[发明专利]一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置

说明书

本发明涉及热能动力技术领域，具体提供了一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，包括高温热泵子系统、蒸汽发生子系统和低品质热回收子系统；高温热泵子系统包括压缩机、电动机、高温高压蒸汽发生器、高温回热器、中温中压蒸汽发生器、中温回热器、低温加热器、低温膨胀机、低温吸热器和中温吸热器；电动机连接压缩机。借此，本发明实现了压缩气体工质膨胀功的有效利用，并有效降低低温膨胀机进口温度，使系统内低温膨胀机出口温度较低，实现低压蒸汽冷凝相变吸热，并产生低温水存储备用，实现了多级阶梯式能量存储，将汽轮机出口乏汽能量的最大化回收利用，提升经济效益。

技术领域

本发明涉及热能动力技术领域，尤其涉及一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置。

背景技术

太阳能光伏、风电呈现显著的间歇性，其装机容量不断攀升将对电网运行的安全性和稳定性提出巨大挑战，急需一种能提高新能源消纳能力的技术，以降低间歇性新能源大量建设后对电网的冲击。

同时，蒸汽是工业普遍需要的中间工艺产物，中温中压蒸汽被广泛用于热交换器和蒸汽箱等设备中用来加热和加湿，而高温高压蒸汽可用于驱动膨胀机发电，产生可观的经济和社会效益。

为有效消纳用电低谷时太阳能光伏、风电产生的过剩电能，同时产生工业普遍需要的高温高压和中温中压蒸汽，本发明提出一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，充分实现超高温热泵产生的高品质能量阶梯式利用和环境中低压蒸汽罐的回收，产生高温高压蒸汽、中温中压蒸汽、热水和冷水，在减少电网调峰压力的同时，产生显著经济效益。

现有技术中，存在一种阶梯式贮热装置及热水系统，专利申请号为CN202110816005.1 ，该专利本发明涉及储热设备技术领域，具体涉及一种阶梯式贮热装置及热水系统。该专利通过设置高温储热腔、中温储热腔、低温储热腔等设备，以构成阶梯储热装置；以此实现对热量的梯度级利用，但是该系统在使用过程中，需要对传统的热力供电厂大幅度改造升级，成本极高。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，其实现了压缩气体工质膨胀功的有效利用，并有效降低低温膨胀机进口温度，使系统内低温膨胀机出口温度较低，实现低压蒸汽冷凝相变吸热，并产生低温水存储备用，实现了多级阶梯式能量存储，将汽轮机出口乏汽能量的最大化回收利用，提升经济效益。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，包括高温热泵子系统；高温热泵子系统包括压缩机、电动机、高温高压蒸汽发生器、高温回热器、中温中压蒸汽发生器、中温回热器、低温加热器、低温膨胀机、低温吸热器和中温吸热器；电动机连接压缩机；压缩机的出口与高温高压蒸汽发生器的入口相连通，高温高压蒸汽发生器的出口与高温回热器高温进口相连通，高温回热器高温出口与中温中压蒸汽发生器的入口相连通，中温中压蒸汽发生器的出口与中温回热器的高温进口相连接，中温回热器高温出口与低温加热器入口相连通，低温加热器出口与低温膨胀机入口相连通，低温膨胀机出口与低温吸热器的入口相连通，低温吸热器的出口与中温吸热器进口连通，中温吸热器出口与压缩机的进口相连通，构成一个完整的气体侧循环。

根据本发明的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，高温热泵子系统中的工质为二氧化碳、氮气、氦气、氩气或氙气中的任意一种或多种。

根据本发明的基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置，高温热泵子系统中还设有分级加热分级吸热的蒸汽发生子系统，可产生压力15-30MPa/500-900℃高温高压蒸汽，压力2-10MPa/200-400℃中温中压和压力0.1-0.3MPa/50-90℃热水；