CN106907755A - 一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统 - Google Patents

一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统，包括供暖一次网子系统和供暖二次网子系统，所述供暖一次网子系统包括核供热堆、增加热量子系统、消耗热量子系统和一次网供热管网；所述一次网供热管网中分布有所述核供热堆、增加热量子系统和消耗热量子系统；所述供暖二次网系统包括二次网供热管网，所述二次网供热管网中分布有一次网热用户和二次网热用户。本发明公开的供暖一次网和二次网系统，能够有效解决常压低温井式核供热堆输出的不可调节性与用户的供热需求波动性之间的矛盾，有利于促进低温井式核供热堆的进一步推广普及。

Description

一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统
技术领域
本发明涉及供热与环境技术领域，特别是涉及一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统。
背景技术
目前，作为城市供暖热源的锅炉是造成大气污染的主要原因之一，为了有效减少大气污染，常压低温井式核供热堆以其技术的安全性、良好的经济性，逐渐替代传统的燃煤锅炉作为城市集中供热系统的热源。常压低温井式核供热堆作为市集中供热系统的热源，是解决城市能源供应、减轻运输压力和消除烧煤造成环境污染的一种新途径，也是现阶段治理大气污染的关键所在。
对于常压低温井式核供热堆，其从确保安全和经济运行的角度出发，运行过程中只有“开”和“关”两个动作，因此其作为单个热源只有“全负荷输出”和“不输出”两种状态，即核供热堆输出的热水供水和回水温度恒定、输出的热量恒定，具有输出不可调节性。
在实际生产生活中，用户需要的供暖热负荷是随室外温度的变化而时刻在变化，对于现有的以燃煤、燃油、燃气锅炉为主要供暖热源的城市集中供热系统来说，这些常规热源输出的热量及输出的供水和回水温度可随室外温度的变化而随时改变，以适应用户需要的供暖热负荷的变化。
但是，对于采用常压低温井式核供热堆作为独立热源的城市集中供热系统，目前还无法有效解决常压低温井式核供热堆输出的不可调节性与用户的供热需求波动性之间的矛盾。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，其能够保障用户需要的供暖热负荷随室外温度的变化而时刻在变化的同时，保持低温井式核供热堆恒定的输出温度和输出热量，有效解决常压低温井式核供热堆输出的不可调节性与用户的供热需求波动性之间的矛盾。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统，其能够保障用户需要的供暖热负荷随室外温度的变化而时刻在变化的同时，保持低温井式核供热堆恒定的输出温度和输出热量，有效解决常压低温井式核供热堆输出的不可调节性与用户的供热需求波动性之间的矛盾，有利于促进低温井式核供热堆的进一步推广普及，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统，包括供暖一次网子系统和供暖二次网子系统，其中：
所述供暖一次网子系统包括核供热堆、增加热量子系统、消耗热量子系统和一次网供热管网；
所述一次网供热管网用于为所述供暖一次网系统提供循环水；
所述一次网供热管网中分布有所述核供热堆、增加热量子系统和消耗热量子系统，其中：
所述核供热堆，用于对所述一次网供热管网所提供的循环水进行加热升温处理，然后输出给所述增加热量子系统或所述消耗热量子系统；
所述增加热量子系统，分别与所述核供热堆和所述一次网热用户相连接，用于对所述核供热堆传送过来的循环水进行加热升温处理，然后输出给所述供暖二次网系统中的一次网热用户；
所述消耗热量子系统，分别与所述核供热堆和所述一次网热用户相连接，用于对所述核供热堆传送过来的水进行耗能降温处理，然后输出给所述供暖二次网系统中的一次网热用户；
所述供暖二次网子系统包括一次网热用户、二次网供热管网和二次网热用户，其中：
所述供暖二次网系统包括二次网供热管网，所述二次网供热管网用于为所述供暖二次网系统提供循环水；
所述二次网供热管网中分布有一次网热用户和二次网热用户。
其中，所述增加热量子系统包括锅炉，所述锅炉左端的循环水入口与所述核供热堆的供水管路相连通，所述锅炉右端的循环水出口与所述一次网热用户的一次网热力循环水输入端相连通；
所述一次网热用户的一次网热力循环水输出端与所述核供热堆的回水管路相连通；
所述锅炉右端的循环水出口还通过一段安装有电动阀的旁通管路与所述供水管路相连通。
其中，所述消耗热量子系统包括低温发电机组，所述核供热堆的供水管路与所述低温发电机组左端的循环水入口相连通，所述低温发电机组右端的循环水出口与所述一次网热用户的一次网热力循环水输入端相连通。
其中，所述一次网热用户左端下部的一次网热力循环水输出端通过一个一次网定速循环水泵与所述核供热堆的回水管路相连通；
所述一次网定速循环水泵的水流入口与一个一次网补水定压装置相连通。
其中，所述核供热堆的回水管路上还设置有一个一次网回水温度测点，所述一次网回水温度测点用于检测所述回收管路中的回水温度。
其中，还包括一个主控制器，所述主控制器分别与所述增加热量子系统、所述消耗热量子系统和所述一次网回水温度测点相连接；
所述主控制器，用于读取所述一次网回水温度测点所检测获得的回水温度，当该回水温度大于预设耗能温度时，发送控制信号给所述消耗热量子系统，控制所述消耗热量子系统运行；当该回水温度小于预设加热温度时，发送控制信号给所述增加热量子系统，控制所述增加热量子系统运行。
其中，其特征在于，所述一次网热用户包括二次网换热器、二次网蓄热装置、二次网热泵机组、二次网补水定压装置和二次网变速循环水泵；
所述一次网热用户的一次网热力循环水输入端分别与所述二次网换热器顶部右端的循环水入口和所述二次网蓄热装置左端上部的循环水入口相连通，所述一次网热力循环水输出端分别与所述二次网换热器顶部左端的循环水出口和所述二次网蓄热装置左端下部的循环水出口相连通；
所述二次网变速循环水泵左端的出水管与所述二次网换热器底部右端的循环水入口相连通；
所述二次网换热器，用于将所述一次网热用户的一次网热力循环水输入端传送过来的水与所述二次供热管网中的回水进行热交换，然后通过一次网热力循环水输出端循环回到一次网供热管网的回水管路中；
所述二次网蓄热装置，用于吸收所述一次网热用户的一次网热力循环水输入端传送过来的水的热量并进行存储，以及将吸收热量后的水传送回所述一次网热用户的热力循环水输出端；
所述二次网热泵机组用于从吸收二次网蓄热装置中吸收热量，然后对来自所述二次网变速循环水泵左端的出水管输出的水和所述一次网热用户的一次网热力循环水输入端传送过来的水继续进行加热后，再输出给所述二次网热用户。
其中，所述一次网热用户还包括二次网补水定压装置；
所述二次网变速循环水泵右端的吸水管还分别与所述二次网补水定压装置、二次网热用户的二次网热力循环水输出端相连通。
其中，所述二次网换热器，还用于将来自于所述变速循环水泵的出水管的水和来自于所述二次网热泵机组加热后的水进行混合并换热后，再输出到二次网热力循环水输入端，然后传送至二次网热用户。
其中，所述二次网热泵机组包括二次网热泵蒸发器、二次网热泵压缩机和二次网热泵冷凝器；
其中，所述二次网热泵蒸发器位于所述二次网蓄热装置中，所述二次网热泵蒸发器右端上部的工质出口与所述二次网热泵压缩机左端的工质入口相连通，所述二次网热泵压缩机右端的工质出口与所述二次网热泵冷凝器左端上部的工质入口相连通，所述二次网热泵冷凝器左端下部的工质出口通过一个节流元件与所述二次网蒸热泵发器右端下部的工质入口相连通。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统，其能够保障用户需要的供暖热负荷随室外温度的变化而时刻在变化的同时，保持低温井式核供热堆恒定的输出温度和输出热量，有效解决常压低温井式核供热堆输出的不可调节性与用户的供热需求波动性之间的矛盾，有利于促进低温井式核供热堆的进一步推广普及，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统的结构框图；
图2为本发明提供的一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统中供暖一次网子系统与一次网热用户之间的连接结构示意图；
图3为本发明提供的一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统中供暖二次网子系统的连接结构示意图；
图中，2为锅炉，3为低温发电机组，4为一次网补水定压装置，5为一次网定速循环水泵，6为一次网回水温度测点；
101为供水管路，102为回水管路，100为核供热堆，200为增加热量子系统，300为消耗热量子系统，400为一次网供热管网，500为一次网热用户，51为一次网热力循环水输入端，52为一次网热力循环水输出端；
501为二次网换热器，502为二次网蓄热装置，503为二次网热泵机组，504为二次网补水定压装置，505为二次网变速循环水泵；
600为二次网供热管网，5031为二次网热泵蒸发器，5032为二次网热泵压缩机，5033为二次网热泵冷凝器；
700为二次网热用户，701为二次网热力循环水输入端，702为二次网热力循环水输出端。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统，包括供暖一次网子系统和供暖二次网子系统，其中：
所述供暖一次网子系统包括核供热堆100、增加热量子系统200、消耗热量子系统300和一次网供热管网400；
所述一次网供热管网400用于为所述供暖一次网系统提供循环水；
所述一次网供热管网400中分布有所述核供热堆100、增加热量子系统200和消耗热量子系统300，其中：
所述核供热堆100，用于对所述一次网供热管网400所提供的循环水进行加热升温处理，然后输出给所述增加热量子系统200或所述消耗热量子系统300；
所述增加热量子系统200，分别与所述核供热堆100和所述一次网热用户500相连接，用于对所述核供热堆100传送过来的循环水进行加热升温处理，然后输出给所述供暖二次网系统中的一次网热用户500；
所述消耗热量子系统300，分别与所述核供热堆100和所述一次网热用户500相连接，用于对所述核供热堆100传送过来的水进行耗能降温处理，然后输出给所述供暖二次网系统中的一次网热用户500；
所述供暖二次网子系统包括一次网热用户500、二次网供热管网600和二次网热用户700，其中：
所述供暖二次网系统包括二次网供热管网600，所述二次网供热管网600用于为所述供暖二次网系统提供循环水；
所述二次网供热管网600中分布有一次网热用户500和二次网热用户700。
具体实现上，所述核供热堆100优选为低温井式核供热堆。
具体实现上，所述一次网供热管网400为所述供暖一次网系统中具有的用于传送循环水的管网，包括多根管路，如图2所示的多根管路组成的循环水管网。
需要说明的是，一次网供热管网400也称为供暖一次网，是指集中供热的核供热堆100等热源厂到各一次网热用户500的管网；供暖二次网，也称为二次网供热管网，是指一次网热用户500到各用热单位的单体建筑物之间的管网，用于输出加热后的循环水给二次网热用户700，所述二次网热用户700例如为预设多个用户需要用热的空间或者用热设备(例如用户家庭居室中的暖气片)。所述一次网热用户500优选为热力站，根据热力站的位置和功能的不同，可分为用户热力站、小区热力站、区域性热力站和供热首站等类型。
参见图2，在本发明中，具体实现上，所述增加热量子系统200包括锅炉2，所述锅炉2左端的循环水入口与所述核供热堆100的供水管路101相连通，所述锅炉2右端的循环水出口与所述一次网热用户500的一次网热力循环水输入端51相连通；
所述锅炉2用于对流入其中的水进行加热处理；
所述一次网热用户500的一次网热力循环水输出端52与所述核供热堆100的回水管路102相连通。
具体实现上，所述锅炉2右端的循环水出口还通过一段安装有电动阀的旁通管路与所述供水管路101相连通。
参见图2，在本发明中，具体实现上，所述消耗热量子系统300包括低温发电机组3，所述核供热堆100的供水管路101与所述低温发电机组3左端的循环水入口相连通，所述低温发电机组3右端的循环水出口与所述一次网热用户500的一次网热力循环水输入端51相连通；
对于本发明，具体实现上，所述低温发电机组3，用于提取所述核供热堆100的供水管路101中水的热量并进行发电，将发电获得的电能输出给外部用户的电器设备(具体可以为电视机、冰箱等任意一种用户预先设置的电器设备)使用(即实现发电功能)。
具体实现上，所述低温发电机组3右端的循环水出口还通过一段带有电动阀的旁通管路与所述供水管路101相连通。
在本发明中，所述低温发电机组3可以为任意一种可以吸收外部的低温热源所散发的热量而进行发电的装置。具体实现上，例如可以为山西易通环能科技集团有限公司所生产YT系列的双循环低温发电机组，该低温发电机组能够可靠地适用于60℃～150℃低温热源的有效回收利用。当然，具体实现上，还可以是其他厂家生产的低温发电机组，只要能够吸收外部低温热源所散发的热量而进行发电即可。
需要说明的是，具体实现上，所述低温发电机组3包括蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵等四个主要部件，工质在这四个部件中完成有机朗肯循环，具体循环过程为：工质在低温发电机组的蒸发器中吸热，成为高温(相对高温)高压的工质蒸汽，然后进入膨胀机对外膨胀做功，从而带动发电机切割磁力线发出电能，经膨胀做功后的低压高温的蒸汽进入低温发电机组的冷凝器中进行放热，然后冷却成低压液体，再经工质泵加压后回到蒸发器中，完成一个朗肯循环。
在本发明中，所述一次网热用户500左端下部的一次网热力循环水输出端52通过一个一次网定速循环水泵5与所述核供热堆100的回水管路102相连通。
具体实现上，所述一次网定速循环水泵5的水流入口与一个一次网补水定压装置4相连通。
具体实现上，所述核供热堆100的回水管路102上还设置有一个一次网回水温度测点6，所述一次网回水温度测点6用于检测所述回收管路102中的回水温度。
在本发明中，具体实现上，需要说明的是，所述一次网定速循环水泵5、一次网补水定压装置4、一次网回水温度测点6都是目前供热管网中的常规设备，它们的具体性能参数根据实际的供暖一次网的需要和用户的需要进行选择设置。
需要说明的是，对于供暖一次网，其利用水作为介质将核供热堆100产生的热量通过一次网供热管网400供给一次网热用户500(热力站)，在热力站等一次网热用户500处换热后，水的温度下降并经管网回到热源处，与核供热堆100内的三回路换热器进行换热升温后供给热网，如此循环，可以将核供热堆100产生的热量持续供给热用户。其中，一次网定速循环水泵5是为供暖一次网的供水和回水提供循环动力，之所以选择定速循环水泵，是为了保证与核供热堆100进行热交换的循环水量恒定，在循环水量恒定和循环水进出核供热堆100的水温均保持恒定的前提下，才能有效保证核供热堆100恒定的热量输出。循环水在整个热网流动会有水量损耗，通过一次网补水定压装置4，可以用该装置的补水泵往一次网供热管网400中补充水量损失，同时补水泵为一次网供热管网400保持一定的静水压，保证整个一次网供热管网400不排空不汽化，确保供热管网的正常运行。
对于本发明提供的供暖一次网和二次网系统，为了方便进行自动控制，具体实现上，还包括一个主控制器，所述主控制器分别与所述增加热量子系统200、所述消耗热量子系统300和所述一次网回水温度测点6相连接；
所述主控制器，用于读取所述一次网回水温度测点6所检测获得的回水温度，当该回水温度大于预设耗能温度(例如58摄氏度)时，发送控制信号给所述消耗热量子系统300，控制所述消耗热量子系统300运行；当该回水温度小于预设加热温度(例如55摄氏度)时，发送控制信号给所述增加热量子系统200，控制所述增加热量子系统200运行。
需要说明的是，在本发明中，所述预设耗能温度和预设加热温度可以为根据本发明用户需要所设置的任意大于零的数值，但是需要保证所述预设耗能温度大于所述预设加热温度。
对于本发明，需要说明的是，任意两个相邻的相互连通的部件之间，具体通过至少一根中空的管路相连通。
在本发明中，具体实现上，参见图3，所述一次网热用户500具体包括二次网换热器501、二次网蓄热装置502、二次网热泵机组503、二次网补水定压装置504和二次网变速循环水泵505；
具体实现上，所述二次网供热管网600为所述供暖二次网系统中具有的用于传送循环水的管网，包括多根管路，如图3所示的多根管路组成的循环水管网。
其中，所述一次网热用户500的一次网热力循环水输入端51分别与所述二次网换热器501顶部右端的循环水入口和所述二次网蓄热装置502左端上部的循环水入口相连通，所述一次网热力循环水输出端52分别与所述二次网换热器501顶部左端的循环水出口和所述二次网蓄热装置502左端下部的循环水出口相连通；
所述二次网换热器501，用于将所述一次网热用户500的一次网热力循环水输入端51传送过来的水与所述二次供热管网600中的回水进行热交换(即继续加热二次供热管网600中的回水，为二次供热管网600中的回水输送热量)，然后通过一次网热力循环水输出端52循环回到一次网供热管网400的回水管路102中；所述二次网蓄热装置502，用于吸收所述一次网热用户500的一次网热力循环水输入端51传送过来的水的热量并进行存储(即起到消耗热量的作用)，以及将吸收热量后的水传送回所述一次网热用户500的热力循环水输出端52。
所述二次网热泵机组503包括二次网热泵蒸发器5031、二次网热泵压缩机5032和二次网热泵冷凝器5033，其中，所述二次网热泵蒸发器5031位于所述二次网蓄热装置502中，所述二次网热泵蒸发器5031右端上部的工质(具体为制冷剂)出口与所述二次网热泵压缩机5032左端的工质入口相连通(具体通过一根管路)，所述二次网热泵压缩机5032右端的工质出口与所述二次网热泵冷凝器5033左端上部的工质入口相连通，所述二次网热泵冷凝器5033左端下部的工质出口通过一个节流元件(例如电动阀)与所述二次网蒸热泵发器5031右端下部的工质入口相连通。
具体实现上，所述二次网变速循环水泵505右端的吸水管还分别与所述二次网补水定压装置504、二次网热用户700的二次网热力循环水输出端702相连通。
需要说明的是，所述二次网热用户700具体为各个具体的热用户，如多个建筑物中的用热设施，例如散热器。
在本发明中，所述二次网热泵冷凝器5033底部的循环水入口分别与所述二次网换热器501底部右端的循环水出口和所述二次网变速循环水泵505左端的出水管相连通，所述二次网热泵冷凝器5033顶部的循环水出口分别与所述二次网换热器501底部左端的循环水入口和所述二次网热用户700的二次网热力循环水输入端701相连通。
在本发明中，所述二次网变速循环水泵505左端的出水管与所述二次网换热器501底部右端的循环水入口相连通；
所述二次网热泵机组503用于从吸收二次网蓄热装置502中吸收热量(具体通过二次网热泵蒸发器5031中的工质进行蒸发吸收外部的热量)，然后对来自所述二次网变速循环水泵505的出水管输出的水和所述一次网热用户500的一次网热力循环水输入端51传送过来的水继续进行加热后，再输出给所述二次网热用户700；
相应地，所述二次网换热器501，还用于将来自于所述变速循环水泵505的出水管的水和来自于所述二次网热泵机组503加热后的水进行混合并换热后，再输出到二次网热力循环水输入端701，然后传送至二次网热用户700。
需要说明的是，如之前所述，所述一次网热用户500的一次网热力循环水输出端52与所述核供热堆100的回水管路102相连通，从而实现一次网供水的循环利用。
在本发明中，所述二次网换热器501是水和水的热交换器，多采用板式换热器，在在本发明系统中承担将一次网循环水所携带的热量以间接换热的方式传递给二次网循环水，二次网循环水再将这些热量带给具体的二次网热用户。在本发明中，所述二次网蓄热装置502采用的是简单的热水显热蓄热，即在二次网热用户700的用热负荷低于核供热堆100的发热量时，系统呈现二次网供热管网600的回水温度升高的现象，此时通过二次网蓄热装置502，可以将所述一次网热用户500的热力循环水输入端51传送过来的水的热量并进行存储(即起到消耗热量的作用)；当二次网热用户的用热负荷上升时，用二次网热泵机组503来吸收二次网蓄热装置502中的热量，经过二次网热泵机组503提质后供给二次网供热管网600。因为二次网热用户700的用热负荷在整个采暖季每时每刻都在波动，二次网蓄热装置502的作用是蓄存供暖日负荷低谷时的富余热量。
具体实现上，所述二次网蓄热装置502具体可以优选为热水贮罐或是热水蓄水池。
由于二次网蓄热装置502中的热水温度较低，二次网热泵机组503的作用是将蓄存在其中的提取出来并送回二次网供热管网中的回水中，平衡供暖日负荷的波动。
此外，二次网循环水在整个热网流动会有水量损耗，二次网补水定压装置504用该装置的补水泵往管网中补充水量损失，同时补水泵为管路保持一定的静水压，保证整个管网不排空、不汽化，确保管网的正常运行。
二次网变速循环泵505是为二次网供热管网600提供循环动力，保证二次网供热管网600中的循环水能将在二次网换热器501吸取的热量送到二次网供热管网600上连接的二次网热用户700(即各个具体热用户，如建筑物内的用热设施，例如散热器)，并把二次网供热管网600中的回水带回二次网换热器501。
在本发明中，二次网热泵机组503由二次网热泵蒸发器5031、二次网热泵压缩机5032、二次网热泵冷凝器5033、节流元件构成，二次网热泵蒸发器5031置于二次网蓄热装置502中，工质在二次网热泵蒸发器5031中吸取二次网蓄热装置502中的热量变成高温低压的蒸汽，经二次网热泵压缩机5032压缩成高温高压的蒸汽进入二次网热泵冷凝器5033；由二次网变速循环泵505输出的二次网回水一个分支管路进入二次网换热器501，另一分支管路进入二次网热泵冷凝器5031，这部分回水与进入二次网热泵冷凝器5033的高温高压工质进行热交换，工质放热成为低温高压液体，经节流成为低温低压蒸汽回到二次网热泵蒸发器5031，二次网的回水在二次网热泵冷凝器5033中吸热温度升高，与进入二次网换热器501的回水分支汇合，提高了二次网供热管网600中的供水温度并送往二次网供热管网600中。由于二次网热泵机组503高效的集热和转移热量，蓄存于二次网蓄热装置502的热量在供暖日负荷高峰时，将重新补充到二次网供热管网600中，平衡核热源(即核供热堆100)的恒定输出与供暖日负荷波动之间的差值。
需要说明的是，鉴于低温井式核供热堆的不可调节性，对于本发明，为了实现将低温井式核供热堆作为采暖季常开的热源，以承担城市热力管网的基础负荷的目的，设计一套与之匹配的一次网和二次网系统。即在一次网上采用增加供水热量以及消耗供水热量的技术措施，平衡一次网热用户500的用热需求在整个采暖季不同阶段、每天的不同时段随气温变化所产生的波动，同时，在二次网上也采用增加供水热量以及消耗供水热量的技术措施(如热泵机组以及二次网蓄热装置)，进一步平衡一次网热用户500的用热需求(即核供热堆100的供热负荷)每日随气温的波动，从而保持核供热堆100恒定的供回水温度和输出功率，确保低温井式核供热堆能够经济安全地运行。
对于本发明，需要说明的是，其在所述核供热堆100的供水管路101上分别设置增加热量子系统200和消耗热量子系统300，并在供暖季的不同阶段开启并连通相应的连接通道。
在比较寒冷阶段，当室外气温下降，一次网热用户500的用热需求上升至超过核供热堆100所能提供的热能时，这时，将核供热堆100保持在全开状态，以为本发明的供暖一次网和二次网系统提供基础负荷，并开启增加热量子系统200中的锅炉作为调峰锅炉，起到为整个供暖系统增加供热输出的作用，满足一次网热用户500的用热需求在整个供暖季阶段性的波动；同时在核供热堆100发生故障时，增加热量子系统200中的锅炉也可作为备用的热源，此时锅炉能为热网提供部分的热负荷。
在比较温暖的阶段，当室外气温升高，一次网热用户500的用热需求下降至低于核供热堆100所能提供的热能时，消耗热量子系统300中的低温发电机组启动，消耗核供热堆100所输出的多余热量，将其转化为灵活方便的电能供给电用户，起到消负荷的作用。
下面结合具体实施例来说明本发明的技术方案。
实施例1。当室外气温下降到某一较低温度以下时，一次网热用户500的用热需求(即核供热堆100的供热负荷)上升到超过核供热堆100的热能输出量，这时候，开启增加热量子系统200中的锅炉作为调峰锅炉，起到为整个供暖系统增加供热输出的作用，满足一次网热用户500的用热需求；
具体实现上，所述锅炉2的入口和旁通管路上分别设置有一个电动阀，这两个电动阀联动调整开启度。
具体实现上，所述核供热堆100的回水管路102上还设置有一个回水温度测点6，所述回水温度测点6用于检测所述回收管路102中的回水水温，所述锅炉2的入口和旁通管路上分别设置的电动阀可以用回水温度测点6检测获得的回水温度作为开启度调整信号。
对于本发明，当一次网热用户500的用热需求(即核供热堆100的供热负荷)上升时，将导致回水管路102中的回水温度下降，此时需要增加锅炉入口处的电动阀的开启度，相应地减小旁通管路上电动阀的开启度，但是保持供水管路101上的总流量不变，经过锅炉加热后，供水管路101的供水温度上升，补充系统热量不足；
相反，当一次网热用户500的用热需求(即核供热堆100的供热负荷)下降时，将导致回水管路102中的回水温度上升，此时需要减小锅炉入口处的电动阀的开启度，从而降低锅炉的产热量，相应地加大旁通管路上电动阀的开启度，使得供水管路101上的总流量仍维持不变，此时，供水管路101的供水温度下降。
实施例2。当室外气温较高时，一次网热用户500的用热需求(即核供热堆100的供热负荷)低于核供热堆100的输出热量，这时候，开启消耗热量子系统300。
一次网热用户500的用热需求(即核供热堆100的供热负荷)的变化最终体现在回水温度的改变，当室外气温上升，导致核供热堆100的供热负荷下降时，此时回水管路102中的回水温度升高，当回水温度测点6所检测获得的回水温度超过预设耗能温度时，那么，启动低温发电机组3消耗多余热量，使得一次网的供水温度下降，通过联动改变低温发电机组3的电动阀和旁路电动阀的开启度，保持供水管路101上的总流量不变。
此外，本发明还在二次网上也采用增加供水热量以及消耗供水热量的技术措施(如热泵机组以及二次网蓄热装置)，进一步平衡二次网热用户500的用热需求每日随气温的波动，从而保持核供热堆100恒定的供回水温度和循环水量，进而保持输出功率，确保低温井式核供热堆能够经济安全地运行；
对于本发明，一旦核供热堆100出现故障，可以切断核供热堆100的进出口，开启旁路，此时锅炉作为备用的热源，提供供暖一次网和二次网系统的部分供热负荷，以保证供热管网的安全。
与现有技术相比较，本发明提供的一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统，具有以下的技术效果：
1、在供暖一次网和二次网系统的供水管路起始端设置增加热量子系统200和消耗热量子系统300，用以平衡一次网热用户500供热负荷因室外气温变化而导致的增或减，从而保持从核供热堆100输出的总热量和供水、回水温度保持恒定，无需变化，本发明提供的系统匹配于低温井式核供热堆进行供热的运行特性，使得低温井式核供热堆进行供热的方式能够推广运用至城市的供暖领域；
2、本发明采用定速循环水泵，来保持核供热堆100的循环水量恒定不变，以回水管路的回水温度作为基准，通过调节增加热量子系统200和消耗热量子系统300运行来达到改变向一次网热用户500提供的供水温度的目的，实现供热一次网定流量的质调节方式。而核供热堆100进出口处的水温度保持恒定，因此在恒定的循环水量及供回水温度下，能保证核供热堆100具有恒定的输出热量；
3、本发明提供的锅炉可以起到增加供热量的调峰作用，又作为核供热堆100的备用热源，为供暖一次网和二次网系统的整体供热安全提供保障；同时，由于一次网设置的低温发电机组以及二次网设置的二次网蓄热装置与二次网热泵机组的联合运行，可以解决核供热堆的热能供给和二次网热用户700的用热需求失配的矛盾，大大提高核供热堆提供的低温核热能的利用率，并保障了核供热堆的稳定性和安全性；
4、对于本发明，其将增加热量子系统200和消耗热量子系统300均设置在核供热堆100的供水管路起始端，即设置在安装有核供热堆100的核热井热源站内，这样不仅便于更好地集中调控，而且集中在管网干管，可以降低供暖系统的初投资和运行维护费用；同时，在一次网上采用增加供水热量以及消耗供水热量的技术措施，可以平衡一次网热用户500的用热需求在整个采暖季不同阶段随气温变化所产生的波动，此外，本发明还在二次网上也采用增加供水热量以及消耗供水热量的技术措施(如二次网热泵机组以及二次网蓄热装置)，进一步平衡二次网热用户700的用热需求每日不同时段随气温的波动，从而保持核供热堆100恒定的供回水温度和输出功率，确保低温井式核供热堆能够经济安全地运行；
5、本发明提供的供暖一次网和二次网系统根据常压低温井式核供热堆的特点，实现核供热堆作为单一或基础热源与现有城市热网的合理匹配，使核供热堆以其技术的安全性、良好的经济性替代传统的燃煤锅炉，是一项控制污染源、治理大气环境的关键技术；
6、本发明提供的供暖一次网和二次网系统可保持核供热堆100的供水和回水温度分别为92℃和55℃的恒定值，总循环的水量保持恒定，因而核供热堆100的输出热量保持恒定，使得核供热堆在采暖季始终处于全负荷输出状态，最大限度发挥核燃料低成本、低温供热堆低运行费用的优势，为缓解我国能源短缺、保护大气环境起到积极的作用。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统，其能够保障用户需要的供暖热负荷随室外温度的变化而时刻在变化的同时，保持低温井式核供热堆恒定的输出温度和输出热量，有效解决常压低温井式核供热堆输出的不可调节性与用户的供热需求波动性之间的矛盾，有利于促进低温井式核供热堆的进一步推广普及，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种匹配低温井式核供热堆的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，包括供暖一次网子系统和供暖二次网子系统，其中：
所述供暖一次网子系统包括核供热堆(100)、增加热量子系统(200)、消耗热量子系统(300)和一次网供热管网(400)；
所述一次网供热管网(400)用于为所述供暖一次网系统提供循环水；
所述一次网供热管网(400)中分布有所述核供热堆(100)、增加热量子系统(200)和消耗热量子系统(300)，其中：
所述核供热堆(100)，用于对所述一次网供热管网(400)所提供的循环水进行加热升温处理，然后输出给所述增加热量子系统(200)或所述消耗热量子系统(300)；
所述增加热量子系统(200)，分别与所述核供热堆(100)和所述一次网热用户(500)相连接，用于对所述核供热堆(100)传送过来的循环水进行加热升温处理，然后输出给所述供暖二次网系统中的一次网热用户(500)；
所述消耗热量子系统(300)，分别与所述核供热堆(100)和所述一次网热用户(500)相连接，用于对所述核供热堆(100)传送过来的水进行耗能降温处理，然后输出给所述供暖二次网系统中的一次网热用户(500)；
所述供暖二次网子系统包括一次网热用户(500)、二次网供热管网(600)和二次网热用户(700)，其中：
所述供暖二次网系统包括二次网供热管网(600)，所述二次网供热管网(600)用于为所述供暖二次网系统提供循环水；
所述二次网供热管网(600)中分布有一次网热用户(500)和二次网热用户(700)。
2.如权利要求1所述的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，所述增加热量子系统(200)包括锅炉(2)，所述锅炉(2)左端的循环水入口与所述核供热堆(100)的供水管路(101)相连通，所述锅炉(2)右端的循环水出口与所述一次网热用户(500)的一次网热力循环水输入端(51)相连通；
所述一次网热用户(500)的一次网热力循环水输出端(52)与所述核供热堆(100)的回水管路(102)相连通；
所述锅炉(2)右端的循环水出口还通过一段安装有电动阀的旁通管路与所述供水管路(101)相连通。
3.如权利要求2所述的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，所述消耗热量子系统(300)包括低温发电机组(3)，所述核供热堆(100)的供水管路(101)与所述低温发电机组(3)左端的循环水入口相连通，所述低温发电机组(3)右端的循环水出口与所述一次网热用户(500)的一次网热力循环水输入端(51)相连通。
4.如权利要求3所述的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，所述一次网热用户(500)左端下部的一次网热力循环水输出端(52)通过一个一次网定速循环水泵(5)与所述核供热堆(100)的回水管路(102)相连通；
所述一次网定速循环水泵(5)的水流入口与一个一次网补水定压装置(4)相连通。
5.如权利要求4所述的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，所述核供热堆(100)的回水管路(102)上还设置有一个一次网回水温度测点(6)，所述一次网回水温度测点(6)用于检测所述回收管路(102)中的回水温度。
6.如权利要求1至6中任一项所述的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，还包括一个主控制器，所述主控制器分别与所述增加热量子系统(200)、所述消耗热量子系统(300)和所述一次网回水温度测点(6)相连接；
所述主控制器，用于读取所述一次网回水温度测点(6)所检测获得的回水温度，当该回水温度大于预设耗能温度时，发送控制信号给所述消耗热量子系统(300)，控制所述消耗热量子系统(300)运行；当该回水温度小于预设加热温度时，发送控制信号给所述增加热量子系统(200)，控制所述增加热量子系统(200)运行。
7.如权利要求2或3所述的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，所述一次网热用户(500)包括二次网换热器(501)、二次网蓄热装置(502)、二次网热泵机组(503)、二次网补水定压装置(504)和二次网变速循环水泵(505)；
所述一次网热用户(500)的一次网热力循环水输入端(51)分别与所述二次网换热器(501)顶部右端的循环水入口和所述二次网蓄热装置(502)左端上部的循环水入口相连通，所述一次网热力循环水输出端(52)分别与所述二次网换热器(501)顶部左端的循环水出口和所述二次网蓄热装置(502)左端下部的循环水出口相连通；
所述二次网变速循环水泵(505)左端的出水管与所述二次网换热器(501)底部右端的循环水入口相连通；
所述二次网换热器(501)，用于将所述一次网热用户(500)的一次网热力循环水输入端(51)传送过来的水与所述二次供热管网(600)中的回水进行热交换，然后通过一次网热力循环水输出端(52)循环回到一次网供热管网(400)的回水管路(102)中；
所述二次网蓄热装置(502)，用于吸收所述一次网热用户(500)的一次网热力循环水输入端(51)传送过来的水的热量并进行存储，以及将吸收热量后的水传送回所述一次网热用户(500)的热力循环水输出端(52)；
所述二次网热泵机组(503)用于从吸收二次网蓄热装置(502)中吸收热量，然后对来自所述二次网变速循环水泵(505)左端的出水管输出的水和所述一次网热用户(500)的一次网热力循环水输入端(51)传送过来的水继续进行加热后，再输出给所述二次网热用户(700)。
8.如权利要求7所述的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，所述一次网热用户(500)还包括二次网补水定压装置(504)；
所述二次网变速循环水泵(505)右端的吸水管还分别与所述二次网补水定压装置(504)、二次网热用户(700)的二次网热力循环水输出端(702)相连通。
9.如权利要求7所述的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，所述二次网换热器(501)，还用于将来自于所述变速循环水泵(505)的出水管的水和来自于所述二次网热泵机组(503)加热后的水进行混合并换热后，再输出到二次网热力循环水输入端(701)，然后传送至二次网热用户(700)。
10.如权利要求7所述的供暖一次网和二次网系统，其特征在于，所述二次网热泵机组(503)包括二次网热泵蒸发器(5031)、二次网热泵压缩机(5032)和二次网热泵冷凝器(5033)；
其中，所述二次网热泵蒸发器(5031位于所述二次网蓄热装置(502)中，所述二次网热泵蒸发器(5031)右端上部的工质出口与所述二次网热泵压缩机(5032)左端的工质入口相连通，所述二次网热泵压缩机(5032)右端的工质出口与所述二次网热泵冷凝器(5033)左端上部的工质入口相连通，所述二次网热泵冷凝器(5033)左端下部的工质出口通过一个节流元件与所述二次网蒸热泵发器(5031)右端下部的工质入口相连通。
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