CN215062303U - 一种基于单管长输的低温余热供热系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于单管长输的低温余热供热系统，包括：低温余热回收单元以及低温热源，低温热源进入低温余热回收单元，与输送至低温余热回收单元的输热介质进行热传递；热传递后的输热介质通过长输单管进入水热换热单元中，与输送至水热换热单元的一次网回水进行热传递得到一次网供水；一次网供水通过不同形式的换热热力单元将热量传递给二次网回水，或一次网供水直接输送给用户使用。本实用新型通过借助位于低温热源附近的输热介质，将低温热源的热量传递给输热介质，再通过长输单管将升温后的输热介质输送给城市使用，提高了低温余热输送的能量密度，同时减少了热网的建设投资，进一步实现低温余热长距离输送的可行性。
Description
技术领域
本实用新型涉及低温余热回收技术领域，特别涉及一种基于单管长输的低温余热供热系统。
背景技术
近年来，为了实现低碳经济的发展以及营造清洁的生活环境，大温差长距离供热技术作为一种清洁供热技术得到了广泛的应用，使得大规模的电厂余热得以回收的同时还能够长距离输送至城市负荷区，解决了城市的雾霾问题。
而为了应对气候危机和实现可持续发展，近年来各个国家又相继提出更高的目标——“碳中和”，作为耗能大户的供热领域也就被提出了更高的要求。例如某国家首都为了实现该目标，做出了在一定年限内逐步关闭燃煤电厂的决定，给城市供热带来新的巨大挑战，城市供热必须要寻找新的热源替代。而位于城市周边的工业余热是一种量大但温度较低的清洁热源，如果能够将其利用起来，则可以使资源得到更有效利用的同时，解决了城市供热的问题。
实用新型内容
(一)实用新型目的
本实用新型的目的是提供一种基于单管长输的低温余热供热系统，通过借助位于低温热源附近的输热介质，将低温热源的热量传递给输热介质，再通过长距离单管将升温后的输热介质输送给城市使用，实现了低温余热的长距离输送。
(二)技术方案
为解决上述问题，根据本实用新型的一个方面,本实用新型提供了一种基于单管长输的低温余热供热系统，包括：低温余热回收单元；以及设置在所述低温余热回收单元内的低温热源输送管道和输热介质输送管道，所述低温热源输送管道内的低温热源与所述输热介质输送管道内的输热介质在所述低温余热回收单元内进行热传递；所述低温热源和所述输热介质均位于城市边缘的同一位置；长输单管，所述长输单管的始端与所述输热介质输送管道的出口连通，所述长输单管的末端与水热换热单元连通，用于将热传递后的所述输热介质输送至所述水热换热单元中；一次网回水管道，用于将一次网回水输送至所述水热换热单元中，使得热传递后的所述输热介质与所述一次网回水进行热传递，得到一次网供水；一次网供水管道，所述一次网供水管道的输入口与所述一次网回水管道的输出口连通，所述一次网供水管道的输出口与换热热力单元连通，用于将所述一次网供水输送至所述换热热力单元中；所述换热热力单元中还设有二次网回水管道，用于输送二次网回水，所述一次网供水与所述二次网回水在所述换热热力单元中进行热传递后得到的二次网供水将通过二次网供水管道输送给用户；或一次网供水管道，用于将所述一次网供水直接输送至用户。
可选的，所述低温热源包括工业冷却循环液体、工业冷却循环气体或工业排放的高温污水。
可选的，所述输热介质包括河流、湖泊、水库、大海、污水处理厂或自来水厂中的液体或者气体。
可选的，所述低温余热回收单元包括：电动热泵和换热器；所述电动热泵的一侧和所述换热器的一侧通过管道连通，所述输热介质通过所述管道依次进入所述换热器、所述电动热泵；所述低温热源输送管道包括第一低温热源输送管道和第二低温热源输送管道；所述第一低温热源输送管道进入所述换热器的另一侧，与所述输热介质进行一次热传递；所述第二低温热源输送管道进入所述电动热泵的另一侧，一次热传递后的所述输热介质与所述第二低温热源输送管道中的低温热源继续进行二次热传递。
可选的，所述水热换热单元包括：电动热泵、换热器和燃气锅炉；所述电动热泵的一侧和所述换热器的一侧通过管道连通，所述输热介质通过所述管道依次进入所述换热器、所述电动热泵；所述一次网回水管道包括第一一次网回水管道和第二一次网回水管道；所述第二一次网回水管道进入所述换热器的另一侧，与所述输热介质进行一次热传递；所述第一一次网回水管道进入所述电动热泵的另一侧，一次热传递后的所述输热介质与所述第一一次网回水管道中的一次网回水继续进行二次热传递；热传递后的第二一次网回水与第一一次网回水汇合后进入所述燃气锅炉中继续进行加热。
可选的，所述水热换热单元包括：燃气热泵和换热器；所述燃气热泵的一侧和所述换热器的一侧通过管道连通，所述输热介质通过所述管道依次进入所述换热器、所述燃气热泵；所述一次网回水管道包括第一一次网回水管道和第二一次网回水管道；所述第二一次网回水管道进入所述换热器的另一侧，与所述输热介质进行一次热传递；所述第一一次网回水管道进入所述燃气热泵的另一侧，一次热传递后的所述输热介质与所述第一一次网回水管道中的一次网回水继续进行二次热传递；热传递后的第二一次网回水与第一一次网回水汇合。
可选的，还包括：第一换热热力单元；所述第一换热热力单元包括吸收式换热器；所述一次网供水管道设于所述吸收式换热器的一侧，所述二次网回水管道设于所述吸收式换热器的另一侧；所述水热换热单元输出的一次网供水通过所述一次网供水管道进入所述吸收式换热器，与所述二次网回水管道中的二次网回水进行热传递；热传递后的所述一次网供水输出所述吸收式换热器，重新进入所述水热换热单元进行循环加热。
可选的，还包括：第二换热热力单元；所述第二换热热力单元包括燃气热泵；所述一次网供水管道设于所述燃气热泵的一侧，所述二次网回水管道设于所述燃气热泵的另一侧；所述水热换热单元输出的一次网供水通过所述一次网供水管道进入所述燃气热泵，与所述二次网回水管道中的二次网回水进行热传递；热传递后的所述一次网供水输出所述燃气热泵，重新进入所述水热换热单元进行循环加热。
可选的，还包括：第三换热热力单元；所述第三换热热力单元包括：电动热泵和换热器；所述电动热泵的一侧和所述换热器的一侧通过所述一次网供水管道连通，所述电动热泵的另一侧和所述换热器的另一侧均设置有所述二次网回水管道；所述水热换热单元输出的一次网供水通过所述一次网供水管道依次进入所述换热器、所述电动热泵，与所述二次网回水管道中的二次网回水进行热传递；热传递后的所述一次网供水输出所述电动热泵，重新进入所述水热换热单元进行循环加热。
可选的，还包括：第四换热热力单元；所述第四换热热力单元包括：电动热泵和吸收式换热器；所述电动热泵的一侧和所述吸收式换热器的一侧通过所述一次网供水管道连通，所述电动热泵的另一侧和所述吸收式换热器的另一侧均设置有二次网供水管道；所述水热换热单元输出的一次网供水通过所述一次网供水管道依次进入所述吸收式换热器、所述电动热泵，与所述二次网回水管道中的二次网回水进行热传递；热传递后的所述一次网供水输出所述电动热泵，重新进入所述水热换热单元进行循环加热。
可选的，还包括：至少一个中继泵；所述中继泵设置于所述长输单管上，用于在输送所述输热介质时提供动力。
可选的，还包括：至少一个一次网循环泵；所述一次网循环泵设置于所述一次网回水管道和/或所述一次网供水管道上，用于在输送所述一次网回水和所述一次网供水时提供动力。
可选的，所述换热器包括板式换热器。
可选的，所述低温热源的初始温度在50°以下；所述输热介质的初始温度为0-10°。
可选的，在所述低温余热回收单元内热传递后的所述输热介质的温度为50-80°；在所述水热换热单元内热传递后的所述输热介质的温度为15°以下。
可选的，在所述水热换热单元内热传递后得到的所述一次网供水的温度为80-130°；与所述一次网供水进行热传递后得到的二次网供水的温度为50°以上。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本实用新型通过借助位于低温热源附近的输热介质，将低温热源的热量传递给输热介质，再通过长距离单管将升温后的输热介质输送给城市使用；提高了低温余热输送的能量密度，减少了回水管道的建设，从而减少了近40％热网的投资建设，并且省去了回水管道的沿程阻力损失，减少了近50％水泵耗电量。
利用热源附近存在的河流、湖泊、水库或大海，或者污水处理厂及自来水厂等，将这些水作为热量输送的介质。实现了低温余热远距离输送的可行性，给燃煤电厂的关闭提出解决方案，给“零碳”系统的构建提供一种技术路线。同时使得资源得到了非常有效的利用。
附图说明
图1是本实用新型提供的基于单管长输的低温余热供热系统示意图；
图2是本实用新型提供的低温余热回收单元100的示意图；
图3是本实用新型提供的一实施例中水热换热单元200的示意图；
图4是本实用新型提供的另一实施例中水热换热单元200的示意图。
附图标记：
100-低温余热回收单元；200-水热换热单元；
1-低温热源；2-主动力泵；3-输热介质摄取端；4-输热介质释放端；5-长输单管；6-中继泵；7-一次网循环泵；8-一次网；9-吸收式换热器；10-电动热泵；11-换热器；12-燃气热泵；13-二次网；14-燃气锅炉；
A-第一换热热力单元；B-第二换热热力单元；C-第三换热热力单元；D-第四换热热力单元；E-输送管道；F-电；G-燃气。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
本实用新型提供了一种基于单管长输的低温余热供热系统，图1是本实用新型提供的基于单管长输的低温余热供热系统示意图。
基于单管长输的低温余热供热系统用于将有低温余热的工业冷却循环液体或工业冷却循环气体的热量传递给输热介质，或用于将工业排放的高温污水的热量传递给输热介质，再通过长距离单管将升温后的输热介质输送到城市边缘的水热换热单元200，与城市的一次网回水进行热传递，而热传递后降温的输热介质则被排放回江河湖泊或者水厂或市政供水管网。其中，工业冷却循环液体或工业冷却循环气体位于城市边缘，而城市边缘附近存在河流、湖泊、水库、大海或存在污水处理厂、自来水厂等，因此这些位于城市边缘的海水、湖泊水、河水、污水等均可以作为输热介质。
位于城市边缘附近的工业余热是一种量大但温度较低的清洁热源，普遍来自炼钢、化工等工厂，而利用城市边缘的低温余热给城市供热，则需要敷设长距离输热管道。虽然工业余热量大，但是其温度低、能量密度低的特点，将会大大降低长距离输送热量的经济性。因此可以利用低温热源附近存在的河流、湖泊、水库、大海或者污水处理厂、自来水厂等，将这些水作为热量输送的介质。这些水由低温热源加热并通过热泵提高温度，提升能量密度后输送至城市负荷区进行热传递，热传递后介质水的温度将会降低至与取水源相同甚至更低的温度，之后便可将降温后的介质水排入河流、湖泊、水库或大海，不再返回热源厂。若采用纯水、自来水等作为输热介质，则降温后的介质水可直接进入城市的给水系统，实现“热”和“水”的两种商品输出。
上述方式提高了低温余热输送的能量密度，提高了长距离输送的经济性；同时长距离单管不需要再建设回水管道，大幅减少了热网的建设投资；也省去了回水管道的沿程阻力损失，减少了水泵耗电量，从而进一步实现低温余热长距离输送的可行性。
本实用新型提供的上述基于单管长输的低温余热供热系统包括：低温余热回收单元100，低温余热回收单元100用于将低温热源1的余热传递给输热介质，最终起到回收低温热源1余热的作用。
图2是本实用新型提供的低温余热回收单元100的示意图，请查看图2，低温余热回收单元100包括电动热泵10和换热器11。
具体地，电动热泵10和换热器11的一侧通过输热介质输送管道连通，输热介质通过输热介质输送管道依次进入换热器11、电动热泵10。低温热源1为工业冷却循环水，被分成两股，一股通过第一低温热源输送管道进入换热器11的另一侧，与输热介质进行一次热传递，一次热传递降温后的低温热源1排出换热器11，继续作为工业冷却循环水；另一股通过第二低温热源输送管道进入电动热泵10的蒸发器，释热降温，以便与输热介质进行二次热传递，之后排出电动热泵10，继续作为工业冷却循环水。
而低温热源1在电动热泵10的蒸发器中释热降温，给输热介质热传递的同时，电动热泵10内的热泵还将进一步给输热介质进行加热。
可选的，低温热源1的初始温度为50°以下；输热介质的初始温度为0-10°；输热介质依次进入换热器11和电动热泵10热传递后升温至50-80°。
可选的，换热器11包括板式换热器。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：主动力泵2，主动力泵2设置在输热介质摄取端3，用于在抽取输热介质时提供动力，以便于将输热介质从输热介质摄取端3抽取至输热介质输送管道中，最终进入低温余热回收单元100中进行热量的交换。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：水热换热单元200，水热换热单元200用于将低温余热回收单元100加热后的输热介质的热量传递给一次网8的一次网回水回水。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：长输单管5，长输单管5的始端与低温热源输送管道的出口连通，长输单管5的末端与水热换热单元200连通，从低温余热回收单元100输出的输热介质通过长输单管5输送至水热换热单元200中。
具体地，长输单管5的始端与低温余热回收单元100连通，长输单管5的末端与水热换热单元200连通，长输单管5不具有回水管，因此减少了回水管道的建设，减少近40％的建设投资；同时省去了回水管道的沿程阻力损失，降低了近50％的水泵耗电量。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：至少一个中继泵6，中继泵6设置在长输单管5上，用于在输送输热介质时提供动力，以便于将输热介质从低温余热回收单元100输送至水热换热单元200中。
可选的，多个中继泵6串联或并联。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：至少一个一次网循环泵7，一次网循环泵7设置在一次网回水管道和一次网供水管道上，用于在输送一次网回水或一次网供水时提供动力，以便于将一次网回水输送至水热换热单元200，或将一次网供水输送至一次网供水管道。
可选的，一次网循环泵7仅设置在一次网回水管道上，用于在输送一次网回水时提供动力，以便于将一次网回水输送至水热换热单元200。
可选的，一次网循环泵7设置在一次网供水管道上，用于在输送一次网供水时提供动力，以便于将一次网供水输送至一次网供水管道。
可选的，一次网回水管道和一次网供水管道上也可以不设置一次网循环泵7，技术人员可以按照具体情况进行设置。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：输热介质释放端4，高温的输热介质依次进入换热器11、电动热泵10中进行热传递降温后通过管道排出水热换热单元200，进而从输热介质释放端4排放至外部环境中。该外部环境为抽取输热介质的地区。
可选的，在水热换热单元200内热传递后的输热介质的温度为15°以下后，将从输热介质释放端4排放至外部环境中。
图3是本实用新型提供的一实施例中水热换热单元200的示意图，请查看图3，在一实施例中，水热换热单元200包括电动热泵10、换热器11和燃气锅炉14。
具体地，电动热泵10和换热器11的一侧通过输热介质输送管道连通，使得高温的输热介质依次进入换热器11、电动热泵10。一次网回水管道包括第一一次网回水管道和第二一次网回水管道，因此一次网回水被分为两股，第一股一次网回水进入电动热泵10中与输热介质进行热传递，热传递后的第一股一次网回水进入燃气锅炉14中进一步热传递升温，最终得到高温的一次网回水。第二股一次网回水进入换热器11中与输热介质进行热传递，热传递后的第二股一次网回水与第一股一次网回水汇合后一同进入燃气锅炉14中进一步加热升温，最终得到高温的一次网供水。
可选的，在该实施例中，在水热换热单元200内进行热传递后的一次网供水的温度为80-130°。
图4是本实用新型提供的另一实施例中水热换热单元200的示意图，请查看图4，在另一实施例中，水热换热单元200包括燃气热泵12和换热器11。
具体地，燃气热泵12和换热器11的一侧通过输热介质输送管道连通，使得高温的输热介质通过该管道依次进入换热器11、燃气热泵12。一次网回水管道包括第一一次网回水管道和第二一次网回水管道，因此一次网回水被分为两股，第一股一次网回水进入燃气热泵12中与输热介质进行热传递，最终得到高温的一次网供水。第二股一次网回水进入换热器11中与输热介质进行热传递，热传递后得到的两股一次网供水汇合。
可选的，在该实施例中，在水热换热单元200内进行热传递后的一次网供水的温度为80-130°。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：输送管道E。
具体地，输送管道E的输入端与一次网8的一次网回水管道连通，输送管道E的输出端与一次网8的一次网供水管道连通，使得加热后一次网供水能够直接通过输送管道E输送至用户使用，也能够使得用户使用完低温的回水通过一次网回水管道输送至水热换热单元200中进行重新加热。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：第一换热热力单元A，第一换热热力单元A用于将一次网供水的热量传递给二次网13的二次网回水。
具体地，第一换热热力单元A包括吸收式换热器9和二次网回水管道；吸收式换热器9的一侧设置有一次网供水管道，用于输送一次网供水，吸收式换热器9的另一侧设置有二次网回水管道，用于输送二次网回水。从水热换热单元200输出的高温的一次网供水通过一次网供水管道进入吸收式换热器9，将热量传递给二次网回水，热传递降温后的一次网供水输出吸收式换热器9，重新进入水热换热单元200进行循环加热。加热后得到的二次网供水将输送给用户使用。
可选的，在该实施例中，与一次网供水进行热传递后得到的二次网供水的温度为50°以上。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：第二换热热力单元B，第一换热热力单元B用于将一次网供水的热量传递给二次网13的二次网回水。
具体地，第二换热热力单元B包括燃气热泵12和二次网回水管道；燃气热泵12的一侧设置有一次网供水管道，用于输送一次网供水，燃气热泵12的另一侧设置有二次网回水管道，用于输送二次网回水。从水热换热单元200输出的高温的一次网供水通过一次网供水管道进入燃气热泵12，将热量传递给二次网回水，热传递降温后的一次网供水输出燃气热泵12，重新进入水热换热单元200进行循环加热。在一次网供水给二次网回水传递热量的同时，燃气热泵12进一步给二次网回水进行加热。加热后得到的二次网供水将输送给用户使用。
可选的，在该实施例中，与一次网回水进行热传递后得到的二次网供水的温度为50°以上。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：第三换热热力单元C，第三换热热力单元C用于将一次网供水的热量传递给二次网13的二次网回水。
具体地，第三换热热力单元C包括电动热泵10、换热器11和二次网回水管道；电动热泵10和换热器11的一侧通过一次网供水管道连通，用于输送一次网回水，电动热泵10和换热器11的另一侧分别设置有二次网回水管道，用于输送二次网回水。从水热换热单元200输出的高温的一次网供水通过一次网供水管道依次进入换热器11、电动热泵10；首先，高温的一次网供水将热量传递给输送至换热器11中的二次网回水，加热后得到的二次网供水输送给用户使用；紧接着，热传递后处于中温的一次网供水再将热量传递给输送至电动热泵10中的另一二次网回水，同时电动热泵10进一步对该二次网回水进行加热，最终将加热得到的二次网供水输送给用户使用。热传递降温后的一次网供水8输出电动热泵10，重新进入水热换热单元200进行循环加热。
可选的，在该实施例中，与一次网供水进行热传递后得到的二次网供水的温度为50°以上。
基于单管长输的低温余热供热系统包括：第四换热热力单元D，第四换热热力单元D用于将一次网供水的热量传递给二次网13的二次网回水。
具体地，第四换热热力单元D包括电动热泵10和吸收式换热器9；电动热泵10和吸收式换热器9的一侧通过一次网供水管道连通，用于输送一次网供水，电动热泵10和吸收式换热器9的另一侧分别设置有二次网回水管道，用于输送二次网回水。从水热换热单元200输出的高温的一次网供水通过管道依次进入吸收式换热器9、电动热泵10；首先，高温的一次网供水将热量换给输送至吸收式换热器9中的二次网回水，加热后得到的二次网供水输送给用户使用；紧接着，热传递后处于中温的一次网供水8再将热量换给输送至电动热泵10中的另一二次网回水，同时电动热泵10进一步对该二次网回水进行加热，最终将加热后得到的二次网供水输送给用户使用。热传递降温后的一次网供水输出电动热泵10，重新进入水热换热单元200进行循环加热。
可选的，在该实施例中，与一次网供水进行热传递后得到的二次网供水的温度为50°以上。
实施例1
在该实施例中，低温热源1是位于海边的化工厂排出的无污染废水，低温热源1的初始温度为45°；主动力泵2从输热介质摄取端3取得海水作为输热介质，海水的初始温度为0-10°。
0-10°的海水先通过输热介质输送管道进入低温余热回收单元100的换热器11中被加热至43°，然后进入电动热泵10，被加热到70°后进入长输单管5，长输单管5上设置的中继泵6能够提供动力，克服管路沿程阻力，将加热至70°的海水从长输单管5抽取至水热换热单元200中。
水热换热单元200位于城市边缘且同样位于海边。
在水热换热单元200内，70°的海水先进入换热器11，与一次网回水管道中的15°回水进行热传递，热传递后海水降温到17°，17°的海水再进入电动热泵10的蒸发器中继续降温释热，降温到5°后排放到输热介质释放端4返回大海。
一次网回水管道中的15°回水被分成两股：第一股一次网回水和第二股一次网回水，第一股一次网回水进入到换热器11中，与70°的海水热传递，热传递后回水温度达到68°；第二股一次网回水进入电动热泵10中与17°的海水热传递，热传递的同时被电动热泵10加热到68°。
均达到68°的第一股一次网回水和第二股一次网回水汇合后进入燃气锅炉14中，燃气锅炉14进一步对其进行加热，直到回水的温度达到100°后排出，并进入一次网供水管道中。
当热网为直供管网时，一次网供水通过输送管道E直接输送至用户使用。
本实施例中，燃气锅炉14起到调峰的作用，严寒期时燃气锅炉14打开，初末寒期时关闭燃气锅炉14或者减小燃气锅炉14的热量输出。
实施例2
低温热源1位于城市边缘的污水处理厂附近，低温热源1的初始温度为50°；主动力泵2从输热介质摄取端3取得污水处理厂排放的污水作为输热介质，污水的初始温度为0-10°。
0-10°的污水先进入低温余热回收单元100的换热器11中被加热至45°，然后进入电动热泵10，被加热到80°后进入长输单管5，长输单管5上设置的中继泵6提供动力，克服管路沿程阻力，将加热至80°的污水从长输单管5抽取至水热换热单元200中。
水热换热单元200位于城市边缘且同样位于污水处理厂附近。
在水热换热单元200内，80°的污水先进入换热器11，与一次网回水管道中的20°回水进行热传递，热传递后海水降温到30°，30°的污水再进入电动热泵10的蒸发器中继续降温释热，降温到5°后排放到输热介质释放端4返回污水处理厂。
一次网回水管道中的20°回水被分成两股：第一股一次网回水和第二股一次网回水，第一股一次网回水进入到换热器11中，与80°的污水热传递，热传递后回水温度达到100°；第二股一次网回水进入电动热泵10中与30°的海水热传递，热传递的同时被电动热泵10加热到100°。
100°的一次网供水通过一次网供水管道被分配到城市各个地方的换热热力单元，结合城市中不通过地区的实际情况，通过以下四种不同的换热热力单元，将100°的一次网供水的热量传递给二次网回水，热传递后的一次网供水降温到15°后，再返回到水热换热单元200被循环加热。
本实施例中不同的四种换热热力单元为：
当某一地区的原有热力单元不具备燃气增容和电力增容的条件时，采用第一换热热力单元A，第一换热热力单元A由吸收式换热器9组成。一次网供水和二次网回水在吸收式换热器9中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。
当某一地区的原有热力单元仅具备电力增容的条件时，采用第二换热热力单元B，第二换热热力单元B由吸收式换热器9和电动热泵10组成，100°的一次网供水先进入吸收式换热器9中释热降温，再进入电动热泵10的蒸发器中继续降温后输出，返回到一次网回水管道中，进而返回到水热换热单元200被循环加热。100°的一次网供水和二次网回水在吸收式换热器9中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。50°的一次网供水和二次网回水在电动热泵10中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。
当某一地区的原有热力单元具备电力增容条件但不具备空间增容的条件时，采用第三换热热力单元C，第三换热热力单元C由换热器11和电动热泵10组成，100°的一次网供水先进入换热器1中释热降温，再进入电动热泵10的蒸发器中继续降温后输出，返回到一次网回水管道中，进而返回到水热换热单元200被循环加热。100°的一次网供水和二次网回水在换热器11中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。50°的一次网供水和二次网回水在电动热泵10中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。
当某一地区的原有热力单元仅具备燃气增容的条件时，采用第四换热热力单元D，第四换热热力单元D由燃气热泵12组成，100°的一次网供水进入燃气热泵12中释热降温后输出，返回到一次网回水管道中，进而返回到水热换热单元200被循环加热。100°的一次网供水和二次网回水在燃气热泵12中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。
实施例3
在该实施例中，低温热源1位于城市边缘的自来水厂附近，低温热源1的初始温度为40°；主动力泵2从输热介质摄取端3取得自来水厂的自来水作为输热介质，自来水的初始温度为0-10°。
0-10°的自来水先进入低温余热回收单元100的换热器11中被加热至50°，然后进入电动热泵10，被加热到80°后进入长输单管5，长输单管5上设置的中继泵6提供动力，克服管路沿程阻力，将加热至80°的自来水从长输单管5抽取至水热换热单元200中。
水热换热单元200位于城市边缘且同样位于自来水厂附近。
在水热换热单元200内，80°的自来水先进入换热器11，与一次网回水管道中的10°回水进行换热，换热后自来水降温到20°，20°的自来水再进入电动热泵10的蒸发器中继续降温释热，降温到5°后排放到输热介质释放端4返回自来水厂。
或者，80°的自来水直接进入城市的给水系统，作为“热”和“水”的两种商品输出使用。
一次网回水管道中的10°回水被分成两股：第一股一次网回水和第二股一次网回水，第一股一次网回水进入到换热器11中，与80°的自来水换热，换热后回水温度达到100°；第二股一次网回水进入电动热泵10中与20°的自来水换热，换热的同时被电动热泵10加热到100°。
当热网为直供管网时，100°的一次网供水将通过输送管道E直接输送至用户使用。
当热网不是直供管网时，100°的一次网供水将通过一次网供水管道直接被分配到城市各个地方的换热热力单元，结合城市中不通过地区的实际情况，通过以下四种不同的换热热力单元，将100°的一次网供水换热给二次网回水，换热后的一次网供水降温到10°后，再返回到水热换热单元200被循环加热。
本实施例中不同的四种换热热力站为：
当某一地区的原有热力单元不具备燃气增容和电力增容的条件时，采用第一换热热力单元A，第一换热热力单元A由吸收式换热器9组成。一次网供水和二次网回水在吸收式换热器9中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。
当某一地区的原有热力单元仅具备电力增容的条件时，采用第二换热热力单元B，第二换热热力单元B由吸收式换热器9和电动热泵10组成，100°的一次网供水先进入吸收式换热器9中释热降温，再进入电动热泵10的蒸发器中继续降温后输出，返回到一次网回水管道中，进而返回到水热换热单元200被循环加热。100°的一次网供水和二次网回水在吸收式换热器9中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。50°的一次网供水和二次网回水在电动热泵10中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。
当某一地区的原有热力单元具备电力增容条件但不具备空间增容的条件时，采用第三换热热力单元C，第三换热热力单元C由换热器11和电动热泵10组成，100°的一次网供水先进入换热器1中释热降温，再进入电动热泵10的蒸发器中继续降温后输出，返回到一次网回水管道中，进而返回到水热换热单元200被循环加热。100°的一次网供水和二次网回水在换热器11中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。50°的一次网供水和二次网回水在电动热泵10中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。
当某一地区的原有热力单元仅具备燃气增容的条件时，采用第四换热热力单元D，第四换热热力单元D由燃气热泵12组成，100°的一次网供水进入燃气热泵12中释热降温后输出，返回到一次网回水管道中，进而返回到水热换热单元200被循环加热。100°的一次网供水和二次网回水在燃气热泵12中热传递后，将二次网回水加热到50°后输送至用户。
本实用新型旨在保护一种基于单管长输的低温余热供热系统，包括：低温余热回收单元以及低温热源，低温热源进入低温余热回收单元，与输送至低温余热回收单元的输热介质进行热传递；热传递后的输热介质通过长输单管进入水热换热单元中，与输送至水热换热单元的一次网回水进行热传递得到一次网供水；一次网供水通过不同形式的换热热力单元将热量传递给二次网回水，或一次网供水直接传递给用户使用。本实用新型通过借助位于低温热源附近的输热介质，将低温热源的热量换热给输热介质，再通过长距离单管将升温后的输热介质输送给城市使用，提高了低温余热输送的能量密度，同时大幅减少了热网的建设投资，省去了回水管道的沿程阻力损失，减少了水泵耗电量，进一步实现低温余热长距离输送的可行性。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (16)
1.一种基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，包括：
低温余热回收单元；以及
设置在所述低温余热回收单元内的低温热源输送管道和输热介质输送管道，所述低温热源输送管道内的低温热源与所述输热介质输送管道内的输热介质在所述低温余热回收单元内进行热传递；
所述低温热源和所述输热介质均位于城市边缘的同一位置；
长输单管，所述长输单管的始端与所述输热介质输送管道的出口连通，所述长输单管的末端与水热换热单元连通，用于将热传递后的所述输热介质输送至所述水热换热单元中；
一次网回水管道，用于将一次网回水输送至所述水热换热单元中，使得热传递后的所述输热介质与所述一次网回水进行热传递，得到一次网高温供水；
一次网供水管道，所述一次网供水管道的输入口与所述一次网回水管道的输出口连通，所述一次网供水管道的输出口与换热热力单元连通，用于将所述一次网供水输送至所述换热热力单元中；
所述换热热力单元中还设有二次网回水管道和二次网供水管道，所述二次网回水管道用于输送二次网回水，所述二次网供水管道用于输送二次网供水给用户；或
一次网供水管道，用于将所述一次网供水直接输送至用户。
2.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，
所述低温热源包括工业冷却循环液体、工业冷却循环气体或工业排放的高温污水。
3.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，
所述输热介质包括河流、湖泊、水库、大海、污水处理厂或自来水厂中的液体或者气体。
4.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，
所述低温余热回收单元包括：电动热泵和换热器；
所述电动热泵的一侧和所述换热器的一侧通过管道连通，所述输热介质通过所述管道依次进入所述换热器、所述电动热泵；
所述低温热源输送管道包括第一低温热源输送管道和第二低温热源输送管道；
所述第一低温热源输送管道进入所述换热器的另一侧，与所述输热介质进行一次热传递；
所述第二低温热源输送管道进入所述电动热泵的另一侧。
5.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，
所述水热换热单元包括：电动热泵、换热器和燃气锅炉；
所述电动热泵的一侧和所述换热器的一侧通过管道连通，所述输热介质通过所述管道依次进入所述换热器、所述电动热泵；
所述一次网回水管道包括第一一次网回水管道和第二一次网回水管道；
所述第二一次网回水管道进入所述换热器的另一侧，与所述输热介质进行一次热传递；
所述第一一次网回水管道进入所述电动热泵的另一侧；
所述第一一次网回水管道和所述第二一次网回水管道均与所述燃气锅炉连通。
6.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，
所述水热换热单元包括：燃气热泵和换热器；
所述燃气热泵的一侧和所述换热器的一侧通过管道连通，所述输热介质通过所述管道依次进入所述换热器、所述燃气热泵；
所述一次网回水管道包括第一一次网回水管道和第二一次网回水管道；
所述第二一次网回水管道进入所述换热器的另一侧，与所述输热介质进行一次热传递；
所述第一一次网回水管道进入所述燃气热泵的另一侧；
所述第一一次网回水管道和所述第二一次网回水管道的输出口相互连通。
7.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，还包括：第一换热热力单元；
所述第一换热热力单元包括吸收式换热器；
所述一次网供水管道设于所述吸收式换热器的一侧，所述二次网回水管道设于所述吸收式换热器的另一侧；
所述水热换热单元输出的一次网供水通过所述一次网供水管道进入所述吸收式换热器，与所述二次网回水管道中的二次网回水进行热传递；
所述吸收式换热器的输出口与所述水热换热单元连通。
8.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，还包括：第二换热热力单元；
所述第二换热热力单元包括燃气热泵；
所述一次网供水管道设于所述燃气热泵的一侧，所述二次网回水管道设于所述燃气热泵的另一侧；
所述水热换热单元输出的一次网供水通过所述一次网供水管道进入所述燃气热泵，与所述二次网回水管道中的二次网回水进行热传递；
所述燃气热泵的输出口与所述水热换热单元连通。
9.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，还包括：第三换热热力单元；
所述第三换热热力单元包括：电动热泵和换热器；
所述电动热泵的一侧和所述换热器的一侧通过所述一次网供水管道连通，所述电动热泵的另一侧和所述换热器的另一侧均设置有所述二次网回水管道；
所述水热换热单元输出的一次网供水通过所述一次网供水管道依次进入所述换热器、所述电动热泵，与所述二次网回水管道中的二次网回水进行热传递；
所述电动热泵的输出口与所述水热换热单元连通。
10.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，还包括：第四换热热力单元；
所述第四换热热力单元包括：电动热泵和吸收式换热器；
所述电动热泵的一侧和所述吸收式换热器的一侧通过所述一次网供水管道连通，所述电动热泵的另一侧和所述吸收式换热器的另一侧均设置有二次网供水管道；
所述水热换热单元输出的一次网供水通过所述一次网供水管道依次进入所述吸收式换热器、所述电动热泵，与所述二次网回水管道中的二次网回水进行热传递；
所述电动热泵的输出口与所述水热换热单元连通。
11.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，还包括：至少一个中继泵；
所述中继泵设置于所述长输单管上，用于在输送所述输热介质时提供动力。
12.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，还包括：至少一个一次网循环泵；
所述一次网循环泵设置于所述一次网回水管道和/或所述一次网供水管道上，用于在输送所述一次网回水和所述一次网供水时提供动力。
13.根据权利要求4-10任一项所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，
所述换热器包括板式换热器。
14.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，
所述低温热源的初始温度在50°以下；
所述输热介质的初始温度为0-10°。
15.根据权利要求1所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，
在所述低温余热回收单元内热传递后的所述输热介质的温度为50-80°；
在所述水热换热单元内热传递后的所述输热介质的温度为15°以下。
16.根据权利要求7-10任一项所述的基于单管长输的低温余热供热系统，其特征在于，
在所述水热换热单元内热传递后得到的所述一次网供水的温度为80-130°；
与所述一次网供水进行热传递后得到的二次网供水的温度为50°以上。
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