CN106765448A - 一种降低供热回水温度的节能供热系统 - Google Patents

一种降低供热回水温度的节能供热系统 Download PDF

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Abstract

一种降低供热回水温度的节能供热系统，属于提高能源利用效率领域。引入多级换热器、多级吸收式换热机组、多级压缩式热泵和制冰型制冷机，多次对热源进行换热，扩大了供热面积，提高了能源利用效率。本发明提供了一种将供暖一次管网回水温度降低到0℃并含有10％的冰粒，减少供暖一次管网回水沿程热损失、供暖一次管网供回水温差由原来的60℃增大至118℃、降低了供暖一次管网循环水流量并减小循环泵的能耗、大幅度增大用户侧的供热流量，提高管网输送效率和供热规模、将冷却塔的废热回收利用等节能供热系统。

Description

一种降低供热回水温度的节能供热系统
技术领域
[0001]本发明属于提高能源利用效率领域，涉及一种降低热电联产供暖一次管网回水温 度、大幅扩大供热规模的节能供热系统。
背景技术
[0002]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。目前传统供热方式存在的问题主要有：
[0003] 1、热电厂冷却塔散发的废热是一个城市最大最集中的废热资源，被称为“城市废 热能源孤岛”，热量不能被输送出去，而且冷却塔废热品位低，不能被利用。
[0004] 2、热电厂冷却塔散失的热量占总煤耗的20%-30%。
[0005] 3、热电厂冷却塔排废热需蒸发大量的水资源，对缺水的北方来讲形势更为严峻。 _)6] 4、传统供暖方式一次管网供水温度110°C，回水温度50°C，供回水温差小。
[0007] 5、供暖一次管网供回水温差小导致循环泵能耗大，输送效率低。
[0008] 6、传统供暖方式一次管网回水温度50。〇，直接与汽轮机抽出的高温蒸汽换热升温 至ijinrc，需蒸汽量非常大，导致发电量减少。
[0009] 7、传统供暖方式一次管网供水温度lior，回水温度5(TC，供回水管路温度与大地 温度相差较大，供水有热损失，回水也有热损失。
[0010] 8、由于供暖一次管网回水温度为5(rc，电厂冷却塔的废热无法加进去，导致大量 废热白白浪费掉。
[0011] 9、现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 需要破路施工，在城市核心区域受到严格限制。
[0012] 10、目前的热电联产普遍存在其他独立的燃煤或燃气的锅炉房，将燃料(煤、油、天 然气等)直接燃烧供热，只利用了能源的量，显然是对高品位能源的浪费(火用降火无升）， 燃料直接燃烧等于浪费掉一半的能量。我国燃气自给率不足，需要大量进口，直接燃烧是对 能源的浪费利用。
[0013] 11、独立锅炉房的运行安全可靠性低，若其中一个环节出现问题，则会影响整个供 热系统。
[0014] 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，且增加的供热能力相当于不消耗蒸汽的热量。2016年获 得的专利号为CN201310654739.X的发明专利，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 式热栗、蒸汽单效吸收式热栗、蒸汽大温差吸收式热栗、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。但还存在供暖一次管网供回水温差、供热面积 仍可大幅提高等问题，本技术采用多级换热器、多级吸收式热泵、压缩式制冷机和制冰型制 冷机联合应用将供暖一次管网供回水温差继续拉大，充分回收凝汽器余热，将燃料燃烧很 费掉热量的质与冷却塔浪费热量的量有效结合，产生既有质又有量的适合于供暖的有效热 能，扩大供热面积，提高供热效率。
发明内容
[0015] 针对电厂冷却塔废热由于品位低不能被充分利用、燃料(煤、油、天然气等)直接燃 烧供热浪费了热量的质(火用）、供暖一次管网供回水温差小、循环泵能耗大、输送效率低、 回水管路热损失、现有供热管网输送能力有限等问题，本发明提供了一种将供暖一次管网 回水温度降至〇 °c并含有10 %冰粒的可大幅扩大供热规模的节能供热系统。
[0016] 本发明为解决技术问题所采用的技术方案为：
[0017] 包括热电厂抽汽供热系统、热电厂凝汽器冷却水系统、小区供热站热泵系统、供暖 一次管网系统、供暖二次管网系统。
[0018] 小区供热站侧供暖一次管网供水进入第一级吸收式热泵做驱动热源，降温后进入 换热器中与供暖二次管网的回水进行换热，换热后进入第一级吸收式热栗的蒸发器做低温 热源，供暖一次管网回水温度降低到15°C;再设置一级压缩式制冷机，将供暖一次管网回水 温度降低到2°C ;再设置第二级吸收式热栗和制冰型制冷机将2°C的回水温度降到〇°C并制 取10%的冰粒返回电厂;第一级吸收式热泵的高温热源是从换热器出来的经过一次换热后 的供暖二次管网的回水，供暖二次管网的回水在第一级吸收式热泵中经过第二次换热后升 温至50°C返回用户侧;此过程系统中第二级吸收式热泵的驱动热源为高品质热能(燃气、燃 油、蒸汽、热水等）；第二级吸收式热栗的低温热源由制冰型制冷机的冷凝器端提供，从制冰 机蒸发器排出的供暖一次管网回水返回热电厂。
[0019] 供暖一次管网回水在热电厂通过换热器与热电厂凝汽器冷却水换热，回收热电厂 余热，再通过蒸汽型吸收式热栗将温度提升，之后通过汽-水换热器与热电厂汽轮机抽汽进 行换热，得到常规供热方式的110°C供暖一次管网供水;其中供暖一次管网回水温度提升过 程中蒸汽型吸收式热泵的驱动热源为汽轮机抽出的高温蒸汽，低温热源为热电厂凝汽器冷 却水。
[0020] 本发明的有益效果是：
[0021] 1、能够以最小的代价最大限度地回收凝汽器余热，提高能源利用率；
[0022] 2、供暖一次管网供回水温差增大，降低了一次管网循环水流量，减少了循环栗的 能耗；
[0023] 3、压缩式制冷机输出的温度很低，实际上在商场改造过程中，可以直接利用商场 中原有的制冷机而不必另外投资购置热栗，既可以节省投资成本，又可以节省场地，避免机 器闲置；
[0024] 4、压缩式制冷机可以将供暖一次管网中吸收式热泵提取不了的15°C的热源再次 提热，将供热温差继续拉大，提高供热效率；
[0025] 5、采用该系统的供暖一次管网回水为0°C并含有10%的冰粒，低于大地温度，沿程 不会产生热损失；
[0026] 6、因为供暖一次管网回水为0°C并含有10%的冰粒，沿程的很多点状分布的废热 都可以加进来，建立废热能源回收网。供暖一次管网回水升温所吸收的热量是原本在冷却 塔中散失的热量(凝汽器冷却余热），这段热量是免费的。而该换热过程是用板式换热器直 接换热得到的，不消耗任何其它能量；
[0027] 7、本系统最大限度地回收了原本要在冷却塔中散失掉的热量，大大减少了冷却塔 的漂水量；
[0028] 8、常规供暖一次管网供回水温差为60°c，本系统的回水为(TC并含有10%的冰粒， 系统供回水温差可达到118°C，再加上小区供热站侧吸收式热栗机组热源的热能，相当于供 热整体温差达到160°C〜180°C。该项技术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，对于城市节能意义重大。在城市核心区 域，热负荷快速增长的同时地下空间资源基本用尽，供回水大温差运行避免破路施工，该技 术将成为管网扩容的唯一解决方案；
[0029] 9、将传统锅炉直接燃烧供热的热源(煤、油、天然气等）用作吸收式热栗的驱动热 源，将燃料浪费的火用充分利用，燃料使用量节省一半，同时供热效率可提高一倍以上； [0030] 10、将原本用作换热的汽轮机抽汽一部分用来驱动吸收式热栗做功，将浪费的燃 料的火用和浪费的冷却塔热量的火无有效结合起来，成为适合于供暖的有效热能；
[0031] 11、供暖过程是一个动态过程。在供暖季初期与末期，供热负荷比供暖高峰值低 40%左右，因此在供暖季初期与末期就需要降低供暖负荷。本技术可以通过调节循环水量 或者调节温差来适应不同时期的供暖负荷要求。不管何种调节方式，都可以减少汽轮机的 抽汽，增加发电量。
附图说明
[0032]图1是具体实施方式一的原理图；
[0033]图中：1 •汽轮机，2 •发电机，3 •凝汽器，4 •冷却塔，5 .板式换热器，6.蒸汽双效吸收 式热泵，7 •蒸汽单效吸收式热泵，8 •蒸汽大温差吸收式热泵，9.汽-水换热器，10.第一级吸 收式热泵，11 •换热器，I2 •压缩式制冷机，I3 •第二级吸收式热泵，14.制冰型制冷机15 •驱动 热源，16.用户侧。
具体实施方式
[0034] 在小区供热站侧，热电厂供暖一次管网输出的litre热水进入第一级吸收式热栗 10做驱动热源，降温后进入换热器11中与供暖二次管网的回水进行换热，换热后进入第一 级吸收式热泵10的蒸发器做低温热源，供暖一次管网回水温度降低到15 °C;用户侧循环水 回水先进入换热器11进行一次换热由40 °C升温至45°C，再进入第一级吸收式热泵10的冷凝 器侧进行第二次换热由45°C升温至50°C返回用户侧；
[0035] 设置在小区供热站侧的压缩式制冷机I2,以第一级吸收式热泵10排出的15°C供暖 一次管网回水作为低温热源，将40 °C的供暖二次管网回水升温至50°C返回用户侧16，供暖 一次管网回水温度降至2°C;
[0036]设置在小区供热站侧的第二级吸收式热泵13,以高品质热能(燃气、燃油、蒸汽、热 水等)作为驱动热源15,以制冰型制冷机14冷凝器侧提供的3〇°C热水作为低温热源，将4〇°C 的供暖二次管网回水升温至50°C返回用户侧16;
[0037] 设置在小区供热站侧的制冰型制冷机14，以从压缩式制冷机12排出的供暖一次管 网回水作为低温热源，将2°C的供暖一次管网回水降温至(TC并制取10%的冰粒返回热电 厂；
[0038] 在热电厂侧，汽轮机1中的乏气进入到凝汽器3中，将凝汽器冷却水加热到35°C ;0 °C并含有10%冰粒的供暖一次管网回水进入电厂板式换热器5与凝汽器冷却水进行换热升 温到3〇°C，35°C的凝汽器冷却水降温至2(TC返回凝汽器3中；设置在热电厂侧的蒸汽型吸收 式热泵6、7、8，以汽轮机抽出的高温蒸汽做驱动热源，以凝汽器冷却水作为低温热源，将供 暖一次管网回水加热到90°C ; 90。(：的供暖一次管网回水进入汽-水换热器9与汽轮机1的抽 汽换热升温至11(TC作为供暖一次管网供水输出。
[0039]本发明不局限于上述具体实施方式，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思 或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种降低供热回水温度的节能供热系统，包括热电厂抽汽供热系统、热电厂凝汽器 冷却水系统、小区供热站热泵系统、供暖一次管网系统、供暖二次管网系统，其特征在于： 小区供热站侧供暖一次管网供水进入第一级吸收式热栗做驱动热源，降温后进入换热 器中与供暖二次管网的回水进行换热，换热后进入第一级吸收式热泵的蒸发器做低温热 源，供暖一次管网回水温度降低到15°C ;再设置一级压缩式制冷机，将供暖一次管网回水温 度降低到2°C;再设置第二级吸收式热泵和制冰型制冷机将2r的回水温度降到(TC并制取 10%的冰粒返回电厂;第一级吸收式热泵的高温热源是从换热器出来的经过一次换热后的 供暖二次管网的回水，供暖二次管网的回水在第一级吸收式热栗中经过第二次换热后升温 至5(TC返回用户侧；此过程系统中第二级吸收式热泵的驱动热源为高品质热能（燃气、燃 油、蒸汽、热水等）；第二级吸收式热栗的低温热源由制冰型制冷机的冷凝器端提供，从制冰 机蒸发器排出的供暖一次管网回水返回热电厂。
2.根据权利要求1所述的一种降低供热回水温度的节能供热系统，其特征在于:其包括 热电厂侧至少一级蒸汽型吸收式热栗，小区供热站侧两级吸收式热栗与一级压缩式制冷机 及一级制冰型制冷机； 在小区供热站侧，热电厂供暖一次管网输出的11(TC热水进入第一级吸收式热泵1〇做 驱动热源，降温后进入换热器11中与供暖二次管网的回水进行换热，换热后进入第一级吸 收式热栗10的蒸发器做低温热源，供暖一次管网回水温度降低到15°C ;用户侧循环水回水 先进入换热器11进行一次换热由40。(：升温至45°C，再进入第一级吸收式热泵1〇的冷凝器侧 进行第二次换热由45°C升温至50°C返回用户侧； 一 设置在小区供热站侧的压缩式制冷机12,以第一级吸收式热泵10排出的15°C供暖一次 管网回水作为低温热源，将4(TC的供暖二次管网回水升温至5(TC返回用户侧16,供暖一次 管网回水温度降至2°C; 设置在小区供热站侧的第二级吸收式热栗13,以高品质热能（燃气、燃油、蒸汽、热水 等)作为驱动热源15,以制冰型制冷机14冷凝器侧提供的3(TC热水作为低温热源，将4〇°C的 供暖二次管网回水升温至50°C返回用户侧16; 设置在小区供热站侧的制冰型制冷机14,以从压缩式制冷机12排出的供暖一次管网回 水作为低温热源，将2。(：的供暖一次管网回水降温至(TC并制取10%的冰粒返回热电厂； 在热电厂侧，汽轮机1中的乏气进入到凝汽器3中，将凝汽器冷却水加热®[35°C;0°C并 含有10%冰粒的供暖一次管网回水进入电厂板式换热器5与凝汽器冷却水进行换热升温到 30。(：，35。(：的凝汽器冷却水降温至2(TC返回凝汽器3中；设置在热电厂侧的蒸汽型吸收式热 泵6、7、8,以汽轮机抽出的高温蒸汽做驱动热源，以凝汽器冷却水作为低温热源，将供暖一 次管网回水加热到9(TC ;9(TC的供暖一次管网回水进入汽-水换热器9与汽轮机1的抽汽换 热升温至ll〇°C作为供暖一次管网供水输出。
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