CN114251709A - 一种中温余热长距离供热系统及其供热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及回收利用中温余热技术领域，尤其是涉及一种中温余热长距离供热系统及其供热方法。包括换热站和热源站，所述换热站包括吸收式换热机组，所述热源站包括第一换热器和第二类吸收式热泵，所述吸收式换热机组包括第一类吸收式热泵和第二换热器，所述第一类吸收式热泵包括第一发生器、第一冷凝器、第一吸收器和第一蒸发器，所述第二类吸收式热泵包括第二发生器、第二冷凝器、第二吸收器和第二蒸发器；所述第一换热器和所述第二换热器内部均设有高温通道和低温通道。本发明的技术方案能够有效利用工业领域的中温余热，提高余热回收转化率，降低了对高品位热源的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及回收利用中温余热技术领域，尤其是涉及一种中温余热长距离供热系统及其供热方法。
背景技术
常规集中供热系统由热源(热电厂或区域锅炉房)、热网(一次热网、二次热网)和热用户(居民供暖或生活热水)组成。热源站制取一次热网高温热水通过城市热网输送至各小区的供热站，换热降温后低温回水再返回热源站继续升温供出；供热站与热用户之间为二次热网，供热站常规换热方式是通过水-水换热器将一次热网热量换热至二次热网。常规方式只能将热量由高温传至低温，一次网回水温度比二次网回水温度高、一次网供回水温差较小，导致一次热网输热能力受限、较高回水温度返回热源站后无法大量回收废热。
同时，目前第二类吸收式热泵技术主要用于回收工业领域的中温余热制取蒸汽或高温热水，用于厂内工艺所需的蒸汽或热水需求，但转化率较低，且工艺中所需蒸汽或高温热水需求量较少，造成余热回收量较少。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种中温余热长距离供热系统，该中温余热长距离供热系统能够有效利用工业领域的中温余热以及第二冷凝器释放的热量，降低了对高品位热源的消耗。
本发明的第二目的在于提供一种中温余热长距离供热系统的供热方法。
本发明提供一种中温余热长距离供热系统，包括换热站和热源站，所述换热站包括吸收式换热机组，所述热源站包括第一换热器和第二类吸收式热泵，所述吸收式换热机组包括第一类吸收式热泵和第二换热器，所述第一类吸收式热泵包括第一发生器、第一冷凝器、第一吸收器和第一蒸发器，所述第二类吸收式热泵包括第二发生器、第二冷凝器、第二吸收器和第二蒸发器；所述第一换热器和所述第二换热器内部均设有高温通道和低温通道；
通过管道依次连接所述第二吸收器、所述第一发生器、所述第二换热器的高温通道、所述第一蒸发器、所述第二冷凝器、所述第一换热器的低温通道以及所述第二吸收器形成循环回路，所述管道中为循环介质；
所述第一吸收器进口连接被加热介质进口，所述第一吸收器出口通过管道连接所述第一冷凝器进口，所述第一冷凝器出口连接被加热介质出口；所述被加热介质进口通过管道依次连接所述第二换热器的低温通道和所述被加热介质出口；
所述第一换热器的高温通道两端分别连接第一驱动热源进口和第一驱动热源出口；第二驱动热源进口依次连接所述第二蒸发器、所述第二发生器和第二驱动热源出口。
优选地，所述热源站还包括第三换热器，所述第三换热器内部设有高温通道和低温通道，所述第三换热器的高温通道两端分别连接第三驱动热源进口和第三驱动热源出口；所述第三换热器的低温通道进口连接所述第二吸收器，所述第三换热器的低温通道出口连接所述第一发生器。
优选地，所述第一发生器与所述第一吸收器之间设有第一溶液热交换器；所述第二发生器与所述第二吸收器之间设有第二溶液热交换器。
优选地，所述第一溶液热交换器与所述第一吸收器之间设有第一溶液泵，所述第一蒸发器与所述第一冷凝器之间设有第一制冷剂泵；
所述第二溶液热交换器与所述第二吸收器之间设有第二溶液泵，所述第二蒸发器与所述第二冷凝器之间设有第二制冷剂泵。
优选地，所述第一吸收器与所述第二冷凝器之间设有循环泵。
优选地，一种中温余热长距离供热系统的供热方法，包括以下步骤：
S1.驱动热源在所述热源站进行释放热量，对循环介质进行加热，
第一驱动热源输入所述第一换热器，在所述第一换热器的高温通道内放热后输出；第二驱动热源输入所述第二蒸发器和所述第二发生器，放热后输出；
S2.循环介质在所述换热站降温，在所述热源站升温；
循环介质依次经过所述第一发生器、所述第二换热器的高温通道和所述第一蒸发器释放热量，然后再依次经过所述第二冷凝器、所述第一换热器的低温通道以及所述第二吸收器吸收热量；
S3.被加热介质分成两路进入所述换热站升温，
被加热介质一路依次进入所述第一吸收器、所述第一冷凝器吸收循环介质释放的热量升温后输出，另一路进入所述第二换热器的低温通道吸收循环介质释放的热量升温后输出。
优选地，当步骤S2为：循环介质依次经过所述第一发生器、所述第二换热器的高温通道和所述第一蒸发器释放热量，然后依次经过所述第二冷凝器、所述第一换热器的低温通道、所述第二吸收器和所述第三换热器的低温通道吸收热量。
优选地，被加热介质升温后进入热用户端供热，之后重新进入换热站。
优选地，所述第一驱动热源和所述第二驱动热源均为中温热源。
优选地，所述第三驱动热源为高品位热源。
有益效果：
本发明的技术方案能够有效利用工业领域的中温余热，提高余热回收转化率，降低了对高品位热源的消耗，提高管网输送能力、降低供热管网投资；同时充分利用了第二冷凝器释放的热量，可进行第一步预热，增加了余热回收量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为本发明实施例2结构示意图；
附图标记说明：
1-第一发生器，2-第一冷凝器，3-第一吸收器，4-第一蒸发器，5-第二换热器，6-第一溶液热交换器，7-第一溶液泵，8-第一制冷剂泵，9-第一换热器，10-第二吸收器，11-第二蒸发器，12-第二发生器，13-第二冷凝器，14-第二溶液泵，15-第二制冷剂泵，16-第二溶液热交换器，17-第三换热器，18-循环泵。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
一种中温余热长距离供热系统，如图1所示，包括换热站和热源站，换热站包括吸收式换热机组，热源站包括第一换热器9和第二类吸收式热泵，吸收式换热机组包括第一类吸收式热泵和第二换热器5，第一类吸收式热泵包括第一发生器1、第一冷凝器2、第一吸收器3和第一蒸发器4，第二类吸收式热泵包括第二发生器12、第二冷凝器13、第二吸收器10和第二蒸发器11；第一换热器9和第二换热器5内部均设有高温通道和低温通道；
通过管道依次连接第二吸收器10、第一发生器1、第二换热器5的高温通道、第一蒸发器4、第二冷凝器13、第一换热器9的低温通道以及第二吸收器10，在换热站和热源站之间形成循环回路；管道中以水作为循环介质，在供暖过程中，该循环回路作为一次网循环。第一吸收器3与第二冷凝器13之间设有循环泵18，循环泵18为一次网供水在循环回路中流动提供动力。
一次网供水在经过第一发生器1、第二换热器5的高温通道以及第一蒸发器4时释放热量，三次梯级降温过程从一次网中提取了大量热量，第一类吸收式热泵内部以溴化锂溶液的循环作为中间换热介质；一次网回水经过第二冷凝器13、第一换热器9的低温通道以及第二吸收器10时，梯级吸收热量，设置第一换热器9可以避免第二冷凝器13与第二吸收器10之间的温差过大，降低总体吸收热量，提高了整体升温效果。一次网回水先进入第二冷凝器13进行预热，降低了一次网回水与第二吸收器10之间的温度差，梯级升温提高了升温效果。而且利用了第一冷凝器13内的热量，提高了余热回收量。
第一发生器1与第一吸收器3之间设有第一溶液热交换器6；第二发生器12与第二吸收器10之间设有第二溶液热交换器16。吸收式热泵的发生器与吸收器之间设有循环回路为本领域常规技术，在此不进行过多解释。
第一溶液热交换器6与第一吸收器3之间设有第一溶液泵7，第一蒸发器4与第一冷凝器2之间设有第一制冷剂泵8；第二溶液热交换器16与第二吸收器10之间设有第二溶液泵14，第二蒸发器11与第二冷凝器13之间设有第二制冷剂泵16。
第一吸收器3连接被加热介质进口，第一吸收器3出口通过管道连接第一冷凝器2进口，第一冷凝器2出口连接被加热介质出口；被加热介质进口通过管道依次连接第二换热器5的低温通道和被加热介质出口；被加热介质为供暖过程中二次网供水，经过第一吸收器3、第一冷凝器2和第二换热器5吸收热量，将一次网热量转换至二次网，提高了加热效果。
上述过程使一次网回水温度显著低于二次网回水温度，从而有效地减少了换热不可逆损失，不仅使一次网的热量输送能力大幅提高50％以上，而且为热源回收废热创造了有利条件。
第一换热器9的高温通道两端分别连接第一驱动热源进口和第一驱动热源出口；第二驱动热源进口依次连接第二蒸发器11和第二发生器12，第二发生器12连接第二驱动热源出口。第一驱动热源和第二驱动热源均为中温热源。将工业领域(石化、钢铁等行业)的中温余热用于长距离城市供热，提高了余热回收转化率、能够回收更多的余热量、降低有用的高品位热量的消耗，实现大温差供热、提高管网输送能力、降低供热管网投资。
第一换热器9和第二换热器5均为常规换热器。
工作过程：
一种中温余热长距离供热系统的供热方法，包括以下步骤：
S1.驱动热源在热源站进行释放热量，对循环介质进行加热，
第一驱动热源输入第一换热器9，在第一换热器9的高温通道内放热后输出；第二驱动热源输入第二蒸发器11和第二发生器12，放热后输出；
S2.循环介质在换热站降温，在热源站升温；
循环介质依次经过第一发生器1、第二换热器5的高温通道和第一蒸发器4释放热量，进行降温，然后再依次经过第二冷凝器13、第一换热器9的低温通道以及第二吸收器10吸收热量，进行升温；
S3.被加热介质分成两路进入换热站升温，
被加热介质一路依次进入第一吸收器3、第一冷凝器2吸收循环介质释放的热量升温后输出，另一路进入第二换热器5的低温通道吸收循环介质释放的热量后输出。被加热介质升温后作为二次网供水进入热用户端供热，之后二次网回水重新进入换热站，完成一次循环。
实施例2
在实施例1的基础上热源站还包括第三换热器17，结构示意图如图2所示。
第三换热器17内部设有高温通道和低温通道，第三换热器17的高温通道两端分别连接第三驱动热源进口和第三驱动热源出口；第三换热器17的低温通道进口连接第二吸收器10，第三换热器17的低温通道出口连接第一发生器1。
第三换热器17为常规换热器。
第三驱动热源为高品位热源。当第一驱动热源和第二驱动热源供热效果降低时，可启动第三驱动热源。第三驱动热源经过第三换热器17的高温通道释放热量。
工作过程：
一种中温余热长距离供热系统的供热方法，包括以下步骤：
S1.驱动热源在热源站进行释放热量，对循环介质进行加热，
第一驱动热源输入第一换热器9，在第一换热器9的高温通道内放热后输出；第二驱动热源输入第二蒸发器11和第二发生器12，放热后输出；
S2.循环介质在换热站降温，在热源站升温；
循环介质依次经过第一发生器1、第二换热器5的高温通道和第一蒸发器4释放热量，进行降温，然后再依次经过第二冷凝器13、第一换热器9的低温通道、第二吸收器10以及第三换热器17的低温通道吸收热量，进行升温；
S3.被加热介质分成两路进入换热站升温，
被加热介质一路依次进入第一吸收器3、第一冷凝器2吸收循环介质释放的热量升温后输出，另一路进入第二换热器5的低温通道吸收循环介质释放的热量后输出。被加热介质升温后作为二次网供水进入热用户端供热，之后二次网回水重新进入换热站，完成一次循环。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种中温余热长距离供热系统，其特征在于，包括换热站和热源站，所述换热站包括吸收式换热机组，所述热源站包括第一换热器和第二类吸收式热泵，所述吸收式换热机组包括第一类吸收式热泵和第二换热器，所述第一类吸收式热泵包括第一发生器、第一冷凝器、第一吸收器和第一蒸发器，所述第二类吸收式热泵包括第二发生器、第二冷凝器、第二吸收器和第二蒸发器；所述第一换热器和所述第二换热器内部均设有高温通道和低温通道；
通过管道依次连接所述第二吸收器、所述第一发生器、所述第二换热器的高温通道、所述第一蒸发器、所述第二冷凝器、所述第一换热器的低温通道以及所述第二吸收器形成循环回路，所述管道中为循环介质；
所述第一吸收器进口连接被加热介质进口，所述第一吸收器出口通过管道连接所述第一冷凝器进口，所述第一冷凝器出口连接被加热介质出口；所述被加热介质进口通过管道依次连接所述第二换热器的低温通道和所述被加热介质出口；
所述第一换热器的高温通道两端分别连接第一驱动热源进口和第一驱动热源出口；第二驱动热源进口依次连接所述第二蒸发器、所述第二发生器和第二驱动热源出口。
2.根据权利要求1所述的中温余热长距离供热系统，其特征在于，所述热源站还包括第三换热器，所述第三换热器内部设有高温通道和低温通道，所述第三换热器的高温通道两端分别连接第三驱动热源进口和第三驱动热源出口；所述第三换热器的低温通道进口连接所述第二吸收器，所述第三换热器的低温通道出口连接所述第一发生器。
3.根据权利要求1所述的中温余热长距离供热系统，其特征在于，所述第一发生器与所述第一吸收器之间设有第一溶液热交换器；所述第二发生器与所述第二吸收器之间设有第二溶液热交换器。
4.根据权利要求3所述的中温余热长距离供热系统，其特征在于，所述第一溶液热交换器与所述第一吸收器之间设有第一溶液泵，所述第一蒸发器与所述第一冷凝器之间设有第一制冷剂泵；
所述第二溶液热交换器与所述第二吸收器之间设有第二溶液泵，所述第二蒸发器与所述第二冷凝器之间设有第二制冷剂泵。
5.根据权利要求1所述的中温余热长距离供热系统，其特征在于，所述第一吸收器与所述第二冷凝器之间设有循环泵。
6.一种权利要求1-5任一所述的中温余热长距离供热系统的供热方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.驱动热源在所述热源站进行释放热量，对循环介质进行加热，
第一驱动热源输入所述第一换热器，在所述第一换热器的高温通道内放热后输出；第二驱动热源输入所述第二蒸发器和所述第二发生器，放热后输出；
S2.循环介质在所述换热站降温，在所述热源站升温；
循环介质依次经过所述第一发生器、所述第二换热器的高温通道和所述第一蒸发器释放热量，然后再依次经过所述第二冷凝器、所述第一换热器的低温通道以及所述第二吸收器吸收热量；
S3.被加热介质分成两路进入所述换热站升温，
被加热介质一路依次进入所述第一吸收器、所述第一冷凝器吸收循环介质释放的热量升温后输出，另一路进入所述第二换热器的低温通道吸收循环介质释放的热量升温后输出。
7.根据权利要求6所述的中温余热长距离供热系统的供热方法，其特征在于，步骤S2为：循环介质依次经过所述第一发生器、所述第二换热器的高温通道和所述第一蒸发器释放热量，然后依次经过所述第二冷凝器、所述第一换热器的低温通道、所述第二吸收器和所述第三换热器的低温通道吸收热量。
8.根据权利要求6所述的中温余热长距离供热系统的供热方法，其特征在于，被加热介质升温后进入热用户端供热，之后重新进入换热站。
9.根据权利要求6所述的中温余热长距离供热系统的供热方法，其特征在于，所述第一驱动热源和所述第二驱动热源均为中温热源。
10.根据权利要求6所述的中温余热长距离供热系统的供热方法，其特征在于，所述第三驱动热源为高品位热源。
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