CN101949612A - 一种利用城市热网驱动的供冷方式 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于供冷方式技术领域的一种利用城市热网驱动的供冷方式，是一种利用热网热水驱动吸收式制冷机、溶液除湿机来实现用户处的制冷除湿目的，同时，驱动制冷除湿后的热网水可用于生活热水预热，并可进一步通过地埋管将热量回灌至地下，从而逐步降低热网回水温度，回灌至地下的热量冬季可提取出用于供热。在电厂内部，采用凝汽器、蒸汽吸收式热泵和汽-水换热器组合加热的方式，实现热网回水梯级加热。该种方式较常规的分布式供冷方式及集中供冷水的方式，可以在制冷季利用闲置的城市热网资源，增加热电厂的热负荷，回收电厂循环水余热，并利于削减空调负荷造成的电力高峰甚至节能。

Description

一种利用城市热网驱动的供冷方式
技术领域
本发明属于供冷方式技术领域，特别涉及一种利用城市热网驱动的供冷方式。
背景技术
随着经济发展和城市规模的快速扩张，夏季炎热天气下的制冷用电高峰给城市电网调峰带来较大困难。在夏季炎热时期，华北、华中地区曾出现拉闸限电现象，严重影响了居民的正常生活，不利于建设和谐社会。同时，热电联产机组的夏季纯发电工况下的能源利用率较低、经济性差。如何降低夏季制冷用电负荷峰值、提高热电厂的能源利用率和保证夏季居民正常生活的需求是当地政府急需解决的一项重要课题。
一种在夏季利用电厂供热能力提供制冷的方式是在电厂处设置蒸汽驱动吸收式制冷机产生低温冷水，再通过冷水管道输送至用户处。这种方式冷水的供回水温差小，输送冷水量大，管网的投资和泵耗大。另一种方式是将电厂蒸汽通过蒸汽管网输送至用户处，驱动用户处的蒸汽吸收式制冷机，或者将热水通过热水网送至用户热力站，驱动热水吸收式制冷机。对于蒸汽输送而言，沿途损失较大，供应半径有限。对于热水网而言，制冷效率较低。
发明内容
根据上述问题，本发明提出了一种利用城市热网驱动的供冷方式，其特征在于：在电厂内部采用凝汽器、蒸汽吸收式热泵机组和汽-水换热器组合的方式回收电厂余热并逐级加热大热网的供热热水；
汽轮机末级排汽进入所述凝汽器中加热循环水，被冷却凝结后再返回锅炉加热，循环冷却水进入所述凝汽器中，被所述汽轮机排汽加热后送出，作为低位热源进入所述蒸汽吸收式热泵机组，放热降温后再返回凝汽器，完成循环；由汽轮机抽出的蒸汽分为两路，一路作为驱动热源进入所述蒸汽吸收式热泵机组，回收所述循环水余热，并加热大热网，另一路进入所述汽-水换热器，直接加热大热网，两路的蒸汽凝水返回锅炉加热；大热网低温回水返回电厂，进入所述蒸汽吸收式热泵机组被加热后送出，再进入所述汽-水换热器中被加热，加热到大热网供水温度后送出电厂；
大热网高温供水被输送到末端制冷站，在末端制冷站用户侧设有热水吸收式制冷机，大热网高温供水作为驱动热源进入热水吸收式制冷机，制取冷水承担建筑物的冷负荷，冷却方式可采用冷却塔，也可利用土壤地埋管或地下水、污水等冷却，热水降温后由回水管返回电厂。
在用户侧，可设置热水吸收式制冷机和溶液除湿机，大热网高温供水被输送到末端制冷站，首先作为驱动热源进入热水吸收式制冷机，制取高温冷水用于去除建筑显热负荷，从吸收式热泵发生器出来的热水可继续作为溶液除湿空调的驱动热源用于除湿，承担建筑潜热负荷和部分显热负荷，热网热水依次经过热水吸收式制冷机和溶液除湿机后返回电厂。
在用户侧，可在上述设置的基础上增设生活热水预热器，使从溶液除湿机出来的热水进入生活热水预热器，用于预热生活热水，热网热水依次经过热水吸收式制冷机、溶液除湿机和生活热水预热器后返回电厂。
在用户侧，可在上述设置的基础上设置地埋管，使从生活热水出来的热水进入地埋管，回灌部分热量，进一步降低热网回水温度，这部分进入地下的热量可以下个冬季再提取出来供热。热网热水依次经过热水吸收式制冷机、溶液除湿机、生活热水预热器和地埋管后进入回水管，返回电厂。
蒸汽吸收式热泵机组可以采用多级热泵设备相互串联的方式，多级串联的蒸汽吸收式热泵设备可以选用相同型号的，也可以根据运行参数选用不同型号、不同形式的蒸汽型吸收式热泵，如分别选用双效吸收式热泵、单效吸收式热泵、双级吸收式热泵串联加热、逐级提升热水温度的方式。由汽轮机抽出的蒸汽作为驱动热源，凝汽器出口循环水作为低位热源分别进入各级蒸汽吸收式热泵设备；大热网回水被凝汽器预热升温后，依次顺序通过各级蒸汽吸收式热泵设备被逐级加热后，再进入汽-水换热器中加热或直接作为大热网供水送出电厂。
凝汽器进出口管道之间增加旁通管，由调节阀调节旁通水量，可以控制凝汽器进口的循环水温度，使电厂发电生产不会受到大热网参数变化的影响。
在用户侧，当热源侧提供的高温热水驱动能力不足无法满足用户制冷负荷需求时，可采取三种调峰方式，一是在吸收式制冷机处采用燃气补燃，二是吸收式制冷机采用蓄溶液的方式，三是在用户处利用电制冷机调峰。
本发明的特征主要体现在三个方面：第一，热网供回水温差大，远大于区域直接供冷水的温差，从而可以减少循环水量，降低泵耗和管网投资；第二，利用循环冷却水作为吸收式热泵的低位热源，优点是尽可能大限度地回收了电厂发电过程中产生的余热；第三，在末端采用热水吸收式制冷机、溶液除湿机实现制冷除湿，热网水还可预热生活热水及回灌至地下，从而实现热水能量的梯级利用，降低回水温度。
本发明的有益效果为：本发明属于一种利用城市热网驱动的供冷方式，在夏季利用热网提供的热水驱动用户处的吸收式制冷机，制取冷水承担建筑物的冷负荷。该种方式较常规的分布式供冷方式及集中供冷水的方式，可以在制冷季利用闲置的城市热网资源，增加热电厂的热负荷，回收电厂循环水余热，并利于削减空调负荷造成的电力高峰甚至节能。
附图说明
图1为本发明基本的流程示意图；
图2为本发明提出的在用户侧设置热水吸收式制冷机和溶液除湿机的基本流程示意图；
图3为本发明提出的在用户侧设置热水吸收式制冷机、溶液除湿机和生活热水预热器的基本流程示意图；
图4为本发明提出的在用户侧设置热水吸收式制冷机、溶液除湿机、生活热水预热器和地埋管的基本流程示意图；
图5为本发明提出的在电厂处采用三级蒸汽吸收式热泵加热的基本流程示意图；
图中符号：1-汽轮机；2-凝汽器；3-蒸汽吸收式热泵；3a-一级蒸汽吸收式热泵；3b-二级蒸汽吸收式热泵；3c-三级蒸汽吸收式热泵；4-汽-水换热器；5-热水吸收式制冷机；6-溶液除湿机；7-生活热水预热器；8-地埋管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1：基本流程示意图
如图1所示，系统由汽轮机1、凝汽器2、蒸汽吸收式热泵3、汽-水换热器4、热水吸收式制冷机5以及连接管路和附件组成。汽轮机1末级排汽进入凝汽器2中加热循环水，被冷却凝结后再返回锅炉加热；汽轮机1抽出的蒸汽分为两路，一路作为驱动热源进入蒸汽吸收式热泵3，回收循环水余热，并加热大热网，另一路进入汽-水换热器4，直接加热大热网，蒸汽凝水再返回锅炉加热；循环冷却水进入凝汽器2中，被汽轮机排汽加热后送出，作为低位热源进入蒸汽吸收式热泵3，放热降温后再返回凝汽器2，完成循环；大热网低温回水返回电厂后，进入蒸汽吸收式热泵3被加热后送出，再进入汽-水换热器4中被加热，加热到大热网供水温度后送出电厂。大热网高温供水被输送到末端制冷站，作为驱动热源进入热水吸收式制冷机5，热水降温后进入回水管返回电厂。
实施例2：用户侧设置热水吸收式制冷机和溶液除湿机的应用方式
如图2所示，系统由汽轮机1、凝汽器2、蒸汽吸收式热泵3、汽-水换热器4、热水吸收式制冷机5、溶液除湿机6以及连接管路和附件组成。汽轮机1末级排汽进入凝汽器2中加热循环水，被冷却凝结后再返回锅炉加热；汽轮机1抽出的蒸汽分为两路，一路作为驱动热源进入蒸汽吸收式热泵3，回收循环水余热，并加热大热网，另一路进入汽-水换热器4，直接加热大热网，蒸汽凝水再返回锅炉加热；循环冷却水进入凝汽器2中，被汽轮机排汽加热后送出，作为低位热源进入蒸汽吸收式热泵3，放热降温后再返回凝汽器2，完成循环；大热网低温回水返回电厂后，进入蒸汽吸收式热泵3被加热后送出，再进入汽-水换热器4中被加热，加热到大热网供水温度后送出电厂。大热网高温供水被输送到末端制冷站，首先作为驱动热源进入热水吸收式制冷机5，制取高温冷水用于去除建筑显热负荷，从吸收式热泵发生器出来的热水进入溶液除湿机6，作为驱动热源用于除湿，承担建筑潜热负荷和部分显热负荷，热网热水依次经过热水吸收式制冷机和溶液除湿机后返回电厂。
实施例3：用户侧设置热水吸收式制冷机、溶液除湿机和生活热水预热器的应用方式
如图3所示，系统由汽轮机1、凝汽器2、蒸汽吸收式热泵3、汽-水换热器4、热水吸收式制冷机5、溶液除湿机6、生活热水预热器7以及连接管路和附件组成。汽轮机1末级排汽进入凝汽器2中加热循环水，被冷却凝结后再返回锅炉加热；汽轮机1抽出的蒸汽分为两路，一路作为驱动热源进入蒸汽吸收式热泵3，回收循环水余热，并加热大热网，另一路进入汽-水换热器4，直接加热大热网，蒸汽凝水再返回锅炉加热；循环冷却水进入凝汽器2中，被汽轮机排汽加热后送出，作为低位热源进入蒸汽吸收式热泵3，放热降温后再返回凝汽器2，完成循环；大热网低温回水返回电厂后，进入蒸汽吸收式热泵3被加热后送出，再进入汽-水换热器4中被加热，加热到大热网供水温度后送出电厂。大热网高温供水被输送到末端制冷站，首先作为驱动热源进入热水吸收式制冷机5，制取高温冷水用于去除建筑显热负荷，从吸收式热泵发生器出来的热水继续作为溶液除湿空调6的驱动热源用于除湿，承担建筑潜热负荷和部分显热负荷，从溶液除湿机出来的热水再进入生活热水预热器7，用于预热生活热水。热网热水依次经过吸收式制冷机、溶液除湿机和生活热水预热器后进入回水管，返回电厂。
实施例4：用户侧设置热水吸收式制冷机、溶液除湿机、生活热水预热和地埋管的应用方式
如图4所示，系统由汽轮机1、凝汽器2、蒸汽吸收式热泵3、汽-水换热器4、热水吸收式制冷机5、溶液除湿机6、生活热水预热器7、地埋管8以及连接管路和附件组成。汽轮机1末级排汽进入凝汽器2中加热循环水，被冷却凝结后再返回锅炉加热；汽轮机1抽出的蒸汽分为两路，一路作为驱动热源进入蒸汽吸收式热泵3，回收循环水余热，并加热大热网，另一路进入汽-水换热器4，直接加热大热网，蒸汽凝水再返回锅炉加热；循环冷却水进入凝汽器2中，被汽轮机排汽加热后送出，作为低位热源进入蒸汽吸收式热泵3，放热降温后再返回凝汽器2，完成循环；大热网低温回水返回电厂后，进入蒸汽吸收式热泵3被加热后送出，再进入汽-水换热器4中被加热，加热到大热网供水温度后送出电厂。大热网高温供水被输送到末端制冷站，首先作为驱动热源进入热水吸收式制冷机5，制取高温冷水用于去除建筑显热负荷，从吸收式热泵发生器出来的热水继续作为溶液除湿空调6的驱动热源用于除湿，承担建筑潜热负荷和部分显热负荷，从溶液除湿机出来的热水再进入生活热水预热器7，用于预热生活热水，从生活热水预热器出来的热水进入地埋管，与地埋管换热器进行换热，回灌部分热量，进一步降低热网回水温度，这部分进入地下的热量可以下个冬季再提取出来供热。热网热水依次经过吸收式制冷机、溶液除湿机、生活热水预热器和地埋管后进入回水管，返回电厂。
实施例5：采用三级蒸汽吸收式热泵串联加热方式。
如图5所示，系统由汽轮机1、凝汽器2、一级蒸汽吸收式热泵3a、二级蒸汽吸收式热泵3b、三级蒸汽吸收式热泵3c、汽-水换热器4、热水吸收式制冷机5、溶液除湿机6、生活热水预热器7、地埋管8以及连接管路和附件组成。汽轮机1末级排汽进入凝汽器2中加热循环水，被冷却凝结后再返回锅炉加热；汽轮机1抽出的蒸汽分为两路，一路作为驱动热源分别进入一级蒸汽吸收式热泵3a、二级蒸汽吸收式热泵3b、三级蒸汽吸收式热泵3c，回收循环水余热，并逐级加热大热网，另一路进入汽-水换热器4，直接加热大热网，蒸汽凝水再返回锅炉加热；循环冷却水进入凝汽器2中，被汽轮机排汽加热后送出，作为低位热源分别进入一级蒸汽吸收式热泵3a、二级蒸汽吸收式热泵3b和三级蒸汽吸收式热泵3c，放热降温后再返回凝汽器2，完成循环；大热网低温回水返回电厂后，依次通过一级蒸汽吸收式热泵3a、二级蒸汽吸收式热泵3b和三级蒸汽吸收式热泵3c，被逐级加热后送出，再进入汽-水换热器4，加热到大热网供水温度后送出电厂，大热网高温供水被输送到末端制冷站，首先作为驱动热源进入热水吸收式制冷机5，制取高温冷水用于去除建筑显热负荷，从吸收式热泵发生器出来的热水继续作为溶液除湿空调6的驱动热源用于除湿，承担建筑潜热负荷和部分显热负荷，从溶液除湿机出来的热水再进入生活热水预热器7，用于预热生活热水，从生活热水预热器出来的热水进入地埋管8，与地埋管换热器进行换热，回灌部分热量，进一步降低热网回水温度，这部分进入地下的热量可以下个冬季再提取出来供热。热网热水依次经过吸收式制冷机、溶液除湿机、生活热水预热器和地埋管后进入回水管，返回电厂。

Claims (7)

1.一种利用城市热网驱动的供冷方式，其特征在于：在电厂内部采用凝汽器(2)、蒸汽吸收式热泵机组(3)和汽-水换热器(4)组合的方式回收电厂余热并逐级加热大热网的供热热水；
汽轮机(1)末级排汽进入所述凝汽器(2)中加热循环水，被冷却凝结后再返回锅炉加热，循环冷却水进入所述凝汽器(2)中，被所述汽轮机(1)排汽加热后送出，作为低位热源进入所述蒸汽吸收式热泵机组(3)，放热降温后再返回凝汽器(2)，完成循环；由汽轮机(1)抽出的蒸汽分为两路，一路作为驱动热源进入所述蒸汽吸收式热泵机组(3)，回收所述循环水余热，并加热大热网，另一路进入所述汽-水换热器(4)，直接加热大热网，两路的蒸汽凝水返回锅炉加热；大热网低温回水返回电厂，进入所述蒸汽吸收式热泵机组(3)被加热后送出，再进入所述汽-水换热器(4)中被加热，加热到大热网供水温度后送出电厂；
大热网高温供水被输送到末端制冷站，在末端制冷站用户侧设有热水吸收式制冷机(5)，大热网高温供水作为驱动热源进入热水吸收式制冷机(5)，制取冷水承担建筑物的冷负荷，热水降温后由回水管返回电厂。
2.根据权利要求1所述的一种利用城市热网驱动的供冷方式，其特征在于：在用户侧增设溶液除湿机(6)，大热网高温供水被输送到末端制冷站，首先作为驱动热源进入热水吸收式制冷机(5)，制取高温冷水用于去除建筑显热负荷，从吸收式热泵发生器出来的热水作为溶液除湿机的驱动热源用于除湿，承担建筑潜热负荷和部分显热负荷，热网热水依次经过热水吸收式制冷机(5)和溶液除湿机(6)后返回电厂。
3.根据权利要求2所述的一种利用城市热网驱动的供冷方式，其特征在于：在用户侧增设生活热水预热器(7)，从溶液除湿机(6)出来的热水进入生活热水预热器(7)，用于预热生活热水，热网热水依次经过热水吸收式制冷机(5)、溶液除湿机(6)和生活热水预热器(7)后返回电厂。
4.根据权利要求3所述的一种利用城市热网驱动的供冷方式，其特征在于：在用户侧增设地埋管(8)，使从生活热水出来的热水进入地埋管(8)，回灌部分热量，进一步降低热网回水温度，热网热水依次经过热水吸收式制冷机(5)、溶液除湿机(6)、生活热水预热器(7)和地埋管(8)后进入回水管，返回电厂。
5.根据权利要求1至4任意一个权利要求所述的一种利用城市热网驱动的供冷方式，其特征在于：所述蒸汽吸收式热泵机组采用多级热泵设备相互串联的方式，由汽轮机抽出的蒸汽作为驱动热源，凝汽器出口循环水作为低位热源分别进入各级蒸汽吸收式热泵设备；大热网回水被凝汽器预热升温后，依次顺序通过各级蒸汽吸收式热泵设备被逐级加热后，再进入汽-水换热器中加热或直接作为大热网供水送出电厂。
6.根据权利要求1至4任意一个权利要求所述的一种利用城市热网驱动的供冷方式，其特征在于：所述凝汽器进出口管道之间增加旁通管，由调节阀调节旁通水量，可以控制凝汽器进口的循环水温度，使电厂发电生产不会受到大热网参数变化的影响。
7.根据权利要求1至4任意一个权利要求所述的一种利用城市热网驱动的供冷方式，其特征在于：在末端制冷站，当热源侧提供的高温热水驱动能力不足无法满足用户制冷负荷需求时，可采取三种调峰方式，一是在吸收式制冷机处采用燃气补燃，二是吸收式制冷机采用蓄溶液的方式，三是在用户处利用电制冷机调峰。
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