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥17、19的管路連接水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器52和冷凝器51， 空調(diào)供水管道通過管路與通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥18、20的管道與水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器 52和冷凝器51連接。本實(shí)用新型在冬季工況下工作時，采用制熱模式，打開調(diào)節(jié)閥11、12、季節(jié)轉(zhuǎn)換閥 13、14、19、20。調(diào)節(jié)閥11和12的開度根據(jù)水源熱泵機(jī)組的所需要的水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)匹配。循環(huán)冷卻水供水管道1和循環(huán)冷卻水回水管道2中的循環(huán)冷卻水作為水源水通過管道流入泵前池3進(jìn)行充分混合后，經(jīng)過水源水循環(huán)泵4、季節(jié)轉(zhuǎn)換閥13輸送給水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器52，在蒸發(fā)器內(nèi)與低溫低壓制冷劑進(jìn)行熱交換，水源水釋放熱量，制冷劑吸收熱量，完成熱交換后，水源水溫度下降，通過管路流經(jīng)季節(jié)轉(zhuǎn)換閥14輸送回循環(huán)冷卻水系統(tǒng)8，繼續(xù)重復(fù)使用；制冷劑吸收熱量后溫度升高，經(jīng)壓縮機(jī)53壓縮后排入冷凝器51與空調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。完成供熱任務(wù)的空調(diào)回水經(jīng)空調(diào)回水管道6、空調(diào)循環(huán)泵9、季節(jié)轉(zhuǎn)換閥19輸送給冷凝器51，在冷凝器內(nèi)與高溫高壓制冷劑進(jìn)行熱交換，空調(diào)水吸收熱量，制冷劑放出熱量， 完成熱交換后，空調(diào)水溫度升高，流經(jīng)季節(jié)轉(zhuǎn)換閥20通過空調(diào)供水管道7，將熱量傳遞給用戶，進(jìn)行供熱過程；制冷劑放出熱量后進(jìn)入膨脹閥M，絕熱膨脹后再次進(jìn)入蒸發(fā)器52與水源水系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。一般冬季工況下，水源熱泵機(jī)組水源水的進(jìn)水溫度約為25°C，水源水的出水溫度約為20°C，可用溫差為5°C，水源熱泵機(jī)組綜合能效比可達(dá)到4. 05，高于國家標(biāo)準(zhǔn)的3.6(地下水式熱泵機(jī)組)。 本實(shí)用新型在夏季工況下工作時，采用制冷模式，打開調(diào)節(jié)閥11、季節(jié)轉(zhuǎn)換閥15、 16、17、18。循環(huán)冷卻水供水管道1中的循環(huán)冷卻水作為水源水通過管道流入泵前池3經(jīng)過水源水循環(huán)泵4、季節(jié)轉(zhuǎn)換閥15輸送給水源熱泵機(jī)組的冷凝器51，在冷凝器內(nèi)與高溫高壓制冷劑進(jìn)行熱交換，水源水吸收熱量，制冷劑放出熱量，完成熱交換后，水源水溫度升高，通過管路流經(jīng)季節(jié)轉(zhuǎn)換閥16輸送回循環(huán)冷卻水系統(tǒng)8，繼續(xù)重復(fù)使用；制冷劑放出熱量后進(jìn)入膨脹閥54，絕熱膨脹后再次進(jìn)入蒸發(fā)器52與空調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。完成空調(diào)任務(wù)的空調(diào)回水經(jīng)空調(diào)回水管道6、空調(diào)水循環(huán)泵9、季節(jié)轉(zhuǎn)換閥17輸送給蒸發(fā)器52，在蒸發(fā)器內(nèi)與低溫低壓制冷劑進(jìn)行熱交換，空調(diào)回水釋放熱量，制冷劑吸收熱量，完成熱交換后，空調(diào)水溫度下降，流經(jīng)季節(jié)轉(zhuǎn)換閥18通過空調(diào)供水管道7，將冷量傳遞給用戶，進(jìn)行空調(diào)過程； 制冷劑吸收熱量后溫度升高，經(jīng)壓縮機(jī)53壓縮后排入冷凝器51與水源水系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。 一般在夏季工況下，水源水的進(jìn)水溫度約為31°C，水源水的出水溫度約為36°C，可用溫差為5°C，水源熱泵機(jī)組綜合能效比可達(dá)到4. 67，高于國家標(biāo)準(zhǔn)的3. 85 (水環(huán)式熱泵機(jī)組)。
權(quán)利要求1.火力發(fā)電廠水源熱泵系統(tǒng)，包括水源熱泵機(jī)組(5)、通過管路與水源熱泵機(jī)組連接的水源水循環(huán)裝置以及空調(diào)水循環(huán)裝置，所述空調(diào)水循環(huán)裝置包括空調(diào)回水管道(6)、空調(diào)供水管道(7)及設(shè)置在空調(diào)回水管道中的空調(diào)水循環(huán)泵(9)，空調(diào)回水管道通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥(17、19)的管路連接水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器(5 和冷凝器(51)，空調(diào)供水管道通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥(18、20)的管道與水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器(5 和冷凝器(51)連接； 其特征在于所述水源水循環(huán)裝置包括通過管路連接的泵前池(3)、水源水循環(huán)泵(4)以及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)(8)，泵前池的進(jìn)水端通過設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(11、1幻的管路連接循環(huán)冷卻水供水管道(1)和循環(huán)冷卻水回水管道O)，水源水循環(huán)泵的出水端通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥 (13,15)的管路連接水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器(5 和冷凝器(51)，水源熱泵機(jī)組通過設(shè)置有季節(jié)轉(zhuǎn)換閥(14、16)的管路與循環(huán)冷卻水系統(tǒng)(8)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種火力發(fā)電廠水源熱泵系統(tǒng)，包括水源水循環(huán)裝置、空調(diào)水循環(huán)裝置和水源熱泵機(jī)組，水源水循環(huán)裝置與水源熱泵機(jī)組之間通過管路連接，空調(diào)水循環(huán)裝置與水源熱泵機(jī)組之間通過管路連接，水源水循環(huán)裝置包括通過管路連接的泵前池、水源水循環(huán)泵以及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，泵前池的進(jìn)水端通過設(shè)置有調(diào)節(jié)閥的管路連接循環(huán)冷卻水供水管道和循環(huán)冷卻水回水管道。本實(shí)用新型采用電廠中的循環(huán)冷卻水作為水源熱泵機(jī)組的水源水，不僅能夠滿足水源熱泵系統(tǒng)的制冷及供暖，而且還可以節(jié)約地球水資源，充分利用火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水的余熱，提高能源利用率。
文檔編號F25B27/02GK202109702SQ20112021391
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者于海洪, 張書梅, 李靜宜 申請人:河北省電力勘測設(shè)計研究院