CN218119865U - 一种基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统，包括：供热管网，所述供热管网包括换热首站、热力站、一次网循环泵、一次网供水管、一次网回水管，所述一次网供水管、所述一次网回水管之间设有热网水旁路，所述热网水旁路上设有蓄热装置。本实用新型的技术方案是通过在一次网供水管、一次网回水管之间设置热网水旁路，热网水旁路上设置蓄热装置，在发电低谷时，换热首站与蓄热装置之间形成循环，换热首站的热网水只进入蓄热装置内，蓄热装置进行储热；发电高峰时，换热首站、蓄热装置和热力站之间形成循环，蓄热装置进一步加热热网水，并向用户供热，从而实现热电联产机组热电解耦的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及集中供热领域，特别是涉及一种基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统。
背景技术
碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。为按时保质实现双碳目标，能源供给侧需要加快构建清洁低碳安全高效的能源体系，全面推进风电、太阳能发电大规模开发，提高电网对高比例可再生能源的消纳和调控能力，强化以新能源为主体的新型电力系统的灵活协调运行能力。
为实现风电光伏装机的及时消纳，作为新型电力系统“压舱石”“稳定器”的热电联产机组需进一步提升自身的灵活运行能力，在保障用户侧供热需求的同时，提升机组深度调峰和顶尖峰发电能力，切实解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题。
在这一背景下，基于供热管网储热的热电解耦技术受到广泛关注。现有专利《基于热网供回母管串联的管网蓄热系统及其调控方法》(申请号：CN202111626239.6)、《基于热网旁路喷射减压的管网蓄热系统及其调控方法》(申请号：CN202111629309.3)从专业角度给出了供热管网储热的系统设计及系统的具体运行方法。然而，相关技术储热多依赖管网本身，采用供热管网储热需提高供热热水温度，工质长时采用大温差波动运行储热方案会增加管道热应力及热冲击，导致管道运行风险加重，威胁供热安全。
基于以上考虑，本专利拟发明一种基于储热罐储热的供热管网储热系统，采用管网输热、分散式储热的方式实现管网储热，从而支撑热电联产机组热源调峰，提高源网一体化系统运行灵活性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统，所述基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统具有分散式储热、降低管网运行温度等特点，具有较好的适用性。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统，包括：供热管网，所述供热管网包括换热首站、热力站、一次网循环泵、一次网供水管、一次网回水管，所述换热首站通过所述一次网供水管、一次网回水管与所述热力站的一次网侧连通；所述热力站的数量至少为一个；所述一次网循环泵驱动热网水在所述换热首站、所述热力站、所述一次网供水管、所述一次网回水管之间流动，其中，所述一次网供水管、所述一次网回水管之间设有热网水旁路，所述热网水旁路上设有蓄热装置；所述蓄热装置包括中继泵旁路调节阀、中继泵、分散式储热装置、储热旁路温压流测量仪，所述中继泵的出口与所述储热旁路温压流测量仪的进口相连，所述储热旁路温压流测量仪的出口与所述分散式储热装置的进口相连，所述分散式储热装置的出口分别与所述一次网供水管、所述一次网回水管相连；所述中继泵的进口与出口之间还设有支路，所述支路上设有中继泵旁路调节阀。
优选地，所述蓄热装置还包括设置于所述热网水旁路上的中继泵入口隔离阀和中继泵出口隔离阀，所述中继泵入口隔离阀的进口与所述一次网供水管相连，所述中继泵入口隔离阀的出口与所述中继泵的进口相连；所述中继泵的出口与所述中继泵出口隔离阀的进口相连，所述所述中继泵出口隔离阀的出口与所述储热旁路温压流测量仪的进口相连；所述支路设置于所述中继泵入口隔离阀的进口和所述中继泵出口隔离阀的出口之间。
优选地，所述蓄热装置还包括设置于所述热网水旁路上的分散式储热旁路入口隔离阀，所述分散式储热旁路入口隔离阀的进口与所述一次网供水管相连，所述分散式储热旁路入口隔离阀的出口分别与所述中继泵入口隔离阀的进口、所述中继泵旁路调节阀的进口相连。
优选地，所述蓄热装置还包括储热供热阀，所述分散式储热装置的出口与所述储热供热阀的进口相连，所述储热供热阀的出口与所述一次网供水管相连。
优选地，所述蓄热装置还包括储热冷水排放阀，所述分散式储热装置的出口与所述储热冷水排放阀的进口相连，所述储热冷水排放阀的出口与所述一次网回水管相连。
优选地，所述供热管网还包括设置于所述一次网供水管上的一次网温压流测量仪，所述一次网循环泵的出口与所述一次网温压流测量仪的进口相连，所述一次网温压流测量仪的出口与所述分散式储热旁路入口隔离阀的进口、所述热力站的进口相连。
优选地，所述供热管网还包括设置于所述一次网供水管上的热力站入口调节阀和热力站温压流测量仪，所述一次网温压流测量仪的出口与所述热力站入口调节阀的进口相连，所述热力站入口调节阀的出口与所述热力站温压流测量仪的进口相连，所述热力站温压流测量仪的出口与所述热力站的进口相连；所述分散式储热装置的出口与所述热力站入口调节阀、所述热力站温压流测量仪之间的述一次网供水管相连。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
上述技术方案中所提供的一种基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统，通过在一次网供水管、一次网回水管之间设置热网水旁路，热网水旁路上设置蓄热装置，在发电低谷时，换热首站与蓄热装置之间形成循环，换热首站的热网水只进入蓄热装置内，蓄热装置进行储热；发电高峰时，换热首站、蓄热装置和热力站之间形成循环，蓄热装置进一步加热热网水，并向用户供热，从而实现热电联产机组热电解耦的效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统的示意图。
1、换热首站；2、一次网循环泵；3、一次网温压流测量仪；11、热力站入口调节阀；12、热力站温压流测量仪；13、热力站；21、分散式储热旁路入口隔离阀；22、中继泵入口隔离阀；23、中继泵；24、中继泵出口隔离阀；25、中继泵旁路调节阀；26、储热旁路温压流测量仪；27、分散式储热装置；28、储热供热阀；29、储热冷水排放阀。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型进行更为详细的描述，需要说明的是，下参照附图对本实用新型进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。
请参阅图1，本实用新型实施例中提供了一种基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统，包括：供热管网和蓄热装置，其中供热管网包括换热首站1、一次网循环泵2、一次网温压流测量仪3、热力站入口调节阀11、热力站温压流测量仪12、热力站13、一次网供水管、一次网回水管。
在优选的实施例中，换热首站1通过一次网供水管与热力站13的进口相连，换热首站1通过一次网回水管与热力站13的出口相连，在一次网供水管上设有一次网循环泵2，一次网循环泵2驱动热网水在换热首站1、热力站13、一次网供水管、一次网回水管之间流动。
其中，热力站13的数量至少为一个，可以为多个，各热力站13之间呈并联设置。
优选地，在一次网供水管上还依次设有一次网温压流测量仪3、热力站入口调节阀11、热力站温压流测量仪12。具体地，一次网循环泵2的出口与一次网温压流测量仪3的进口相连，一次网温压流测量仪3的出口与热力站入口调节阀11的进口相连，热力站入口调节阀11的出口与热力站温压流测量仪12的进口相连，热力站温压流测量仪12的出口与热力站13的进口相连。
可以想到的是，供热管网储热技术是一种热电联产机组灵活性改造技术，其原理在于，在发电低谷时，提高机组抽汽供热量，使供热管网运行工质的运行温度升高，储存能量；在发电高峰时，降低机组抽汽供热量，利用高温工质储存的热量向用户供热，从而实现热电联产机组热电解耦的效果。
换热首站1用于提供热量，一次网循环泵2用于驱动热网水流动，一次网循环泵2将高温高压的热网水依次通过一次网温压流测量仪3、热力站入口调节阀11、热力站温压流测量仪12后进入热力站13内，降温降压的热网水通过一次网回水管输送回换热首站1内，经由一次网循环泵2加压驱动进入换热首站1加热后再输送至热力站13内，由此进行循环。
针对上述循环，储热多依赖供热管网本身，采用供热管网储热需提高供热热水温度，若供热工质长时处于高温状态，高温流体将加速管网管道腐蚀，工质长时采用大温差波动运行储热方案更会增加管道热应力及热冲击，导致管道运行风险加重，威胁供热安全。
因此，本实用新型在上述循环内增加了蓄热装置，实现管网输热、分散式储热的热量管理方式，引入分散式蓄热装置，将储热热量集中于蓄热装置中，降低管网平均运行温度，降低管网运行受损可能性。
具体地，在一次网供水管、一次网回水管之间还设有热网水旁路，热网水旁路上设有蓄热装置。
蓄热装置包括分散式储热旁路入口隔离阀21、中继泵入口隔离阀22、中继泵23、中继泵出口隔离阀24、中继泵旁路调节阀25、储热旁路温压流测量仪26、分散式储热装置27、储热供热阀28、储热冷水排放阀29。
分散式储热旁路入口隔离阀21的进口与一次网温压流测量仪3的出口相连，分散式储热旁路入口隔离阀21的出口和中继泵入口隔离阀22的进口相连，中继泵入口隔离阀22的出口和中继泵23的进口相连，中继泵23的出口和中继泵出口隔离阀24的进口相连，中继泵出口隔离阀24的出口和储热旁路温压流测量仪26的进口相连，储热旁路温压流测量仪26的出口和分散式储热装置27的进口相连，分散式储热装置27的出口与储热供热阀28的进口相连，储热供热阀28的出口与热力站入口调节阀11、热力站温压流测量仪12之间的一次网供水管相连。分散式储热装置27的出口还与储热冷水排放阀29的进口相连，储热冷水排放阀29的出口与一次网回水管相连。
在中继泵入口隔离阀22的进口、中继泵出口隔离阀24的出口之间还设有一个支路，在该支路上设有中继泵旁路调节阀25。也就是说，中继泵旁路调节阀25与中继泵入口隔离阀22、中继泵23、中继泵出口隔离阀24呈并联设置，且中继泵旁路调节阀25分别与分散式储热旁路入口隔离阀21的出口、储热旁路温压流测量仪26的进口相连。
可以想到的是，分散式储热装置27可采用热水蓄热罐、固体蓄热装置、低熔点相变储热装置等。
该供热管网蓄热系统运行主要分储热工况和释热工况两种；
供热管网正常工况按以下流程进行：打开热力站入口调节阀11，关闭分散式储热旁路入口隔离阀21、储热供热阀28和储热冷水排放阀29，隔离储热旁路。
储热工况按以下流程进行：关闭热力站入口调节阀11，打开分散式储热旁路入口隔离阀21、调节中继泵旁路调节阀25，关闭中继泵入口隔离阀22、中继泵出口隔离阀24，关闭储热供热阀28，打开储热冷水排放阀29，使热网水流入分散式储热装置27中，存储热量；若储热旁路温压流测量仪26中显示流量不足，则打开中继泵入口隔离阀22、中继泵出口隔离阀24，关闭中继泵旁路调节阀25，同时运行中继泵2，提高热网水旁路至适当储热流量。
放热工况按以下流程进行：关闭热力站入口调节阀11，打开分散式储热旁路入口隔离阀21，调节中继泵旁路调节阀25，关闭中继泵入口隔离阀22、中继泵出口隔离阀24，打开储热供热阀28，关闭储热冷水排放阀29，利用分散式储热装置27中储存的能量加热工质，提升温度，为热力站13供给热量；若储热旁路温压流测量仪26中显示流量不足，则打开中继泵入口隔离阀22、中继泵出口隔离阀24，关闭中继泵旁路调节阀25，同时运行中继泵23，提高旁路至适当储热旁路流量，提高供热质量。当热力站温压流测量仪12测量的温度低于规定温度一定时间时，关闭中继泵23，关闭分散式储热旁路入口隔离阀21、储热供热阀28和储热冷水排放阀29，转换至正常工况运行。
另外，供热管网蓄热系统为满足不同热力站13的供热需求，需针对不同热力站13设计对应的分散式储热装置27储热容量。计算方法是：
式中：Vr——分散式储热装置(27)额定设计体积，m3，计算获得。
φ——单位面积供热功率，经验系数，W/m2，按不同地区一般取30-50W/m2；
A——换热站(13)所带供热面积，m2，按实际情况统计；
tr——额定储热供热时间，s，按实际情况设计；
ρ——分散式储热装置(27)储热材料密度，kg/m3；
cp——分散式储热装置(27)储热材料比热容，J/(kg·K)；
ΔT——储热温差，K，按实际情况设计。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种基于分散式储热环节的供热管网蓄热系统，其特征在于，包括：
供热管网，所述供热管网包括换热首站(1)、热力站(13)、一次网循环泵(2)、一次网供水管、一次网回水管，所述换热首站(1)通过所述一次网供水管、一次网回水管与所述热力站(13)的一次网侧连通；所述热力站(13)的数量至少为一个；所述一次网循环泵(2)驱动热网水在所述换热首站(1)、所述热力站(13)、所述一次网供水管、所述一次网回水管之间流动，其中，
所述一次网供水管、所述一次网回水管之间设有热网水旁路，所述热网水旁路上设有蓄热装置；
所述蓄热装置包括中继泵旁路调节阀(25)、中继泵(23)、分散式储热装置(27)、储热旁路温压流测量仪(26)，所述中继泵(23)的出口与所述储热旁路温压流测量仪(26)的进口相连，所述储热旁路温压流测量仪(26)的出口与所述分散式储热装置(27)的进口相连，所述分散式储热装置(27)的出口分别与所述一次网供水管、所述一次网回水管相连；
所述中继泵(23)的进口与出口之间还设有支路，所述支路上设有中继泵旁路调节阀(25)。
2.如权利要求1所述的供热管网蓄热系统，其特征在于，所述蓄热装置还包括设置于所述热网水旁路上的中继泵入口隔离阀(22)和中继泵出口隔离阀(24)，所述中继泵入口隔离阀(22)的进口与所述一次网供水管相连，所述中继泵入口隔离阀(22)的出口与所述中继泵(23)的进口相连；所述中继泵(23)的出口与所述中继泵出口隔离阀(24)的进口相连，所述中继泵出口隔离阀(24)的出口与所述储热旁路温压流测量仪(26)的进口相连；所述支路设置于所述中继泵入口隔离阀(22)的进口和所述中继泵出口隔离阀(24)的出口之间。
3.如权利要求1所述的供热管网蓄热系统，其特征在于，所述蓄热装置还包括设置于所述热网水旁路上的分散式储热旁路入口隔离阀(21)，所述分散式储热旁路入口隔离阀(21)的进口与所述一次网供水管相连，所述分散式储热旁路入口隔离阀(21)的出口分别与所述中继泵入口隔离阀(22)的进口、所述中继泵旁路调节阀(25)的进口相连。
4.如权利要求1所述的供热管网蓄热系统，其特征在于，所述蓄热装置还包括储热供热阀(28)，所述分散式储热装置(27)的出口与所述储热供热阀(28)的进口相连，所述储热供热阀(28)的出口与所述一次网供水管相连。
5.如权利要求1所述的供热管网蓄热系统，其特征在于，所述蓄热装置还包括储热冷水排放阀(29)，所述分散式储热装置(27)的出口与所述储热冷水排放阀(29)的进口相连，所述储热冷水排放阀(29)的出口与所述一次网回水管相连。
6.如权利要求3所述的供热管网蓄热系统，其特征在于，所述供热管网还包括设置于所述一次网供水管上的一次网温压流测量仪(3)，所述一次网循环泵(2)的出口与所述一次网温压流测量仪(3)的进口相连，所述一次网温压流测量仪(3)的出口与所述分散式储热旁路入口隔离阀(21)的进口、所述热力站(13)的进口相连。
7.如权利要求6所述的供热管网蓄热系统，其特征在于，所述供热管网还包括设置于所述一次网供水管上的热力站入口调节阀(11)和热力站温压流测量仪(12)，所述一次网温压流测量仪(3)的出口与所述热力站入口调节阀(11)的进口相连，所述热力站入口调节阀(11)的出口与所述热力站温压流测量仪(12)的进口相连，所述热力站温压流测量仪(12)的出口与所述热力站(13)的进口相连；所述分散式储热装置(27)的出口与所述热力站入口调节阀(11)、所述热力站温压流测量仪(12)之间的述一次网供水管相连。
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