CN207439229U - 一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统，包括余热吸收式大温差梯级制冷系统、冷冻水梯级利用系统、冷却水梯级利用系统、区域供冷用户系统，余热吸收式大温差梯级制冷系统通过管道给冷冻水梯级利用系统供给冷水，冷冻水梯级利用系统通过管道给冷却水梯级利用系统供冷水，冷却水梯级利用系统供冷水给区域供冷用户系统供冷水，冷却水梯级利用系统的热水流回到余热吸收式大温差梯级制冷系统进行冷却。本实用新型利用热电厂余热进行吸收式制冷，实现余热、废热梯级利用，提升一次能源利用率，提高回水温度，增大区域供冷系统供回水温差，扩大冷水使用温差，大幅减少冷水循环水量，减少管网输送能耗与冷损失，降低冷水管网输送能耗。

Description

一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统

技术领域

本实用新型涉及供冷冷水梯级及余热利用技术领域，尤其涉及一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统。

背景技术

随着热电联产、冷热电三联供、分布式能源等能源高效利用技术的推广应用，余热利用技术作为能源高效利用与梯级利用中重要的一环，得到大力发展。余热利用除供热外，常利用热电厂余热蒸汽及烟气尾气等作为热源，驱动吸收式溴化锂冷水机组制取低温冷冻水进行供冷。现有技术中，余热利用在应用于区域供冷系统时，由于常用吸收式冷水机组只能制取6℃以上冷冻水，为满足区域供冷所要求的大温差供冷，常采用吸收式制冷机下游串联电制冷机或冰蓄冷的做法，以降低供水温度，拉大区域供冷供回水温差。

采用串联方案降低供水温度，以拉大供回水温差的方法，存在的问题是：首先，吸收机6℃出水温度已相对较低，下游电制冷机组出水温度降低空间有限；其次，电制冷机组工作在超低温工况时效率急剧下降，节能效果差，偏离节能的目标；再次，低温冷冻水将对用户末端设备换热能力产生影响。

一般情况下，热电厂选址距离区域制冷站较远，常通过蒸汽管道输送余热蒸汽至区域制冷站的方式。但是，余热输送距离远，则能耗损失较多，不利于向过远的区域输送，从而使用范围受到限制。

实用新型内容

本实用新型就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统；本实用新型利用热电厂余热进行吸收式制冷，实现余热、废热梯级利用，提升一次能源利用率。通过多级冷冻水串联多级冷却水的复合梯级利用方式，提高回水温度，增大区域供冷系统供回水温差，扩大冷水使用温差范围，大幅减少冷水循环水量，将显著节省管网及二级泵投资，明显降低输送能耗和管网冷损量，高温回水进一步降低系统初投资。

本实用新型解决技术问题的技术方案是：

一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统，包括余热吸收式大温差梯级制冷系统、冷冻水梯级利用系统、冷却水梯级利用系统、区域供冷用户系统。余热吸收式大温差梯级制冷系统，通过管道给冷冻水梯级利用系统供给冷水，冷冻水梯级利用系统通过管道给冷却水梯级利用系统供冷水，冷却水梯级利用系统供冷水给区域供冷用户系统供冷水，冷却水梯级利用系统的热水流回到余热吸收式大温差梯级制冷系统进行冷却。

所述余热吸收式大温差梯级制冷系统，包括两组余热吸收式冷水机组、两个吸收机冷冻水一级泵、两个吸收机冷却水泵、一个吸收机冷冻水二级泵、吸收机冷却塔。其中，吸收机冷却水泵一的进水端，通过管道与吸收机冷却塔出水口连接，吸收机冷却水泵一的出水端，通过管道与余热吸收式冷水机组一冷侧的进水口连接，余热吸收式冷水机组一冷侧的出水口通过回水管道与吸收机冷却塔连接；吸收机冷却水泵二的进水端通过管道与吸收机冷却塔出水口连接，吸收机冷却水泵二的出水端通过管道与余热吸收式冷水机组二冷侧的进水口连接，余热吸收式冷水机组二冷侧的出水口通过回水管道与吸收机冷却塔连接。

所述冷冻水梯级利用系统，包括两组用户板换、两个用户冷冻水循环泵。其中一组用户板换一冷侧进水口与余热吸收式冷水机组一热侧的出水口通过管道及管道上的吸收机冷冻水二级泵连接，用户板换一冷侧出水口与另一组用户板换二冷侧进水口通过管道连接；用户板换二冷侧出水口通过管道及冷却水梯级利用系统上的电制冷机组冷却水泵一与电制冷冷水机组一的冷侧进水口连接。

所述冷却水梯级利用系统，包括两组电制冷冷水机组、两个电制冷机组冷冻水一级泵、两个电制冷机组冷却水泵及一个电制冷机组冷冻水二级泵。其中，电制冷冷水机组包括电制冷冷水机组一、电制冷冷水机组二；电制冷机组冷冻水一级泵包括电制冷机组冷冻水一级泵一、电制冷机组冷冻水一级泵二；电制冷机组冷却水泵包括电制冷机组冷却水泵一、电制冷机组冷却水泵二，电制冷冷水机组一的冷侧出水口通过管道及电制冷机组冷却水泵二与电制冷冷水机组二的冷侧进水口连接，电制冷冷水机组二的冷侧出水口通过管道及管道上的吸收机冷冻水一级泵二与余热吸收式冷水机组二热侧的进水口连接，余热吸收式冷水机组二热侧的出水口通过管道及管道上的吸收机冷冻水一级泵与余热吸收式冷水机组一热侧的进水口连接；

区域供冷用户，包括两个用户板换、用户冷冻水循环泵，区域供冷用户的用户板换一的冷侧进水口通过管道冷冻水二级泵、三通阀、冷冻水一级泵与冷却水梯级利用系统的电制冷冷水机组一的热侧的出水口连接，或者通过冷冻水二级泵和冷冻水一级泵之间的三通阀、管道、冷冻水一级泵与电制冷冷水机组二的热侧出水口连接；用户板换一的冷侧出水口，通过管道、三通阀与电制冷冷水机组一的热侧进水口连接，或者通过管道上的三通阀与电制冷冷水机组二的热侧进水口连接；用户板换二的冷侧进水口，通过管道连接到用户板换一的冷侧进水管路；用户板换二的冷侧出水口，通过管道连接到用户板换一的冷侧出口管路。

余热吸收式大温差梯级制冷系统1的出水温度为6℃，流回到余热吸收式大温差梯级制冷系统1的热水温度为32～37℃。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的大温差冷水复合式梯级利用系统，利用热电厂余热进行吸收式制冷，实现余热、废热梯级利用，提升一次能源利用率。通过吸收机冷却塔冷却后出水温度维持余热吸收机6℃向外输出，通过多级冷冻水串联多级冷却水的复合梯级利用方式，提高回水温度，增大区域供冷系统供回水温差，扩大冷水使用温差范围，大幅减少冷水循环水量，减少管网输送能耗与冷损失；本实用新型将冷冻水与冷却水复合利用，能够将现有技术中的一般冷冻水12～14℃的回水温度，提高至冷却水常用的32～37℃回水温度。将原有6～8℃温差，拉大至26～31℃。大幅减少的输送水量将显著降低冷水管网输送能耗，节省管网及二级泵投资。同时，较高的供回水温度将降低输送管网的冷损失，高温回水可取消保温，也进一步降低系统初投资。

2.本实用新型能够实现热电厂就地进行余热吸收式制冷，将冷冻水直接输送至用户进行多级供冷。多级使用后的冷冻水，将20℃左右高温回水输送至区域供冷站，作为电制冷机组冷却水进行多级使用，多级使用后的冷却水将输送回热电厂，进行降温处理后，继续进行余热吸收式制冷。制冷方案采用大温差梯级制冷方式，完成循环使用。

3.本实用新型通过采用与常规工况接近的冷冻水供水温度降低了用户末端的设计难度。按温差分级的多级冷冻水能够满足用户去除空调显热负荷的要求；20℃左右按温差分级使用的冷却水，将明显提升电制冷机组性能。位于热电厂的余热制冷系统及位于区域负荷中心的电制冷供冷系统，能够减少区域供冷输送能耗，扩大供冷半径和使用范围，充分利用预热。

4.本实用新型采用大温差冷水复合式梯级利用系统，实现冷冻水、冷却水复合式梯级利用，取消区域能源站冷却塔，提高能源效率，减少占地及城市噪声、热岛效应、污水飘逝等影响环境因素，提升区域生活品质。

5.本实用新型采用大温差冷水复合式梯级利用系统，冷冻水按温度对口的原则进行梯级利用，为温湿度独立控制等空调新技术提供基础和先决条件。

6.本实用新型采用大温差冷水复合式梯级利用系统，降低电制冷机组冷却水温度，提高吸收式冷水机组冷冻水温度，提高制冷机组运行效率。

附图说明

图1本实用新型结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图来详细解释本实用新型的实施方式。

结合图1，一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统，包括余热吸收式大温差梯级制冷系统1、冷冻水梯级利用系统3、冷却水梯级利用系统2、区域供冷用户系统4。

余热吸收式大温差梯级制冷系统1通过管道给冷冻水梯级利用系统3供给冷水，冷冻水梯级利用系统3通过管道给冷却水梯级利用系统2供冷水，冷却水梯级利用系统2供冷水给区域供冷用户系统4供冷水。

冷却水梯级利用系统2的热水流回到余热吸收式大温差梯级制冷系统1进行冷却。余热吸收式大温差梯级制冷系统1的出水温度为6℃，流回到余热吸收式大温差梯级制冷系统1的热水温度为32～37℃。吸收式制冷机组有采用串联制取冷水的形式，热电厂侧的吸收式制冷机组可以处理37℃回水至出水温度5.5-6℃，然后在冷冻水梯级利用系统中释放冷量，升温至不能作为冷冻水利用时，进入电制冷冷水机组冷凝器，电制冷机组冷凝器侧常规冷却水温度为30/35℃，或32/37℃等，冷却水温度越低机组能效越高，当冷却水温度低于一定程度，可对冷却水的供水温度采用一定的调节措施保证机组正常运行。因此通过梯级利用系统和吸收式制冷机组的互相耦合，吸收式制冷机组的供回水温度可以实现为6/37℃。

所述：余热吸收式大温差梯级制冷系统1，包括两组余热吸收式冷水机组11及111、两个吸收机冷冻水一级泵12及121、两个吸收机冷却水泵13及131、一个吸收机冷冻水二级泵14、吸收机冷却塔15。其中，吸收机冷却水泵一131的进水端通过管道与吸收机冷却塔15出水口连接；吸收机冷却水泵一131的出水端通过管道与余热吸收式冷水机组一111冷侧的进水口连接；余热吸收式冷水机组一111冷侧的出水口通过回水管道与吸收机冷却塔15连接。吸收机冷却水泵二132的进水端通过管道与吸收机冷却塔15出水口连接；吸收机冷却水泵二132的出水端通过管道与余热吸收式冷水机组二11冷侧的进水口连接；余热吸收式冷水机组二11冷侧的出水口通过回水管道与吸收机冷却塔15进水口连接。

所述：冷冻水梯级利用系统3包括两组用户板换31(具体为用户板换311及312)、两个用户冷冻水循环泵32(具体为冷冻水循环泵321及322)。其中一组用户板换一311冷侧进水口与余热吸收式冷水机组一111冷侧的出水口，通过管道及管道上的吸收机冷冻水二级泵14连接；用户板换一311冷侧出水口与另一组用户板换二312冷侧进水口通过管道连接；用户板换二312冷侧出水口，通过管道及冷却水梯级利用系统2上的电制冷机组前的冷却水泵一232与电制冷冷水机组一211的冷侧进水口连接。

所述：冷却水梯级利用系统2包括两组电制冷冷水机组21(具体为电制冷冷水机组211及212)、两个电制冷机组冷冻水一级泵22(具体为电制冷机组冷冻水一级泵221及222)、两个电制冷机组冷却水泵23(电制冷机组冷却水泵具体为电制冷机组冷却水泵232及231)、一个电制冷机组冷冻水二级泵24。其中，电制冷冷水机组21，包括电制冷冷水机组一211、电制冷冷水机组二212；电制冷机组冷冻水一级泵22，包括电制冷机组冷冻水一级泵一221、电制冷机组冷冻水一级泵二222；电制冷机组冷却水泵23，包括电制冷机组冷却水泵一232、电制冷机组冷却水泵二231；电制冷冷水机组一211的冷侧出水口通过管道及电制冷机组冷却水泵二231与电制冷冷水机组二212的冷侧进水口连接；电制冷冷水机组二212的冷侧出水口通过管道及管道上的吸收机冷冻水一级泵二122与余热吸收式冷水机组二112热侧的进水口连接；余热吸收式冷水机组二112热侧的出水口通过管道及管道上的吸收机冷冻水一级泵121与余热吸收式冷水机组一111热侧的进水口连接。

区域供冷用户，包括两个用户板换41(用户板换具体为412及411)、用户冷冻水循环泵42(具体为用户冷冻水循环泵422及421)。区域供冷用户的用户板换一412的冷侧进水口通过管道冷冻水二级泵24、三通阀、冷冻水一级泵221与冷却水梯级利用系统2的电制冷冷水机组一211的热侧的出水口连接，或者通过冷冻水二级泵24和冷冻水一级泵221之间的三通阀、管道、冷冻水一级泵222与电制冷冷水机组二212的热侧出水口连接；用户板换一412的冷侧出水口，通过管道、三通阀与电制冷冷水机组一211的热侧进水口连接，或者通过管道上的三通阀与电制冷冷水机组二212的热侧进水口连接。用户板换二411的冷侧进水口，通过管道连接到用户板换一412的冷侧进水管路；用户板换二411的冷侧出水口，通过管道连接到用户板换一412的冷侧出口管路。

设置于热电厂的余热吸收式大温差制冷主机，将梯级利用系统使用后，经输送管网回到吸收机冷却塔15水温约32～37℃的回水，通过多级串联大温差制冷(一般为两级串联，提升机组制冷温差以减少串联级数)。逐级将冷水降温至约6℃，作为区域供冷低温冷冻水，经输送管网输送至用冷用户。

用冷用户，根据区域供冷大温差需求，使用冷冻水梯级利用方案，包括基于温度湿度独立控制的新风机组串联风机盘管梯级利用方案及低温盘管串联中温盘管梯级利用方案等，将冷冻水梯级利用系统3的冷冻水供回水温差由常规空调系统的5℃提升至8～14℃以上，并输送至区域供冷站电制冷机房，大幅减少冷冻水量，提升冷冻水利用效率及减少冷冻水泵输送能耗。

区域供冷站电制冷机房，将用户梯级利用后的高温冷冻水(约14～20℃)，作为冷却水梯级利用系统2的优质低温冷却水梯级使用，冷却电制冷机组进行制冷，再次为用冷用户提供低温冷冻水。由于冷却水温度较低，冷却水梯级使用方案，同样可采用大温差利用系统(一般为两级串联，提升机组冷却水温差以减少串联级数)，相同制冷量下减少冷却水流量，提升冷却水利用效率，减少冷却水泵能耗。梯级利用后的冷却水约32～37℃，再次输送回热电厂进行余热吸收式制冷。

本实用新型所述的基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统，可将区域供冷系统冷水供回水温差由常规的6～8℃，提升至约26～30℃，大幅提升冷水利用效率，减少循环水泵输送能耗；同时利用低温冷水取代电制冷主机冷却塔，提升电制冷主机效率并消除噪声及热环境影响，节能环保。较低的冷却水温度及较高的冷冻水温度一定程度能弥补因大温差设计所造成的机组性能下降，从而提升整个梯级利用系统运行效率。

虽然本实用新型已示出和描述了本实用新型施例，对本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神下可以对这些施例进行多种变化、修改、替换和变型，都属于本实用新型的述权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统，其特征是，包括余热吸收式大温差梯级制冷系统、冷冻水梯级利用系统、冷却水梯级利用系统、区域供冷用户系统，余热吸收式大温差梯级制冷系统通过管道给冷冻水梯级利用系统供给冷水，冷冻水梯级利用系统通过管道给冷却水梯级利用系统供冷水，冷却水梯级利用系统供冷水给区域供冷用户系统供冷水，冷却水梯级利用系统的热水流回到余热吸收式大温差梯级制冷系统进行冷却。

2.如权利要求1所述的一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统，其特征是，所述余热吸收式大温差梯级制冷系统，包括两组余热吸收式冷水机组、两个吸收机冷冻水一级泵、两个吸收机冷却水泵、一个吸收机冷冻水二级泵、吸收机冷却塔；其中，吸收机冷却水泵一的进水端，通过管道与吸收机冷却塔出水口连接，吸收机冷却水泵一的出水端，通过管道与余热吸收式冷水机组一冷侧的进水口连接，余热吸收式冷水机组一冷侧的出水口通过回水管道与吸收机冷却塔连接；吸收机冷却水泵二的进水端通过管道与吸收机冷却塔出水口连接，吸收机冷却水泵二的出水端通过管道与余热吸收式冷水机组二冷侧的进水口连接，余热吸收式冷水机组二冷侧的出水口通过回水管道与吸收机冷却塔连接；

所述冷冻水梯级利用系统包括两组用户板换、两个用户冷冻水循环泵，其中一组用户板换一冷侧进水口与余热吸收式冷水机组一热侧的出水口通过管道及管道上的吸收机冷冻水二级泵连接，用户板换一冷侧出水口与另一组用户板换二冷侧进水口通过管道连接，用户板换二冷侧出水口通过管道及冷却水梯级利用系统上的电制冷机组冷却水泵一与电制冷冷水机组一的冷侧进水口连接；

所述冷却水梯级利用系统包括两组电制冷冷水机组、两个电制冷机组冷冻水一级泵、两个电制冷机组冷却水泵及一个电制冷机组冷冻水二级泵，其中电制冷冷水机组包括电制冷冷水机组一、电制冷冷水机组二，电制冷机组冷冻水一级泵包括电制冷机组冷冻水一级泵一、电制冷机组冷冻水一级泵二，电制冷机组冷却水泵包括电制冷机组冷却水泵一、电制冷机组冷却水泵二，电制冷冷水机组一的冷侧出水口通过管道及电制冷机组冷却水泵二与电制冷冷水机组二的冷侧进水口连接，电制冷冷水机组二的冷侧出水口通过管道及管道上的吸收机冷冻水一级泵二与余热吸收式冷水机组二热侧的进水口连接，余热吸收式冷水机组二热侧的出水口通过管道及管道上的吸收机冷冻水一级泵与余热吸收式冷水机组一热侧的进水口连接；

区域供冷用户，包括两个用户板换、用户冷冻水循环泵，区域供冷用户的用户板换一的冷侧进水口通过管道冷冻水二级泵、三通阀、冷冻水一级泵与冷却水梯级利用系统的电制冷冷水机组一的热侧的出水口连接，或者通过冷冻水二级泵和冷冻水一级泵之间的三通阀、管道、冷冻水一级泵与电制冷冷水机组二的热侧出水口连接；用户板换一的冷侧出水口，通过管道、三通阀与电制冷冷水机组一的热侧进水口连接，或者通过管道上的三通阀与电制冷冷水机组二的热侧进水口连接；用户板换二的冷侧进水口，通过管道连接到用户板换一的冷侧进水管路；用户板换二的冷侧出水口，通过管道连接到用户板换一的冷侧出口管路。

3.如权利要求1所述的一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统，其特征是，余热吸收式大温差梯级制冷系统的出水温度为6℃，流回到余热吸收式大温差梯级制冷系统的热水温度为32～37℃。