CN106610044A - 一种扩大热电联产集中供热规模的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扩大热电联产集中供热规模的系统，从热电厂的汽‑水换热器出来的高温一次热网供水分成两路，一路进入多热源驱动吸收式热泵中作为驱动热源，放热降温后进入换热器A与原用户的二次热网进行换热；另外一路直接进入换热器A与原用户的二次热网进行换热；从换热器A换热降温后一次热网回水通过管路依次进入多热源驱动吸收式热泵与电驱动热泵作为低温热源，一次热网回水逐步升温再进入一次热网供水；从多热源驱动吸收式热泵与电驱动热泵出来热水通过二次热网对新用户进行供热。两路高温一次热网供水管路上分别设置控制阀A和B，用来调节进入多热源驱动吸收式热泵与换热器A的高温一次热网供水量,实现热电联产集中供热高效运行。

Description

一种扩大热电联产集中供热规模的系统
技术领域
本发明涉及一种供热系统，具体是一种提高能源利用效率，扩大热电联产集中供热规模的系统。
背景技术
目前热电联产虽然实现了能源的阶梯利用，但还属于传统供热方式，供热效率低，能源浪费大。现今的常规供热方式一般采用一次热网供水温度110℃，一次热网回水温度70℃。供回水温差小，导致循环泵能耗大，输送效率低，且供回水管路热损失严重，由于一次热网回水温度为70℃，电厂冷却塔的废热无法加进去，导致大量废热白白浪费掉。在我国城市化进程加快、城市大规模建设的严峻形势下，原有供热管网输送能力有限，难以满足要求，若要扩大供热管网，则投入巨大且受到严格限制。
基于这些问题，我公司2006年获得了专利号为ZL200610099043.5的专利技术，采用吸收式热泵机组与蒸汽换热器结合的供热方法，该系统不改变现有热电厂装机容量和提供的蒸汽量，而提高了其供热能力。2013年获得的专利号为CN201320789714.6、CN201320800981.9、CN201320800984.2的实用新型专利，通过引入吸收式换热机组，多次对热源进行以动力源和换热使用，提高了蒸汽热源的利用效率，更好的为用户供热；引入蒸汽双效吸收式热泵、蒸汽单效吸收式热泵、蒸汽大温差吸收式热泵、汽水换热器逐级回收低品位的热量，有效的利用了汽轮机中的乏汽，提高了能源利用效率。这些专利技术，已解决了冷却塔废热浪费，供暖一次网供回水温差小的问题。但集中供热属于系统工程，该系统涉及电厂、供热企业及管网企业等不同利益团体，供热改造存在明显的利益分配矛盾，实际工程中往往给供热改造造成无法逾越的屏障。
发明内容
针对热电联产集中供热改造中无法设置调峰热源、利益分配矛盾突出与热价难以确定等瓶颈问题，本发明提供了一种扩大热电联产集中供热规模的系统。
本发明的技术方案是这样实现的：一种扩大热电联产集中供热规模的系统，从热电厂的汽-水换热器(5)出来的高温一次热网供水分成两路，一路进入多热源驱动吸收式热泵(9)中作为驱动热源，放热降温后进入换热器A(13)与原用户(12)的二次热网进行换热；另外一路直接进入换热器A(13)与原用户(12)的二次热网进行换热；两路热网供水管路上分别设置控制阀A6与控制阀B7，从换热器A(13)换热降温后一次热网回水通过管路依次进入多热源驱动吸收式热泵(9)与电驱动热泵(11)作为低温热源，一次热网回水温度逐步提升温度再进入一次热网供水，从多热源驱动吸收式热泵(9)与电驱动热泵(11)出来热水通过二次热网对新用户(10)进行供热。
进一步地，设置调峰驱动热源(8)，通过管路与多热源驱动吸收式热泵(9)进行连接。所述的驱动热源采用蒸汽、燃气或其它高温源。
进一步地，一次热网回水通过管路进入换热器B(14)与热电厂循环冷却水进行换热升温，然后进入多级蒸汽吸收式热泵(4)，温度被逐步提升，再进入汽-水换热器(5)被电厂供热蒸汽加热到常规供热方式的一次热网供水温度。
进一步地，一次热网回水温度提升过程中多级吸收式热泵4的驱动热源为热电厂汽轮机1的抽汽，低温热源为热电厂循环冷却水。
进一步地，在热电厂中，从凝汽器(2)中出来的循环冷却水分为三路，一路进入换热器B(14)中将一次热网回水加热；一路进入多级蒸汽吸收式热泵(4)中做低温热源；另外一路进入冷却塔(3)中进行降温；降温后的三路循环冷却水汇合后返回凝汽器(2)中被汽轮机(1)中的乏气加热，汽轮机(1)的抽汽分为两路，一路进入多级蒸汽吸收式热泵(4)作为驱动热源，另外一路进入汽-水换热器(5)对从多级蒸汽吸收式热泵(4)出来的一次网回水进行加热；两路降温后的蒸汽变成冷凝水回到热电厂锅炉。
现今的供暖方式一般采用一次热网供水温度110℃，一次热网回水温度70℃，供回水温差为Δt＝40℃。这40℃温差由两部分组成：一部分是有效传热温差，一部分是沿程热损失。沿程热损失又分为两部分，一部分为供水管沿程热损失，一部分为回水管沿程热损失。一般供暖一次热网回水温度70℃与大地有60℃左右的温差，所以会向大地传热，产生沿程热损失。而采用该系统的供暖一次热网回水为5℃以下，低于大地温度，不会产生热损失，而5℃以下的一次热网回水升温至30℃所吸收的热量是原本在冷却塔中漂水散失的热量(凝汽器冷却余热)，这段热量是免费的，同时大大减少了冷却塔的漂水量；而且5℃以下的一次热网回水升温至30℃是用板式换热器直接换热得到的，不用消耗任何能量。常规一次热网供回水温差为40℃，本系统供回水温差为107℃左右，再加上一侧热网侧直燃式吸收式热泵机组热源燃气的热能，相当于供热整体温差达到160℃～180℃。
本发明的有益效果为：1、该系统大幅度增大用户侧的供热流量和供热温差，提高管网输送效率和供热规模，减少了供热管网的投资，对于不断涨高的城市节能意义重大。在城市核心区域，热负荷快速增长的同事没地下空间资源基本用尽，供回水大温差运行避免破路施工，成为管网扩容的唯一解决方案。
2、将传统锅炉直接燃烧供热的燃气用作吸收式热泵的驱动热源，将浪费的火用充分利用，燃气使用量节省一半，同时供热效率可提高一倍以上；将原本用作换热的电厂汽轮机抽汽一部分驱动吸收式热泵做功，将浪费的和冷却塔的火用有效结合起来，成为符合供热标准的热能，使汽轮机抽气量减少，发电量增加。
3、整个供热季节一次管网运行参数稳定，电厂机组运行更平稳安全，热电厂供热能力得到充分发挥，大幅增加其经济效益。
4、在严寒季节，通过驱动热源的加入，仅仅提取了原有用户的回水管中的热量，解决了热电联产集中供热改造中经常遇到的利益分配矛盾。
附图说明
图1是本系统的结构示意图。
图中：1.汽轮机；2.凝汽器；3.冷却塔；4.多级蒸汽吸收式热泵；5.汽-水换热器；6.控制阀A；7.控制阀B；8.调峰驱动热源；9.多热源驱动吸收式热泵；10.新用户；11.电驱动热泵；12.原用户；13.换热器A；14.换热器B。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步解释说明。
如图1所示，一种扩大热电联产集中供热规模的系统，从热电厂的汽-水换热器5出来的高温一次热网供水分成两路，一路进入多热源驱动吸收式热泵9中作为驱动热源，放热降温后进入换热器A13与原用户12的二次热网进行换热；另外一路直接进入换热器A13与原用户12的二次热网进行换热；两路热网供水管路上分别设置控制阀A6与控制阀B7，从换热器A13换热降温后一次热网回水通过管路依次进入多热源驱动吸收式热泵9与电驱动热泵11作为低温热源，一次热网回水温度逐步提升温度再进入一次热网供水，从多热源驱动吸收式热泵9与电驱动热泵11出来热水通过二次热网对新用户10进行供热。系统还设置调峰驱动热源8，通过管路与多热源驱动吸收式热泵9进行连接。
一次热网回水通过管路进入换热器B14与热电厂循环冷却水进行换热升温，然后进入多级蒸汽吸收式热泵4，温度被逐步提升，再进入汽-水换热器5被电厂供热蒸汽加热到常规供热方式的一次热网供水温度。
一次热网回水温度提升过程中多级吸收式热泵4的驱动热源为热电厂汽轮机1的抽汽，低温热源为热电厂循环冷却水。
在热电厂中，从凝汽器2中出来的循环冷却水分为三路，一路进入换热器B14中将一次热网回水加热；一路进入多级蒸汽吸收式热泵4中做低温热源；另外一路进入冷却塔3中进行降温；降温后的三路循环冷却水汇合后返回凝汽器2中被汽轮机1中的乏气加热，汽轮机1的抽汽分为两路，一路进入多级蒸汽吸收式热泵4作为驱动热源，另外一路进入汽-水换热器5对从多级蒸汽吸收式热泵4出来的一次网回水进行加热；两路降温后的蒸汽变成冷凝水回到热电厂锅炉。
本系统的运行包括供热初末期模式和供热严寒期模式。
供热初末期模式：打开控制阀A6,关闭控制阀B7，110℃左右的一次热网供水首先进入多热源驱动吸收式热泵机组9作为驱动热源，放热降为90℃左右后进入换热器A13与原用户的二次热网进行换热，并对老用户12进行供热，经换热降为60℃左右的回水依次进入多热源驱动吸收式热泵机组9与电驱动热泵机组11作为低位热源，一次热网回水温度降低到电厂凝汽器冷却水排水温度以下(可降到5℃左右)，多热源驱动吸收式热泵9与电驱动热泵11对新用户10进行供热。
供热严寒期模式：关闭控制阀A6,打开控制阀B7，110℃左右的一次热网供水直接进入换热器A13与原用户的二次热网进行换热，经换热降为70℃左右的回水依次进入多热源驱动吸收式热泵机组9与电驱动热泵机组11作为低位热源，多热源驱动吸收式热泵机组9的驱动热源采用蒸汽、燃气或其它高温源，一次热网回水温度降低到电厂凝汽器冷却水排水温度以下(可降到5℃左右)，多热源驱动吸收式热泵9与电驱动热泵11的制热端给新用户10二次热网的回水进行加热；然后一次热网回水通过14换热器B吸收电厂凝汽器冷却水的余热；换热升温后的一次热网回水再通过4多级蒸汽吸收式热泵机组将温度提升至常规供热方式的一次热网回水温度，之后通过5汽水换热器与电厂供热蒸汽进行换热，得到常规供热方式的一次热网供水温度；其中一次热网回水温度提升过程中多级吸收式热泵机组的驱动源为电厂抽汽，低温热源为电厂凝汽器冷却水。
在热电厂中，汽轮机1中的乏气进入到凝汽器2中，将冷却循环水加热到35℃；一部分35℃的冷却循环水进入换热器B14中将5℃的一次热网回升温至30℃，35℃的冷却循环水降温至30℃返回凝汽器2中；另一部分35℃的冷却循环水进入多级蒸汽吸收式热泵4中做低温热源，利用汽轮机1的抽气作为多级蒸汽吸收式热泵4的驱动热源，将一次热网回水温度由30℃逐步提升至70℃；70℃的一次热网回水进入汽-水换热器5与汽轮机1的抽气换热升温至110℃作为一次热网供水输出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种扩大热电联产集中供热规模的系统，其特征在于，从热电厂的汽-水换热器（5）出来的高温一次热网供水分成两路，一路进入多热源驱动吸收式热泵（9）中作为驱动热源，放热降温后进入换热器A（13）与原用户（12）的二次热网进行换热；另外一路直接进入换热器A （13）与原用户（12）的二次热网进行换热；两路热网供水管路上分别设置控制阀A （6）与控制阀B （7），从换热器A （13）换热降温后一次热网回水通过管路依次进入多热源驱动吸收式热泵（9）与电驱动热泵（11）作为低温热源，一次热网回水再依次进入热电厂内的换热器B（14）、多级蒸汽吸收式热泵机组（4）与汽水换热器（5）逐步提升温度再进入一次热网供水；从多热源驱动吸收式热泵（9）与电驱动热泵（11）出来热水通过二次热网对新用户（10）进行供热；设置调峰驱动热源（8），通过管路与多热源驱动吸收式热泵（9）进行连接。
2.根据权利要求1所述的扩大热电联产集中供热规模的系统，其特征在于，从热电厂的汽-水换热器（5）出来的两路高温一次热网供水分别设置控制阀A（6）与控制阀B（7），用来调节进入多热源驱动吸收式热泵（9）与换热器A（13）的高温一次热网供水量；供热初末期，多热源驱动吸收式热泵（9）的驱动热源为从热电厂的汽-水换热器（5）出来的高温一次热网供水；供热严寒期，多热源驱动吸收式热泵（9）的驱动热源为调峰驱动热源（8）。
3.根据权利要求1所述的扩大热点联产集中供热规模的系统，其特征在于，一次热网回水温度提升过程中多级吸收式热泵4的驱动热源为热电厂汽轮机1的抽汽，低温热源为热电厂循环冷却水。
4.根据权利要求1所述的扩大热电联产集中供热规模的系统，其特征在于，在热电厂中，从凝汽器（2）中出来的循环冷却水分为三路，一路进入换热器B（14）中将一次热网回水加热；一路进入多级蒸汽吸收式热泵（4）中做低温热源；另外一路进入冷却塔（3）中进行降温；降温后的三路循环冷却水汇合后返回凝汽器（2）中被汽轮机（1）中的乏气加热，汽轮机（1）的抽汽分为两路，一路进入多级蒸汽吸收式热泵（4）作为驱动热源，另外一路进入汽-水换热器（5）对从多级蒸汽吸收式热泵（4）出来的一次网回水进行加热；两路降温后的蒸汽变成冷凝水回到热电厂锅炉。
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