CN102607090B - 一种利用工业余热的大温差集中供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业余热利用供热系统，公开了一种利用工业余热的大温差集中供热系统。本发明的利用工业余热的大温差集中供热系统包括发电厂吸收式热泵供暖系统、热冷却塔、城市中心主供暖区域等部分。电厂内设置电动热泵、吸收式热泵和基础加热器，将热网回水从30℃加热到130℃后输出。在用户热力站末端，利用梯级换热原理，将不同的热用户需求，在热冷却塔内集中统一处理，从而将热网供热温差增大，比现有热网运行增大约一倍温差，这样会大幅度增加热网的输送能力。同时，热冷却塔可不占用地面面积，具有投资少、运输方便、可以现场组装、冬夏两用的优点。

Description

一种利用工业余热的大温差集中供热系统

技术领域

本发明涉及工业余热利用供热系统，尤其涉及一种利用梯级换热原理的大温差集中供热系统。

背景技术

目前，大型集中热源电厂产生的高温热水，往往需要经过较长距离才能到达热用户处。如降低高温热水网的回水温度，增大供回水温差，可减少输送热水流量，从而降低输配管道的初投资，并减少系统运行中的水泵耗电量；同时，如热网回水温度较低，可为利用电厂汽轮机排汽余热创造条件，使电厂汽轮机不必提高背压或提高较少，电厂发电受到的影响少；在北方寒冷冬季，较低循环冷却水温也可以得到利用。

长期以来，集中供热一次网的供回水温度一般为130℃—60℃，其中回水温度受到用户性质的限制，回到热源处的水温较高。

为了降低热网回水温度，在申请号为96109538.5的中国专利中，提出热网在用户侧一次经过高温换热、低温高效散热器和热泵后，温度降低到一定水平后再回到电厂；但是在用户侧，同时将热网热水依次经过高温换热、低温高效散热器和热泵三个环节，受实际工程条件的制约，系统复杂而难以实现。

又如申请号为200810101065.X，名称为《一种大温差集中供热系统》的发明专利，提出了一种能够有效回收电厂的汽轮机排汽的余热的集中供热方式和工艺，在电厂内部采用凝汽器、蒸汽吸收式热泵和汽水热换汽组合的方式回收电厂余热并逐级加热大热网的供热热水，在末端利用热水吸收式热泵和水-水热换器组合的方式逐级降低大热网的回水温度。但是，在小区热力站设置吸收式换热机组，由于吸收式换热机组价格昂贵，体积庞大，重量大,无论是放置在小区地下机房处于市区；热力站处于市区，寸土寸金，均将使投资大幅增加。

在电厂汽轮机凝汽器余热利用方面，冯太和在其申请的专利200410092465.0中，提出利用吸收式热泵回收电厂余热工艺，但该工艺中，由于热网没有直接回收汽轮机凝汽器余热，而完全靠吸收式热泵只能回收该凝气器余热的一部分，大部分热量仍然排往大气白白浪费掉，系统能源利用率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用工业余热的大温差集中供热系统，在电厂内设置电动热泵、吸收式热泵和基础加热器，将热网回水从30℃加热到130℃后输出，在用户热力站末端，利用梯级换热原理，将不同的末端用户需求，在热冷却塔内集中统一处理，从而将热网供热温差增大，大幅度增加热网的输送能力，同时，热冷却塔可不占用地面面积，具有投资少、运输方便、可以现场组装、冬夏两用的优点。

为了实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：

一种利用工业余热的大温差集中供热系统，包括发电厂吸收式热泵供暖系统、热冷却塔、末端用户、城市中心主供暖区域，在发电厂吸收式热泵供暖系统内设置有电动热泵机组，以及与其串联设置的吸收式热泵余热回收专用机组。

优选的是，电动热泵机组和吸收式热泵余热回收专用机组具体包括汽轮机、汽水换热器、吸收热泵、电动热泵、凝汽器、冷却循环泵、供热循环泵，进入供热系统的进汽先进入汽轮机，并从其内部输出两路排汽，一路排汽先后经过汽水换热器、吸收热泵，另一路排汽经过凝汽器产生凝水，其他气体经过冷却循环泵与吸收热泵形成循环换热管路，经过汽水换热器的管路输出电厂对外进行供热，而从外部回流的管路连接到电动热泵，进入电厂换热管路。

优选的是，还包括土壤源热泵，吸收式热泵a，污水源热泵，区域供暖a，第二部分余热回收包括焦化厂煤气余热板式交换器，吸收式热泵b，焦化厂煤气余热，区域供暖b部分。

优选的是，吸收式热泵a从土壤源热泵、污水源热泵以及电厂输出的热水管路三个热源集中，并向区域供暖a供热。

优选的是，焦化厂煤气余热板式交换器吸收焦化厂煤气余热，吸收式热泵b从焦化厂煤气余热板式交换器以及电厂输出的热水管路三个热源集中，并向区域供暖b供热。

优选的是，发电厂吸收式热泵供暖系统输出的热水管路中的水为电厂来水，电厂来水经过区域供暖a和区域供暖b进行供热后，继续通入到热冷却塔，并从热冷却塔底部输出管路，其内为电厂回水向发电厂回流。

优选的是，在城市中心主供暖区域热力站内设置热冷却塔，热冷却塔内部设置多组不同的换热盘管，通过热冷却塔集中处理，将不同温度等级的热水分配到末端用户。

优选的是，每条通入到末端用户的管路上设置有水泵。

优选的是，电厂来水温度为130℃，电厂回水温度为30℃。

优选的是，发电厂吸收式热泵供暖系统的水通过电动热泵机组和吸收式热泵余热回收专用机组，使得30℃电厂回水得到温度提升。

优选的是，热冷却塔内部的多组换热盘管梯级冷却、逐级降温，提供90℃左右的供回水温差。

优选的是，在城市中心主供暖区域的供热管路中的热水通过多个末端用户供热后的逐级降温，回水温度达到30℃。

优选的是，发电厂吸收式热泵供暖系统内还设置有基础加热器，对电厂回水进行辅助加热。

本发明的利用工业余热的大温差集中供热系统包括以上各项特征的任意组合。

本发明的利用工业余热的大温差集中供热系统的有益效果为：

1.电厂内通过电动热泵、吸收式热泵串联，并增加基础加热器，将热网回水从30℃加热到130℃后输出。

2.在用户热力站末端，利用梯级换热原理，将不同的热用户需求，在热冷却塔内集中统一处理，从而将热网供热温差增大，比现有热网运行增大约一倍温差，大幅度增加热网的输送能力。同时，热冷却塔可不占用地面面积，具有投资少、运输方便、可以现场组装、冬夏两用等优点。

附图说明

图1为按照本发明的利用工业余热的大温差集中供热系统的一优选实施例的示意图。

附图标记为：发电厂吸收式热泵供暖系统A，热冷却塔B，电厂来水C，电厂回水D，末端用户E，城市中心主供暖区域F，进汽G，排汽H，凝水I，汽轮机1，汽水换热器2，吸收热泵3，电动热泵4，凝汽器5，冷却循环泵6，供热循环泵7，土壤源热泵8，吸收式热泵a9，污水源热泵10，区域供暖a11，焦化厂煤气余热板式交换器12，吸收式热泵b13，焦化厂煤气余热14，区域供暖b15，换热盘管16，水泵17。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的内容进行描述，以下的描述仅是示范性和解释性的，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

一种利用工业余热的大温差集中供热系统，如图1所示，包括发电厂吸收式热泵供暖系统A、热冷却塔B、末端用户E、城市中心主供暖区域F，在发电厂吸收式热泵供暖系统A内设置有电动热泵机组，以及与其串联设置的吸收式热泵余热回收专用机组。

电动热泵机组和吸收式热泵余热回收专用机组具体包括汽轮机1、汽水换热器2、吸收热泵3、电动热泵4、凝汽器5、冷却循环泵6、供热循环泵7，进入供热系统的进汽G先进入汽轮机1，并从其内部输出两路排汽H，一路排汽H先后经过汽水换热器2、吸收热泵3，另一路排汽H经过凝汽器5产生凝水I，其他气体经过冷却循环泵6与吸收热泵3形成循环换热管路，经过汽水换热器2的管路输出电厂对外进行供热，而从外部回流的管路连接到电动热泵4，进入电厂换热管路。

本发明的系统还包括土壤源热泵8，吸收式热泵a9，污水源热泵10，区域供暖a11，第二部分余热回收包括焦化厂煤气余热板式交换器12，吸收式热泵b13，焦化厂煤气余热14，区域供暖b15部分。吸收式热泵a9从土壤源热泵8、污水源热泵10以及电厂输出的热水管路三个热源集中，并向区域供暖a11供热。焦化厂煤气余热板式交换器12吸收焦化厂煤气余热14，吸收式热泵b13从焦化厂煤气余热板式交换器12以及电厂输出的热水管路三个热源集中，并向区域供暖b15供热。

发电厂吸收式热泵供暖系统A输出的热水管路中的水为电厂来水C，电厂来水C经过区域供暖a11和区域供暖b15进行供热后，继续通入到热冷却塔B，并从热冷却塔B底部输出管路，其内为电厂回水D向发电厂回流。

在城市中心主供暖区域F热力站内设置热冷却塔B，热冷却塔B内部设置多组不同的换热盘管16，通过热冷却塔B集中处理，将不同温度等级的热水分配到末端用户E。每条通入到末端用户E的管路上设置有水泵17。电厂来水C为130℃，电厂回水D为30℃。

发电厂吸收式热泵供暖系统A的水通过电动热泵机组和吸收式热泵余热回收专用机组，使得30℃电厂回水D得到温度提升。发电厂吸收式热泵供暖系统A内还设置有基础加热器，对电厂回水D进行辅助加热。

热冷却塔B内部的多组换热盘管16梯级冷却、逐级降温，提供90℃左右的供回水温差。在城市中心主供暖区域F的供热管路中的热水通过多个末端用户E供热后的逐级降温，回水温度达到30℃。

本发明的利用工业余热的大温差集中供热系统包括以上各项特征的任意组合。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

与任何发明相同，本发明的基础是已经公知的现有技术，其各个组成部分也来自于现有技术，为了使本说明书简明，对这些组成部分并没有事无巨细地一一详细描述，本领域技术人员在阅读了本说明书后自然知其所云。在阅读了本说明书后，本领域技术人员会相信，由这些现有技术的结合构成的本发明凝结了发明人大量创造性劳动的结果。

本领域技术人员同样不难看出，本发明是对现有技术的改进，是为解决现有技术中存在的技术问题而将这些现有技术中的要素进行的结合，这种结合凝结了大量的创造性劳动，是发明人大量理论研究和科学实验的结晶。在没有阅读本发明之前，本领域技术人员显然是不容易想到本发明的各个方案的，而在阅读了本说明书后，本领域技术人员不必再付出创造性劳动即可实现本发明的基本技术方案。

Claims (12)

1.一种利用工业余热的大温差集中供热系统，包括发电厂吸收式热泵供暖系统(A) 、热冷却塔(B)、末端用户(E)、城市中心主供暖区域(F)，其特征在于，在所述发电厂吸收式热泵供暖系统(A)内设置有电动热泵机组，以及与其串联设置的吸收式热泵余热回收专用机组；在所述的城市中心主供暖区域(F)热力站内设置所述热冷却塔(B)，所述热冷却塔(B)内部设置多组不同的换热盘管(16)，通过所述热冷却塔(B)集中处理，将不同温度等级的热水分配到所述末端用户(E)。

2.如权利要求1所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，所述电动热泵机组和吸收式热泵余热回收专用机组具体包括汽轮机(1)、汽水换热器(2)、吸收热泵(3)、电动热泵(4)、凝汽器(5)、冷却循环泵(6)、供热循环泵(7)，进入供热系统的进汽(G)先进入所述汽轮机(1)，并从其内部输出两路排汽(H)，一路排汽(H)先后经过汽水换热器(2)、吸收热泵(3)，另一路排汽(H)经过所述凝汽器(5)产生凝水(I)，其他气体经过冷却循环泵(6)与所述吸收热泵(3)形成循环换热管路，经过所述汽水换热器(2)的管路输出电厂对外进行供热，而从外部回流的管路连接到所述电动热泵(4)，进入电厂换热管路。

3.如权利要求1所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，还包括土壤源热泵(8)，吸收式热泵a(9)，污水源热泵(10)，区域供暖a(11)，第二部分余热回收包括焦化厂煤气余热板式交换器(12)，吸收式热泵b(13)，焦化厂煤气余热(14)，区域供暖b(15)部分。

4.如权利要求3所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，所述吸收式热泵a(9)从所述土壤源热泵(8)、污水源热泵(10)以及电厂输出的热水管路三个热源集中，并向所述区域供暖a(11)供热。

5.如权利要求3所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，所述焦化厂煤气余热板式交换器(12)吸收焦化厂煤气余热(14)，所述吸收式热泵b(13)从所述焦化厂煤气余热板式交换器(12)以及电厂输出的热水管路三个热源集中，并向所述区域供暖b(15)供热。

6.如权利要求1所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，所述发电厂吸收式热泵供暖系统(A)输出的热水管路中的水为电厂来水(C)，所述的电厂来水(C)经过区域供暖a(11)和区域供暖b(15)进行供热后，继续通入到热冷却塔(B)，并从所述热冷却塔(B)底部输出管路，其内为电厂回水(D)向发电厂回流。

7.如权利要求1所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，每条通入到末端用户(E)的管路上设置有水泵(17)。

8.如权利要求6所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，所述电厂来水(C)温度为130℃，所述电厂回水(D)温度为30℃。

9.如权利要求8所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，所述发电厂吸收式热泵供暖系统(A)的水通过电动热泵机组和吸收式热泵余热回收专用机组，使得30℃电厂回水(D)得到温度提升。

10.如权利要求1所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，所述热冷却塔(B)内部的多组换热盘管(16)梯级冷却、逐级降温，提供90℃左右的供回水温差。

11.如权利要求1所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，在所述的城市中心主供暖区域(F)的供热管路中的热水通过多个末端用户(E)供热后的逐级降温，回水温度达到30℃。

12.如权利要求9所述的利用工业余热的大温差集中供热系统，其特征在于，所述发电厂吸收式热泵供暖系统(A)内还设置有基础加热器，对所述电厂回水(D)进行辅助加热。