CN114738814B - 节能混水供热机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供热机组领域，特别是一种基于可调引射器的新型节能混水供热机组。所述低区循环系统和高区循环系统之间通过可调引射器连接；所述可调引射器包括调节组件、工作流体入口室、被引射流体入口室、混合扩压室和稳压室，所述工作流体入口室上设有工作流体入口，工作流体入口与高区一次网回水管连通，工作流体入口室朝向被引射流体入口室的侧壁上固定有水平方向的引射槽，引射槽的一端与工作流体入口室连通，引射槽的另一端为引射喷嘴，引射喷嘴位于被引射流体入口室内，被引射流体入口室上设有被引射流体入口，被引射流体入口与低区一次网回水管连通，稳压室的出口与低区二次网供水管连通。其既能保障供热效果稳定可靠，又能实现运行节电。

Description

节能混水供热机组

技术领域

本发明涉及供热机组领域，特别是一种基于可调引射器的新型节能混水供热机组。

背景技术

如图1所示，现有的混合换热机组包括电动调节阀、循环水泵、温度传感器、减压阀等。混水换热机组因其结构简单、投资少、无换热环节、热能利用率高等优点，目前被广泛应用于供热系统中。

现有的混水机组中，高区和低区的二次网回水管道分别并入一次网回水母管。高区回水压力高，为了防止低区回水压力超压，高区二次网回水至一次网回水母管中间配置有减压阀。通过调整减压阀的开度，既要维持高区二次网运行压力，防止系统进气，又要降低高区回一次网压力，避免低区超压。减压阀作为阻力件，运行中存在节流损失，增加了供热机组的运行电耗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种节能混水供热机组，其既能保障供热效果稳定可靠，又能实现运行节电。

本发明的技术方案是：一种节能混水供热机组，包括低区循环系统和高区循环系统，其中，所述低区循环系统和高区循环系统之间通过可调引射器连接；

所述可调引射器包括调节组件、工作流体入口室、被引射流体入口室、混合扩压室和稳压室，工作流体入口室、被引射流体入口室、混合扩压室和稳压室之间依次固定连接；

所述工作流体入口室上设有工作流体入口，工作流体入口与高区一次网回水管连通，工作流体入口室朝向被引射流体入口室的侧壁上固定有水平方向的引射槽，引射槽的一端与工作流体入口室连通，引射槽的另一端为引射喷嘴，引射喷嘴位于被引射流体入口室内，被引射流体入口室上设有被引射流体入口，被引射流体入口与低区一次网回水管连通，稳压室的出口通过连接管路与低区二次网供水管连通；

所述调节组件包括电动调节器、推动杆、从动杆、调节杆和可调顶杆，电动调节器设置在调节室内，调节室位于工作流体入口室的外侧，推动杆、从动杆均设置在工作流体入口室内，推动杆的底端穿过工作流体入口室的侧壁，与电动调节器连接，推动杆的顶端与从动杆的顶部铰接；

从动杆的下部间隔设置数个水平方向的可调顶杆，可调顶杆的一端与从动杆铰接，另一端滑动设置在引射流体入口室内的引射槽内，可调顶杆的锥形端口与引射槽的锥形引射喷嘴之间对应设置，从动杆的上部与调节杆连接，调节杆的底端一端与滑块铰接，滑块滑动设置在从动杆上部的竖向滑槽内，调节杆的顶端穿过工作流体入口室的顶部，并设置在法兰Ⅰ和法兰Ⅱ内的竖直孔内，调节杆与竖直孔之间呈间隙配合。

本发明中，所述工作流体入口室的端部固定有法兰Ⅲ，对应的被引射流体入口室的一端固定有法兰Ⅳ，工作流体入口室通过法兰Ⅲ和法兰Ⅳ与被引射流体入口室固定连接；被引射流体入口室的另一端固定有法兰Ⅴ，对应的混合扩压室的入口端固定有法兰Ⅵ，被引射流体入口室通过法兰Ⅴ和法兰Ⅵ与混合扩压室的入口端固定连接，混合扩压室的出口端与稳压室连接。

所述引射喷嘴呈锥形，对应的可调顶杆的端部也呈锥形。便于精准调节流量，还可以加快喷射速度，使流体的喷射更加集中，更加均匀。

本申请中，可以根据实际引射量的需要设置数个被引射流体入口室，数个被引射流体入口室之间呈并联设置，每个被引射流体入口室上均设有被引射流体入口，且被引射流体入口分别通过连接管路与低区一次网回水管连通，每个被引射流体入口室内均设有引射槽，各被引射流体入口室的出口端均与稳压室连通。通过设置多个被引射流体入口室，可以增大引射量。

所述推动杆呈折线状，包括竖直杆和固定于竖直杆两端的水平杆，固定在竖直杆底部的水平杆朝向调节室设置，该水平杆的另一端穿过工作流体入口室的侧壁，与调节室内的电动调节器连接，工作流体入口室的侧壁上设有水平方向的导向槽，水平杆设置在该导向槽内，固定在竖直杆顶部的水平杆朝向被引射流体入口室设置，水平杆的另一端与从动杆的顶部铰接。初始状态下，从动杆呈竖直方向设置。

所述调节杆呈

形，包括水平段和竖直段，水平段的一端与滑块铰接，水平段的另一端与竖直段的底部固定连接，竖直段的上部穿过工作流体入口室的顶部，并设置在法兰Ⅰ和法兰Ⅱ内的竖直孔内，竖直段与竖直孔之间呈间隙配合，竖直段可以在竖直孔上下滑动，并可以做小幅度的摆动。

本发明的有益效果是：

(1)通过可调引射器，将高区回水的多余压力转换为低区循环水的动力，可调引射器与低区循环泵并联运行，引射后的混合水作为部分低区二次网供水量，可减小低区循环泵电机功率，达到节省配置和节电运行的目的；

(2)可调引射器具有喷嘴截面积远程同步调节的功能，由于可调引射器中的可调顶杆的位置可调，使并联引射的各引射喷嘴的截面积可调，与引射流量压力相适应，以此维持目标引射比不变，可以适应系统运行中的压力变化，保持高区二网定压值稳定，保障供热效果。

附图说明

图1是现有的混水供热机组的系统结构示意图；

图2是本申请中混水供热机组的系统结构示意图；

图3是可调引射器的结构示意图。

图中：1循环泵Ⅰ；2循环泵Ⅱ；3循环泵Ⅲ；4循环泵Ⅳ；5增压泵Ⅰ；6增压泵Ⅱ；7可调引射器；8减压阀；9电动调节器；10调节室；11工作流体入口室；12工作流体入口；13法兰Ⅰ；14法兰Ⅱ；15调节杆；16法兰Ⅲ；17法兰Ⅳ；18被引射流体入口；19被引射流体入口室；20法兰Ⅴ；21法兰Ⅵ；22混合扩压室；23稳压室；24垫片；25引射喷嘴；26引射槽；27可调顶杆；28从动杆；29推动杆。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图2所示，本发明所述的节能混水供热机组包括低区循环系统和高区循环系统，低区循环系统包括低区一次网供水管、低区一次网回水管、低区二次网供水管和低区二次网回水管，低区一次网回水管与低区二次网回水管连通。低区二次网供水管和低区二次网回水管之间连接有循环泵Ⅰ1和循环泵Ⅱ2，循环泵Ⅰ1和循环泵Ⅱ2之间呈并联设置，循环泵Ⅰ1和循环泵Ⅱ2的出水口与低区二次网供水管连通，循环泵Ⅰ1和循环泵Ⅱ2的进水口与低区二次网回水管以及低区一次网供水管连通。通过循环泵Ⅰ1和循环泵Ⅱ2，抽引低区二次网回水管中的一部分二次网回水，使二次网回水与低区一次网供水管中的一次网供水混合后，作为低区二次网供水管中的二次网供水。低区二次网回水管中的剩余部分的二次网回水直接流入低区一次网回水管中，流入低区一次网回水管中的水量等于低区一次网供水管的进水流量。

高区循环系统包括高区一次网供水管、高区一次网回水管、高区二次网供水管和高区二次网回水管，高区一次网回水管和高区二次网回水管连通。高区二次网供水管和高区二次网回水管之间连接有循环泵Ⅲ3和循环泵Ⅳ4，循环泵Ⅲ3和循环泵Ⅳ4之间呈并联设置，循环泵Ⅲ3和循环泵Ⅳ4的出水口与高区二次网供水管连通，循环泵Ⅲ3和循环泵Ⅳ4的进水管与高区二次网回水管以及高区一次网供水管连通。通过循环泵Ⅲ3和循环泵Ⅳ4，抽引高区二次网回水管中的一部分二次网回水，使二次网回水与高区一次网供水管中的一次网供水混合后，作为高区二次网供水管中的二次网供水。高区二次网回水管中的剩余部分也就是高区一次网供水量，通过可调引射器，作为其驱动源抽取低区一次网回水，与低区循环泵并联，提供低区部分循环水流量。

低区一次网供水管处设有流量计、压力表和阀门组等，用于监测低区一次网供水管中一次网供水的流量。高区一次网供水管处设有加压泵，本实施例中，高区一次网供水管处设有两个加热泵，分别是加压泵Ⅰ5和加压泵Ⅱ6，加压泵Ⅰ5和加压泵Ⅱ6之间呈并联设置，同时高区一次网供水管上设有流量计、压力表和阀门组，用于控制高区一次网供水管中一次网供水的压力和流量。低区一次网回水管设有电动调节阀，用于控制低区一网供水的流量，高区一次网回水管上设有减压阀，一是用于紧急情况下降低高区二次网回水压力，防止低区系统压力超压导致供热设施爆管；二是当可调引射器7产生故障无法正常工作时，将电动调节阀8打开，以保证整个混水机组仍然能够正常运行。低区循环系统和高区循环系统之间通过可调引射器7连接。如图3所示，可调引射器7包括调节组件、工作流体入口室11、被引射流体入口室19、混合扩压室22和稳压室23，其中工作流体入口室11、被引射流体入口室19、混合扩压室22和稳压室23之间依次固定连接。本实施例中，工作流体入口室11的端部固定有法兰Ⅲ16，对应的被引射流体入口室19的一端固定有法兰Ⅳ17，工作流体入口室11通过法兰Ⅲ16和法兰Ⅳ17与被引射流体入口室19固定连接。被引射流体入口室19的另一端固定有法兰Ⅴ20，对应的混合扩压室22的入口端固定有法兰Ⅵ21，被引射流体入口室19通过法兰Ⅴ20和法兰Ⅵ21与混合扩压室22的入口端固定连接，混合扩压室22的出口端与稳压室23连接。

工作流体入口室11上设有工作流体入口12，工作流体入口12通过连接管路与高区一次网回水管连通。工作流体入口室11朝向被引射流体入口室的侧壁上固定有水平方向的引射槽26，引射槽26的一端与工作流体入口室11连通，引射槽26的另一端为引射喷嘴25，引射喷嘴25位于被引射流体入口室19内，引射喷嘴25呈锥形，可以加快喷射速度，使流体的喷射更加集中，更加均匀。被引射流体入口室19上设有被引射流体入口18，被引射流体入口18通过连接管路与低区一次网回水管连通。稳压室23的出口通过连接管路与低区二次网供水管连通。本申请中，可以根据实际引射量的需要设置数个被引射流体入口室19，每个被引射流体入口室19上均设有被引射流体入口18，且被引射流体入口18分别通过连接管路与低区一次网回水管连通。各被引射流体入口室19的出口端均与稳压室23连通。本实施例中包括两个引射流体入口室19，与单个引射流体入口室相比，可以增大引射量。

调节组件包括电动调节器9、推动杆29、从动杆28、调节杆15和可调顶杆27，电动调节器9设置在调节室10内，调节室10位于工作流体入口室11的外侧，推动杆29、从动杆28均设置在工作流体入口室11内。推动杆29呈折线状，包括竖直杆和固定于竖直杆两端的水平杆，其中固定在竖直杆底部的水平杆朝向调节室10设置，该水平杆的一端与竖直杆的底部固定连接，该水平杆的另一端穿过工作流体入口室的侧壁，与调节室内的电动调节器9连接，工作流体入口室11的侧壁上设有水平方向的导向槽，水平杆设置在该导向槽内，导向槽对水平杆的运动起到了导向作用，以保证水平杆能够始终沿水平方向往复移动。固定在竖直杆顶部的水平杆朝向被引射流体入口室设置，水平杆的一端与竖直杆的顶部固定连接，水平杆的另一端与从动杆28的顶部铰接。初始状态下，从动杆28呈竖直方向设置。从动杆28上间隔设置数个水平方向的可调顶杆27，可调顶杆27的一端与从动杆28铰接，另一端呈锥形。可调顶杆27分别滑动设置在各被引射流体入口室内的引射槽26内，可调顶杆的锥形端口与引射槽的锥形引射喷嘴之间对应设置。从动杆28的上部与调节杆15连接，调节杆15呈

形，包括水平段和竖直段，水平段的一端与滑块铰接，滑块位于从动杆28上部的滑槽内，且滑块可以在滑槽内上下滑动，水平段的另一端与竖直段的底部固定连接，竖直段的上部穿过工作流体入口室的顶部，并设置在法兰Ⅰ13和法兰Ⅱ14内的竖直孔内，竖直段可以在竖直孔上下滑动，并可以做小幅度的摆动。

该可调引射器工作时，高区二次网回水管内的高压回水作为引射流体，通过工作流体入口进入工作流体入口室11内。低压一次网回水管内的液体作为被引射流体，通过被引射流体入口进入被引射流体入口室19内。可根据热网用户的室温需求，通过调节组件对可调顶杆27的位置进行调节，从而控制引射量。当需要调节流体流量的大小时，通过电动调节器9带动推动杆29向左移动，推动杆29拉动从动杆28的顶部向左移动，同时在调节杆15的限位作用下，从动杆28绕从动杆28和调节杆15的连接处转动，使从动杆28做逆时针方向的摆动，此时与从动杆28下部连接的可调顶杆27沿水平方向向右运动，使引射槽26的引射口变小，进而使工作流体的流通量减少，从而降低引射量。相反的，当推动杆29向右运动时，使从动杆28做顺时针方向的摆动，可以提高引射量。引射喷嘴25喷出的高速工作流体会在引射喷嘴附近形成低压区，从而将引入的被引射流体与工作流体进行混合，并在混合扩压室22混合增压，将动能转化为压力能，使流体压力升高，增加了能量的利用率，两股流体从混合扩压室22喷出后进入稳压室23进行压力的稳定，压力稳定后的高压流体流出稳压室23，再次进入低压二次网供水管。

由于可调引射器中的可调顶杆27的位置可调，具有喷嘴面积远程同步调节的功能，使引射喷嘴的截面积可调，与引射流量压力相适应，以此维持目标引射比不变，可以适应系统运行中的压力变化。既能保障供热效果稳定可靠，又能实现运行节电。

本申请中，通过可调引射器替代现有技术中的电动调节阀，并通过可调引射器产生的引射水量替代部分低区循环水量，降低低区循环泵的出力，避免高区回水节流损失，实现富余压力的利用，达到机组节电运行的目的。

本实施例中，高区一次网回水管上仍然设有电动调节阀8作为备用，当可调引射器7正常工作时，电动调节阀8处于关闭状态；当可调引射器7产生故障无法正常工作时，将电动调节阀8打开，以保证整个混水机组仍然能够正常运行。紧急情况下也可以用于降低高区二次网回水压力，防止造成低区系统压力超压导致供热设施爆管。

实施例1

本实施例中，混水前一次网供水温度设为85℃，一次网回水温度设为45℃，一次网供水压力约0.60MPa，供热单耗根据用户需热量计算，本实施例中，设定供热单耗为40W/㎡。混水后二次网供水温度设为55℃，回水温度设为45℃，小时流量可根据供热量计算得出。混水后低区二次网回水的定压值设为0.40MPa，工作压力≤0.55MPa；混水后高区二次网回水的定压值设为1.00MPa，设计工作压力≤1.15MPa。循环泵抽引一部分二次网回水与一次网供水混合作为二次网供水，剩余的二次网回水回流至一次网回水管道中。低区一次网回水管道设电动调节阀，根据二次网供水温度曲线要求，调节控制一次网流量。压力为1.00MPa、温度45℃的高区二次网回水通过可调引射器，引射压力为0.40MPa、温度为45℃的一次网低区回水，获得压力为0.55MPa、温度为45℃的混合水，送至低区二次网的供水管和低区循环泵并联运行。可调引射器的驱动水量视高区一次网进水量变化而变化，例如：高区一次网进水量为15t/h，则可调引射器可抽取二次网回水15t/h，由此可产生低区二次网循环量为30t/h。通过可调引射器将高区二次网回水的多余压力(从1.00MPa到0.40MPa)转换为低区循环水动力，可调引射器与低区循环泵并联运行，引射后的混合水作为部分低区二次网供水量，比传统供热机组低区循环泵的循环流量小，达到运行节电的目的。下面通过具体的数据计算来说明本申请可以实现的节电效果。

本实施例中，混水机组配置及运行数据的设定如下表所示：

首先，计算二次网循环水的流量：

入住率按90％计算，热耗指标取40W/m²。

低区：供热面积为：44526.47×0.9＝40074m²

供热量为：40074×40/10^6＝1.6MW

供回水温差按6℃计算，循环流量为:1.6×3600÷4.187÷6＝229t/h

高区：供热面积为：41763.09×0.9＝37587m²

供热量为：37587*40÷10^6＝1.5MW

供回水温差按6℃计算，循环流量为:1.5×3600÷4.187÷6＝215t/h

第二步，计算一次网供水流量：

低区：低区一次网供水温度取65℃，低区二次网回水温度取28℃，低区二次网回水温度供水温度为34℃，则低区一网供水循环流量为：229×(34-28)÷(65-28)＝37t/h

高区：高区一网供水温度取65℃，高区二次网回水温度取28℃，高区二次网供水温度为34℃，则高区一网供水循环流量为：215×(34-28)÷(65-28)＝35t/h

第三步，节电效率计算：

高区的一次网供水流量即为引射器高压驱动进水流量，为35t/h，根据引射器的设计特性，低压进水也是35t/h，混合出水为35+35＝70t/h。低区循环总流量为229t/h，相比现有的供热机组低区循环流量节约比例为：70÷229＝30.6％。

设低区循环泵扬程为h＝15m,效率取η＝0.6，节电功率为：

P＝q×h÷(367×η)＝70×15÷(367×0.6)＝4.8kw

按供热季运行3384小时计，每台机组每年可节电1.6万度。

以上对本发明所提供的节能混水供热机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种节能混水供热机组，包括低区循环系统和高区循环系统，其特征在于：所述低区循环系统和高区循环系统之间通过可调引射器（7）连接；

所述可调引射器（7）包括调节组件、工作流体入口室（11）、被引射流体入口室（19）、混合扩压室（22）和稳压室（23），工作流体入口室（11）、被引射流体入口室（19）、混合扩压室（22）和稳压室（23）之间依次固定连接；

所述工作流体入口室（11）上设有工作流体入口（12），工作流体入口（12）与高区一次网回水管连通，工作流体入口室（11）朝向被引射流体入口室的侧壁上固定有水平方向的引射槽（26），引射槽（26）的一端与工作流体入口室（11）连通，引射槽（26）的另一端为引射喷嘴（25），引射喷嘴（25）位于被引射流体入口室（19）内，被引射流体入口室（19）上设有被引射流体入口（18），被引射流体入口（18）与低区一次网回水管连通，稳压室（23）的出口通过连接管路与低区二次网供水管连通；

所述调节组件包括电动调节器（9）、推动杆（29）、从动杆（28）、调节杆（15）和可调顶杆（27），电动调节器（9）设置在调节室（10）内，调节室（10）位于工作流体入口室（11）的外侧，推动杆（29）、从动杆（28）均设置在工作流体入口室（11）内，推动杆（29）的底端穿过工作流体入口室的侧壁，与电动调节器连接，推动杆（29）的顶端与从动杆（28）的顶部铰接；

从动杆（28）的下部间隔设置数个水平方向的可调顶杆（27），可调顶杆（27）的一端与从动杆（28）铰接，另一端滑动设置在引射流体入口室内的引射槽（26）内，可调顶杆的锥形端口与引射槽的锥形引射喷嘴之间对应设置，从动杆（28）的上部与调节杆（15）连接，调节杆（15）的底端一端与滑块铰接，滑块滑动设置在从动杆（28）上部的竖向滑槽内，调节杆（15）的顶端穿过工作流体入口室的顶部，并设置在法兰Ⅰ（13）和法兰Ⅱ（14）内的竖直孔内，调节杆（15）与竖直孔之间呈间隙配合；

所述推动杆（29）呈折线状，包括竖直杆和固定于竖直杆两端的水平杆，固定在竖直杆底部的水平杆朝向调节室（10）设置，该水平杆的另一端穿过工作流体入口室的侧壁，与调节室内的电动调节器（9）连接，工作流体入口室（11）的侧壁上设有水平方向的导向槽，水平杆设置在该导向槽内，固定在竖直杆顶部的水平杆朝向被引射流体入口室设置，水平杆的另一端与从动杆（28）的顶部铰接；

所述调节杆（15）呈“

”形，包括水平段和竖直段，水平段的一端与滑块铰接，水平段的另一端与竖直段的底部固定连接，竖直段的上部穿过工作流体入口室的顶部，并设置在竖直孔内，竖直段与竖直孔之间呈间隙配合。

2.根据权利要求1所述的节能混水供热机组，其特征在于：所述工作流体入口室（11）的端部固定有法兰Ⅲ（16），对应的被引射流体入口室（19）的一端固定有法兰Ⅳ（17），工作流体入口室（11）通过法兰Ⅲ（16）和法兰Ⅳ（17）与被引射流体入口室（19）固定连接；被引射流体入口室（19）的另一端固定有法兰Ⅴ（20），对应的混合扩压室（22）的入口端固定有法兰Ⅵ（21），被引射流体入口室（19）通过法兰Ⅴ（20）和法兰Ⅵ（21）与混合扩压室（22）的入口端固定连接，混合扩压室（22）的出口端与稳压室（23）连接。

3.根据权利要求1所述的节能混水供热机组，其特征在于：所述引射喷嘴（25）呈锥形，对应的可调顶杆的端部呈锥形。

4.根据权利要求1所述的节能混水供热机组，其特征在于：包括数个被引射流体入口室（19），数个被引射流体入口室（19）之间呈并联设置，每个被引射流体入口室（19）上均设有被引射流体入口（18），且被引射流体入口（18）分别通过连接管路与低区一次网回水管连通，每个被引射流体入口室（19）内均设有引射槽（26），各被引射流体入口室（19）的出口端均与稳压室（23）连通。

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