CN112594761A - 一种集中式区域供能方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集中式区域供能方法，属于区域供能领域，包括区域能源站、集中工业区和商业居民区；为集中工业区和商业居民区铺设一条公用的中低压蒸汽管网，根据商业居民区需求的蒸汽品质略低于集中工业区的用能特点，使集中工业区布局在区域能源站近端，商业居民区布局在区域能源站远端，实现了区域能源系统的资源优化配置；在用户侧使用饱和蒸汽驱动溴化锂制冷机组制冷后为周边建筑供应冷冻水。本发明减少了铺设独立冷热供能管网的建设和维护成本，降低了长距离输送冷冻水而造成的冷量损失，减少了夏季空调使用高峰期用户对电制冷的依赖，通过制冷蓄冷和制热蓄热系统平衡了区域供能系统内的用能需求，是一种削峰填谷的集中式区域供能方法。

Description

一种集中式区域供能方法
技术领域
本发明涉及区域供能领域，具体地讲，涉及一种集中式区域供能方法，尤其适用于区域供能系统的规划和设计。
背景技术
我国南方夏季炎热高温，为满足居民和工业用电需求，国家不断加强电力建设，发电装机逐年递增。但在电力需求平峰期间，传统火电，尤其是变负荷响应快的燃气-蒸汽联合循环机组常常面临低负荷运行或被迫停机，造成企业利润不断缩水，甚至面临亏损、依靠政府补助才能维持正常运营的状况。
集中式区域供热在我国北方已经有了非常高的普及，南方的供热主要满足生产企业的工业蒸汽需求。南方夏季的集中式供冷是非常有潜力的节能研究方向，公告号为CN207146971U的实用新型专利公开了一种利用余热蒸汽的长输管网集中供冷系统，提出了在电厂侧使用余热蒸汽驱动溴化锂机组制冷后使用城市集中供冷管网将冷水运送至十公里外的用冷区域。公开号为CN104864631B的发明专利公开了一种复合型区域供热供冷系统，提出了使用大温差换热机组、地源热泵机组和冰蓄冷系统的配合，通过输送管网为区域内用户供冷及供热。以上研究的思路都将溴化锂机组设置在电厂侧，区域供能系统单独铺设冷热供能管网，这增加了管网的建设投资；夏季工况下，供冷管网需要在高温环境中长距离输送冷冻水，造成冷冻水冷量的损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、系统完善的区域供能方法，提出区域能源系统规划设计或在役区域能源站拓展周边商业居民供能管道为冷热合一的供热管网，在用能末端设置溴化锂制冷机组产生冷冻水直接供给周边冷负荷，用户侧可根据场地情况设置储能和新能源集热设备，是一种提升分布式能源系统的能源综合利用率的集中式区域供能方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种集中式区域供能方法，其特征是，供能系统包括区域能源站、集中工业区、商业居民区和它们之间相连的蒸汽管网，所述集中工业区与区域能源站连接，所述集中工业区与商业居民区之间铺设一条公用的中低压（1.0Mpa压力等级）蒸汽管网，根据商业居民区需求的蒸汽品质（0.6-0.8MPa压力等级）略低于集中工业区的用能特点，使集中工业区布局在区域能源站的近端，商业居民区布局在区域能源站的远端；区域能源站通过同一条蒸汽管网向供能区域内的集中工业区和商业居民区提供1.0Mpa压力等级的中低压蒸汽；在集中工业区中，减温减压装置连接蒸汽管网、一号分流阀和二号分流阀，所述一号分流阀实现溴化锂制冷机组和工业用汽过程的蒸汽流量分配，所述溴化锂制冷机组分别与一号分流阀、冷却塔、电制冷机组、蓄冷罐和蓄热罐相连，所述蓄冷罐向冷用户和冷热用户供应冷冻水，所述蓄热罐的热量来自溴化锂制冷机组、工业用汽过程和新能源或余热的低品位热源，所述蓄热罐向冷热用户和热用户供应生活热水，补水泵连接在补水管与二号分流阀之间。
进一步的，所述区域能源站采用环境友好、高效低碳的燃气机组。
进一步的，通过延伸集中工业区的蒸汽管网至新规划商业居民区，实现对现有区域供能系统的友好衔接和拓展。
进一步的，所述集中工业区和商业居民区根据用能需求设置分布式制冷蓄冷系统和制热蓄热系统，减少了铺设独立冷热供能管网的建设和维护成本，降低了长距离输送冷冻水而造成的冷量损失。
进一步的，所述集中工业区主要以中低压（1.0MPa压力等级）蒸汽的工业蒸汽用户为主，具有较大冷热负荷需求的大型企业也可设置制冷蓄冷系统和制热蓄热系统。
进一步的，所述集中工业区和商业居民区在屋顶空间允许的区域可设置太阳能集热装置，通过新能源或余热的采集管路将热量储存在蓄热罐中，为冷热用户和热用户提供生活热水。
进一步的，所述电制冷机组可以根据峰谷电价差，峰电期间以溴化锂制冷机组制冷为主，电制冷机组作为调峰设备备用；谷电期间以电制冷机组制冷为主。
进一步的，为较好的匹配供热管网参数和具有较高的能效水平，所述溴化锂制冷机组采用蒸汽双效型溴化锂制冷机组。
进一步的，所述减温减压装置在蒸汽管网参数高于溴化锂制冷机组允许参数时参与调节蒸汽参数以满足溴化锂制冷机组的运行条件。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明根据商业居民区需求的蒸汽品质略低于集中工业区的用能特点，使集中工业区布局在区域能源站近端，商业居民区布局在区域能源站远端，实现了区域能源系统的资源优化配置；
2、本发明可实现对现有区域供能系统的友好衔接和拓展，仅包含能源站和集中工业区的区域供能系统，可通过延伸蒸汽管网至新规划商业居民区；
3、本发明所采用的集中工业区和商业居民区公用的中低压（1.0Mpa压力等级）蒸汽管网，并在用户侧根据用能需求设置分布式制冷蓄冷系统和制热蓄热系统，减少了铺设独立冷热供能管网的建设和维护成本，降低了长距离输送冷冻水而造成的冷量损失；
4、本发明拓展了系统热负荷，可以有效提升区域能源站的发电负荷，减少区域能源站的负荷波动，提高区域能源站的盈利水平，通过制冷蓄冷系统和制热蓄热系统，平衡了区域供能系统内的用能需求，是一种削峰填谷的集中式区域供能方法。
附图说明
图1是本发明区域供能系统的布局示意图。
图2是本发明大型集中工业区供能系统结构示意图。
图3是本发明商业居民区供能系统结构示意图。
图中：区域能源站1、集中工业区2、商业居民区3、蒸汽管网4、减温减压装置5、一号分流阀6、溴化锂制冷机组7、冷却塔8、电制冷机组9、蓄冷罐10、冷用户11、冷热用户12、热用户13、蓄热罐14、工业用汽15、新能源或余热16、二号分流阀17、补水泵18、补水管19。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1。
区域供能系统的布局。
本实施例中公开了一种集中式区域供能系统（以下简称“本系统”），本系统针对区域供能系统中存在的集中工业区2和商业居民区3不同的用能需求，利用同一参数等级的中低压供热管网实现向区域内集中工业区2和商业居民区3供热，在用户侧使用溴化锂制冷机组7制冷并向周边用户供冷。
参见图1，本系统包括区域能源站1、集中工业区2、商业居民区3和它们之间相连的蒸汽管网。区域能源站1通过供热管网向集中工业区2和商业区民区3提供中低压（1.0Mpa压力等级）工业蒸汽。
本实施例中，区域能源站1为向规划区域内提供冷热电等能源形式的综合能源系统。
优选的，区域能源站1选择环境友好、高效低碳的燃气机组。
本实施例中，向集中工业区2所供的蒸汽参数为1.0Mpa压力等级的中低压蒸汽，图1中的三个三角形代表集中工业区2中不同的蒸汽用户，三个正方形代表商业居民区3中不同的蒸汽用户。
本实施例中，根据商业居民区3需求的蒸汽品质略低于集中工业区2的用能特点，使集中工业区2布局在区域能源站1的近端，商业居民区3布局在区域能源站1的远端，实现了区域能源系统的资源优化配置，与分别建设冷热管网相比，减少了供能管网的建设投资。
实施例2。
大型集中工业区2供能系统。
本实施例中公开了一种大型集中工业区2供能系统（以下简称“本系统”），本系统针对区域供能系统大型集中工业区2的用能需求，为工业用户提供1.0MPa压力等级的中压蒸汽，为具有大量冷热负荷需求的工业用户设置制冷蓄冷装置及制热蓄热装置。
参见图2，本系统包括蒸汽管网4、减温减压装置5、一号分流阀6、溴化锂制冷机组7、冷却塔8、电制冷机组9、蓄冷罐10、冷用户11、冷热用户12、热用户13、蓄热罐14、工业用汽15、新能源或余热16、二号分流阀17、补水泵18、补水管19；减温减压装置5连接蒸汽管网4、一号分流阀6和二号分流阀17，一号分流阀6实现溴化锂制冷机组7和工业用汽15过程的蒸汽流量分配，溴化锂制冷机组7分别与一号分流阀6、冷却塔8、电制冷机组9、蓄冷罐10和蓄热罐14相连，蓄冷罐10向冷用户11和冷热用户12供应冷冻水，蓄热罐14的热量来自溴化锂制冷机组7、工业用汽15过程和新能源或余热16的低品位热源，蓄热罐14向冷热用户12和热用户13供应生活热水，补水泵18连接在补水管19与二号分流阀17之间。
具体的，本系统通过减温减压装置5实现大型集中工业区2用户的工业用汽15过程和溴化锂制冷机组7的参数匹配，在集中工业区2用户侧用溴化锂制冷机组7、电制冷机组9和蓄冷罐10实现制冷蓄冷，为大型集中工业区2的冷用户11和冷热用户12提供冷负荷；工业用汽15过程、溴化锂制冷机组7和新能源或余热16产生的低品位余热储存在蓄热罐14中，为大型集中工业区2的冷热用户12和热用户13提供热负荷。
优选的，集中工业区2具有较大冷负荷时才采用溴化锂制冷机组7、电制冷机组9和蓄冷罐10，对于较小规模的工业区可以考虑使用传统制冷方式。
本实施例中，工业用汽15过程后的蒸汽温度随着工艺流程的不同而变化，通过回收其余热并储存在蓄热罐14中。
优选的，在厂房屋顶空间允许的集中工业区2可设置太阳能集热装置，某些生产工艺过程也会产生余热，通过新能源或余热16的采集管路将热量储存在蓄热罐14中。
本实施例中，二号分流阀17的一部分流量通往减温减压装置5，为通往减温减压装置5提供减温水。
本实施例中，若热用户13是酒店等生活热水消耗型用户，热水可在用户侧消耗形成开环流动；若是采暖用户，回水通向补水泵18形成闭环流动。
实施例3。
商业居民区3供能系统结构。
本实施例中公开了一种商业居民区3供能系统（以下简称“本系统”），本系统针对区域供能系统中商业居民区3用户的用能需求，为商业和居民用户提供0.6-0.8MPa压力等级的中压蒸汽，实现用户侧就地制冷蓄冷与制热蓄热，为用户提供高质量的冷热能源产品。
参见图3，本系统包括蒸汽管网4、减温减压装置5、溴化锂制冷机组7、冷却塔8、电制冷机组9、蓄冷罐10、冷用户11、冷热用户12、热用户13、蓄热罐14、新能源或余热16、二号分流阀17、补水泵18、补水管19；溴化锂制冷机组7分别与减温减压装置5、冷却塔8、电制冷机组9、蓄冷罐10和蓄热罐14相连，蓄冷罐10向冷用户11和冷热用户12供应冷冻水，蓄热罐14的热量来自溴化锂制冷机组7和新能源或余热16的低品位热源，蓄热罐14向冷热用户12和热用户13供应生活热水，补水泵18连接在补水管19与二号分流阀17之间。
具体的，本系统通过减温减压装置5实现溴化锂制冷机组7的参数匹配，用溴化锂制冷机组7、电制冷机组9和蓄冷罐10实现制冷蓄冷，为商业居民区3的冷用户11和冷热用户12提供冷负荷；溴化锂制冷机组7和新能源或余热16产生的低品位余热储存在蓄热罐14中，为商业居民区3的冷热用户12和热用户13提供热负荷。
优选的，商业居民区3具有较大冷负荷时才采用溴化锂制冷机组7、电制冷机组9和蓄冷罐10，对于较小规模的商业居民区3可以考虑使用传统制冷方式。
优选的，在厂房屋顶空间允许的商业居民区3可设置太阳能集热装置，通过新能源或余热16的采集管路将热量储存在蓄热罐14中。
本实施例中，二号分流阀17的一部分流量通往减温减压装置5，为通往减温减压装置5提供减温水。
本实施例中，若热用户13是酒店等生活热水消耗型用户，热水可在用户侧消耗形成开环流动；若是采暖用户，回水通向补水泵18形成闭环流动。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种集中式区域供能方法，其特征是，供能系统包括区域能源站（1）、集中工业区（2）和商业居民区（3），所述集中工业区（2）与区域能源站（1）连接，所述集中工业区（2）与商业居民区（3）之间铺设一条公用的中低压蒸汽管网，根据商业居民区（3）需求的蒸汽品质低于集中工业区（2）的用能特点，集中工业区（2）布局在区域能源站（1）的近端，商业居民区（3）布局在区域能源站（1）的远端；在集中工业区（2）中，减温减压装置（5）连接蒸汽管网（4）、一号分流阀（6）和二号分流阀（17），所述一号分流阀（6）实现溴化锂制冷机组（7）和工业用汽（15）过程的蒸汽流量分配，所述溴化锂制冷机组（7）分别与一号分流阀（6）、冷却塔（8）、电制冷机组（9）、蓄冷罐（10）和蓄热罐（14）相连，所述蓄冷罐（10）向冷用户（11）和冷热用户（12）供应冷冻水，所述蓄热罐（14）的热量来自溴化锂制冷机组（7）、工业用汽（15）过程和新能源或余热（16）的低品位热源，所述蓄热罐（14）向冷热用户（12）和热用户（13）供应生活热水，补水泵（18）连接在补水管（19）与二号分流阀（17）之间。
2.根据权利要求1所述的集中式区域供能方法，其特征是，所述区域能源站（1）采用环境友好、高效低碳的燃气机组。
3.根据权利要求1所述的集中式区域供能方法，其特征是，通过延伸集中工业区（2）的蒸汽管网至新规划商业居民区（3），实现对现有区域供能系统的友好衔接和拓展。
4.根据权利要求1所述的集中式区域供能方法，其特征是，所述集中工业区（2）主要以中低压蒸汽的工业蒸汽用户为主，具有较大冷热负荷需求的大型企业也可设置制冷蓄冷系统和制热蓄热系统。
5.根据权利要求1所述的集中式区域供能方法，其特征是，所述集中工业区（2）和商业居民区（3）在屋顶空间允许的区域可设置太阳能集热装置，通过新能源或余热（16）的采集管路将热量储存在蓄热罐（14）中，为冷热用户（12）和热用户（13）提供生活热水。
6.根据权利要求1所述的集中式区域供能方法，其特征是，峰电期间以溴化锂制冷机组（7）制冷为主，电制冷机组（9）作为调峰设备备用；谷电期间以电制冷机组（9）制冷为主。
7.根据权利要求1所述的集中式区域供能方法，其特征是，为较好的匹配供热管网参数和具有较高的能效水平，所述溴化锂制冷机组（7）采用蒸汽双效型溴化锂制冷机组。
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