浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统的制作方法

1.本发明涉及能源技术领域，具体地，涉及一种浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统。


背景技术：

2.我国城市供热能源中，煤炭接近80％的占比。在双碳目标驱动下，在我国积构建新型电力系统，加大地热供暖开发力度，提升清洁供热占比，对于我国在2060年实现碳中和具有重要的意义。
3.相关技术中，供热系统燃煤消耗较大、成本较高、供热不稳定。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种成本低廉、成热稳定、结构简单的浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统。
5.本发明实施例的浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统包括：地层集热组件，所述地层集热组件设有循环水，所述地层集热组件可利用地热加热所述循环水；热泵和热网，所述地层集热组件和所述热网均与所述热泵相连，以便所述循环水的热量通过所述热泵传递至所述热网；汽轮机和第一换热组件，所述第一换热组件具有相互独立且可进行热交换的第一通道和第二通道，所述第一通道与所述汽轮机连通，以便所述汽轮机的抽汽流入所述第一通道，所述第二通道与所述热泵连通，以便所述热网内的液体通过所述热泵流入所述第二通道内；电磁阀，所述电磁阀设在所述汽轮机和所述第一换热器的所述第一通道之间，在供热初期时或供热末期时，所述电磁阀关闭，以便所述第一通道和所述汽轮机断开，在供热负荷增加时，所述电磁阀打开，以便所述汽轮机与所述第一通道连通以提升所述热网的供热能力。
6.本发明实施例的浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统，设置地层集热组件、热泵、汽轮机和第一换热组件，从而对热网进行阶梯加热，且采用地层集热组件可以将地热资源中的热量充分利用，具有热量持续性好、无污染及环保节能的优点，可一定程度上减少供热系统中煤炭的消耗，降低供热碳排放量。
7.在一些实施例中，所述热泵具有相互独立且可进行热交换的第三通道和第四通道，所述第三通道与所述地层集热组件连通，以便所述地层集热组件内的液体流入所述第三通道内，所述第四通道分别与所述第二通道和所述热网连通，以便所述热网内的液体通过所述第四通道流入所述第二通道。
8.在一些实施例中，所述浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统还包括第二换热组件，所述第二换热组件具有相互独立且可进行热交换的第五通道和第六通道，所述第五通道与所述汽轮机连通，以便所述汽轮机的乏汽流入所述第五通道，所述第六通道分别与所述第三通道和所述地层集热组件连通，以便所述第三通道内的循环水通过所述第六通
道流入所述地层集热组件。
9.在一些实施例中，所述汽轮机具有第一出口、第二出口和进口，所述进口适于通入蒸汽，所述第一出口与所述第一换热组件的所述第一通道连通，以便所述汽轮机的抽汽流入所述第一通道，所述第二出口与所述第二换热组件的所述第五通道连通，以便所述汽轮机的乏汽流入所述第五通道。
10.在一些实施例中，所述浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统还包括发电机，所述发电机与所述汽轮机相连，以便所述汽轮机驱动所述发电机发电。
11.在一些实施例中，所述发电机与所述热泵相连，以便为所述热泵提供电能。
12.在一些实施例中，所述地层集热组件设置在深度为100-200m的浅地层内。
13.在一些实施例中，所述热泵为吸收式热泵，所述汽轮机为抽凝式汽轮机，所述地层集热组件为浅层地热地埋管。
14.在一些实施例中，在供热初期和供热末期时，所述地层集热组件工作以对所述热网加热。
15.在一些实施例中，在供热负荷增加时，所述汽轮机工作以提升所述热网的供热能力。
附图说明
16.图1是本发明实施例的浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统的结构示意图。
17.附图标记：
18.100；地层集热组件1；热泵2；第三通道21；第四通道22；热网3；汽轮机4；第一出口41；第二出口42；进口43；5；第一通道51；第二通道52；第二换热组件6；第五通道61；第六通道62；发电机7。
具体实施方式
19.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
20.下面参考附图描述本发明实施例的浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统。
21.如图1所示，本发明实施例的浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统包括地层集热组件1、热泵2、热网3、汽轮机4、第一换热组件5和电磁阀(图中未示意出)。
22.地层集热组件1设有循环水，地层集热组件1可利用地热加热循环水。具体地，地层集热组件1可埋在地下以吸收地热能，从而加热地层集热组件1内的循环水。
23.地层集热组件1和热网3均与热泵2相连，以便循环水的热量通过热泵2传递至热网3。具体地，如图1所示，通过热泵2吸收地层集热组件1中的循环水的热量，并将其热量输送至热网3中，从而使地层中的低品位(较低温度)的热能通过热泵2流向热网3(较高温度)的高品位热能，一定程度上减轻了热网3中热量不足的压力。
24.第一换热组件5具有相互独立且可进行热交换的第一通道51和第二通道52，第一通道51与汽轮机4连通，以便汽轮机4的抽汽流入第一通道51，第二通道52与热泵2连通，以便热网3内的液体通过热泵2流入第二通道52内。具体地，如图1所示，第一通道51的进口与
汽轮机4的第一出口41连通，从而使得汽轮机4抽汽流入第一通道51内，第二通道52的进口与热泵2的出口连通，从而使得热泵3内加热后的液体流入第二通道52内，第一通道51内的抽汽与第二通道52内的液体进行热交换，第一通道51内的抽汽的温度降低，第二通道52液体温度升高，从而进一步对热网3中的液体加热。
25.电磁阀设在汽轮机和第一换热器的第一通道之间，在供热初期时或供热末期时，电磁阀关闭，以便第一通道和汽轮机断开，在供热负荷增加时，电磁阀打开，以便汽轮机与第一通道连通以提升热网的供热能力。由此，在供热初期时或供热末期时，地层集热组件1工作以对热网3中的液体进行加热，而汽轮机4不对热网3进行加热，在供热负荷增加时，由于地层集热组件1的热能有限，地层集热组件1提供热量达不到要求，通过汽轮机4的出汽口对供热系统3的热量进行补充，提升了浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100的应用范围，例如，供暖、居民热水的供应及低温干燥等领域。
26.可以理解的是，热泵2是利用电能或者高温蒸汽驱动，且热泵2以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体。
27.本发明实施例的浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100，设置地层集热组件1、热泵2、汽轮机4和第一换热组件5，通过地层集热组件1与燃煤电厂的汽轮机4进行耦合，提升了燃煤电厂的供热能力，降低了单位供热量的碳排放量，另外地层集热组件1和热泵2对热网3进行初步加热，汽轮机4和第一换热组件5对热网3进行深度加热，从而实现对热网3内的液体进行梯级加热，提升了浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100的供热效率，浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100通过不同形式能源间的协调互补进行供热，具有经济、环保、高效等优势，对于构建双碳背景下的低碳清洁供热系统具有重要的意义。
28.在一些实施例中，热泵2具有相互独立且可进行热交换的第三通道21第四通道22，第三通道21与地层集热组件1连通，以便地层集热组件1内的循环水流入第三通道21内，第四通道22分别与热网3和第二通道52连通，热网3通过第四通道22流入第二通道52内。具体地，如图1所示，第三通道21的进口与地层集热组件1的出口连通，使得地层集热组件1内的循环水流入第三通道21内，从而使得热泵2吸收第三通道21内的循环水的热量，第四通道22的进口与热网3连通，第四通道22的出口与第二通道52的进口连通，从而使得热网3内的液体在热泵2中进行加热，再流入第一换热组件5的第二通道52进一步加热，从而对热网3内的液体进行梯级加热，减小了热交换时的热量损失，使得供热系统100设置更加合理。
29.在一些实施例中，浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100还包括第二换热组件6，第二换热组件6包括相互独立且可进行热交换的第五通道61和第六通道62，第五通道61与汽轮机4连通，以便汽轮机4内的乏汽流入第五通道61，第六通道62分别与第三通道21和地层集热组件1连通，以便第三通道21内的循环水通过第六通道62流入地层集热组件1。具体地，如图1所示，第五通道61的进口与汽轮机4的第二出口42连通，从而使得汽轮机4乏汽流入第五通道61，第六通道62的进口与第三通道21的出口连通，第六通道62的出口与地层集热组件1的出口连通，从而使得热泵2的第三通道21降温后的循环水流入第六通道62内，通过第六通道62与第五通道61进行热交换，使得第五通道61内的乏汽温度降低，第六通道62内的液体的温度升高并流入地层集热组件1，从而对流入地层集热组件1内的液体进行初步加热，提高了汽轮机4的利用率。
30.由于，汽轮机4内的抽汽的温度高，汽轮机4内的乏汽的温度较低，因此，在一些实施例中，汽轮机4具有第一出口41、第二出口42和进口43，进口43适于通入蒸汽，第一出口41与第一换热组件5的第一通道51连通，以便汽轮机4的抽汽流入第一通道51，第二出口42与第二换热组件6的第五通道61连通，以便汽轮机4的乏汽流入第五通道61。具体地，如图1所示，蒸汽可通过进口流入汽轮机4内以使得汽轮机4工作，第一出口41与第一通道51连通以使汽轮机4抽汽流入第一通道51，从而使得抽汽通过第一换热组件5对热网3进行加热，第二出口42与第五通道61连通以使汽轮机4乏汽流入第五通道61，从而使得乏汽通过第二换热组件6对流入地层集热组件1的液体进行加热，提高了乏汽和抽汽的利用率。
31.在一些实施例中，第一出口41与热泵2相连，汽轮机4的抽汽流入所述热泵2以驱动热泵2。由此，热泵2可以利用汽轮机4的抽汽进行工作，从而不需要额外添加电力，提高了浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100能源的利用。
32.在一些实施例中，浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100还包括发电机7，发电机7与汽轮机4相连，以便汽轮机4驱动发电机7发电。由此，汽轮机4可驱动发电机7进行发电，使得发电机7可外部设备进行供电，从而有效的利用了浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100的能源。
33.在一些实施例中，发电机7与热泵2相连，以便为热泵2提供电能。由此，通过发电机7为热泵2提供电能以使得热泵2工作，从而不需要额外添加电力，进一步提高了浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100能源的利用。
34.在一些实施例中，地层集热组件1设置在深度为100-200m的浅地层内。此深度的浅地层具有温度合适和施工难度低的优点，从而根据本发明实施例的地层集热组件1设置在深度为100-200m的浅地层内，使得地层集热组件1设置更加合理。
35.由于吸收式热泵2具有节约能源、保护环境的双重优点，因此，在一些实施例中，热泵2为吸收式热泵。从而为吸收式热泵减小了热能的浪费，减小了浅层地热和火电厂耦合的综合能源供热系统100的加工制造成本。
36.由于，汽轮机4可以发电的同时还供热的汽轮机4。而且可根据用户需要可以设计成一次调节乏汽式或二次调节乏汽式。因此，在一些实施中，汽轮机4为抽凝式汽轮机。从而提高了汽轮机4的灵活性，使得汽轮机4的的设置更加合理。
37.在一些实施例中，地层集热组件1为浅层地热地埋管。由此，通过吸收地热，从而对内的循环水进行加热，使得地层集热组件1设置更加合理。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
43.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。