CN105423396A - 供热系统及其中间泵机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供热系统及其中间泵机构，中间泵机构包括用于设置在供水管路上的中间泵及驱动其运行的水泵电机，还包括：第一换热器，第一换热器包括作为其热流体流道的第一换热流道及作为其冷流体流道的第二换热流道，第一换热管道的两端为用于与供水管路连通的供水连通端，第二换热流道为内部具有换热工质的闭合流道；串联于第二换热流道上的透平机及工质泵，透平机的动力输出端与用于水泵电机的动力输入端连通。本发明提供的中间泵机构，将供水管路中一部分水的热量转化为供给水泵电机驱动中间泵运行的机械功，仅需要对驱动换热工质在第二换热流道内循环流动的工质泵供电即可。因此，有效降低了供水管路输送水所需要消耗的电能。
Description
技术领域
本发明涉及供热技术领域，特别涉及一种供热系统及其中间泵机构。
背景技术
目前，高温热源远距离运输过程中，需要设置动力供应装置，以便于热源运输。在供热系统中，供热管路内的供水的温度高于100℃，在远距离运输时，需要在输送过程中设置加压用途的中间泵，中间泵需要通过输入电能使其内的水泵电机运行，进而使中间泵对供水进行加压。因此，供水输送过程中，需要消耗大量的电能。
因此，如何降低电能消耗，是本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种中间泵机构，降低电能消耗。本发明还公开了一种具有上述中间泵机构的供热系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种中间泵机构，包括用于设置在供水管路上的中间泵及驱动其运行的水泵电机，还包括：
第一换热器，所述第一换热器包括作为其热流体流道的第一换热流道及作为其冷流体流道的第二换热流道，所述第一换热管道的两端为用于与所述供水管路连通的供水连通端，所述第二换热流道为内部具有换热工质的闭合流道；
串联于所述第二换热流道上的透平机及工质泵，所述透平机的动力输出端与用于所述水泵电机的动力输入端连通。
优选地，上述中间泵机构中，所述透平机位于所述第二换热流道内的换热工质流出所述第一换热器的一侧，所述工质泵位于所述第二换热流道内的换热工质流入所述第一换热器的一侧。
优选地，上述中间泵机构中，所述透平机与所述工质泵之间设置有第二换热器，所述第二换热流道为所述第二换热器中的热流体流道。
优选地，上述中间泵机构中，所述第二换热器中还设置有与所述第二换热流道热交换的冷流体流道，所述冷流体流道的两端均为用于与回水管路连通的回水连通端。
优选地，上述中间泵机构中，所述回水连通端设置有用于与所述回水管路连通的三通调节阀。
优选地，上述中间泵机构中，所述供水连通端设置有用于与所述供水管路连通的三通调节阀。
优选地，上述中间泵机构中，所述第一换热流道中的流体与所述第二换热流道中的换热工质在所述第一换热器内逆向流动。
优选地，上述中间泵机构中，所述第一换热器包括壳体及设置于壳体内的第一波纹管及第二波纹管；
所述第一波纹管串联于所述第一换热流道内，所述第二波纹管串联于所述第二换热流道内。
本发明提供了一种供热系统，包括供水管路，还包括如上述任一项所述的中间泵机构。
优选地，上述供热系统中，所述第一换热管道的两端分别为第一供水连通端及第二供水连通端；
所述第一供水连通端与所述中间泵的进水端连通，所述第二供水连通端与所述中间泵的出水端连通。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的中间泵机构，供水管路内的热水由第一换热管道的一端流入第一换热器，在第一换热器中与第二换热流道内部的换热工质进行热交换，放热后的热水由第一换热管道的另一端流回供水管路。换热工质在工质泵的作用下在第二换热流道内循环流动，吸收热量后的换热工质进入透平机，透平机将换热工质中蕴有的热能转换成机械功，并将机械功输出至水泵电机，使水泵电机带动中间泵运行，进而使中间泵输送供水管路中的水，而在透平机内释放热能的换热工质流回第一换热器继续换热。本发明提供的中间泵机构，将供水管路中一部分水的热量转化为供给水泵电机驱动中间泵运行的机械功，仅需要对驱动换热工质在第二换热流道内循环流动的工质泵供电即可。因此，有效降低了供水管路输送水所需要消耗的电能。
本发明还提供了一种供热系统，包括如上述任一种的中间泵机构。由于上述中间泵机构具有上述技术效果，具有上述中间泵机构的供热系统也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的中间泵机构的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种中间泵机构，降低电能消耗。本发明还公开了一种具有上述中间泵机构的供热系统。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的中间泵机构的结构示意图。
本发明实施例提供了一种中间泵机构，包括中间泵1、水泵电机2、工质泵3、透平机4及第一换热器5。中间泵1用于设置在供水管路上，水泵电机2驱动中间泵1运行。第一换热器5包括作为第一换热器5的热流体流道的第一换热流道及作为第一换热器5的冷流体流道的第二换热流道，第一换热管道的两端为用于与供水管路连通的供水连通端，第二换热流道为内部具有换热工质的闭合流道。透平机4及工质泵3串联于第二换热流道上，透平机4的动力输出端与用于水泵电机2的动力输入端连通。
本发明实施例提供的中间泵机构，供水管路内的热水由第一换热管道的一端流入第一换热器5，在第一换热器5中与第二换热流道内部的换热工质进行热交换，放热后的热水由第一换热管道的另一端流回供水管路。换热工质在工质泵3的作用下在第二换热流道内循环流动，吸收热量后的换热工质进入透平机4，透平机4将换热工质中蕴有的热能转换成机械功，并将机械功输出至水泵电机2，使水泵电机2带动中间泵1运行，进而使中间泵1输送供水管路中的水，而在透平机4内释放热能的换热工质流回第一换热器5继续换热。本发明实施例提供的中间泵机构，将供水管路中一部分水的热量转化为供给水泵电机2驱动中间泵1运行的机械功，仅需要对驱动换热工质在第二换热流道内循环流动的工质泵3供电即可。因此，有效降低了供水管路输送水所需要消耗的电能。
优选地，透平机4为涡轮机或汽轮机。即，换热工质在第一换热器5内吸收热量后变为高温高压的气态工质，进入透平机4后做工变为高温低压的气态工质，在流回第一换热器5前变为低温低压的液态工质。因此，换热工质的沸点温度应低于供水管路中水的温度。
在本实施例中，透平机4位于第二换热流道内的换热工质流出第一换热器5的一侧，工质泵3位于第二换热流道内的换热工质流入第一换热器5的一侧。通过上述设置，即工质泵3为液体泵，进一步缩小了其用电量。也可以将工质泵3设置为气体泵，在此不再详细介绍。
为了确保流出透平机4的高温低压的气态工质在流回第一换热器5前变为低温低压的液态工质，透平机4与工质泵3之间设置有第二换热器12，第二换热流道为第二换热器12中的热流体流道。也可以将透平机4与第一换热器5之间的第二换热流道的流程增长，通过外界空气进行冷凝。
第二换热器中还设置有与第二换热流道热交换的冷流体流道，冷流体流道的两端均为用于与回水管路连通的回水连通端。通过上述设置，避免了冷却第二换热流道的热量损失，有效提高了能量利用率。因此，换热工质的沸点温度应高于回水管路中水的温度。以供水管路中水的温度为110℃，回水管路中水的温度为45℃，换热工质的沸点温度的取值范围是45℃-110℃，优选75℃-80℃，如乙醇、苯、醋酸乙酯或醋酸乙烯酯等。
为了便于拆装及对中间泵机构的维修及维护，回水连通端设置有用于与回水管路连通的三通调节阀。如图1所示，冷流体流道的两个回水连通端分别为第一回水连通端8及第二回水连通端9，回水管路中的水由第一回水连通端8流入第二换热器12，再由第二回水连通端9流回回水管路。
同理，供水连通端设置有用于与供水管路连通的三通调节阀。第一换热管道的两个供水连通端分别为第一供水连通端6及第二供水连通端7，供水管路中的水由第一供水连通端6流入第一换热器5，再由第二供水连通端7流回供水管路。在对透平机4进行维护及维修时，将第一供水连通端6、第二供水连通端7、第一回水连通端8及第二回水连通端9关闭，，使得第一换热管道及冷流体流道关闭，以便于对中间泵机构的维修及维护。
为了提高换热效率，第一换热流道中的流体与第二换热流道中的换热工质在第一换热器5内逆向流动。也可以使第一换热流道中的流体与第二换热流道中的换热工质同向流动，同样可以达到换热效果。
第一换热器5包括壳体及设置于壳体内的第一波纹管及第二波纹管；第一波纹管串联于第一换热流道内，第二波纹管串联于第二换热流道内。通过上述设置，有效避免了换热工质泄露到供热管路中，提高了使用安全性。也可以在壳体内仅设置一个波纹管，第一换热流道与第二换热流道中的一个与波纹管连通，另一个与壳体内部连通。
本发明实施例还提供了一种供热系统，包括供水管路及如上述任一种中间泵机构。由于上述中间泵机构具有上述技术效果，具有上述中间泵机构的供热系统也应具有同样的技术效果，在此不再一一累述。
进一步地，第一换热管道的两端分别为第一供水连通端6及第二供水连通端7；第一供水连通端6与中间泵1的进水端连通，第二供水连通端7与中间泵1的出水端连通。即，中间泵1位于第一供水连通端6与第二供水连通端7之间，通过上述设置，方便了透平机4与水泵电机2的连接。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种中间泵机构，包括用于设置在供水管路上的中间泵(1)及驱动其运行的水泵电机(2)，其特征在于，还包括：
第一换热器(5)，所述第一换热器(5)包括作为其热流体流道的第一换热流道及作为其冷流体流道的第二换热流道，所述第一换热管道的两端为用于与所述供水管路连通的供水连通端，所述第二换热流道为内部具有换热工质的闭合流道；
串联于所述第二换热流道上的透平机(4)及工质泵(3)，所述透平机(4)的动力输出端与用于所述水泵电机(2)的动力输入端连通。
2.如权利要求1所述的中间泵机构，其特征在于，所述透平机(4)位于所述第二换热流道内的换热工质流出所述第一换热器(5)的一侧，所述工质泵(3)位于所述第二换热流道内的换热工质流入所述第一换热器(5)的一侧。
3.如权利要求2所述的中间泵机构，其特征在于，所述透平机(4)与所述工质泵(3)之间设置有第二换热器(12)，所述第二换热流道为所述第二换热器(12)中的热流体流道。
4.如权利要求3所述的中间泵机构，其特征在于，所述第二换热器中还设置有与所述第二换热流道热交换的冷流体流道，所述冷流体流道的两端均为用于与回水管路连通的回水连通端。
5.如权利要求4所述的中间泵机构，其特征在于，所述回水连通端设置有用于与所述回水管路连通的三通调节阀。
6.如权利要求1所述的中间泵机构，其特征在于，所述供水连通端设置有用于与所述供水管路连通的三通调节阀。
7.如权利要求1所述的中间泵机构，其特征在于，所述第一换热流道中的流体与所述第二换热流道中的换热工质在所述第一换热器(5)内逆向流动。
8.如权利要求1-7任一项所述的中间泵机构，其特征在于，所述第一换热器(5)包括壳体及设置于壳体内的第一波纹管及第二波纹管；
所述第一波纹管串联于所述第一换热流道内，所述第二波纹管串联于所述第二换热流道内。
9.一种供热系统，包括供水管路，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一项所述的中间泵机构。
10.如权利要求9所述的供热系统，其特征在于，所述第一换热管道的两端分别为第一供水连通端(6)及第二供水连通端(7)；
所述第一供水连通端(6)与所述中间泵(1)的进水端连通，所述第二供水连通端(7)与所述中间泵(1)的出水端连通。
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