CN109945272A - 一种基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统，该系统包括主要换热设备、一次网水系统和二次网水系统三部分，主要换热设备包括大温差机组和各区板式换热器，其中大温差机组由发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器组成；一次网水系统包括一次网供水管、一次网回水管及阀门；二次网水系统主要包括二次网各区回水管、二次网各区供水管、二次网各区水泵及阀门。该系统通过各阀门和各区二次网水泵的调节作用，使一次网水和二次网水在大温差机组中的发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器及各区板式换热器中进行换热，可实现各分区不同供热温度和压力的大温差联合供热。其中，低区板式换热器作为备用，仅在大温差机组出现故障或检修时运行。

Description

一种基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统

技术领域

本发明涉及一种基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统，更具体的说，涉及一种适用于单个小区换热站对供热温度较高的多层建筑区（即多层区）、供热温度较低而供热压力不同的高层建筑的低区（10层及10层以下）和高区（ 10层以上）进行大温差联合供热的系统。

背景技术

随着城市快速发展，供热面积迅速增长，集中供热问题刻不容缓。部分地区管网输送出现瓶颈，同时也伴随着节能减排的压力增大。在保护环境的前提下,多地控制锅炉房建设,控制燃煤电厂建设,并逐渐取缔分散的小型锅炉。现有的路由管网配合小区换热站常规换热器已不能满足现在的发展状况。

现有换热站大多数仍为常规的水--水板式换热器作为小区用户端的热交换设备，供热水温度及供回水温差受常规换热器端差的限制，热量输送能力在一定范围内被限制，且一次网回水温度仍然很高。

为保证换热的效果，一次网水泵需要较大的流量及扬程，进而造成电耗增高。由于回水温较高，所以要保障管网具有一定的保温等级，即便如此，仍有大部分热量散失，导致资源浪费，热源厂运营成本增高。

为适应发展，解决供热热源紧缺问题，多地区换热站陆续开始对站内常规板式换热器进行改造替换，替换成基于吸收式换热的大温差供热系统。实现了由以往小温差大流量供热变为大温差小流量供热。

当前的小流量大温差供热系统，基本可以解决管网输送瓶颈的弊端，但在单个换热站对多区域供热时，由于各区域供热末端形式不同以及供热建筑层高的影响，造成各区供热温度和供热压力的差异，现有的供热系统仍然无法实现多区域不同供热温度和压力的大温差联合供热，而以现有技术对换热站进行改造则会增加大量的成本。

发明内容

本发明的目的在于为换热站提供一种基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统，该系统安装于原有换热系统一次网与二次网之间，通过调节热网水与吸收式换热大温差机组的各组成部分以及各分区板式换热器之间的换热过程，分别匹配三个分区的不同供热温度和压力，从而达到分区供热的目的，且可大幅减小一次网水流量，并使其温度梯级下降至20℃。整个系统结构简单，运行可靠，效果稳定，能耗小，价格低廉。

为实现上述目的，本发明所述的基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统包括主要换热设备、一次网水系统和二次网水系统三部分，主要换热设备包括大温差机组、多层区板式换热器、高区板式换热器、低区板式换热器，其中大温差机组由发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器组成；一次网水系统包括一次网供水管、一次网回水管、第一阀门、第二阀门、第三发阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门；二次网水系统主要包括二次网低区回水管、二次网低区供水管、二次网低区水泵、二次网多层区回水管、二次网多层区供水管、二次网多层区水泵、二次网高区回水管、二次网高区供水管、二次网高区水泵、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门、第十五阀门、第十六阀门。

一次网供水管的一端分别与第一阀门的入口、第三阀门的入口和第八阀门的入口连接，第一阀门的出口与低区板式换热器的一次网入水口连接，低区板式换热器的一次网出水口与第二阀门的入口连接；第二阀门的出口与一次网回水管的一端连接；第三阀门的出口与大温差机组内发生器的一次网入水口连接，发生器的一次网出水口与第四阀门的入口连接；第四阀门的出口分别与第七阀门的入口和第八阀门的出口连接；第七阀门的出口与多层区板式换热器的一次网入水口连接，多层区板式换热器的一次网出水口与高区板式换热器的一次网入水口连接，高区板式换热器的一次网出水口分别与第六阀门的入口和第九阀门的入口连接；第六阀门的出口与大温差机组内蒸发器的一次网入水口连接，蒸发器的一次网出水口与第五阀门的入口连接；第五阀门的出口分别与第九阀门的出口和第二阀门的出口连接。

二次网低区回水管的一端与二次网低区水泵的入水口连接，二次网低区水泵的出水口分别与第十阀门的入口和第十二阀门的入口连接，第十阀门的出口与低区板式换热器的二次网入水口连接，低区板式换热器的二次网出水口与第十一阀门的入口连接，第十二阀门的出口与大温差机组内吸收器的二次网入水口连接，吸收器的二次网出水口与第十三阀门的入口连接，二次网低区供水管分别与第十一阀门的出口和第十三阀门的出口连接；二次网多层区回水管的一端与二次网多层区水泵的入水口连接，二次网多层区水泵的出水口分别与第十四阀门的入口和第十六阀门的入口连接，第十四阀门的出口与大温差机组内冷凝器的二次网入水口连接，冷凝器的二次网出水口与第十五阀门的入口连接，第十五阀门的出口分别与第十六阀门的出口和多层区板式换热器的二次网入水口连接，多层区板式换热器的二次网出水口与二次网多层区供水管的一端连接；二次网高区回水管的一端与二次网高区水泵的入水口连接，二次网高区水泵的出水口与高区板式换热器的二次网入水口连接，高区板式换热器的二次网出水口与二次网高区供水管的一端连接。

本发明具有如下优点：本发明所述的基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统与传统技术相比，该系统可将一次网回水温度降低至20℃左右，可为供热首站回收余热提供便利条件，一次网供回水温差由原来的60℃提升至110℃，增加既有管网输配能力80%以上，在热源充足的条件下，换热站可承担更多供暖面积，减小热网水流量，降低循环泵能耗和系统运行费用；避免对因管径限制问题而进行的老旧管网改造，减小新建大型热网的管径，大幅降低管网投资；该系统可对供热温度较高的多层建筑区、供热温度较低而供热压力不同的高层建筑的高区和低区进行大温差联合供热。

附图说明

图1 是本发明所述的基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明所述的基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统包括主要换热设备、一次网水系统和二次网水系统三部分，主要换热设备包括大温差机组Ⅰ、低区板式换热器Ⅱ、多层区板式换热器Ⅲ、高区板式换热器Ⅳ，其中大温差机组由发生器F、冷凝器L、吸收器X和蒸发器Z组成；一次网水系统包括一次网供水管a、一次网回水管b、第一阀门1、第二阀门2、第三发阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第七阀门7、第八阀门8、第九阀门9；二次网水系统主要包括二次网低区回水管c、二次网低区供水管d、二次网低区水泵Ⅴ、二次网多层区回水管e、二次网多层区供水管f、二次网多层区水泵Ⅵ、二次网高区回水管g、二次网高区供水管h、二次网高区水泵Ⅶ、第十阀门10、第十一阀门11、第十二阀门12、第十三阀门13、第十四阀门14、第十五阀门15、第十六阀门16。

一次网供水管a的一端分别与第一阀门1的入口、第三阀门3的入口和第八阀门8的入口连接，第一阀门1的出口与低区板式换热器Ⅱ的一次网入水口连接，低区板式换热器Ⅱ的一次网出水口与第二阀门2的入口连接；第二阀门2的出口与一次网回水管b的一端连接；第三阀门3的出口与大温差机组Ⅰ内发生器F的一次网入水口连接，发生器F的一次网出水口与第四阀门4的入口连接；第四阀门4的出口分别与第七阀门7的入口和第八阀门8的出口连接；第七阀门7的出口与多层区板式换热器Ⅲ的一次网入水口连接，多层区板式换热器Ⅲ的一次网出水口与高区板式换热器Ⅳ的一次网入水口连接，高区板式换热器Ⅳ的一次网出水口分别与第六阀门6的入口和第九阀门9的入口连接；第六阀门6的出口与大温差机组Ⅰ内蒸发器Z的一次网入水口连接，蒸发器Z的一次网出水口与第五阀门5的入口连接；第五阀门5的出口分别与第九阀门9的出口和第二阀门2的出口连接。

二次网低区回水管c的一端与二次网低区水泵Ⅴ的入水口连接，二次网低区水泵Ⅴ的出水口分别与第十阀门10的入口和第十二阀门12的入口连接，第十阀门10的出口与低区板式换热器Ⅱ的二次网入水口连接，低区板式换热器Ⅱ的二次网出水口与第十一阀门11的入口连接，第十二阀门12的出口与大温差机组Ⅰ内吸收器X的二次网入水口连接，吸收器X的二次网出水口与第十三阀门13的入口连接，二次网低区供水管d分别与第十一阀门11的出口和第十三阀门13的出口连接；二次网多层区回水管e的一端与二次网多层区水泵Ⅵ的入水口连接，二次网多层区水泵Ⅵ的出水口分别与第十四阀门14的入口和第十六阀门16的入口连接，第十四阀门14的出口与大温差机组Ⅰ内冷凝器L的二次网入水口连接，冷凝器L的二次网出水口与第十五阀门15的入口连接，第十五阀门15的出口分别与第十六阀门16的出口和多层区板式换热器Ⅲ的二次网入水口连接，多层区板式换热器Ⅲ的二次网出水口与二次网多层区供水管f的一端连接；；二次网高区回水管g的一端与二次网高区水泵Ⅶ的入水口连接，二次网高区水泵Ⅶ的出水口与高区板式换热器Ⅳ的二次网入水口接，高区板式换热器Ⅳ的二次网出水口与二次网高区供水管h的一端连接。

本发明所述的基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统安装于换热站内的一次网与二次网之间，以一次网高温供水作为大温差机组的驱动热源。该系统通过大温差机组中的发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器，多层区、高区和低区板式换热器、各二次网水泵以及阀门的调节，可实现各分区不同供热温度和压力的大温差联合供热。其中，低区板式换热器作为备用，仅在大温差机组出现故障或检修时运行。具体来说，本发明所述的基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统能够实现正常工况下的不同分区大温差供热和故障工况下的常规供热。常规供热模式只在大温差机组故障或检修时开启，待机组排除故障或检修完毕后，立即恢复至大温差供热模式，如此既能减小对供热的影响，又能及时排查故障和检修。下面分别对该系统的大温差供热和常规供热的流程进行详细说明。

大温差供热流程：

该系统处于大温差供热工况时，首先，需开启第三发阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第七阀门7、第十二阀门12、第十三阀门13、第十四阀门14、第十五阀门15、第十六阀门16，关闭第一阀门1、第二阀门2、第八阀门8、第九阀门9、第十阀门10、第十一阀门11。

作为大温差机组Ⅰ的驱动热源，从一次网供水管a出来的一次网高温供水进入发生器F进行驱动换热，首次换热降温后的一次网水进入多层区板式换热器Ⅲ，加热多层区二次网高温回水，再次降温后的一网水在高区板式换热器Ⅳ内同二次网高区回水进行换热，第三次降温后的一网水进入蒸发器Z并与其内的冷媒进行热交换，经过第四次换热降温后，一次网低温水通过一次网回水管b流出。

二次网多层区回水管e内的二次网多层区回水经过二次网多层区水泵Ⅵ的增压作用，依次进入大温差机组Ⅰ的冷凝器L和多层区板式换热器Ⅲ中，分别同冷凝器L中的高温冷媒和多层区板式换热器Ⅲ中的一次网水进行换热，升温后的二次网多层区热水通过二次网多层区供水管f输出并进行供热；经过二次网高区水泵Ⅶ的增压作用，二次网高区回水管g内的二次网高区回水在高区板式换热器Ⅳ中同一次网水进行换热，升温后的二次网高区热水流经二次网高区供水管g进行供热；二次网低区回水管c内的二次网低区回水先进入二次网低区水泵Ⅴ提升压力，然后进入大温差机组Ⅰ的吸收器X中，同吸收器X中的冷媒进行换热，升温后的二次网低区热水通过二次网低区供水管d进行输送供热。

常规供热流程：

当大温差机组Ⅰ检修或出现故障时，可通过调节阀门使一次网水和各区二次网水仅分别进入对应的低区换热器Ⅱ、多层区换热器Ⅲ和高区换热器Ⅳ中进行换热，而不会进入处于故障或检修状态的大温差机组Ⅰ。首先，打开第一阀门1、第二阀门2、第七阀门7、第八阀门8、第九阀门9、第十阀门10、第十一阀门11、第十六阀门16；然后，关闭第三发阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第十二阀门12、第十三阀门13、第十四阀门14、第十五阀门15。

从一次网供水管a出来的一次网高温供水分别进入低区板式换热器Ⅱ和多层区板式换热器Ⅲ，进入低区板式换热器Ⅱ的一次网水同二次网低区回水换热后，流回至一次网回水管b中，低区板式换热器Ⅱ中的二次网水被加热后，经过二次网低区供水管d进行输送并供热；进入多层区板式换热器Ⅲ的一次网水同二次网多层区回水进行换热，升温后的多层区二次网水由二次网多层区供水管f送出供热，被冷却的一次网水进入高区板式换热器Ⅳ；进入高区板式换热器Ⅳ的一次网水同其中的二次网高区回水换热后，流回至一次网回水管b中，高区板式换热器Ⅳ中的二次网水升温后，经二次网高区供水管h输送并供热。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统，其特征在于，所述基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统包括主要换热设备、一次网水系统和二次网水系统三部分，主要换热设备包括大温差机组、多层区板式换热器、高区板式换热器、低区板式换热器，其中大温差机组由发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器组成；一次网水系统包括一次网供水管、一次网回水管、第一阀门、第二阀门、第三发阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门；二次网水系统主要包括二次网低区回水管、二次网低区供水管、二次网低区水泵、二次网多层区回水管、二次网多层区供水管、二次网多层区水泵、二次网高区回水管、二次网高区供水管、二次网高区水泵、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门、第十五阀门、第十六阀门。

2.所述的一次网供水管的一端分别与第一阀门的入口、第三阀门的入口和第八阀门的入口连接，第一阀门的出口与低区板式换热器的一次网入水口连接，低区板式换热器的一次网出水口与第二阀门的入口连接；第二阀门的出口与一次网回水管的一端连接；第三阀门的出口与大温差机组内发生器的一次网入水口连接，发生器的一次网出水口与第四阀门的入口连接；第四阀门的出口分别与第七阀门的入口和第八阀门的出口连接；第七阀门的出口与多层区板式换热器的一次网入水口连接，多层区板式换热器的一次网出水口与高区板式换热器的一次网入水口连接，高区板式换热器的一次网出水口分别与第六阀门的入口和第九阀门的入口连接；第六阀门的出口与大温差机组内蒸发器的一次网入水口连接，蒸发器的一次网出水口与第五阀门的入口连接；第五阀门的出口分别与第九阀门的出口和第二阀门的出口连接。

3.如权利要求1所述的基于吸收式换热的大温差三区联合供热系统，其特征在于，所述二次网低区回水管的一端与二次网低区水泵的入水口连接，二次网低区水泵的出水口分别与第十阀门的入口和第十二阀门的入口连接，第十阀门的出口与低区板式换热器的二次网入水口连接，低区板式换热器的二次网出水口与第十一阀门的入口连接，第十二阀门的出口与大温差机组内吸收器的二次网入水口连接，吸收器的二次网出水口与第十三阀门的入口连接，二次网低区供水管分别与第十一阀门的出口和第十三阀门的出口连接；二次网多层区回水管的一端与二次网多层区水泵的入水口连接，二次网多层区水泵的出水口分别与第十四阀门的入口和第十六阀门的入口连接，第十四阀门的出口与大温差机组内冷凝器的二次网入水口连接，冷凝器的二次网出水口与第十五阀门的入口连接，第十五阀门的出口分别与第十六阀门的出口和多层区板式换热器的二次网入水口连接，多层区板式换热器的二次网出水口与二次网多层区供水管的一端连接；二次网高区回水管的一端与二次网高区水泵的入水口连接，二次网高区水泵的出水口与高区板式换热器的二次网入水口连接，高区板式换热器的二次网出水口与二次网高区供水管的一端连接。