CN215260638U - 用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统，所述地下水电站配套设置有变压器和位于水轮机后的尾水洞流道，所述综合热量回收系统包括：第一集水箱，与所述热泵机组的循环冷却水供水管道相连；第二集水箱，与热泵机组的循环冷却水回水管道相连；以及夏季热量回收单元、冬季热量回收单元和循环水泵。本实用新型施工简便、投资较低，利用深埋水电站地下厂房这一特定地理环境，在夏季运行时，将热泵机组用循环水与低于室外冷却塔湿球温度的尾水洞流水进行热量交换；在冬季运行时，将热泵机组用循环水与温度较高的配套变压器冷却水进行热量交换，达到了降低制冷机能耗和运行费用、提高制冷效率、延长制冷系统使用寿命的目的。

Description

用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统

技术领域

本实用新型涉及水电站能耗管理技术领域，尤其是涉及一种用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统。

背景技术

制冷用的空调热泵机组，其冷凝器蒸发器冷凝热量（蒸发热）的排放效果直接影响到制冷设备的运行安全和制冷制热效率的高低。常见的楼宇用空调制冷机，通过冷却循环水泵将蕴含冷凝热量的水介质输送到室外冷却塔，利用水汽化潜热的方式散发到空气中去；对于深埋水电站地下厂房的制冷机组，由于其独特的地理环境，不能采用常规楼宇空调散热方式，目前多采用板式间接二次换热的方式，需要配套设置两套循环水泵系统，总体投资多、运行费用高、占地面积大、施工周期长。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型充分利用地下水电站配套尾水洞内水温较低和配套变压器冷却水水温较高的既有条件，提供一种用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统，具体可采取如下技术方案：

本实用新型所述的用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统，所述地下水电站配套设置有变压器和位于水轮机后的尾水洞流道，所述综合热量回收系统包括：

第一集水箱，与所述热泵机组的循环冷却水供水管道相连；

第二集水箱，与热泵机组的循环冷却水回水管道相连；

夏季热量回收单元，包括设置在所述尾水洞流道内的换热器，所述换热器的进口与所述第一集水箱之间设置有夏季热回收供水管，换热器的出口与所述第二集水箱之间设置有夏季热回收回水管，所述夏季热回收供水管上设置有第一阀门，所述夏季热回收回水管上设置有第二阀门；

冬季热量回收单元，包括设置在所述变压器内的热交换总管，所述热交换总管的进口端与第一集水箱之间设置有冬季热回收供水管，热交换总管的出口端与第二集水箱之间设置有冬季热回收回水管，所述冬季热回收供水管上设置有第三阀门，所述冬季热回收回水管上设置有第四阀门；

循环水泵，设置在所述循环冷却水供水管道或循环冷却水回水管道上。

所述换热器为表面为螺旋状沟槽结构的S型换热管。

所述夏季热回收供水管和夏季热回收回水管均通过承插式结构与换热器连接。

本实用新型提供的用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统，施工简便、投资较低，其利用深埋水电站地下厂房这一特定地理环境，在夏季运行时，将热泵机组用循环水与低于室外冷却塔湿球温度的尾水洞流水进行热量交换；在冬季运行时，将热泵机组用循环水与温度较高的配套变压器冷却水进行热量交换，达到了降低制冷机能耗和运行费用、提高制冷效率、延长制冷系统使用寿命的目的。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

研究表明，与水冷热泵机组相连的空调系统在制冷工况下，冷却水入口温度每下降1℃，机组能耗降低1.5%；在供热工况下，水源水每提升1℃，空调热泵机组能耗下降1.5%。对于深埋地下水电站，其配套设置有变压器和位于水轮机后的尾水洞流道，上述变压器在冬季工况下，其内的冷却水出水温度不低于20℃，高于冬季外界环境可利用的江河湖水温度；而尾水洞内的水流水温在夏季工况下不高于24℃，低于常规冷却塔的出水30℃。

针对上述具体情况，本实用新型提出了一种用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统，如图1所示，其包括与热泵机组1的循环冷却水供水管道2相连的第一集水箱3，与热泵机组1的循环冷却水回水管道4相连的第二集水箱5，上述循环冷却水回水管道4上安装有循环水泵6，上述第一集水箱3和第二集水箱5与夏季热量回收单元和冬季热量回收单元相连。具体地，夏季热量回收单元包括安装在尾水洞流道内的换热器7，该换热器7的进口与第一集水箱3之间连通有夏季热回收供水管8，其上安装有第一阀门9，换热器7的出口与第二集水箱5之间连通有夏季热回收回水管10，其上安装有第二阀门11；冬季热量回收单元包括安装在变压器12内的热交换总管，热交换总管的进口端与第一集水箱3之间连通有冬季热回收供水管13，热交换总管的出口端与第二集水箱5之间连通有冬季热回收回水管14，其中，冬季热回收供水管13上安装有第三阀门15，冬季热回收回水管14上安装有第四阀门16。

上述第一阀门9、第二阀门11、第三阀门15和第四阀门16为夏冬工况转换阀，夏季工况时打开第一阀门9和第二阀门11，同时关闭第三阀门15和第四阀门16，反之，冬季工况时打开第三阀门15和第四阀门16，关闭第一阀门9和第二阀门11。

在夏季工况时，利用尾水洞流道内的换热器7获取天然冷源，其工作流程如下：在循环水泵6的作用下，水流通过循环冷却水回水管道4进入热泵机组1，再经循环冷却水供水管道2至第一集水箱3，过第一阀门9，经夏季热回收供水管8进入换热器7，经尾水冷热交换后进夏季热回收回水管10和第二阀门11入第二集水箱5，再通过循环冷却水回水管道4进入循环水泵6吸入口，完成夏季工况循环。

在冬季工况时，利用变压器12余热作为热泵机组1的水源，其工作流程如下：在循环水泵6的作用下，水流通过循环冷却水回水管道4进入热泵机组1，再经循环冷却水供水管道2至第一集水箱3，过第三阀门15经冬季热回收供水管13进入变压器12内的热交换总管，进行热交换后，出变压器12热交换总管进入冬季热回收回水管14，经第四阀门16进入第二集水箱5，再通过循环冷却水回水管道4进入循环水泵6吸入口，完成冬季工况循环。

本实用新型的优点在于利用水电站经过水轮机后的尾水洞流道内水的动能流速，作为水-水换热器7管外的强制换热流体，由于管外流体不需要循环泵，其与普通的水-水换热器相比，降低了运行能耗。

其次，上述换热器7采用内表面为螺旋状沟槽结构的S型换热管，可以有效增大换热管表面积和换热系数，降低总体钢材消耗与重量，提高换热效率。通常情况下，尾水温度≤22℃，换热后，夏季热回收回水管10中的水温≤24℃。

再次，换热器7的S型换热管两端采用承插式结构与夏季热回收供水管8和夏季热回收回水管10相连，安装方便，便于更换，当换热管因磨蚀泄露损坏时，可以只更换损坏的管段，大幅减少了吊装维修工作量，提高了维修速度。

最后，热泵机组1的水源系统为闭式循环，与开式系统相比，其水损耗低，管道氧腐蚀小，提高了冷却系统设备的使用寿命。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

Claims (3)

1.一种用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统，所述地下水电站配套设置有变压器和位于水轮机后的尾水洞流道，其特征在于，所述综合热量回收系统包括：

第一集水箱，与所述热泵机组的循环冷却水供水管道相连；

第二集水箱，与热泵机组的循环冷却水回水管道相连；

夏季热量回收单元，包括设置在所述尾水洞流道内的换热器，所述换热器的进口与所述第一集水箱之间设置有夏季热回收供水管，换热器的出口与所述第二集水箱之间设置有夏季热回收回水管，所述夏季热回收供水管上设置有第一阀门，所述夏季热回收回水管上设置有第二阀门；

冬季热量回收单元，包括设置在所述变压器内的热交换总管，所述热交换总管的进口端与第一集水箱之间设置有冬季热回收供水管，热交换总管的出口端与第二集水箱之间设置有冬季热回收回水管，所述冬季热回收供水管上设置有第三阀门，所述冬季热回收回水管上设置有第四阀门；

循环水泵，设置在所述循环冷却水供水管道或循环冷却水回水管道上。

2.根据权利要求1所述的用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统，其特征在于：所述换热器为内表面为螺旋状沟槽结构的S型换热管。

3.根据权利要求1所述的用于地下水电站水冷热泵机组的综合热量回收系统，其特征在于：所述夏季热回收供水管和夏季热回收回水管均通过承插式结构与换热器连接。

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