[发明专利]一种太阳能、热水锅炉和热泵耦合供能系统

说明书

本发明公开一种太阳能、热水锅炉和热泵耦合供能系统，包括太阳能聚光集热装置、熔盐罐、化石燃料热水锅炉、热泵装置、汽轮机、换热设备等。该系统以太阳能熔盐储热为主要利用能源并有效地耦合化石燃料热水锅炉和机械功驱动热泵，利用太阳能熔盐储热产生高温高压蒸汽，继之推动蒸汽轮机发电，同时利用汽轮机抽汽驱动热泵有效利用低品位能源；利用烟气换热器和热泵回收烟气热量并分别转移到冷凝水和供热回水中，实现烟气热量的充分利用。整体来看，系统具有多能耦合互补节能减排的优势，充分体现能势匹配，实现能量的梯级利用，并能同时产生蒸汽、电能、热水等多种能源。

技术领域

本发明属于多能互补耦合技术领域，涉及一种太阳能、热水锅炉和热泵耦合供能系统，具体是通过将太阳能、热水锅炉和热泵耦合从而实现系统能量的充分利用并且同时获得电能、蒸汽、热水的一套系统。

背景技术

能源是人类生存和发展的基石，是经济社会持续发展和国家安全的重要保障。针对能源利用现状，大力开展清洁、低碳、高效的能源利用方式是改变能源结构的主要方式。太阳能是一种储量丰富、分布广泛、清洁环保的可再生能源，使用太阳能对减排具有重要的意义。太阳能光热发电是太阳能有效利用的方式之一。通过聚光集热装置将太阳辐射能进行聚集加热传热流体，传热流体与水进行换热产生高温高压的蒸汽驱动汽轮机做功发电；太阳能光热发电有槽式、塔式和碟式3种，目前槽式太阳能光热系统得到了商业化的应用；槽式系统一般使用导热油作为传热流体，导热油的运行温度在400℃左右，产生蒸汽的温度较低。太阳能具有间歇性的特点，受昼夜、天气影响较大，不稳定。现有技术中，槽式熔盐光热发电系统将熔盐作为传热和储热介质；熔盐运行温度在550℃左右，可以产生温度更高的蒸汽，并且熔盐也是一种优良的储热介质，可以解决太阳能不稳定的问题。

据研究表明，排烟热损失在锅炉热损失中占比最大，排烟中水蒸气的汽化潜热并没有完全利用，造成了一定的热量损失。热泵作为一种能够充分利用低品位热能的高效节能装置而受到广泛关注。热泵的工作原理是以逆循环方式迫使低温物体的热量流向高温物体，仅消耗少量的功就可以得到较大的供热量，可以把难以利用的低品位热能有效的利用起来。热泵性能一般用COP性能系数来评价，通常热泵的制冷系数为3-4左右，也就是说，热泵能够将自身所需能量的3到4倍的热能从低温物体传送到高温物体。在应用时，可以考虑将热泵和某些低品位热源结合起来，实现能量的充分利用。

多能互补耦合系统是指利用不同能源在品位、时间、空间、价格和供应稳定性等方面具有互相补缺的特性，把传统能源和可再生能源综合利用，提供电能、燃气、热水等能源，减少碳排放。在该系统中优先使用可再生能源，降低对传统能源的依赖。将能量按照品味高低进行梯级综合利用，实现“温度对口、品质对口”。该系统对能源系统利用效率的提高以及节能减排都具有重要的意义。因此，如何合理高效地将各种能源互补耦合起来，实现能量的梯级综合利用是多能互补耦合技术面临的问题之一。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种太阳能、热水锅炉和热泵耦合供能系统，以太阳能为主要利用能源并有效地耦合热水锅炉和热泵，深度回收烟气余热，实现能量的梯级利用，同时产生电能、蒸汽和热水3种能源。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种太阳能、热水锅炉和热泵耦合供能系统，包括太阳能光热发电系统，热泵循环回路和热水锅炉，所述太阳能光热发电系统包括熔盐循环回路和循环水路；所述热泵循环回路包括热泵蒸发器；

所述熔盐循环回路包括太阳能集热装置、高温熔盐罐、过热器、蒸汽发生器和低温熔盐罐；所述低温熔盐罐的出口与太阳能集热装置的进口连接，所述太阳能集热装置的出口依次与高温熔盐罐和过热器熔盐侧的进口连接，所述过热器熔盐侧的出口依次与蒸汽发生器的熔盐侧和低温熔盐罐的进口连接；