[实用新型]一种基于热泵机组的供热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及热力发电厂中的供热系统，具体地说是一种基于热泵机组的供热系统。

背景技术

热力发电厂中的供热系统主要是利用汽轮机抽汽提供低参数蒸汽，通过热网加热器加热热网循环水回水，使热网循环水供水温度达到城市外网的供热要求。较原始的供热系统主要由热网循环水供水管道、回水管道、热网循环水泵、热网加热器以及散热设备构成。

近年来随着热泵技术的发展，热力发电厂对供热系统的改造中也逐渐引入了热泵机组为热网循环水进行加热。热泵是根据逆卡诺循环原理，利用一定的驱动能源，将低温热源中的低品位热能向高品位热能转换的一种高新技术。吸收式热泵是利用驱动热源，以溴化锂水溶液为制冷剂，使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。常规的热泵改造后的供热系统，热泵从热网循环水泵入口母管前接引，其热网循环水的流经路线为：热网回水→滤水器（热泵入口前）→热泵机组→滤水器（热网循环水泵入口前）→热网循环水泵→热网加热器→城市热网。改造后的供热系统由于加入了具有高水阻的热泵机组，对热网循环水回水的压力产生一定损耗，扣除热网循环水回水管道的管道压降以及热泵机组的热泵的压降后，导致回到热网循环水泵入口的热网循环水压力几乎为零；另外，热网水经过热泵后温度由原设计的70℃升高至90℃，热网循环水泵必需汽蚀余量相应增大，其值等于两者对应的饱和压力差值，约4米。基于这两点因素，极易引起热网循环水泵的汽蚀。

热网循环水泵的汽蚀现象是由于叶轮叶片入口附近液体压力小于或等于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体产生汽化，同时还可能有溶解在液体内的气体逸出，形成大量气泡，气泡随液体流到叶道内压力较高处时又瞬时凝结溃灭。在气泡凝结溃灭的瞬间，气泡周围的液体迅速冲入气泡凝失形成的空穴，形成强大的局部高频高压水击，金属表面因疲劳而产生剥蚀。同时，由于活泼气体(如氧气)的存在以及气泡凝结时产生的局部高温，导致金属表面发生电化学腐蚀。

目前用于解决热网循环水泵容易发生汽蚀的问题，通常采用以下两种方案实现：

方案一：提高热网循环水泵的扬程至最大：

热网循环水的水压P_out自热网循环水泵输出后的损耗主要包括：热泵水阻损失P1、管道阻力（包括热网加热器、热网循环水泵入口前滤水器、阀门、热网供回水管道）损失P2、滤水器（热泵入口前）的阻力损失P3以及城市外网的水阻P4，最后热网循环水进入热网循环水泵入口的压力为P_in=P_out-P1-P2-P3-P4。因此只要提高热网循环水泵的扬程，进一步提高热网循环水泵出水口的供水压力P_out即可保证进入热网循环水泵入口压力P_in增大，从而避免热网循环水泵发生汽蚀。

本方案只需将现有热网循环水泵提高扬程运行即可，电厂设计范围内不需要作任何改动。但由于热网循环水泵提高扬程后造成城市热网供水管道压力增加，根据热力公司提供的数据，城市外网供水管材是按PN1.6选型的，而热网循环水泵的正常维护数据供水压力为1.2—1.56MPa，也即热网循环水泵扬程抬高后很容易造成供水管网爆裂，因此该方案无法实施。

方案二：增加热网循环水泵：

采用增加热网循环水泵的方式提高热网循环水回水压力，需要计算应该增加的压力值，如第一种方案，增加热泵机组后，热网循环水增加的压力损耗主要有：热泵水阻损失为P1，管道阻力（进出热泵的热网循环水管道、阀门）损失为P2′，滤水器（热泵入口前）阻力损失为P3，因此在投入热泵机组后热网循环水需要增加的压力为P_增=P1+P2′+P3+0.05（考虑余量）。参考普通热网循环水泵的参数，至少需要选用三台卧式循环水泵投入运行；为保证热网正常运行，还需要设置一台循环水泵以备用；因此至少需要增加四台热网循环水泵才能满足热网循环水所需要增加的压力需求。然而热力发电厂在最初建成的热网循环系统中没有考虑为以后的改造预留空间，导致热网循环水升压泵房即使按优化后的最小尺寸，也找不到相应的场地，无法实现改造后四台热网循环水泵的布置。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种基于热泵机组的供热系统，以解决由于供热系统增加热泵机组而造成热网循环水泵容易产生汽蚀的问题，在保证供热系统安全正常运行的基础上，减少了工程造价。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：