EA012986B1

EA012986B1 - Система теплоэлектроснабжения и способ её работы

Info

Publication number: EA012986B1
Application number: EA200700938A
Authority: EA
Inventors: Алексей Дмитриевич Кузьмин; Вадим Васильевич Кузнецов; Сергей Вениаминович Скобелев
Original assignee: Алексей Дмитриевич Кузьмин; Вадим Васильевич Кузнецов; Сергей Вениаминович Скобелев
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2010-02-26
Also published as: EA200700938A1

Abstract

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике, в частности к централизованному теплоснабжению и электроснабжению жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений от тепловых электростанций. Технические результаты: повышение КПД и экологичности системы, полноты использования теплотворной способности топлива источником централизованного теплоснабжения. Система теплоэлектроснабжения вырабатывает доставляемые потребителям электрическую и тепловую энергию и выполнена с возможностью отвода в обогреваемые подсистемой теплоснабжения помещения тепловой энергии, утилизируемой на концевых охладителях, и снабжения обогреваемых подсистемой теплоснабжения помещений теплом из контура централизованного теплоснабжения.

Description

В настоящее время известны различные системы централизованного отопления и электроснабжения.

Аналогом данной системы можно считать систему теплоэлектроснабжения по патенту РФ № 2174610, МКИ Р01К 17/02, опубл. 2001.10.10, включающую теплофикационную турбину, сетевые подогреватели и водогрейные котлы, прямой и обратный магистральный трубопроводы тепловой сети, контур циркуляции теплоносителя централизованного теплоснабжения.

Недостатками аналога являются недостаточная экологичность, недостаточное использование теплотворной способности топлива, недостаточный КПД и гибкость системы, повышенная стоимость эксплуатации системы.

Наиболее близким аналогом для предлагаемой системы является интегрированная с системой электроснабжения система централизованного теплоснабжения по патенту РФ № 2168113, МКИ Ρ24Ό 3/12, опубл. 2001.05.27, включающая теплофикационную турбину, сетевые подогреватели и водогрейные котлы, прямой и обратный магистральный трубопроводы тепловой сети, контур циркуляции теплоносителя централизованного теплоснабжения, первичный и вторичный контуры циркуляции низкотемпературного теплоносителя тепловой сети, разделительный теплообменник, низкотемпературные системы теплопотребления здания.

Недостатками наиболее близкого аналога являются недостаточная экологичность, недостаточное использование теплотворной способности топлива, недостаточный КПД и гибкость системы, повышенная стоимость эксплуатации системы.

Наиболее близким аналогом для предлагаемого способа можно считать «Способ работы тепловой электрической станции» по патенту РФ № 2174610, МКИ Р01К 17/02, опубл. 2001.10.10, включающий выработку электрической энергии и доставку её потребителям электрической энергии, нагрев сетевой воды и доставку потребителям тепловой энергии по магистральным трубопроводам тепловой сети.

В существующих системах теплоэлектроснабжения для повышения КПД, в частности при выработке электроэнергии на паровой турбине, используется охлаждение теплоносителя до более низкой температуры, чем температура теплоносителя в обратной магистрали контура централизованного теплоснабжения зданий и сооружений, например, с использованием концевых охладителей (градирен). Повышение КПД тепловых сетей также приводит к повышению КПД всей системы теплоэлектроснабжения. За счет использования теплоты обратного теплоносителя возможно повышение КПД использования тепловой энергии топлива, дающее в результате соответствующее повышение КПД тепловой сети и КПД энергетической установки. Перераспределяя тепловые потоки от концевых охладителей к потребителям тепла, появляется возможность повышения КПД системы в целом, а перераспределяя тепловые потоки между высокотемпературными и низкотемпературными контурами централизованной системы теплоснабжения, можно повысить гибкость использования тепловой сети, что особенно актуально при интенсивных колебаниях температуры окружающей среды.

Использование системы с возможностью регулируемого отвода в обогреваемые подсистемой теплоснабжения помещения тепловой энергии, утилизируемой на концевых охладителях, а также перераспределение тепловой энергии между высокотемпературными и низкотемпературными контурами позволит усовершенствовать систему.

Задача изобретения - улучшить систему теплоэлектроснабжения.

Технические результаты изобретения:

1) повышение КПД системы;

2) повышение экологичности системы;

3) повышение полноты использования теплотворной способности топлива источником централизованного теплоснабжения;

4) повышение гибкости системы;

5) снижение стоимости эксплуатации системы.

Технические результаты достигаются тем, что система теплоэлектроснабжения содержит подсистему электроснабжения с тепловой электростанцией, с магистралями циркуляции теплоносителя теплофикационной турбины, сетевыми подогревателями и водогрейными котлами, разделительными теплообменниками, связывающими конденсаторный контур циркуляции теплоносителя по меньшей мере с одним концевым охладителем и линиями электропередачи, подсистему использования тепловой энергии возвратного низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения, включающую прямой и обратный магистральные трубопроводы тепловой сети, контур циркуляции теплоносителя цен- 1 012986 трализованного теплоснабжения по меньшей мере с одним отопительным прибором здания, первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения с циркуляционным насосом первичного низкотемпературного контура с забором в первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения из обратного магистрального трубопровода тепловой сети и сбросом из первичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения в обратный магистральный трубопровод тепловой сети, вторичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя с циркуляционным насосом вторичного низкотемпературного контура и низкотемпературными системами теплопотребления здания, упомянутый первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения соединен с упомянутым вторичным контуром циркуляции низкотемпературного теплоносителя разделительным теплообменником, при этом первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения связан через элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник с конденсаторным контуром циркуляции теплоносителя таким образом, чтобы тепловой поток поступал из конденсаторного контура циркуляции теплоносителя через разделительный теплообменник через первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения к низкотемпературным системам теплопотребления здания, а возвратный теплоноситель конденсаторного контура циркуляции охлаждался до температуры, получаемой после концевого охладителя, а первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения связан через элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник с прямым и обратным магистральными трубопроводами тепловой сети.

Технические результаты могут достигаться также тем, что элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник конденсаторного контура и первичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения выполнены с возможностью охлаждать теплоноситель конденсаторного контура циркуляции только через первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения и низкотемпературные системы теплопотребления здания.

Технические результаты могут достигаться также тем, что элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник конденсаторного контура и первичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения выполнены с возможностью охлаждать теплоноситель конденсаторного контура циркуляции только через концевой охладитель.

Технические результаты достигаются также тем, что элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник первичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения и обратного магистрального трубопровода тепловой сети выполнены с возможностью догревать теплоноситель централизованного теплоснабжения из обратного магистрального трубопровода тепловой сети.

Технические результаты могут достигаться так же тем, что элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник первичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения и прямого и обратного магистрального трубопровода тепловой сети выполнены с возможностью догревать теплоноситель централизованного теплоснабжения из прямого магистрального трубопровода тепловой сети.

Технические результаты достигаются также тем, что способ работы системы теплоэлектроснабжения заключается в том, что вырабатывают и доставляют потребителям электрическую и тепловую энергию, а по меньшей мере часть тепловой энергии, утилизируемой на концевых охладителях, отводят в обогреваемые подсистемой теплоснабжения помещения, а при необходимости догревают теплоноситель централизованного теплоснабжения из прямого магистрального трубопровода тепловой сети.

Краткое описание чертежа

На фигуре представлена схема системы теплоэлектроснабжения.

Осуществление изобретения

Система теплоэлектроснабжения содержит подсистему электроснабжения с тепловой электростанцией 1, с магистралями 2 циркуляции теплоносителя теплофикационной турбины 3, сетевыми подогревателями 4 и водогрейными котлами 5, разделительными теплообменниками 6, связанными конденсаторным контуром 7 циркуляции теплоносителя по меньшей мере с одним концевым охладителем 8, например градирней, и линиями электропередачи, подсистему использования тепловой энергии возвратного низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения, включающую прямой 9 и обратный 10 магистральные трубопроводы тепловой сети, контур 11 циркуляции теплоносителя централизованного теплоснабжения по меньшей мере с одним отопительным прибором здания 12, первичный контур 13 циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения с циркуляционным насосом 14 первичного низкотемпературного контура с забором в первичный контур 13 циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения из обратного магистрального трубопровода 10 тепловой сети и сбросом из первичного контура 13 циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения в обратный магистральный трубопровод 10 тепловой сети, вторичный контур 15 циркуляции низкотемпературного теплоносителя с циркуляцион

- 2 012986 ным насосом 16 вторичного низкотемпературного контура и низкотемпературными системами теплопотребления 17 здания 12. Первичный контур 13 циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения соединен с вторичным контуром 15 циркуляции низкотемпературного теплоносителя разделительным теплообменником 20. При этом вторичный контур 15 циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения связан через элемент 19, регулирующий расход, и разделительный теплообменник 20 с конденсаторным контуром 7 циркуляции теплоносителя таким образом, чтобы тепловой поток поступал из конденсаторного контура 7 циркуляции теплоносителя через разделительный теплообменник 20 через вторичный контур 15 циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения к низкотемпературным системам теплопотребления 17 здания 12, а возвратный теплоноситель конденсаторного контура 7 циркуляции охлаждался до температуры, получаемой после концевого охладителя 8. Вторичный контур 15 циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения связан через элемент 21, регулирующий расход, и разделительный теплообменник 22 с прямым 9 и обратным 10 магистральными трубопроводами тепловой сети.

Низкотемпературными системами теплопотребления здания 17 могут быть, например, напольные отопительные панели, установки вентиляции, установки воздушного отопления. При этом последние два типа систем теплопотребления имеют увеличенные теплообменные блоки, рассчитанные на утилизацию тепловой энергии возвратного низкотемпературного теплоносителя. Подсистема теплоснабжения может включать центральные тепловые подстанции.

Система теплоэлектроснабжения работает следующим образом. Вырабатывают на теплофикационной турбине 3 путем сжигания топлива в котлах 5, подаваемого через устройства подачи 23, и доставляют потребителям, например в здания 12, электрическую и тепловую энергию соответственно подсистемами теплоснабжения и электроснабжения, а тепловую энергию, утилизируемую на концевых охладителях 8, отводят в обогреваемые подсистемой теплоснабжения помещения 12. При необходимости догревают через теплообменник 22 теплоноситель централизованного теплоснабжения из прямого магистрального трубопровода 9 тепловой сети, обеспечивая необходимые параметры процесса регулирующим устройством 21.

Изготовление элементов системы теплоэлектроснабжения может быть осуществлено из известных комплектующих и материалов и известными методами.

Соединение элементов теплоэлектроснабжения может быть осуществлено известными методами.

Таким образом, система теплоэлектроснабжения позволяет достичь указанные выше технические результаты.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Система теплоэлектроснабжения, содержащая подсистему электроснабжения с тепловой электростанцией с магистралями циркуляции теплоносителя теплофикационной турбины, сетевыми подогревателями и водогрейными котлами, разделительными теплообменниками, связывающими конденсаторный контур циркуляции теплоносителя по меньшей мере с одним концевым охладителем и линиями электропередачи, подсистему использования тепловой энергии возвратного низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения, включающую прямой и обратный магистральные трубопроводы тепловой сети, контур циркуляции теплоносителя централизованного теплоснабжения по меньшей мере с одним отопительным прибором здания, первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения с циркуляционным насосом первичного низкотемпературного контура с забором в первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения из обратного магистрального трубопровода тепловой сети и сбросом из первичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения в обратный магистральный трубопровод тепловой сети, вторичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя с циркуляционным насосом вторичного низкотемпературного контура и низкотемпературными системами теплопотребления здания, упомянутый первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения соединен с упомянутым вторичным контуром циркуляции низкотемпературного теплоносителя разделительным теплообменником, отличающаяся тем, что вторичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения связан через элемент (19), регулирующий расход, и разделительный теплообменник (18) с конденсаторным контуром циркуляции теплоносителя таким образом, чтобы тепловой поток поступал из конденсаторного контура циркуляции теплоносителя через разделительный теплообменник через вторичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения к низкотемпературным системам теплопотребления здания, а возвратный теплоноситель конденсаторного контура циркуляции охлаждался до температуры, получаемой после концевого охладителя, при этом вторичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения связан через элемент, регулирующий расход (21), и разделительный теплообменник (22) с прямым (9) и обратным (10) магистральными трубопроводами тепловой сети.

- 3 012986
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник конденсаторного контура и вторичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения обеспечивают возможность охлаждения теплоносителя конденсаторного контура циркуляции только через первичный контур циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения и низкотемпературные системы теплопотребления здания.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник конденсаторного контура и вторичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения обеспечивают возможность охлаждения теплоносителя конденсаторного контура циркуляции только через концевой охладитель.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник первичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения и обратного магистрального трубопровода тепловой сети обеспечивают возможность догрева теплоносителя централизованного теплоснабжения из обратного магистрального трубопровода тепловой сети.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что элемент, регулирующий расход, и разделительный теплообменник вторичного контура циркуляции низкотемпературного теплоносителя централизованного теплоснабжения и прямого и обратного магистрального трубопровода тепловой сети обеспечивают возможность догрева теплоносителя централизованного теплоснабжения из прямого магистрального трубопровода тепловой сети.
6. Способ работы системы теплоэлектроснабжения по п.1, в котором вырабатывают и доставляют потребителям электрическую и тепловую энергию, отличающийся тем, что по меньшей мере часть тепловой энергии, утилизируемой на концевых охладителях, отводят в обогреваемые подсистемой теплоснабжения помещения, а при необходимости догревают теплоноситель централизованного теплоснабжения из прямого магистрального трубопровода тепловой сети.