CN109798572A - 一种隔压式大温差供热设备及供热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔压式大温差供热设备和供热方法，该供热设备包括第一热泵、第二热泵和换热器；第一热泵包括第一降温器、第一加热器和第二降温器；第二热泵包括第三降温器和第二加热器；第一降温器依次与换热器、第二降温器和第三降温器连通，且所述第一降温器连接至上游热源；第一加热器、第二加热器和换热器之间任两者连通，或者第一加热器、第二加热器和换热器汇合后连接至下游热用户处。本发明能够在中继能源站进行大温差供热，在保证下游热用户的供热参数的前提下，降低一次回水的温度；同时充分利用中继能源站存在的燃气、蒸汽、电能等多种能源，进一步降低回水温度，拉大供回水温差，降低主干网的输配能耗。

Description

一种隔压式大温差供热设备及供热方法

技术领域

本发明属于供热技术领域，尤其涉及一种隔压式大温差供热设备及供热方法。

背景技术

随着城市供热面积的不断增加，热负荷需求增长迅速，集中供热系统既有管网因流量和温度的限制已经很难满足需求。为了达到供热要求，需要从增大流量或提高温差这两方面着手。然而增大流量需要重新敷设管道，在交通密集的城市中成本很高，因此，只有提高供热供回水温差，才可以在流量不变的情况下提高管网的输配能力，满足热负荷的需求。由于集中供热系统的供水温度受管网承压能力的限制，一般无法显著提高，因此，大幅度降低回水温度是解决目前管网输配瓶颈的主要问题。此外，很多集中供热系统换热站已经建成，一般布局紧凑，无法安装分散式大温差换热设备，也是一个对大温差改造的限制条件。而在集中供热主干网，尤其是大温差长距离输送的主干网中，一般都建有中继能源站，其具备足够的场地进行集中式大温差改造。因此，迫切需要开发一种大温差供热方法及设备，在中继能源站进行大温差供热，在保证下游热用户的供热参数的前提下，降低一次回水的温度；同时充分利用中继能源站存在的燃气、蒸汽、电能等多种能源，进一步降低回水温度，拉大供回水温差，降低主干网的输配能耗。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种能够进行大温差供热的隔压式大温差供热设备和方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种隔压式大温差供热设备，包括第一热泵、第二热泵和换热器；第一热泵包括第一降温器、第一加热器和第二降温器；第二热泵包括第三降温器和第二加热器；第一降温器依次与换热器、第二降温器和第三降温器连通，且所述第一降温器连接至上游热源；第一加热器、第二加热器和换热器之间任两者连通，或者第一加热器、第二加热器和换热器汇合后连接至下游热用户处。

进一步地，所述第一加热器、第二加热器和换热器之间任两者连通后的管路与第一加热器、第二加热器或换热器汇合后连接至下游热用户处。

进一步地，还包括：再热器，设置于汇合后的管路上。

本发明的第二方面提供了一种隔压式大温差供热方法，包括：将下游热用户的二次水回水划分为第一路回水和第二路回水；将上游热源的一次水供水依次经第一降温器、换热器、第二降温器和第三降温器进行降温并输出至上游热源处；所述第一路回水依次经第一加热器、第二加热器和换热器之间任两者加热；所述第二路回水经第一加热器、第二加热器或换热器加热；加热后的所述第一路回水和所述第二路回水汇合后输出至下游热用户处。

进一步地，还包括：加热后的所述第一路回水和所述第二路回水汇合后经再热器再次进行加热并输出至下游热用户处。

本发明的第三方面提供了一种隔压式大温差供热方法，包括：将下游热用户的二次水回水分别经第一加热器、第二加热器和换热器加热后汇合并输出至下游热用户；将上游热源的一次水供水依次经第一降温器、换热器、第二降温器和第三降温器进行降温并输出至上游热源。

进一步地，将下游热用户的二次水回水分别经第一加热器、第二加热器和换热器加热后汇合并输出至下游热用户的步骤包括：将下游热用户的二次水回水划分为第一路回水和第二路回水；将所述第二路回水划分为第一路子回水和第二路子回水；所述第一路回水经所述第一加热器进行加热；所述第一路子回水经所述第二加热器进行加热；所述第二路子回水经所述换热器进行加热；

进一步地，还包括：加热后的所述第一路回水和所述第二路回水汇合后经再热器再次进行加热并输出至下游热用户处。

本发明通过在中继能源站设置第一热泵、第二热泵和换热器，将这三者串联或并联，采用逐级降温或加热的方式进行大温差供热。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：通过采用第一热泵、第二热泵和换热器以及再热器中的一种或几种设备的组合应用，在向下游热用户供热温度较高的前提下，对回到上游热源的回水进行逐级降温，大幅度降低了回水温度，实现了热量从低温向高温传递的过程；此外，由于集中降低了主干网回到热源的回水温度，实现了热源与中继能源站之间的小流量、大温差供热，为集中供热超长距离供热创造了条件。

附图说明

图1是本发明的隔压式供热设备的第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明的隔压式供热设备的第二实施方式的结构示意图；

图3是本发明的隔压式供热设备的第三实施方式的结构示意图；

图4是本发明的隔压式供热设备的第四实施方式的结构示意图。

附图标记：

1：第一热泵；11：第一降温器；12：第一加热器；13：第二降温器；2：第二热泵；21：第二加热器；22：第三降温器；3：换热器；4：再热器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是本发明一种隔压式大温差供热设备的第一实施方式的结构示意图。

如图1所示，该隔压式供热设备包括第一热泵1、第二热泵2和换热器3；

第一热泵1包括第一降温器11、第一加热器12和第二降温器13；

第二热泵2包括第二加热器21和第三降温器22；

第一降温器11依次与换热器3、第二降温器13和第三降温器22连通；

第一加热器12、第二加热器21和换热器3之间任两者连通，且第一加热器12、第二加热器21和换热器3之间任两者连通后的管路与第一加热器12、第二加热器21或换热器3汇合并连接至下游热用户处，其中，第一加热器12、第二加热器21和换热器3之间任两者连通后的管路与第一加热器12、第二加热器21或换热器3汇合是指三者之中任两者连通后与三者之中的另外一个汇合，例如如图1所示：第一加热器12和第二加热器21连通，且二者连通后的管路与换热器3并联，以及汇合后输出至下游热用户。

图2是本发明一种隔压式大温差供热设备的第二实施方式的结构示意图。

如图2所示，该隔压式供热设备包括第一热泵1、第二热泵2和换热器3；

第一热泵1包括第一降温器11、第一加热器12和第二降温器13；

第二热泵2包括第二加热器21和第三降温器22；

第一降温器11依次与换热器3、第二降温器13和第三降温器22连通；

第一加热器12、第二加热器21和换热器3分别连接至下游热用户处，即第一加热器12、第二加热器21和换热器3三路管路并联。在上述图1和图2所示实施方式的基础上，还包括：再热器4，设置在为下游热用户供水的管路上，以对输出至下游热用户处的水进行再次加热并输出，其中，图1增加再热器4的实施方式的结构示意图如图3所示，图2增加再热器4的实施方式的结构示意图如图4所示。

上述图1和图2所示供热设备的工作原理是：上游热源的一次水供水经依次连通的第一降温器11、换热器3、第二降温器13和第三降温器22进行降温并输出至上游热源处；下游热用户的二次水回水包括相互独立的两路，其中一路二次水回水经依次连通的第一加热器12和第二加热器21进行升温，另一路二次水回水经换热器3进行升温，两路升温后的水进行汇合形成汇合水并输出至下游热用户处；

或者，

下游热用户的二次水回水分为相互独立的三路，分别经第一加热器12、第二加热器21和换热器3进行升温，三路升温后的水进行汇合形成汇合水并输出至下游热用户处。

其中，在将汇合水输出至下游热用户处之前，还包括：采用再热器4对汇合水进行升温。可选的，再热器为热水锅炉或蒸汽-水换热器。

本发明一种隔压式大温差供热方法的第一种实施方式包括如下步骤S51-步骤S55：

S51，将下游热用户的二次水回水划分为第一路回水和第二路回水；

S52，将上游热源的一次水供水依次经第一降温器11、换热器3、第二降温器13和第三降温器22进行降温并输出至上游热源处；

S53，第一路回水依次经第一加热器12、第二加热器21和换热器3之间任两者加热；

S54，第二路回水经第一加热器12、第二加热器21或换热器3加热；

S55，加热后的所述第一路回水和所述第二路回水汇合后输出至下游热用户处。

上述步骤S52可以单独于其他步骤执行，其中，步骤S53和步骤S54为并列执行。

本发明一种隔压式大温差供热方法的第二种实施方式是在第一种实施方式的基础上，还包括如下步骤S56：

S56，加热后的所述第一路回水和所述第二路回水汇合后经再热器4再次进行加热并输出至下游热用户处。

本发明隔压式大温差供热方法的第三种实施方式包括如下步骤S71-步骤S72：

S71，将下游热用户的二次水回水分别经第一加热器12、第二加热器21和换热器3加热后汇合并输出至下游热用户；

S72，将上游热源的一次水供水依次经第一降温器11、换热器3、第二降温器13和第三降温器22进行降温并输出至上游热源。

其中，将下游热用户的二次水回水分别经第一加热器12、第二加热器21和换热器3加热后汇合并输出至下游热用户的步骤S71包括：

S710，将下游热用户的二次水回水划分为第一路回水和第二路回水；

S711，将所述第二路回水划分为第一路子回水和第二路子回水；

S712，所述第一路回水经所述第一加热器12进行加热；

S713，所述第一路子回水经所述第二加热器21进行加热；

S714，所述第二路子回水经所述换热器3进行加热。

本发明隔压式大温差供热方法的第四种实施方式是在第三种实施方式的基础上，还包括如下步骤S715：

S715，加热后的第一路回水和第二路回水汇合后经再热器3再次进行加热并输出至下游热用户处。

可选的，在前述所有实施方式的基础上，第一热泵为吸收式热泵，进一步地，第一热泵可以为热水型吸收式热泵；第二热泵为压缩式热泵或吸收式热泵，进一步地，第二热泵可以为电驱动压缩式热泵、直燃型吸收式热泵或蒸汽压缩式热泵。因此，X代表蒸汽、天然气或电能的输入方向，上述第一热泵选择为热水型吸收式热泵的目的是能够充分利用中继能源站存在的燃气、蒸汽、电能等多种能源，进一步降低回水温度，作为中继能源站回水回到上游热源处，以此实现在向下游热用户供热温度较高的前提下，对回到上游热源的回水进行逐级降温，大幅度降低了回水温度，实现了热量从低温向高温传递的过程，且降低了主干网的输配能耗。换热器可以为水-水换热器。

另外，本发明在第一热泵1、第二热泵2和换热器3以及再热器4之间通过管道连接，且连接的官道上设置有阀门，用于开启或关闭该条水路。

需要说明的是，以上所有附图中，X或Y代表蒸汽、天然气或电能的输入方向。所有附图中的箭头代表水流方向，图1和图3中的第二热泵均为利用电能或蒸汽进行加热的热泵，图2和图4中的第二热泵均为天然气或蒸汽进行加热的热泵。

本发明隔压式大温差供热设备的水路流程的特征是水路分为互相隔离的两路，包括上游热源与中继能源站之间的一次水和中继能源站与下游热用户之间的二次水，两路水只换热不联通：从上游热源处来的一次水供水经过第一热泵1、第二热泵2和换热器3放热降温，回水流出中继能源站回到热源处；二次水回水通过不同的连接方式经过第一热泵1、第二热泵2、换热器3和再热器4加热升温，高温二次水再送出中继能源站，进入下游热用户，从而能够实现将上游热源的高温水经降温后再次输送至上游热源，将下游热用户的低温水加热升温后再输送至下游热用户处，上游热源处的高温热水进入中继能源站型大温差供热系统，经过换热及外部能源驱动降温后，产生低温冷水回到上游热源，从而形成上游热源与中继能源站之间的大温差供热。

显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，即不对本发明的保护范围进行限定。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种隔压式大温差供热设备，其特征在于，包括第一热泵(1)、第二热泵(2)和换热器(3)；

所述第一热泵(1)包括第一降温器(11)、第一加热器(12)和第二降温器(13)；

所述第二热泵(2)包括第二加热器(21)和第三降温器(22)；

所述第一降温器(11)依次与换热器(3)、第二降温器(13)和第三降温器(22)连通，且所述第一降温器(11)连接至上游热源；

第一加热器(12)、第二加热器(21)和换热器(3)之间任两者连通，或者

所述第一加热器(12)、第二加热器(21)和换热器(3)汇合后连接至下游热用户处。

2.根据权利要求1所述的隔压式大温差供热设备，其特征在于，所述第一加热器(12)、第二加热器(21)和换热器(3)之间任两者连通后的管路与第一加热器(12)、第二加热器(21)或换热器(3)汇合后连接至下游热用户处。

3.根据权利要求1或2所述的隔压式大温差供热设备，其特征在于，还包括：

再热器(4)，设置于汇合后的管路上。

4.一种隔压式大温差供热方法，其特征在于，包括：

将下游热用户的二次水回水划分为第一路回水和第二路回水；

将上游热源的一次水供水依次经第一降温器(11)、换热器(3)、第二降温器(13)和第三降温器(22)进行降温并输出至上游热源处；

所述第一路回水依次经第一加热器(12)、第二加热器(21)和换热器(3)之间任两者加热；

所述第二路回水经第一加热器(12)、第二加热器(21)或换热器(3)加热；

加热后的所述第一路回水和所述第二路回水汇合后输出至下游热用户处。

5.根据权利要求4所述的隔压式大温差供热方法，其特征在于，还包括：

加热后的所述第一路回水和所述第二路回水汇合后经再热器(4)再次进行加热并输出至下游热用户处。

6.一种隔压式大温差供热方法，其特征在于，包括：

将下游热用户的二次水回水分别经第一加热器(12)、第二加热器(21)和换热器(3)加热后汇合并输出至下游热用户；

将上游热源的一次水供水依次经第一降温器(11)、换热器(3)、第二降温器(13)和第三降温器(22)进行降温并输出至上游热源。

7.根据权利要求6所述的隔压式大温差供热方法，其特征在于，将下游热用户的二次水回水分别经第一加热器(12)、第二加热器(21)和换热器(3)加热后汇合并输出至下游热用户的步骤包括：

将下游热用户的二次水回水划分为第一路回水和第二路回水；

将所述第二路回水划分为第一路子回水和第二路子回水；

所述第一路回水经所述第一加热器(12)进行加热；

所述第一路子回水经所述第二加热器(21)进行加热；

所述第二路子回水经所述换热器(3)进行加热。

8.根据权利要求6或7所述的隔压式大温差供热方法，其特征在于，还包括：

加热后的所述第一路回水和所述第二路回水汇合后经再热器(3)再次进行加热并输出至下游热用户处。