CN105972673B - 一种中继能源站型大温差供热系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中继能源站型大温差供热系统及方法，包括在中继能源站向用户供热的热网供水管路以及从用户返回的热网回水管路，在供水管路和回水管路之间连接有大温差供热装置，本发明的优势在于，热网回水以并联的方式进入机组的蒸发器与吸收器，分别充当供热机组的低温热源与中温热源，部分热网回水在蒸发器内放出热量，降低温度回到热源站，拉大供回水温差；其余热网回水串联流经吸收器、冷凝器，充分回收低温热源的热量和驱动热源热量，作为供热热源并入热网供水，进入热用户。
Description
技术领域
本发明属于供热能源领域，特别涉及一种中继能源站型大温差供热系统及方法。
背景技术
随着城市规模的不断发展，城市集中供热面积不断增大，超出了既有管网达到的设计流量，产生较大的输送瓶颈。需要对整体管网扩容改造，然而整体管网的扩容改造投入资金庞大，改造困难、周期长，面对这种问题，可以选择在各个热力站新增使用常规的热力站型大温差换热机组，可实现供暖热网回水大幅降低，增加供回水温度，不改变既有管网的前提实现热网供热能力的大幅增加，但是由于大多数热力站已建时间较长，设计紧凑，无剩余空间更换常规热力站大温差机组，少部分热力站的更换并不能使供热管网回水温度出现明显下降的效果。
发明内容
本发明的目的是提出一种中继能源站型大温差供热系统及方法，是针对上述问题提出的一种中继能源站型大温差供热系统及其设备，可选在中继能源站对热网回水进行统一处理，将回水的热量传递给供热管网供水，大幅度降低总回水温度，间接实现了下游多个热力站的大温差供热效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种中继能源站型大温差供热系统，包括在中继能源站向用户供热的热网供水管路以及从用户返回的热网回水管路，在供水管路和回水管路之间连接有大温差供热装置，所述大温差供热装置包括有热源发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，冷凝器内中部有冷凝管，底部有冷凝水仓；蒸发器内中部有蒸发管、上部有喷淋管、底部有存放用于产生蒸发汽体的冷剂水仓；吸收器内的中部有吸热管、上部有喷淋管、底部有存放吸热后的稀溶液仓；其中，在所述回水管路中设置有一个断点，断点一端连接用户返回管路，断点另一端连接热源站，所述用户返回管路分别通过阀门连接蒸发器的蒸发管进口和吸收器的吸热管进口，所述蒸发器的蒸发管出口连接在断点另一端与热源站连接的管路上，所述吸收器的吸热管出口连接冷凝器的冷凝管进口，冷凝器的出口连接在热网供水管路上；所述蒸发器的蒸发气体出口连接吸收器的蒸汽入口，所述蒸发器上端通过一个接口与冷凝器底部冷凝水仓连接，所述蒸发器的冷剂水仓通过一个冷剂泵连接蒸发器自身的喷淋管，所述吸收器稀溶液仓通过一个溶液泵和稀溶液输送管连接至热源发生器被加热液输入口，热源发生器的加热液输出口通过浓溶液输送管连接吸收器的喷淋管；热源发生器的热蒸汽出口通过管路连接冷凝器的热蒸汽进口；在所述用户返回管路上设置有中继加压泵。
方案进一步是：在所述断点设置有一个截止阀，截止阀将回水管路断路，截止阀一端连接用户返回管路，截止阀另一端连接热源站。
方案进一步是：所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管上设置有一个溶液热交换器，所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管通过所述溶液热交换器进行热交换。
方案进一步是：所述热源发生器是天然气、蒸汽、高温热水、高温烟气中的一种或几种热源组合的热源发生器。
方案进一步是：所述冷凝器、蒸发器、吸收器采用管壳式换热器结构，热网回水在管内流动，设备内部介质在管外流动，通过换热管进行热传递。
方案进一步是：所述溶液热交换器为全封闭真空板式换热器，溴化锂浓溶液和稀溶液在其内部进行热交换。
方案进一步是：所述冷剂泵和溶液泵采用真空屏蔽泵。
一种基于大温差供热系统的工作方法，所述系统包括在中继能源站向用户供热的热网供水管路以及从用户返回的热网回水管路，在供水管路和回水管路之间连接有大温差供热装置，所述大温差供热装置包括有热源发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，冷凝器内中部有冷凝管，底部有冷凝水仓；蒸发器内中部有蒸发管、上部有喷淋管、底部有存放用于产生蒸发汽体的冷剂水仓；吸收器内的中部有吸热管、上部有喷淋管、底部有存放吸热后的稀溶液仓；在所述回水管路中设置有一个断点，断点一端连接用户返回管路，断点另一端连接热源站，所述用户返回管路分别通过阀门连接蒸发器的蒸发管进口和吸收器的吸热管进口，所述蒸发器的蒸发管出口连接在断点另一端与热源站连接的管路上，所述吸收器的吸热管出口连接冷凝器的冷凝管进口，冷凝器的出口连接在热网供水管路上；所述蒸发器的蒸发气体出口连接吸收器的蒸汽入口，所述蒸发器上端通过一个接口与冷凝器底部冷凝水仓连接，所述蒸发器的冷剂水仓通过一个冷剂泵连接蒸发器自身的喷淋管，所述吸收器稀溶液仓通过一个溶液泵和稀溶液输送管连接至热源发生器被加热液输入口，热源发生器的加热液输出口通过浓溶液输送管连接吸收器的喷淋管；热源发生器的热蒸汽出口通过管路连接冷凝器的热蒸汽进口；在所述用户返回管路上设置有中继加压泵，中继加压泵将热网回水注入蒸发器的蒸发管和吸收器的吸热管；所述工作方法是：热源在热源发生器内放热，加热通过溶液泵注入的稀溶液，产生蒸汽和浓溶液；浓溶液经过溶液热交换器与稀溶液换热降温后进入吸收器；蒸汽进入冷凝器在加热冷凝管中的热网回水的过程中冷凝成液态冷剂水；冷剂水进入蒸发器在吸收蒸发管内热网回水的热量过程中蒸发并使热网回水降温；蒸发器中没有完全蒸发的冷剂水经过冷剂泵循环喷淋继续蒸发吸热；蒸发器内产生的水蒸气进入吸收器，被浓溶液吸收形成稀溶液，吸收过程放出热量加热热网回水；稀溶液被溶液泵打出进入热源发生器中被加热，形成完整内部循环。
方案进一步是：所述稀溶液和浓溶液是溴化锂溶液。
方案进一步是：所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管上设置有一个溶液热交换器，所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管通过所述溶液热交换器进行热交换。
本发明的优势在于，热网回水以并联的方式进入机组的蒸发器与吸收器，分别充当供热机组的低温热源与中温热源，部分热网回水在蒸发器内放出热量，其余热网回水串联流经吸收器、冷凝器，充分回收低温热源的热量和驱动热源热量，作为供热热源并入热网供水，进入热用户。能源站型达温差供热机组在运行时承担热网热源的部分供热能力，弥补了上游热源供热的不足，同时实现了热网的超低温回水，增大管网供回水温差，扩大了管网的供热输送能力，并为供热电厂回收循环水余热创造条件。通过本系统，采用天然气、蒸汽、高温热水、高温烟气等一种或多种驱动模式，可以实现提高热网超低温回水的效果，并将部分热网回水升温作为热网供水循环供热，同时实现多个热力站超低温回水的效果。
本发明较常规热网运行增大热网供回水温差，大幅度增加热网的输送能力；中继能源站型大温差供热系统可间接实现多个热力站大温差效果；供热效果不变的情况下，热源处热网一次供水大大减少，降低了热源处热网循环泵的能耗。
本发明中继能源站型大温差供热系统冷凝器热水出口温度与主干网供水温度相同，不影响下游供热参数。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1本发明系统结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种中继能源站型大温差供热系统，是在中继能源站安装能源站型供热机组；供热机组所需的低温热源与中温热源的水均取自供热管网回水，利用能源站型大温差供热机组的运行热性，将流经机组蒸发器的部分热网回水降温，放出的热量和驱动热量共同使流经机组吸收器、冷凝器的部分回水升温至与热网供水相同的温度，升温后的中温热源水与热网一次供水相互混合，进入后面的用户侧热力站进行换热。
如图1所示，所述系统包括在中继能源站向用户供热的热网供水的管路以及从用户返回的热网回水的管路，在供水管路和回水管路之间连接有大温差供热装置，所述大温差供热装置包括有热源发生器1、冷凝器2、蒸发器3和吸收器4，冷凝器内中部有冷凝管201，底部有冷凝水仓202；蒸发器内中部有蒸发管301、上部有喷淋管302、底部有存放用于产生蒸发汽体的冷剂水仓303；吸收器内的中部有吸热管401、上部有喷淋管402、底部有存放吸热后的稀溶液仓403；其中，在所述回水管路中设置有一个断点9，断点一端连接用户10的返回管路，断点另一端连接热源站11，所述用户返回管路分别通过阀门12和13连接蒸发器的蒸发管进口和吸收器的吸热管进口，所述蒸发器的蒸发管出口连接在断点另一端与热源站连接的管路上，所述吸收器的吸热管出口连接冷凝器的冷凝管进口，冷凝器的出口连接在热网供水管路上；所述蒸发器的蒸发气体出口连接吸收器的蒸汽入口，所述蒸发器上端通过一个接口与冷凝器底部冷凝水仓连接，所述蒸发器的冷剂水仓通过一个冷剂泵6连接蒸发器自身的喷淋管，所述吸收器稀溶液仓通过一个溶液泵7和稀溶液输送管连接至热源发生器被加热液输入口，热源发生器的加热液输出口通过浓溶液输送管连接吸收器的喷淋管；热源发生器的热蒸汽出口通过管路连接冷凝器的热蒸汽进口；在所述用户返回管路上设置有中继加压泵8；所述中继加压泵为热网水管道泵，用于克服机组自身阻力设置。
实施例中：为了在温差供热装置出故障或维修时恢复原有线路正常工作，在所述断点设置有一个截止阀14，截止阀将回水管路断路，截止阀一端连接用户返回管路，截止阀另一端连接热源站。
实施例中：所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管上设置有一个溶液热交换器5，所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管通过所述溶液热交换器进行热交换。
作为天然气直燃型发生器采用燃烧炉胆，天然气在内部燃烧加热外部介质；蒸汽、高温热水、高温烟气发生器采用管壳式换热器结构，加热热源在内部流动加热外部介质。
实施例中：所述热源发生器是天然气、蒸汽、高温热水、高温烟气中的一种或几种热源组合的热源发生器。例如热源可以单独是天然气或高温烟气，也可以是蒸汽和高温热水的组合；或者是高温烟气和蒸汽或高温热水的组合。
实施例中：所述冷凝器、蒸发器、吸收器采用管壳式换热器结构，热网回水在管内流动，设备内部介质在管外流动，通过换热管进行热传递。
实施例中：所述溶液热交换器为全封闭真空板式换热器，溴化锂浓溶液和稀溶液在其内部进行热交换。
实施例中：所述冷剂泵和溶液泵采用真空屏蔽泵。
实施例2：
一种基于实施例1所述中继能源站型大温差供热系统的工作方法，因此实施例中的内容也应被看作是本实施例中的内容，所述系统包括在中继能源站向用户供热的热网供水管路以及从用户返回的热网回水管路，在供水管路和回水管路之间连接有大温差供热装置，所述大温差供热装置包括有热源发生器1、冷凝器2、蒸发器3和吸收器4，冷凝器内中部有冷凝管，底部有冷凝水仓；蒸发器内中部有蒸发管、上部有喷淋管、底部有存放用于产生蒸发汽体的冷剂水仓；吸收器内的中部有吸热管、上部有喷淋管、底部有存放吸热后的稀溶液仓；在所述回水管路中设置有一个断点，断点一端连接用户返回管路，断点另一端连接热源站，所述用户返回管路分别通过阀门连接蒸发器的蒸发管进口和吸收器的吸热管进口，所述蒸发器的蒸发管出口连接在断点另一端与热源站连接的管路上，所述吸收器的吸热管出口连接冷凝器的冷凝管进口，冷凝器的出口连接在热网供水管路上；所述蒸发器的蒸发气体出口连接吸收器的蒸汽入口，所述蒸发器上端通过一个接口与冷凝器底部冷凝水仓连接，所述蒸发器的冷剂水仓通过一个冷剂泵6连接蒸发器自身的喷淋管，所述吸收器稀溶液仓通过一个溶液泵7和稀溶液输送管连接至热源发生器被加热液输入口，热源发生器的加热液输出口通过浓溶液输送管连接吸收器的喷淋管；热源发生器的热蒸汽出口通过管路连接冷凝器的热蒸汽进口；在所述用户返回管路上设置有中继加压泵，中继加压泵将热网回水注入蒸发器的蒸发管和吸收器的吸热管；所述工作方法是：热源在热源发生器内放热，加热通过溶液泵7注入的稀溶液，产生蒸汽和浓溶液；浓溶液经过溶液热交换器5与稀溶液换热降温后进入吸收器4；蒸汽进入冷凝器2在加热冷凝管中的热网回水的过程中冷凝成液态冷剂水；冷剂水进入蒸发器3在吸收蒸发管内热网回水的热量过程中蒸发并使热网回水降温；蒸发器3中没有完全蒸发的冷剂水经过冷剂泵6循环喷淋继续蒸发吸热；蒸发器3内产生的水蒸气进入吸收器4，被浓溶液吸收形成稀溶液，吸收过程放出热量加热热网回水；稀溶液被溶液泵7打出进入热源发生器1中被加热，形成完整内部循环。
其中：所述稀溶液和浓溶液是溴化锂溶液；所述热源发生器是天然气、蒸汽、高温热水、高温烟气中的一种或几种热源组合的热源发生器。
同样：所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管上设置有一个溶液热交换器，所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管通过所述溶液热交换器进行热交换。
从外部看，热网回水通过中继泵8升压后，以并联的方式分别进入机组的蒸发器3与吸收器4，流经蒸发器3的部分热网回水被冷剂水蒸发吸热而降温，降温后的热网水回到热网回水管中，实现热网超低温回水；进入吸收器4的热网回水被吸收水蒸气的稀溶液加热，升温后再通过冷凝器2进一步升温至与原热网供水相同的温度，进入热网供水管路与原热网供水混合作为热源对热用户供热。
机组在故障状态下，可通过打开热网回水管道上的旁通门14将温差供热装置旁通，隔离恢复为常规供热方式，确保整个供热系统安全、稳定运行。
Claims (9)
1.一种中继能源站型大温差供热系统，包括在中继能源站向用户供热的热网供水管路以及从用户返回的热网回水管路，在供水管路和回水管路之间连接有大温差供热装置，所述大温差供热装置包括有热源发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，冷凝器内中部有冷凝管，底部有冷凝水仓；蒸发器内中部有蒸发管、上部有喷淋管、底部有存放用于产生蒸发汽体的冷剂水仓；吸收器内的中部有吸热管、上部有喷淋管、底部有存放吸热后的稀溶液仓；其特征在于，在所述回水管路中设置有一个断点，断点一端连接用户返回管路，断点另一端连接热源站，所述用户返回管路分别通过阀门连接蒸发器的蒸发管进口和吸收器的吸热管进口，所述蒸发器的蒸发管出口连接在断点另一端与热源站连接的管路上，所述吸收器的吸热管出口连接冷凝器的冷凝管进口，冷凝器的出口连接在热网供水管路上；所述蒸发器的蒸发气体出口连接吸收器的蒸汽入口，所述蒸发器上端通过一个接口与冷凝器底部冷凝水仓连接，所述蒸发器的冷剂水仓通过一个冷剂泵连接蒸发器自身的喷淋管，所述吸收器稀溶液仓通过一个溶液泵和稀溶液输送管连接至热源发生器被加热液输入口，热源发生器的加热液输出口通过浓溶液输送管连接吸收器的喷淋管；热源发生器的热蒸汽出口通过管路连接冷凝器的热蒸汽进口；在所述用户返回管路上设置有中继加压泵，在所述断点设置有一个截止阀，截止阀将回水管路断路，截止阀一端连接用户返回管路，截止阀另一端连接热源站。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管上设置有一个溶液热交换器，所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管通过所述溶液热交换器进行热交换。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述热源发生器是天然气、蒸汽、高温热水、高温烟气中的一种或几种热源组合的热源发生器。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷凝器、蒸发器、吸收器采用管壳式换热器结构，热网回水在管内流动，设备内部介质在管外流动，通过换热管进行热传递。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述溶液热交换器为全封闭真空板式换热器，溴化锂浓溶液和稀溶液在其内部进行热交换。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷剂泵和溶液泵采用真空屏蔽泵。
7.一种基于大温差供热系统的工作方法，所述系统包括在中继能源站向用户供热的热网供水管路以及从用户返回的热网回水管路，在供水管路和回水管路之间连接有大温差供热装置，所述大温差供热装置包括有热源发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，冷凝器内中部有冷凝管，底部有冷凝水仓；蒸发器内中部有蒸发管、上部有喷淋管、底部有存放用于产生蒸发汽体的冷剂水仓；吸收器内的中部有吸热管、上部有喷淋管、底部有存放吸热后的稀溶液仓；在所述回水管路中设置有一个断点，断点一端连接用户返回管路，断点另一端连接热源站，所述用户返回管路分别通过阀门连接蒸发器的蒸发管进口和吸收器的吸热管进口，所述蒸发器的蒸发管出口连接在断点另一端与热源站连接的管路上，所述吸收器的吸热管出口连接冷凝器的冷凝管进口，冷凝器的出口连接在热网供水管路上；所述蒸发器的蒸发气体出口连接吸收器的蒸汽入口，所述蒸发器上端通过一个接口与冷凝器底部冷凝水仓连接，所述蒸发器的冷剂水仓通过一个冷剂泵连接蒸发器自身的喷淋管，所述吸收器稀溶液仓通过一个溶液泵和稀溶液输送管连接至热源发生器被加热液输入口，热源发生器的加热液输出口通过浓溶液输送管连接吸收器的喷淋管；热源发生器的热蒸汽出口通过管路连接冷凝器的热蒸汽进口；在所述用户返回管路上设置有中继加压泵，中继加压泵将热网回水注入蒸发器的蒸发管和吸收器的吸热管；其特征在于，所述工作方法是：热源在热源发生器内放热，加热通过溶液泵注入的稀溶液，产生蒸汽和浓溶液；浓溶液经过溶液热交换器与稀溶液换热降温后进入吸收器；蒸汽进入冷凝器在加热冷凝管中的热网回水的过程中冷凝成液态冷剂水；冷剂水进入蒸发器在吸收蒸发管内热网回水的热量过程中蒸发并使热网回水降温；蒸发器中没有完全蒸发的冷剂水经过冷剂泵循环喷淋继续蒸发吸热；蒸发器内产生的水蒸气进入吸收器，被浓溶液吸收形成稀溶液，吸收过程放出热量加热热网回水；稀溶液被溶液泵打出进入热源发生器中被加热，形成完整内部循环。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述稀溶液和浓溶液是溴化锂溶液。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管上设置有一个溶液热交换器，所述稀溶液输送管和所述浓溶液输送管通过所述溶液热交换器进行热交换。
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