CN1236081A - 低排放供暖总能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型供暖系统,旨在大幅度地降低每GJ供暖的一次能消耗,减小其对环境的不利影响,主要技术措施是用蒸汽轮机最低压抽汽或低压缸的排汽加热热网水,在用户处设置供暖与空调冬夏两用换热器,热网加热器传热的端温差不大于5℃,如凝汽器兼作热网加热器则其前设置热网回水调温冷水塔并用直接式热网供应45℃～55℃的热水,可消耗一部或全部电能通过热泵汲取余热和/或环境热供暖。

Description

低排放供暖总能系统
本发明是具有对环境低排放特点的供暖新方案，涉及从化石燃料一次能源的投入到用户终端所构成的总能系统。
目前燃用化石燃料的供暖系统，单位供暖量的燃料消耗较高，因而随着燃料燃烧产物向环境排放的二氧化碳量和其他对环境的有害物质量也较大。比如现行技术中的分散锅炉供暖系统的终端供暖煤耗约为63kg标煤/GJ(热)；集中锅炉供暖系统的终端供暖煤耗约为53kg标煤/GJ(热)；区域性供暖系统的终端供暖煤耗约为46kg标煤g/GJ(热)；先进热电联产供暖系统的终端供暖煤耗约40kg标煤/GJ(热)。
本发明的目的在于大幅度地降低每GJ供暖的标准煤耗量，从而有效地减小供暖总能系统对环境的不利影响。
本发明的特征由以下相互联系的五点构成：1．通过带有凝汽式汽轮机的水蒸汽动力循环或燃气-蒸汽联合循环把燃料能中的一部分变为电能，并用蒸汽轮机最低压抽汽或低压缸的排汽加热热网水，当用低压缸排汽加热时则用汽轮机的凝汽器兼作热网加热器；2．迎合空调时代的到来，在用户处设置炯效率高的供暖与空调冬夏两用换热器(比如风机盘管式换热器、顶棚地板式换热器等)；3．热网加热器传热的端温差不大于5℃；4．在凝汽器兼作热网加热器时，热网水供暖的设计温度为45℃～55℃，通过直接式热水网向附近的用户供暖，并对热网回水进行“尾调节”，即在凝汽器处设置调温冷水塔，用以调节热网回水进入凝汽器时的温度，以保证不会因热负荷减小而使汽轮机的发电量受到限制；5．在有适当的地下水资源和/或余热资源的情况下，或者在冬季需要供暖但环境温度又不太低的地区，可消耗所生产电能的一部或全部，通过热泵机组汲取地下水热量、余热源热量、和/或环境的热量向用户供暖，所消耗电量与所发电量平衡时则总能系统变为纯供暖系统，不平衡时由电网调济电能盈缺。
本发明可用于大、中、小型供暖系统。如把本发明用于具有60万平米等级建筑面积的供暖系统，终端供暖煤耗可达到27kg标准煤/GJ(热)的等级，如有余电上网，上网供电煤耗可达到170g标准煤/kWh的等级，这两个指标均分别比一般小型热电联产供暖系统的44kg标准煤/GJ(热)和360g/kWh指标优越很多，从而使单位供暖量向环境排放的CO2等温室气体量和其他有害环境的物质量有相同比例的降低；如把本发明用于具有高效动力循环和低污染燃烧技术的供暖系统，可使供暖系统对环境的不利影响有更大幅度的降低。
下面结合附图加以说明。水蒸汽在凝汽式汽轮机①中膨胀作功至最低压抽汽口经管路b导至热网加热器②，或经低压缸出口即管路a导至凝汽器，并以该凝汽器兼作热网加热器②把热网水加热到45～55℃，通过直接热网③送到装设有高
Figure A9910608400031
效换热器的附近用户群④，热网的回水则经管路c通过调温冷水塔⑤调节水温，以保证在热负荷低时仍能使电力满发。如用抽汽对热网水加热，则热网回水经管路d回到热网加热器②。在有适当的环境热源、地下水源⑥或余热源⑦的场合，可通过热泵机组⑧汲取其热量分别送往热用户群4-1和4-2，生产的电力与热泵所消耗电力的不平衡由电网⑨调济之。
下面结合应用本发明的实例分别就纯供暖总能系统和有余电的供暖总能系统作进一步说明。某城镇的市区工厂有一自备电厂，设有一台6MW的凝汽式汽轮发电机组，发电煤耗为每千瓦小时500g标准煤，供电煤耗为每千瓦小时550g标准煤。原有的冷水塔可用作调温冷水塔。厂区附近和市区及郊区生活水平已达到了空调普及的阶段。在供暖空调区的范围内，常年都有不低于10℃的地下水资源可供汲取热量后回注地下，另有一处具有35℃，流量为500吨/时的余热水资源。今根据以上条件应用本发明设计供暖方案。
根据所给的条件，用凝汽器兼作热网加热器，把凝汽温度由原汽轮机额定的32℃提高为60℃，使得在锅炉投入煤量、蒸汽初参数、蒸汽流量保持原汽轮机额定值不变的情况下，发电量由原来的6MW减为5.12MW，即牺牲了0.88MW的电力，但因此却赢得了14.88MW的热功率供给附近的热用户。如无使用热泵的条件，可把多余电量上网，其上网的供电煤耗为170g标准煤/kWh，比一般凝汽式6MW机组在额定进汽量下供暖时的联产供电煤耗(360g/kWh左右)降低约53％。但根据所给定的客观条件，可以通过热泵把余热源和地下水中的热量利用起来。设500吨/时的余热源从35℃放热至25℃时被排放，在这一温度下热泵COP值取为5，可得到热功率7267kW，需消耗电功率1453kW。此时除厂用电外尚余下电力3070kW，用于汲取温度不低于10℃的地下水热量，在这一温度下热泵的COP值取为3，相应的热功率为9210kW。利用6MW机组所得到的总热功率为14.88+7.27+9.21=31.36MW，每小时消耗的燃料折合标准煤3000kg，综合的供暖煤耗为26.6kg标准煤/GJ，比一般6MW机组的联产供暖煤耗(44kg/GJ左右)降低了约40％，可供暖的建筑面积约523000平米。可见本发明显著地提高了供暖系统与环境的相容性。
本发明虽是新颖方案，但其组成中只涉及成熟技术，供暖煤耗和运行费极低，环境效益明显。在硬件上比一般的热电联产和锅炉供暖要求低，至于热泵和用户处的高 效换热器，均可作到供暖空调冬夏两用，不属于额外的投资。

Claims (1)

  1. 一种具有对环境低排放特点的供暖新方案，涉及从化石燃料一次能源的投入到用户终端所构成的总能系统，包括凝汽式汽轮机①热网加热器②，直接式热网③，用户群④，调温冷水塔⑤，环境热源、地下水源⑥，余热源⑦，热泵机组⑧和电网⑨，其特征是用蒸汽轮机最低压抽汽或低压缸的排汽加热热网水，在用户处设置供暖与空调冬夏两用高 效换热器，热网加热器传热的端温差不大于5℃，如凝汽器兼作热网加热器，则其前设置调温冷水塔以调节热网回水温度并用直接式热网供应45℃～55℃的热水，可消耗所生产电能的一部或全部通过热泵汲取余热源热量、地下水热量和/或环境热量供暖，所消耗电能量与所生产电能量的不平衡由该供暖系统所联的电网调济。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100400969C (zh) * 2006-09-06 2008-07-09 清华大学 一种利用电厂凝汽余热的水源热泵供热系统
CN100404798C (zh) * 2006-12-11 2008-07-23 哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司 带内置换热器的汽轮机排汽装置
CN100406807C (zh) * 2004-09-23 2008-07-30 冯太和 应用热泵技术原理及其相关设备集中供热的系统
CN102705020A (zh) * 2012-05-18 2012-10-03 华北电力大学 一种热电联产系统及供热方法
CN103453662A (zh) * 2013-08-27 2013-12-18 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 一种家用热水器

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