RU2645652C2 - Устройство для рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (снр) при пиковой электрической нагрузке и способ его работы - Google Patents

Устройство для рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (снр) при пиковой электрической нагрузке и способ его работы Download PDF

Info

Publication number
RU2645652C2
RU2645652C2 RU2015133003A RU2015133003A RU2645652C2 RU 2645652 C2 RU2645652 C2 RU 2645652C2 RU 2015133003 A RU2015133003 A RU 2015133003A RU 2015133003 A RU2015133003 A RU 2015133003A RU 2645652 C2 RU2645652 C2 RU 2645652C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
water
temperature
outlet
inlet
Prior art date
Application number
RU2015133003A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015133003A (ru
Inventor
Линь ФУ
И Цзян
Яньтин ВУ
Цзянь Сунь
Шиган ЧЗАН
Силин ЧЖАО
Чанлэй СЯО
Вэйвэй ЯН
Даокэ ТАН
Синь ЦИ
Original Assignee
Циньхуа Юниверсити
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Циньхуа Юниверсити filed Critical Циньхуа Юниверсити
Publication of RU2015133003A publication Critical patent/RU2015133003A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2645652C2 publication Critical patent/RU2645652C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F24D11/0235—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system with recuperation of waste energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/18—Hot-water central heating systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/04—Distributing arrangements for the heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/08—Electric heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F24D2200/18—Flue gas recuperation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F24D2200/26—Internal combustion engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0078—Heat exchanger arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0082—Multiple tanks arrangements, e.g. adjacent tanks, tank in tank
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/242—Home appliances
    • Y04S20/244—Home appliances the home appliances being or involving heating ventilating and air conditioning [HVAC] units

Abstract

Изобретение относится к устройству рекуперации отводимого отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке и к способу его работы. Устройство содержит внутреннюю секцию энергетической установки и теплообменную секцию, причем указанная внутренняя секция содержит теплообменник, электрический тепловой насос для рекуперации отработанного тепла, электрический тепловой насос для аккумуляции энергии, высокотемпературный /низкотемпературный баки для хранения воды, нагреватель тепловых контуров, клапаны и циркуляционные водяные насосы. Теплообменная секция содержит высокотемпературный и низкотемпературный баки для хранения воды, электрический тепловой насос, теплообменник, клапаны и циркуляционный водяной насос. Устройство может работать соответственно в периоды провала электрической нагрузки, неизменной электрической нагрузки и пиковой электрической нагрузки путем комбинации различных клапанных переключателей, причем высокотемпературный бак для хранения воды используют для балансировки разницы между количеством подводимого тепла в систему и тепловой нагрузкой, а низкотемпературный бак используют для стабилизации количества извлекаемого рекуперированного отведенного тепла, тем самым, решая проблему ограничения способности выработки электроэнергии при пиковой нагрузке из-за зависимости выработки электроэнергии и теплоснабжения в традиционном режиме работы «тепло обуславливает электричество», причем СНР устройство может участвовать в регулировании мощности энергосистемы, которое может быть улучшено таким образом, чтобы иметь дело с условием постоянно растущей разности между максимумом и минимумом электрической нагрузки, причем поглощающая способность энергосистемы для ветроэнергетики может быть улучшена, с тем чтобы снизить явление «приостановки вентилятора». 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

ТЕХНИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к теплообменнику и способу его работы и, в частности, к устройству для рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке и к способу его работы с помощью использования технологии аккумулирования тепла, в сочетании с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) и рекуперацией отработанного тепла. Настоящее изобретение относится к выработке энергии и мощности.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Северный Китай принадлежит к областям, которые богаты энергией ветра, и ветроэнергетика стремительно развивается в этих областях; кроме того, проектная мощность энергии ветра увеличивается из года в год, а доля проектной мощности энергии ветра в общей проектной мощности также увеличивается из года в год. Тем не менее, энергия ветра имеет антинагрузочные характеристики, то есть во время провала электрической нагрузки в энергосистеме в ночное время выходная энергия ветра является большой, а во время пика электрической нагрузки в энергосистеме в дневное время выходная энергия ветра является небольшой. Между тем, разница между пиком электрической нагрузки и провалом электрической нагрузки также увеличивается из года в год, что приводит к трудностям во время пика электрической нагрузки.
В настоящее время города и поселки в Северном Китае по-прежнему зависят от угольных котельных, в результате чего тепло подается с высоким потреблением энергии и высоким уровнем загрязнения. Устройство комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) является эффективным способом теплоснабжения. Тем не менее, тепловые энергетические установки в Китае работают путем «тепло обуславливает электроэнергию». Для того чтобы обеспечить подачу тепла, регулирование диапазонов мощности для многих тепловых энергетических установок значительно ограничено, а выработка энергии не может быть ниже во время провала электрической нагрузки, таким образом, состязаясь в управлении объемом внутрисетевой энергии ветра и приводит к тому, что ветроэнергетическая установка должна ограничивать свою выходную мощность, что приводит к явлениям «остановки вентилятора» в областях, богатых ветровой энергией в Северном Китае.
Применяя технологии теплового насоса для рекуперации отводимого отработанного тепла от устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР), можно еще больше повысить эффективность теплоснабжения при комбинированной выработке тепла и электроэнергии (СНР), но все же не может изменить режим работы «тепло обуславливает электричество». Устройство комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) может работать в режиме «электроэнергия обуславливает тепло» путем сочетания аккумулирования тепла и комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) в результате стабилизации колебаний тепловой мощности в аккумулировании тепла, однако при использовании в сочетании с технологией рекуперации отводимого отработанного тепла на энергетических установках оно по-прежнему не может обеспечить устойчивую рекуперацию отводимого отработанного тепла от энергетической установки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для решения вышеуказанных проблем целью изобретения является создание устройства рекуперации отводимого отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке и способа его работы с помощью использования технологии аккумулирования тепла в сочетании с рекуперацией отводимого отработанного тепла при комбинированной выработке тепла и электроэнергии (СНР), с тем чтобы реализовать устройство комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке на основе реализации рекуперации отработанного тепла.
Для того чтобы реализовать вышеуказанную цель, настоящее изобретение использует следующее техническое решение: предложено устройство рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке, отличающееся тем, что оно содержит внутреннюю секцию энергетической установки и теплообменную секцию,
причем внутренняя секция энергетической установки в целом содержит теплообменник (1), электрический тепловой насос (2) для рекуперации отработанного тепла, электрический тепловой насос (3) для аккумуляции энергии, высокотемпературный бак (4) для хранения воды, низкотемпературный бак (5) для хранения воды, нагреватель (6) тепловых контуров, клапаны (11-19) и циркуляционные водяные насосы (20-23); при этом впускное отверстие теплообменника (1) соединено с противоточной трубой (1-1) первичного контура, а выпускное отверстие теплообменника (1) параллельно соединено соответственно с впускными отверстиями клапанов (11) и (12) и циркуляционного водяного насоса (20); впускное отверстие электрического теплового насоса (2) для рекуперации отработанного тепла соединено с выпускным отверстием клапана (12), а выпускное отверстие электрического теплового насоса (2) для рекуперации отработанного тепла соединено с впускным отверстием нагревателя (6) тепловых контуров; верхнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака (4) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (13) и впускным отверстием клапана (14), впускное отверстие клапана (13) соединено с выпускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии, и выпускное отверстие клапана (14) соединено с впускным отверстием нагревателя (6) тепловых контуров; нижнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (15) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (21), впускное отверстие клапана (15) соединено с выпускным отверстием циркуляционного водяного насоса (20), а выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (21) соединено с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии через клапан (16); верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (5) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (11) и впускным отверстием клапана (17), а выпускное отверстие клапана (17) соединено с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (5) для хранения воды параллельно соединено, соответственно, с выпускным отверстием клапана (18) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (22), а впускное отверстие клапана (18) соединено с выпускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии через циркуляционный водяной насос (23), и выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (22) параллельно соединено с впускным отверстием теплообменника (1) через клапан (19);
причем теплообменная секция в целом содержит высокотемпературный бак (7) для хранения воды, низкотемпературный бак (8) для хранения воды, электрический тепловой насос (9), теплообменник (10), клапаны (24-35) и циркуляционный водяной насос (36-37); при этом верхнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака (7) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (24) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (36), впускное отверстие клапана (24) соединено с выпускным отверстием нагревателя (6) тепловых контуров через трубу (1-2) питающей воды первичного контура, выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (36), параллельно соединенное с трубой (1-2) питающей воды первичного контура через клапан (25), соединено с впускным отверстием (26) клапана, а выпускное отверстие клапана (26) соединено с впускным отверстием первичного контура теплообменника (10); нижнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака (7) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (27) и впускным отверстием клапана (28), впускное отверстие клапана (27) соединено с выпускным отверстием первичного контура теплообменника (10), а выпускное отверстие клапана (28) соединено с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (9); верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (8) для хранения воды также параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (27) и впускным отверстием клапана (28), нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (8) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (29) и впускным отверстием клапана (30), а выпускное отверстие клапана (30) соединено с противоточной трубой (1-1) первичного контура; выпускное отверстие испарителя электрического теплового насоса (9) параллельно соединено соответственно с впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (37) и противоточной трубой (1-1) первичного контура через клапан (31), а выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (37) соединено с впускным отверстием клапана (29); противоточная труба (1-3) вторичного контура параллельно соединена соответственно с впускными отверстиями клапана (32) и клапана (33), выпускное отверстие клапана (32) соединено с впускным отверстием вторичного контура теплообменника (10), оба выпускных отверстия - как клапана (33), так и вторичного контура теплообменника (10) параллельно соединены соответственно с впускными отверстиями клапана (34) и клапана (35), выпускное отверстие клапана (35) соединено с трубой (1-4) питающей воды вторичного контура, выпускное отверстие клапана (34) соединено с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (9), и выпускное отверстие конденсатора электрического теплового насоса (9) соединено с трубой (1-4) питающей воды вторичного контура.
В предпочтительном варианте выполнения теплообменник (1) содержит конденсатор или теплообменник вода-вода.
В предпочтительном варианте выполнения теплообменник (10) содержит теплообменник пластинчатого типа или теплообменник абсорбционного типа.
Способ работы устройства рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке, описанного выше, отличается тем, что в нем регулируют режимы работы устройства через сочетание различных переключателей клапанов, так что устройство может работать соответственно в периоды провала электрической нагрузки, неизменной электрической нагрузки и пиковой электрической нагрузки:
1) в течение периода провала электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (11), клапан (14), клапан (15), клапан (19), циркуляционный водяной насос (20) и циркуляционный водяной насос (22) закрыты; клапан (12), клапан (13), клапан (16), клапан (17), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) открыты; обеспечивают последовательное поступление низкотемпературного обратного потока воды первичного контура, обеспечиваемого противоточной трубой (1-1) первичного контура, в теплообменник (1) и электрический тепловой насос (2) для рекуперации отработанного тепла; с помощью теплообменника (1) и электрического теплового насоса (2) для рекуперации отработанного тепла обеспечивают рекуперацию отводимого отработанного тепла устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) для нагрева низкотемпературного обратного потока воды первичного контура; обеспечивают протекание нагретой нагревающей контур воды из электрического теплового насоса (4) для рекуперации отработанного тепла в подогревающий контур нагреватель (6), в котором нагретую нагревающую контур воду извлекают в виде пара и нагревают устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу (1-2) питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура; между тем, воду, содержащуюся в высокотемпературном баке (4) для хранения воды, извлекают из нижнего выпускного отверстия с помощью циркуляционного водяного насоса (21) и обеспечивают ее поступление в конденсатор электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; и после теплообмена и подогрева обеспечивают протекание воды обратно в высокотемпературный бак (4) для хранения воды из верхнего впускного отверстия; воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (5) для хранения воды, выдавливают из верхнего выпускного отверстия и обеспечивают ее поступление в испаритель электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; и после теплообмена и охлаждения воду направляют в низкотемпературный бак (5) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (23);
в теплообменной секции клапан (25), клапан (26), клапан (27), клапан (30), клапан (32), клапан (35) и циркуляционный водяной насос (36) закрыты; другие клапаны и циркуляционный водяной насос (37) открыты; обеспечивают поступление высокотемпературного потока питающей воды первичного контура, обеспечиваемого трубой (1-2) питающей воды первичного контура, в высокотемпературный бак (7) для хранения воды из верхнего впускного отверстия; высокотемпературную питающую воду хранят в высокотемпературном баке (7) для хранения воды, выдавливая, таким образом, воду со средней температурой, хранящуюся в высокотемпературном баке (7) для хранения воды, из нижнего выпускного отверстия, которую смешивают с водой со средней температурой, выдавленной из верхнего выпускного отверстия низкотемпературного бака (8) для хранения воды; затем обеспечивают поступление смешанной воды в испаритель электрического теплового насоса (9); после теплообмена и охлаждения смешанную воду разделяют на две ветви, одну из которых направляют в низкотемпературный бак (8) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (37), а другую подают в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, обеспечивают прохождение низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура, обеспечиваемого трубой (1-3) питающей воды вторичного контура, через конденсатор электрического теплового насоса (9); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды, который протекает в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла;
2) во время периода неизменной электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (16), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) закрыты; электрический тепловой насос (3) для аккумуляции энергии закрыт; а другие части работают таким же образом, что и во время периода провала электрической нагрузки;
в теплообменной секции клапан (24), клапан (25), клапан (29), клапан (30), клапан (33), клапан (35) и циркуляционный водяной насос (37) закрыты; другие клапаны и циркуляционный водяной насос (36) открыты; обеспечивают протекание высокотемпературного потока питающей воды первичного контура, обеспечиваемого трубой (1-2) питающей воды первичного контура, последовательно через сторону первичного контура теплообменника (10) и испаритель электрического теплового насоса (9); после теплообмена и охлаждения высокотемпературного потока питающей воды первичного контура получают низкотемпературный обратный поток первичного контура, который протекает в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, обеспечивают протекание низкотемпературного обратного потока вторичного контура, обеспечиваемого противоточной трубой (1-3) вторичного контура, последовательно через сторону вторичного контура теплообменника (10) и конденсатор электрического теплового насоса (9); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который протекает в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла;
3) в период электрической пиковой нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (12), клапан (13), клапан (16), клапан (17), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) закрыты; клапан (11), клапан (14), клапан (15), клапан (19), циркуляционный водяной насос (20) и циркуляционный водяной насос (22) открыты; низкотемпературную воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (5) для хранения воды, вытягивают из нижнего выпускного отверстия и смешивают с низкотемпературным обратным потоком воды первичного контура, а затем смешанную низкотемпературную воду направляют в теплообменник (1); теплообменник (1) рекуперирует отведенное отработанное тепло из устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) для нагрева смешанной низкотемпературной воды; нагревающую контур воду, нагретую в теплообменнике (1), разделяют на две ветви, одну из которых возвращают в низкотемпературный бак (5) для хранения воды через верхнее впускное отверстие, а другую направляют в высокотемпературный бак (4) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (20); при этом высокотемпературную воду, содержащуюся в высокотемпературном баке (4) для хранения воды, выдавливают из верхнего выпускного отверстия, а затем направляют в подогревающий контур нагреватель (6); причем высокотемпературную воду извлекают в виде пара и нагревают устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу (1-2) питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура;
в теплообменной секции клапан (24), клапан (28), клапан (29), клапан (31), клапан (33), клапан (34) и циркуляционный водяной насос (37) закрыты; электрический тепловой насос (9) отключен; другие клапаны и циркуляционный водяной насос (36) открыты; высокотемпературную воду, содержащуюся в высокотемпературном баке (7) для хранения воды, вытягивают из верхнего выпускного отверстия с помощью циркуляционного водяного насоса (36) и смешивают с высокотемпературным потоком питающей воды первичного контура, обеспечиваемой трубой (1-2) питающей воды первичного контура; а затем обеспечивают протекание смешанной воды через сторону первичного контура теплообменника (10); после теплового обмена и охлаждения смешанной воды получают воду со средней температурой и ее поток разделяют на две ветви, одна из которых протекает в высокотемпературный бак (7) для хранения воды из нижнего впускного отверстия, а другая протекает в низкотемпературный бак (8) для хранения воды из верхнего впускного отверстия, выдавливая тем самым низкотемпературную воду, хранящуюся в низкотемпературном баке (8) для хранения воды, из нижнего выпускного отверстия; обеспечивают протекание выдавленной низкотемпературной воды в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, обеспечивают протекание низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура, обеспечиваемого противоточной трубой (1-3) вторичного контура, через сторону вторичного контура теплообменника (10); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который протекает в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла.
Устройство рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке отличается тем, что оно содержит внутреннюю секцию энергетической установки и теплообменную секцию,
причем внутренняя секция энергетической установки в целом содержит теплообменник (1), электрический тепловой насос (2) для рекуперации отработанного тепла, электрический тепловой насос (3) для аккумуляции энергии, высокотемпературный бак (4) для хранения воды, низкотемпературный бак (5) для хранения воды, подогревающий контур нагреватель (6), клапаны (11-19) и циркуляционные водяные насосы (20-23); при этом впускное отверстие теплообменника (1) соединено с противоточной трубой (1-1) первичного контура, а выпускное отверстие теплообменника (1) параллельно соединено соответственно с впускными отверстиями клапана (11), клапана (12) и циркуляционного водяного насоса (20); впускное отверстие электрического теплового насоса (2) для рекуперации отработанного тепла соединено с выпускным отверстием клапана (12), и выпускное отверстие электрического теплового насоса (2) для рекуперации отработанного тепла соединено с впускным отверстием подогревающего контур нагревателя (6); верхнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака (4) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (13) и впускным отверстием клапана (14), впускное отверстие клапана (13) соединено с выпускным отверстием конденсатора электрической теплового насоса (3) для аккумуляции энергии, а выпускное отверстие клапана (14) соединено с впускным отверстием подогревающего контур нагревателя (6); нижнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (15) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (21), впускное отверстие клапана (15) соединено с выпускным отверстием циркуляционного водяного насоса (20), а выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (21) соединено с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии через клапан (16); верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (5) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (11) и впускным отверстием клапана (17), и выпускное отверстие клапана (17) соединено с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (5) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (18) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (22), впускное отверстие клапана (18) соединено с выпускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии через циркуляционный водяной насос (23), и выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (22) параллельно соединено с впускным отверстием теплообменника (1) через клапан (19);
причем теплообменная секция, главным образом, содержит низкотемпературный бак (8) для хранения воды, электрический тепловой насос (9), теплообменник (10), клапаны (26-35) и циркуляционный водяной насос (37); причем впускное отверстие клапана (26) соединено с выпускным отверстием подогревающего контур нагревателя (6) с помощью трубы (1-2) питающей воды первичного контура; выпускное отверстие клапана (26) соединено с впускным отверстием теплообменника (10) первичного контура; верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (8) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (27) и впускным отверстием клапана (28); впускное отверстие клапана (27) соединено с выпускным отверстием теплообменника (10) первичного контура, и выпускное отверстие клапана (28) соединено с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (9); нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (8) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (29) и впускным отверстием клапана (30), и выпускное отверстие клапана (30) соединено с противоточной трубой (1-1) первичного контура; выпускное отверстие испарителя электрического теплового насоса (9) параллельно соединено соответственно с впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (37) и противоточной трубой (1-1) первичного контура через клапан (31), а также выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (37) соединено с впускным отверстием клапана (29); противоточная труба (1-3) вторичного контура параллельно соединена соответственно с впускными отверстиями клапана (32) и клапана (33), выпускное отверстие клапана (32) соединено с впускным отверстием теплообменника (10) вторичного контура, оба выпускных отверстия клапана (33) и теплообменника (10) вторичного контура параллельно соединены соответственно с впускными отверстиями клапана (34) и клапана (35), выпускное отверстие клапана (35) соединено с трубой (1-4) питающей воды вторичного контура, выпускное отверстие клапана (34) соединен с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (9), а выпускное отверстие конденсатора электрического теплового насоса (9) соединено с трубой (1-4) питающей воды вторичного контура.
В предпочтительном варианте выполнения теплообменник (1) содержит конденсатор или теплообменник вода-вода.
В предпочтительном варианте выполнения теплообменник (10) содержит теплообменник пластинчатого типа или теплообменник абсорбционного типа.
Способ работы устройства рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке, описанного выше, отличается тем, что в нем регулируют режимы работы устройства путем сочетания различных переключателей клапанов, так что устройство может работать соответственно в периоды провала электрической нагрузки, неизменной электрической нагрузки и пиковой электрической нагрузки:
1) в течение периода провала электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (11), клапан (14), клапан (15), клапан (19), циркуляционный водяной насос (20) и циркуляционный водяной насос (22) закрыты; клапан (12), клапан (13), клапан (16), клапан (17), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) открыты; обеспечивают поступление низкотемпературного обратного потока воды первичного контура, обеспечиваемого противоточной трубой (1-1) первичного контура, последовательно в теплообменник (1) и в электрический тепловой насос (2) для рекуперации отработанного тепла; теплообменник (1) и электрический тепловой насос (2) для рекуперации отработанного тепла рекуперирует отведенное отработанное тепло от устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) для нагрева низкотемпературного обратного потока воды первичного контура; обеспечивают протекание нагретой нагревающей контур воды из электрического теплового насоса (4) для рекуперации отработанного тепла в подогревающий контур нагревателя (6), в котором нагретую нагревающую контур воду извлекают в виде пара и нагревают устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу (1-2) питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура; между тем, воду, содержащуюся в высокотемпературном баке для хранения воды (4), извлекают из нижнего выпускного отверстия с помощью циркуляционного водяного насоса (21) и подают в конденсатор электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; и после теплообмена и нагрева обеспечивают протекание воды обратно в высокотемпературный бак (4) для хранения воды из верхнего впускного отверстия; воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (5) для хранения воды, выдавливают из верхнего выпускного отверстия и подают в испаритель электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; и после теплообмена и охлаждения воду направляют в низкотемпературный бак (5) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (23);
в теплообменной секции клапан (30), клапан (33), клапан (35) закрыты; другие клапаны и циркуляционный водяной насос (37) открыты; высокотемпературный поток питающей воды первичного контура, обеспечиваемый трубой (1-2) питающей воды первичного контура, сначала проходит через сторону первичного контура теплообменника (10); и после теплообмена и охлаждения высокотемпературный поток питающей воды первичного контура смешивают с запасенной водой со средней температурой, выдавленной из верхнего выпускного отверстия низкотемпературного бака (8) для хранения воды, а затем смешанную воду подают через испаритель электрического теплового насоса (9); после дальнейшего теплообмена и охлаждения смешанную воду разделяют на две ветви, одну из которых направляют в низкотемпературный бак (8) для хранения воды из нижнего впускного отверстия циркуляционным водяным насосом (37), а другую подают в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, низкотемпературный обратный поток вторичного контура, обеспечиваемый трубой (1-3) питающей воды вторичного контура, сначала пропускают через сторону вторичного контура теплообменника (10); после теплообмена и нагрева низкотемпературный обратный поток вторичного контура поддают в конденсатор электрического теплового насоса (9); после дальнейшего теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды, который протекает в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла;
2) в период неизменной электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (16), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) закрыты; электрической тепловой насос (3) для аккумуляции энергии выключен, а другие части работают таким же образом, что и во время периода провала электрической нагрузки;
в теплообменной секции клапан (29), клапан (30), клапан (33), клапан (35) и циркуляционный водяной насос (37) закрыты; другие клапаны открыты; высокотемпературный поток питающей воды первичного контура, обеспечиваемый трубой (1-2) питающей воды первичного контура, последовательно подают через сторону первичного контура теплообменника (10) и испаритель электрического теплового насоса (9), после теплообмена и охлаждения высокотемпературного потока питающей воды первичного контура получают низкотемпературный обратный поток воды первичного контура, который протекает в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, низкотемпературный обратный поток воды вторичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой (1-3) вторичного контура, последовательно подают через сторону вторичного контура теплообменника (10) и конденсатор электрического теплового насоса (9); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который протекает трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла;
3) в период пиковой электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (12), клапан (13), клапан (16), клапан (17), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) закрыты; клапан (11), клапан (14), клапан (15), клапан (19), циркуляционный водяной насос (20) и циркуляционный водяной насос (22) открыты; низкотемпературную воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (5) для хранения воды, вытягивают из нижнего выпускного отверстия и смешивают с низкотемпературным обратным потоком воды первичного контура, а затем смешанную низкотемпературную воду направляют в теплообменник (1); теплообменник (1) рекуперирует отведенное отработанное тепло от устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) для нагрева низкотемпературной смешанной воды; нагревающую контур воду, нагретую в теплообменнике (1), разделяют на две ветви, одну из которых возвращают в низкотемпературный бак (5) для хранения воды из верхнего впускного отверстия, а другую направляют в высокотемпературный бак (4) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (20); высокотемпературную воду, содержащуюся в высокотемпературном баке (4) для хранения воды, выдавливают из верхнего выпускного отверстия, а затем направляют в подогревающий контур нагревателя (6); причем нагретую нагревающую контур воду извлекают в виде пара и нагревают устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу (1-2) питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура;
в теплообменной секции клапан (28), клапан (29), клапан (31), клапан (33), клапан (34) и циркуляционный водяной насос (37) закрыты; электрический тепловой насос (9) отключен; другие клапаны открыты; обеспечивают протекание высокотемпературного потока питающей воды первичного контура, обеспечиваемого трубой (1-2) питающей воды первичного контура, через сторону первичного контура теплообменника (10) и в низкотемпературный бак (8) для хранения воды после теплообмена и охлаждения; низкотемпературную воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (8) для хранения воды, выдавливают из нижнего выпускного отверстия и направляют в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, низкотемпературный обратный поток воды вторичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой (1-3) вторичного контура, попускают через сторону вторичного контура теплообменника (10); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который протекает в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла.
Применяя вышеуказанные технические решения, изобретение имеет следующие преимущества:
1. Устройство рекуперации отработанного тепла, в соответствии с изобретением, содержит внутреннюю секцию энергетической установки и теплообменную секцию, причем внутренняя секция энергетической установки содержит систему для аккумуляции и высвобождения энергии, включая электрический тепловой насос для хранения энергии, высокотемпературный бак для хранения воды, низкотемпературный бак для хранения воды, клапаны и циркуляционные водяные насосы. В периоды провала электрической нагрузки, неизменной электрической нагрузки и пиковой электрической нагрузки, устройство регулирует выходную мощность внутренней секции энергетической установки и электрическую нагрузку теплообменной секции попеременным управлением электрическими тепловыми насосами во внутренней секции энергетической установки и теплообменной секции. Высокотемпературный бак для хранения воды используется для балансировки разницы между поступающим в систему теплом и тепловой нагрузкой, низкотемпературный бак для хранения воды используется для стабилизации количества рекуперированного отведенного отработанного тепла в виде пара, тем самым значительно улучшая электрическую пиковую мощность, при этом проблема, состоящая в том, что электрическая пиковая мощность ограничена из-за взаимной связи выработанной электроэнергии и поступающей тепловой энергией в традиционных режимах работы «тепло обуславливает электричество», в СНР решается, при этом устройство СНР может регулировать выработку энергии энергосети и участвовать в регулировании нагрузки энергосистемы, причем регулирование мощности энергосистемы может быть улучшено таким образом, чтобы иметь дело с условием постоянно увеличиваемой разностью между минимумом и максимумом электрической нагрузки и поглотительной способностью электросети для выработки ветровой энергии может быть улучшена, с тем чтобы снизить явление «приостановки вентилятора».
2. Устройство рекуперации отработанного тепла в соответствии с изобретением может частично или полностью рекуперировать отведенное отработанное тепло из устройства комбинированной выработки тепловой и электрической энергии (СНР), значительно улучшая мощность подводимого тепла СНР и эффективность использования энергии в системе.
3. Изобретение также использует «большую разницу температур» в подводимом тепле первичного контура, что значительно расширяет температурные различия между приточным и противоточным потоком воды, улучшает мощность подводимого тепла в существующем трубопроводе на 50%, без изменения трафика первичного контура; между тем, в настоящем изобретении также реализуется транспортировка на большие расстояния.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее изобретение подробно описано ниже со ссылкой на чертежи, которые приведены только для лучшего понимания изобретения и не должны интерпретироваться как ограничивающие изобретение.
Фиг. 1 представляет собой общую структурную схему устройства рекуперации отработанного тепла, в соответствии с изобретением;
Фиг. 2 представляет собой структурную схему другого теплообменника, в соответствии с изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Изобретение будет описано далее в деталях со ссылкой на чертежи и варианты выполнения.
Как показано на Фиг. 1, предложенное устройство содержит внутреннюю секцию энергетической установки и теплообменную секцию.
Внутренняя секция энергетической установки в целом содержит конденсатор/теплообменник 1 вода-вода, электрический тепловой насос 2 для рекуперации отработанного тепла, электрической тепловой насос 3 для аккумуляции энергии, высокотемпературный бак 4 для хранения воды, низкотемпературный бак 5 для хранения воды, подогревающий контур нагревателя 6, клапаны 11-19 и циркуляционные водяные насосы 20-23; причем впускное отверстие конденсатора/теплообменника 1 вода-вода соединено с противоточной трубой 1-1 первичного контура, а выпускное отверстие конденсатора/теплообменника 1 вода-вода параллельно соединено соответственно с впускными отверстиями клапана 11, клапана 12 и циркуляционного водяного насоса 20. Впускное отверстие электрического теплового насоса 2 для рекуперации отработанного тепла соединено с выпускным отверстием клапана 12, и выпускное отверстие электрического теплового насоса 2 для рекуперации отработанного тепла соединено с впускным отверстием подогревающего контур нагревателя 6. Верхнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака 4 параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана 13 и впускным отверстием клапана 14, впускное отверстие клапана 13 соединено с выпускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса 3 для аккумуляции энергии, и выпускное отверстие клапана 14 соединено с впускным отверстием подогревающего контур нагревателя 6. Нижнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака 4 параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана 15 и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса 21, впускное отверстие клапана 15 соединено с выпускным отверстием циркуляционного водяного насоса 20, а выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса 21 соединен с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса 3 для аккумуляции энергии с помощью клапана 16. Верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака 5 параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана 11 и впускным отверстием клапана 17, и выпускное отверстие клапана 17 соединено с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса 3 для аккумуляции энергии. Нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака 5 параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана 18 и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса 22, впускное отверстие клапана 18 соединено с выпускным отверстием испарителя электрического теплового насоса 3 для аккумуляции энергии через циркуляционный водяной насос 23, а выпускное отверстие водяного насоса 22 параллельно соединено с впускным отверстием конденсатора/теплообменника 1 через клапан 19.
Теплообменная секция в целом содержит высокотемпературный бак 7 для хранения воды, низкотемпературный бак 8 для хранения воды, электрический тепловой насос 9, пластинчатый теплообменник 10, клапаны 24-35 и циркуляционные водяные насосы 36-37; причем верхнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака 7 параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана 24 и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса 36, впускное отверстие клапана 24 соединено с выпускным отверстием подогревающего контур нагревателя 6 с помощью трубы 1-2 питающей воды первичного контура, выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса 36, параллельно соединенный с трубой 1-2 питающей воды первичного контура через клапан 25, соединено с впускным отверстием клапана 26, выпускное отверстие клапана 26 соединено с впускным отверстием пластинчатого теплообменника 10 первичного контура. Нижнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака 7 параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана 27 и впускным отверстием клапана 28, впускное отверстие клапана 27 соединено с выпускным отверстием пластинчатого теплообменника 10 первичного контура, а выпускное отверстие клапана 28 соединен с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса 9. Верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака 8 также параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана 27 и впускным отверстием клапана 28, нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака 8 параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана 29 и впускным отверстием клапана 30, выпускное отверстие клапана 30 соединено с противоточной трубой 1-1 первичного контура. Выпускное отверстие испарителя электрического теплового насоса 9 параллельно соединено соответственно с впускным отверстием циркуляционного водяного насоса 37 и противоточной трубой 1-1 первичного контура через клапан 31, а выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса 37 соединено с впускным отверстием клапана 29. Противоточная труба 1-3 вторичного контура соединена соответственно с впускными отверстиями клапана 32 и клапана 33, выпускное отверстие клапана 32 соединено с впускным отверстием пластинчатого теплообменника 10 вторичного контура, выпускное отверстие клапана 33 и выпускное отверстие пластинчатого теплообменника 10 вторичного контура параллельно соединено с впускными отверстиями клапана 34 и клапана 35, выпускное отверстие клапана 35 соединено с трубой 1-4 питающей воды вторичного контура, выпускное отверстие клапана 34 соединено с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса 9, а выпускное отверстие конденсатора электрического теплового насоса 9 соединено с трубой 1-4.
В предпочтительном варианте выполнения, в теплообменной секции пластинчатый теплообменник 10 может быть заменен на теплообменник абсорбционного типа для уменьшения температуры воды во впускном отверстии испарителя электрического теплового насоса 9 таким образом, что потребляемая мощность электрического теплового насоса 9 уменьшается.
На основании устройства рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке, обеспечиваемого в вышеупомянутом варианте выполнения, изобретение также относится к способу рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР), причем способ регулирует режимы работы устройства через сочетание переключателей различных клапанов, так что устройство может работать соответственно в периоды провала электрической нагрузки, неизменной электрической нагрузки и пиковой электрической нагрузки:
1) в течение периода провала электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан 11, клапан 14, клапан 15, клапан 19, циркуляционный водяной насос 20 и циркуляционный водяной насос 22 закрыты; клапан 12, клапан 13, клапан 16, клапан 17, клапан 18, циркуляционный водяной насос 21 и циркуляционный водяной насос 23 открыты; низкотемпературный обратный поток воды первичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой 1-1 первичного контура, последовательно поступает в втекает в конденсатор/теплообменник 1 вода-вода и в электрический тепловой насос 2 для рекуперации отработанного тепла; втекает в конденсатор/теплообменник 1 вода-вода и электрический тепловой насос 2 для рекуперации отработанного тепла рекуперирует отведенное отработанное тепло от устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии для нагрева низкотемпературного обратного потока воды первичного контура; нагретая нагревающая контур вода из электрического теплового насоса 4 для рекуперации отработанного тепла протекает в подогревающий контур нагревателя 6, в котором нагретая нагревающая контур вода извлекается в виде пара и нагревается устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу 1-2 питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура; между тем, вода, содержащаяся в высокотемпературном баке 4 извлекается из нижнего выпускного отверстия с помощью циркуляционного водяного насоса 21 и поступает в конденсатор электрического теплового насоса 3 для аккумуляции энергии; и после теплообмена и нагрева вода протекает обратно в высокотемпературный бак 4 из верхнего впускного отверстия; вода, содержащаяся в низкотемпературном баке 5, выдавливается из верхнего выпускного отверстия и поступает в испаритель электрического теплового насоса 3 для аккумуляции энергии; и после теплообмена и охлаждения вода направляется в низкотемпературный бак 5 из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос 23.
В теплообменной секции клапан 25, клапан 26, клапан 27, клапан 30, клапан 32, клапан 35 и циркуляционный водяной насос 36 закрыты; другие клапаны и циркуляционный водяной насос 37 открыты; высокотемпературный поток питающей воды первичного контура, обеспечиваемый трубой (1-2) питающей воды первичного контура, втекает в высокотемпературный бак 7 из верхнего впускного отверстия; высокотемпературная питающая вода содержится в высокотемпературном баке 7, таким образом, выдавливая воду со средней температурой, хранящуюся в высокотемпературном баке 7, из нижнего выпускного отверстия и смешивая ее с водой со средней температурой, выдавленной из верхнего выпускного отверстия низкотемпературного бака 8; затем смешанная вода поступает в испаритель электрического теплового насоса 9; после дальнейшего теплообмена и охлаждения смешанная вода разделяется на две ветви, одна из которых направляется в низкотемпературный бак 8 из нижнего впускного отверстия циркуляционным водяным насосом 37, а другая протекает в противоточную трубу 1-1 первичного контура; между тем, низкотемпературный обратный поток вторичного контура, обеспечиваемый трубой 1-3 питающей воды вторичного контура, проходит через конденсатор электрического теплового насоса 9; после дальнейшего теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока вторичного контура с водой со средней температурой, запасенной в высокотемпературном баке 7 и низкотемпературном баке 8, получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который протекает в трубу 1-4 питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла.
2) в период неизменной электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан 16, клапан 18, циркуляционный водяной насос 21 и циркуляционный водяной насос 23 закрыты; электрической тепловой насос 3 для аккумуляции энергии выключен, а другие части работают таким же образом, что и во время периода провала электрической нагрузки;
В теплообменной секции клапан 24, клапан 25, клапан 29, клапан 30, клапан 33, клапан 35 и циркуляционный водяной насос 37 закрыты; другие клапаны и циркуляционный водяной насос 36 открыты; высокотемпературный поток питающей воды первичного контура, обеспечиваемый трубой 1-2 питающей воды первичного контура, последовательно протекает через сторону первичного контура теплообменника (10) и испаритель электрического теплового насоса (9), после теплообмена и охлаждения высокотемпературного потока питающей воды контура получают низкотемпературный обратный поток воды первичного контура, который протекает в противоточную трубу 1-1 первичного контура; низкотемпературный обратный поток воды вторичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой 1-3 вторичного контура, последовательно протекает через сторону вторичного контура теплообменника 10 и конденсатор электрического теплового насоса 9; и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который протекает в трубу 1-4 питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла, причем объем загрузки электрического теплового насоса 9 меньше, чем объем загрузки электрического теплового насоса 9 в течение периода провала электрической нагрузки.
3) в течение периода пиковой электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан 12, клапан 13, клапан 16, клапан 17, клапан 18, циркуляционный водяной насос 21 и циркуляционный водяной насос 23 закрыты; клапан 11, клапан 14, клапан 15, клапан 19, циркуляционный водяной насос 20 и циркуляционный водяной насос 22 открыты; низкотемпературная вода, содержащаяся в низкотемпературном баке 5, вытягивается из нижнего выпускного отверстия и смешивается с низкотемпературным обратным потоком воды первичного контура, а затем смешенная низкотемпературная вода направляется в конденсатор/теплообменник 1 вода-вода; конденсатор/теплообменник 1 вода-вода рекуперирует отведенное отработанное тепло от устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии для нагрева низкотемпературной смешанной воды; причем количество рекуперированного отработанного тепла, извлеченное с помощью конденсатора/теплообменника 1 вода-вода, больше, чем количество рекуперированного отработанного тепла, извлеченное с помощью конденсатора/теплообменника 1 вода-вода во время провала электрической нагрузки; нагревающая контур вода, нагретая в конденсаторе/теплообменнике 1 вода-вода, разделяется на две ветви, одна из которых возвращается в низкотемпературный бак 5 из верхнего впускного отверстия, а другая направляется высокотемпературный бак 4 для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос 20; и высокотемпературная вода, содержащаяся в высокотемпературном баке 4, выдавливается из верхнего выпускного отверстия, а затем направляется в подогревающий контур нагревателя 6; в котором нагретая нагревающая контур вода извлекается в виде пара и нагревается устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу 1-2 питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура;
в теплообменной секции клапан 24, клапан 28, клапан 29, клапан 31, клапан 33, клапан 34 и циркуляционный водяной насос 37 закрыты; электрический тепловой насос 9 отключен; другие клапаны и циркуляционный водяной насос 36 открыты; высокотемпературный поток питающей воды первичного контура, хранящийся в высокотемпературном баке 7, извлекается из верхнего выпускного отверстия циркуляционного водяного насоса 36 и смешивается с высокотемпературным потоком питающей воды первичного контура, обеспечиваемый трубой 1-2 питающей воды первичного контура; затем смешанная вода протекает через сторону первичного контура теплообменника (10); после теплового обмена и охлаждения смешанной воды получают воду со средней температурой, которая разделяется на две ветви, одна из которых протекает в высокотемпературный бак 7 из нижнего впускного отверстия, а другая впадает в низкотемпературный бак 8 из верхнего впускного отверстия, выдавливая тем самым низкотемпературную воду, хранящуюся в низкотемпературном баке 8, из нижнего выпускного отверстия; выдавленная низкотемпературная вода протекает в противоточную трубу 1-1 первичного контура; низкотемпературный обратный поток воды вторичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой 1-3 вторичного контура, протекает через сторону вторичного контура теплообменника 10; и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который протекает в трубу 1-4 питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла.
В предпочтительном варианте выполнения, как показано на Фиг. 2, теплообменная секция может не содержать высокотемпературный бак 7, в этом режиме работы, несмотря на то что в периоды провала электрической нагрузки, электрической пиковой нагрузки и электрической пиковой нагрузки часть теплообменной секции обеспечивает различное количество подводимого тепла, тепловая инерция зданий может быть использована для поддержания температуры в помещении для комфорта человеческого тела:
Во время периода провала электрической нагрузки: в теплообменной секции клапан 30, клапан 33, клапан 35 закрыты; другие клапаны и циркуляционный водяной насос 37 открыты; теплообменная секция больше не аккумулирует высокотемпературную питающую воду первичного контура; высокотемпературная питающая вода первичного контура непосредственно протекает через пластинчатый теплообменник 10 и смешивается с водой со средней температурой, хранящейся в низкотемпературном баке 8, которая выдавливается из верхнего выпускного отверстия, а затем смешанная вода поступает в испаритель электрического теплового насоса 9; после теплообмена и охлаждения смешанная вода делится на две ветви, одна из которых направляется в низкотемпературный бак 8 из нижнего впускного отверстия с помощью циркуляционного водяного насоса 37, а другая поступает в противоточную трубу 1-1 первичного контура. Между тем, низкотемпературный обратный поток вторичного контура, обеспечиваемый противоточный трубой 1-3 вторичного контура, сперва протекает через сторону пластинчатого теплообменника 10 вторичного контура; после теплообмена и нагревания низкотемпературный обратный поток вторичного контура протекает в конденсатор электрического теплового насоса 9; после дальнейшего теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды, который впадает в трубу 1-4 питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла, причем электрический тепловой насос 9 работает при полной мощности.
Во время периода неизменной электрической нагрузки: в теплообменной секции клапан 29, клапан 30, клапан 33, клапан 35 и циркуляционный водяной насос 37 закрыты, а другие клапаны открыты; низкотемпературный бак 8 больше не участвует в аккумуляции тепла или в экзотермическом процессе; высокотемпературная питающая вода первичного контура, обеспечиваемая трубой 1-2 питающей воды первичного контура, последовательно протекает через сторону первичного контура пластинчатого теплообменника 10 и испаритель электрического теплового насоса 9; после теплообмена и охлаждения высокотемпературного потока питающей воды первичного контура получают низкотемпературный обратный поток первичного контура, который протекает в противоточную трубу 1-1 первичного контура. Между тем, низкотемпературный обратный поток воды вторичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой 1-3 вторичного контура, последовательно протекает через сторону вторичного контура пластинчатого теплообменника 10 и конденсатор электрического теплового насоса 9; после теплообмена и нагревания высокотемпературного потока питающей воды первичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который протекает в трубу 1-4 питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла, причем электрический тепловой насос 9 работает при частичной мощности.
Во время периода пиковой электрической нагрузки: в теплообменной секции клапан 28, клапан 29, клапан 31, клапан 33, клапан 34 и циркуляционный водяной насос 37 закрыты; электрический тепловой насос 9 выключен; а другие клапаны открыты; высокотемпературный поток питающей воды первичного контура, обеспечиваемый трубой 1-2 питающей воды первичного контура, протекает через сторону первичного контура пластинчатого теплообменника 10, и после теплообмена и охлаждения вся она протекает в низкотемпературный бак 8; в свою очередь, низкотемпературная вода, хранящаяся в низкотемпературном баке 8, выдавливается из нижнего выпускного отверстия и направляется в противоточную трубу 1-1 первичного контура. Между тем, низкотемпературный обратный поток воды вторичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой 1-3 вторичного контура, протекает через сторону вторичного контура пластинчатого теплообменника 10; и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который втекает в трубу 1-4 питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла.
Варианты выполнения, описанные выше, предназначены только для дополнительной подробной иллюстрации изобретения, технического решения и его преимуществ, а не для ограничения изобретения. Любая модификация, эквивалентная замена и усовершенствование, которые выполнены в пределах сущности и принципа изобретения, должны быть включены в объем настоящего изобретения.

Claims (24)

1. Устройство рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке, отличающееся тем, что оно содержит внутреннюю секцию энергетической установки и теплообменную секцию,
причем внутренняя секция энергетической установки в целом содержит теплообменник (1), электрический тепловой насос (2) для рекуперации отработанного тепла, электрический тепловой насос (3) для аккумуляции энергии, высокотемпературный бак (4) для хранения воды, низкотемпературный бак (5) для хранения воды, нагреватель (6) тепловых контуров, клапаны (11-19) и циркуляционные водяные насосы (20-23), при этом впускное отверстие теплообменника (1) соединено с противоточной трубой (1-1) первичного контура, а выпускное отверстие теплообменника (1) параллельно соединено соответственно с впускными отверстиями клапана (11), клапана (12) и циркуляционного водяного насоса (20), впускное отверстие электрического теплового насоса (2) для рекуперации отработанного тепла соединено с выпускным отверстием клапана (12), а выпускное отверстие электрического теплового насоса (2) для рекуперации отработанного тепла соединено с впускным отверстием нагревателя (6) тепловых контуров; верхнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака (4) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (13) и впускным отверстием клапана (14), впускное отверстие клапана (13) соединено с выпускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии и выпускное отверстие клапана (14) соединено с впускным отверстием нагревателя (6) тепловых контуров; нижнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (15) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (21), впускное отверстие клапана (15) соединено с выпускным отверстием циркуляционного водяного насоса (20), а выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (21) соединено с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии через клапан (16); верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (5) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (11) и впускным отверстием клапана (17), а выпускное отверстие клапана (17) соединено с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (5) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (18) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (22), а впускное отверстие клапана (18) соединено с выпускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии через циркуляционный водяной насос (23) и выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (22) параллельно соединено с впускным отверстием теплообменника (1) через клапан (19),
причем теплообменная секция в целом содержит высокотемпературный бак (7) для хранения воды, низкотемпературный бак (8) для хранения воды, электрический тепловой насос (9), теплообменник (10), клапаны (24-35) и циркуляционный водяной насос (36-37), при этом верхнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака (7) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (24) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (36), впускное отверстие клапана (24) соединено с выпускным отверстием нагревателя (6) тепловых контуров через трубу (1-2) питающей воды первичного контура, выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (36), параллельно соединенное с трубой (1-2) питающей воды первичного контура через клапан (25), соединено с впускным отверстием (26) клапана, а выпускное отверстие клапана (26) соединено с впускным отверстием первичного контура теплообменника (10); причем нижнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака (7) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (27) и впускным отверстием клапана (28), впускное отверстие клапана (27) соединено с выпускным отверстием первичного контура теплообменника (10), а выпускное отверстие клапана (28) соединено с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (9); верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (8) для хранения воды также параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (27) и впускным отверстием клапана (28), нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (8) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (29) и впускным отверстием клапана (30), а выпускное отверстие клапана (30) соединено с противоточной трубой (1-1) первичного контура; выпускное отверстие испарителя электрического теплового насоса (9) параллельно соединено соответственно с впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (37) и противоточной трубой (1-1) первичного контура через клапан (31), а выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (37) соединено с впускным отверстием клапана (29); противоточная труба (1-3) вторичного контура параллельно соединена соответственно с впускными отверстиями клапана (32) и клапана (33), выпускное отверстие клапана (32) соединено с впускным отверстием вторичного контура теплообменника (10), оба выпускных отверстия - как клапана (33), так и вторичного контура теплообменника (10) - параллельно соединены соответственно с впускными отверстиями клапана (34) и клапана (35), выпускное отверстие клапана (35) соединено с трубой (1-4) питающей воды вторичного контура, выпускное отверстие клапана (34) соединено с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (9) и выпускное отверстие конденсатора электрического теплового насоса (9) соединено с трубой (1-4) питающей воды вторичного контура.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплообменник (1) содержит конденсатор или теплообменник вода-вода.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что теплообменник (10) содержит теплообменник пластинчатого типа или теплообменник абсорбционного типа.
4. Устройство рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке, отличающееся тем, что оно содержит внутреннюю секцию энергетической установки и теплообменную секцию,
причем внутренняя секция энергетической установки в целом содержит теплообменник (1), электрический тепловой насос (2) для рекуперации отработанного тепла, электрический тепловой насос (3) для аккумуляции энергии, высокотемпературный бак (4) для хранения воды, низкотемпературный бак (5) для хранения воды, нагреватель (6) тепловых контуров, клапаны (11-19) и циркуляционные водяные насосы (20-23), при этом впускное отверстие теплообменника (1) соединено с противоточной трубой (1-1) первичного контура, а выпускное отверстие теплообменника (1) параллельно соединено соответственно с впускными отверстиями клапана (11), клапана (12) и циркуляционного водяного насоса (20); впускное отверстие электрического теплового насоса (2) для рекуперации отработанного тепла соединено с выпускным отверстием клапана (12) и выпускное отверстие электрического теплового насоса (2) для рекуперации отработанного тепла соединено с впускным отверстием нагревателя (6) тепловых контуров; верхнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака (4) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (13) и впускным отверстием клапана (14), впускное отверстие клапана (13) соединено с выпускным отверстием конденсатора электрической теплового насоса (3) для аккумуляции энергии, а выпускное отверстие клапана (14) соединено с впускным отверстием нагревателя (6) тепловых контуров; нижнее впускное/выпускное отверстие высокотемпературного бака для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (15) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (21), впускное отверстие клапана (15) соединено с выпускным отверстием циркуляционного водяного насоса (20), а выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (21) соединено с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии через клапан (16); верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (5) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (11) и впускным отверстием клапана (17) и выпускное отверстие клапана (17) соединено с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (5) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (18) и впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (22), впускное отверстие клапана (18) соединено с выпускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии через циркуляционный водяной насос (23) и выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (22) параллельно соединено с впускным отверстием теплообменника (1) через клапан (19);
причем теплообменная секция, главным образом, содержит низкотемпературный бак (8) для хранения воды, электрический тепловой насос (9), теплообменник (10), клапаны (26-35) и циркуляционный водяной насос (37); причем впускное отверстие клапана (26) соединено с выпускным отверстием нагревателя (6) тепловых контуров с помощью трубы (1-2) питающей воды первичного контура; выпускное отверстие клапана (26) соединено с впускным отверстием теплообменника (10) первичного контура; верхнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (8) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (27) и впускным отверстием клапана (28); впускное отверстие клапана (27) соединено с выпускным отверстием теплообменника (10) первичного контура и выпускное отверстие клапана (28) соединено с впускным отверстием испарителя электрического теплового насоса (9); нижнее впускное/выпускное отверстие низкотемпературного бака (8) для хранения воды параллельно соединено соответственно с выпускным отверстием клапана (29) и впускным отверстием клапана (30) и выпускное отверстие клапана (30) соединено с противоточной трубой (1-1) первичного контура; выпускное отверстие испарителя электрического теплового насоса (9) параллельно соединено соответственно с впускным отверстием циркуляционного водяного насоса (37) и противоточной трубой (1-1) первичного контура через клапан (31), а также выпускное отверстие циркуляционного водяного насоса (37) соединено с впускным отверстием клапана (29); противоточная труба (1-3) вторичного контура параллельно соединена соответственно с впускными отверстиями клапана (32) и клапана (33), выпускное отверстие клапана (32) соединено с впускным отверстием теплообменника (10) вторичного контура, оба выпускных отверстия клапана (33) и теплообменника (10) вторичного контура параллельно соединены соответственно с впускными отверстиями клапана (34) и клапана (35), выпускное отверстие клапана (35) соединено с трубой (1-4) питающей воды вторичного контура, выпускное отверстие клапана (34) соединен с впускным отверстием конденсатора электрического теплового насоса (9), а выпускное отверстие конденсатора электрического теплового насоса (9) соединено с трубой (1-4) питающей воды вторичного контура.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что теплообменник (1) содержит конденсатор или теплообменник вода-вода.
6. Устройство по п. 4 или 5, отличающееся тем, что теплообменник (10) содержит пластинчатый теплообменник или абсорбционный теплообменник.
7. Способ работы устройства рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке, выполненного в соответствии с пп. 1-3, отличающийся тем, что в нем регулируют режимы работы указанного устройства через сочетание различных переключателей клапанов, так что устройство может работать соответственно в периоды провала электрической нагрузки, неизменной электрической нагрузки и пиковой электрической нагрузки:
1) в течение периода провала электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки, клапан (11), клапан (14), клапан (15), клапан (19), циркуляционный водяной насос (20) и циркуляционный водяной насос (22) закрыты; клапан (12), клапан (13), клапан (16), клапан (17), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) открыты; обеспечивают поступление низкотемпературного обратного потока воды первичного контура, обеспечиваемого противоточной трубой (1-1) первичного контура, последовательно в теплообменник (1) и электрический тепловой насос (2) для рекуперации отработанного тепла; обеспечивают рекуперацию отводимого отработанного тепла устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) с помощью теплообменника (1) и указанного электрического теплового насоса (2) для нагрева низкотемпературного обратного потока воды первичного контура; обеспечивают протекание нагретой нагревающей контур воды из электрического теплового насоса (4) для рекуперации отработанного тепла в подогревающий контур нагреватель (6), в котором нагретую нагревающую контур воду извлекают в виде пара и нагревают устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу (1-2) питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура; между тем, воду, содержащуюся в высокотемпературном баке (4) для хранения воды, извлекают из нижнего выпускного отверстия с помощью циркуляционного водяного насоса (21) и подают в конденсатор электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; и после теплообмена и подогрева воду подают обратно в высокотемпературный бак (4) для хранения воды из верхнего впускного отверстия; воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (5) для хранения воды, выдавливают из верхнего выпускного отверстия и подают в испаритель электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии и после теплообмена и охлаждения воду направляют в низкотемпературный бак (5) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (23);
в теплообменной секции клапан (25), клапан (26), клапан (27), клапан (30), клапан (32), клапан (35) и циркуляционный водяной насос (36) закрыты; другие клапаны и циркуляционный водяной насос (37) открыты; обеспечивают поступление высокотемпературного потока питающей воды первичного контура, обеспечиваемого трубой (1-2) питающей воды первичного контура, в высокотемпературный бак (7) для хранения воды из верхнего впускного отверстия; высокотемпературную питающую воду хранят в высокотемпературном баке (7) для хранения воды, выдавливая, таким образом, воду со средней температурой, хранящуюся в высокотемпературном баке (7) для хранения воды, из нижнего выпускного отверстия, которую смешивают с водой со средней температурой, выдавленной из верхнего выпускного отверстия низкотемпературного бака (8) для хранения воды; затем смешанную воду подают в испаритель электрического теплового насоса (9); после теплообмена и охлаждения смешанную воду разделяют на две ветви, одну из которых направляют в низкотемпературный бак (8) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (37), а другую подают в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, обеспечивают прохождение низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура, обеспечиваемого трубой (1-3) питающей воды вторичного контура, через конденсатор электрического теплового насоса (9); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды, который подают в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла;
2) во время периода неизменной электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (16), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) закрыты; электрический тепловой насос (3) для аккумуляции энергии закрыт; а другие части работают таким же образом, что и во время периода провала электрической нагрузки;
в теплообменной секции клапан (24), клапан (25), клапан (29), клапан (30), клапан (33), клапан (35) и циркуляционный водяной насос (37) закрыты; другие клапаны и циркуляционный водяной насос (36) открыты; обеспечивают протекание высокотемпературного потока питающей воды первичного контура, обеспечиваемого трубой (1-2) питающей воды первичного контура, последовательно через сторону первичного контура теплообменника (10) и испаритель электрического теплового насоса (9); после теплообмена и охлаждения высокотемпературного потока питающей воды первичного контура получают низкотемпературный обратный поток первичного контура, который пропускают в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, обеспечивают протекание низкотемпературного обратного потока вторичного контура, обеспечиваемого противоточной трубой (1-3) вторичного контура, последовательно через сторону вторичного контура теплообменника (10) и конденсатор электрического теплового насоса (9); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который подают в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла;
3) в период электрической пиковой нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (12), клапан (13), клапан (16), клапан (17), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) закрыты; клапан (11), клапан (14), клапан (15), клапан (19), циркуляционный водяной насос (20) и циркуляционный водяной насос (22) открыты; низкотемпературную воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (5) для хранения воды, вытягивают из нижнего выпускного отверстия и смешивают с низкотемпературным обратным потоком воды первичного контура, а затем смешанную низкотемпературную воду направляют в теплообменник (1); обеспечивают рекуперацию теплообменником (1) отведенного отработанного тепла из устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) для нагрева смешанной низкотемпературной воды; нагревающую контур воду, нагретую в теплообменнике (1), разделяют на две ветви, одну из которых возвращают в низкотемпературный бак (5) для хранения воды через верхнее впускное отверстие, а другую направляют в высокотемпературный бак (4) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (20); при этом высокотемпературную воду, содержащуюся в высокотемпературном баке (4) для хранения воды, выдавливают из верхнего выпускного отверстия, а затем направляют в подогревающий контур нагреватель (6); причем высокотемпературную воду извлекают в виде пара и нагревают устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу (1-2) питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура;
в теплообменной секции клапан (24), клапан (28), клапан (29), клапан (31), клапан (33), клапан (34) и циркуляционный водяной насос (37) закрыты; электрический тепловой насос (9) отключен; другие клапаны и циркуляционный водяной насос (36) открыты; высокотемпературную воду, содержащуюся в высокотемпературном баке (7) для хранения воды, вытягивают из верхнего выпускного отверстия с помощью циркуляционного водяного насоса (36) и смешивают с высокотемпературным потоком питающей воды первичного контура, обеспечиваемой трубой (1-2) питающей воды первичного контура; а затем обеспечивают протекание смешанной воды через сторону первичного контура теплообменника (10); после теплового обмена и охлаждения смешанной воды получают воду со средней температурой и ее поток делят на две ветви, одну из которых подают в высокотемпературный бак (7) для хранения воды из нижнего впускного отверстия, а другую подают в низкотемпературный бак (8) для хранения воды из верхнего впускного отверстия, выдавливая тем самым низкотемпературную воду, хранящуюся в низкотемпературном баке (8) для хранения воды, из нижнего выпускного отверстия; обеспечивают протекание выдавленной низкотемпературной воды в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, низкотемпературный обратный поток воды вторичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой (1-3) вторичного контура, пропускают через сторону вторичного контура теплообменника (10); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который подают в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла.
8. Способ работы устройства рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке, выполненного в соответствии с пп. 4-6, отличающийся тем, что в нем регулируют режимы работы устройства путем сочетания различных переключателей клапанов, так что устройство может работать соответственно в периоды провала электрической нагрузки, неизменной электрической нагрузки и пиковой электрической нагрузки:
1) в течение периода провала электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (11), клапан (14), клапан (15), клапан (19), циркуляционный водяной насос (20) и циркуляционный водяной насос (22) закрыты; клапан (12), клапан (13), клапан (16), клапан (17), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) открыты; низкотемпературный обратный поток воды первичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой (1-1) первичного контура, последовательно подают в теплообменник (1) и в электрический тепловой насос (2) для рекуперации отработанного тепла; обеспечивают рекуперацию отведенного отработанного тепла от устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) с помощью теплообменника (1) и указанного электрического теплового насоса (2) для нагрева низкотемпературного обратного потока воды первичного контура; нагретую нагревающую контур воду из электрического теплового насоса (4) для рекуперации отработанного тепла подают в подогревающий контур нагревателя (6), в котором нагретую нагревающую контур воду извлекают в виде пара и нагревают устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу (1-2) питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура; между тем, воду, содержащуюся в высокотемпературном баке (4) для хранения воды, извлекают из нижнего выпускного отверстия с помощью циркуляционного водяного насоса (21) и подают в конденсатор электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; и после теплообмена и нагрева воду подают обратно в высокотемпературный бак (4) для хранения воды из верхнего впускного отверстия; воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (5) для хранения воды, выдавливают из верхнего выпускного отверстия и подают в испаритель электрического теплового насоса (3) для аккумуляции энергии; и после теплообмена и охлаждения воду направляют в низкотемпературный бак (5) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (23);
в теплообменной секции клапан (30), клапан (33), клапан (35) закрыты; другие клапаны и циркуляционный водяной насос (37) открыты; обеспечивают прохождение высокотемпературного потока питающей воды первичного контура, обеспечиваемого трубой (1-2) питающей воды первичного контура, сначала через сторону первичного контура теплообменника (10); и после теплообмена и охлаждения высокотемпературный поток питающей воды первичного контура смешивают с запасенной водой со средней температурой, выдавленной из верхнего выпускного отверстия низкотемпературного бака (8) для хранения воды, а затем смешанную воду пропускают через испаритель электрического теплового насоса (9); после дальнейшего теплообмена и охлаждения смешанную воду разделяют на две ветви, одну из которых направляют в низкотемпературный бак (8) для хранения воды из нижнего впускного отверстия циркуляционным водяным насосом (37), а другую пропускают в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, низкотемпературный обратный поток вторичного контура, обеспечиваемый трубой (1-3) питающей воды вторичного контура, сначала пропускают через сторону вторичного контура теплообменника (10); после теплообмена и нагрева низкотемпературный обратный поток вторичного контура подают в конденсатор электрического теплового насоса (9); после дальнейшего теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды, который подают в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла;
2) в период неизменной электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (16), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) закрыты; электрической тепловой насос (3) для аккумуляции энергии выключен, а другие части работают таким же образом, что и во время периода провала электрической нагрузки;
в теплообменной секции клапан (29), клапан (30), клапан (33), клапан (35) и циркуляционный водяной насос (37) закрыты; другие клапаны открыты; высокотемпературный поток питающей воды первичного контура, обеспечиваемый трубой (1-2) питающей воды первичного контура, последовательно пропускают через сторону первичного контура теплообменника (10) и испаритель электрического теплового насоса (9), после теплообмена и охлаждения высокотемпературного потока питающей воды первичного контура получают низкотемпературный обратный поток воды первичного контура, который подают в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, низкотемпературный обратный поток воды вторичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой (1-3) вторичного контура, последовательно пропускают через сторону вторичного контура теплообменника (10) и конденсатор электрического теплового насоса (9); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который подают в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла;
3) в период пиковой электрической нагрузки: во внутренней секции энергетической установки клапан (12), клапан (13), клапан (16), клапан (17), клапан (18), циркуляционный водяной насос (21) и циркуляционный водяной насос (23) закрыты; клапан (11), клапан (14), клапан (15), клапан (19), циркуляционный водяной насос (20) и циркуляционный водяной насос (22) открыты; низкотемпературную воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (5) для хранения воды, вытягивают из нижнего выпускного отверстия и смешивают с низкотемпературным обратным потоком воды первичного контура, а затем смешенную низкотемпературную воду направляют в теплообменник (1); обеспечивают рекуперацию теплообменником (1) отведенного отработанного тепла от устройства комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) для нагрева низкотемпературной смешанной воды; нагревающую контур воду, нагретую в теплообменнике (1), разделяют на две ветви, одну из которых возвращают в низкотемпературный бак (5) для хранения воды из верхнего впускного отверстия, а другую направляют в высокотемпературный бак (4) для хранения воды из нижнего впускного отверстия через циркуляционный водяной насос (20); и высокотемпературную воду, содержащуюся в высокотемпературном баке (4) для хранения воды, выдавливают из верхнего выпускного отверстия, а затем направляют в подогревающий контур нагревателя (6); причем нагретую нагревающую контур воду извлекают в виде пара и нагревают устройством комбинированной выработки тепла и электроэнергии (СНР) до расчетной температуры нагрева контура для получения высокотемпературной питающей воды первичного контура, поступающей в трубу (1-2) питающей воды первичного контура, которая поставляет высокотемпературную питающую воду первичного контура;
в теплообменной секции клапан (28), клапан (29), клапан (31), клапан (33), клапан (34) и циркуляционный водяной насос (37) закрыты; электрический тепловой насос (9) отключен; другие клапаны открыты; высокотемпературный поток питающей воды первичного контура, обеспечиваемый трубой (1-2) питающей воды первичного контура, пропускают через сторону первичного контура теплообменника (10) и подают в низкотемпературный бак (8) для хранения воды после теплообмена и охлаждения; низкотемпературную воду, содержащуюся в низкотемпературном баке (8) для хранения воды, выдавливают из нижнего выпускного отверстия и направляют в противоточную трубу (1-1) первичного контура; между тем, низкотемпературный обратный поток воды вторичного контура, обеспечиваемый противоточной трубой (1-3) вторичного контура, пропускают через сторону вторичного контура теплообменника (10); и после теплообмена и нагревания низкотемпературного обратного потока воды вторичного контура получают высокотемпературный поток питающей воды вторичного контура, который подают в трубу (1-4) питающей воды вторичного контура для подачи потребителям тепла.
RU2015133003A 2014-02-28 2014-02-28 Устройство для рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (снр) при пиковой электрической нагрузке и способ его работы RU2645652C2 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2014/000187 WO2015127572A1 (zh) 2014-02-28 2014-02-28 一种电力调峰热电联产余热回收装置及其运行方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015133003A RU2015133003A (ru) 2017-05-16
RU2645652C2 true RU2645652C2 (ru) 2018-02-26

Family

ID=54008102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015133003A RU2645652C2 (ru) 2014-02-28 2014-02-28 Устройство для рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (снр) при пиковой электрической нагрузке и способ его работы

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10001326B2 (ru)
EP (1) EP3001111B1 (ru)
JP (1) JP6267368B2 (ru)
KR (1) KR102198868B1 (ru)
DK (1) DK3001111T3 (ru)
RU (1) RU2645652C2 (ru)
WO (1) WO2015127572A1 (ru)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6109119B2 (ja) * 2014-07-10 2017-04-05 三菱電機株式会社 ヒートポンプ給湯システム
KR101580797B1 (ko) * 2014-09-04 2015-12-30 한국에너지기술연구원 태양열 하이브리드 흡수식 냉방 시스템
CN105135502A (zh) * 2015-09-08 2015-12-09 中国神华能源股份有限公司 供热系统及其运行控制方法
CN105825439B (zh) * 2016-04-06 2019-05-21 清华大学 一种保守计算发电受限风电场的短期弃风的方法
CN105757759B (zh) * 2016-04-27 2018-10-16 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 热效率优化汽水换热首站及其运行方法
CN107543240B (zh) * 2016-06-24 2020-01-21 山东飞洋节能技术有限公司 一种供热系统分区转换装置
CN106196266B (zh) * 2016-07-22 2019-08-09 国网北京市电力公司 电采暖设备的控制方法，装置和系统
CN106765455A (zh) * 2016-11-28 2017-05-31 中能服能源科技股份有限公司 一种节能型储热供热系统
CN107152709A (zh) * 2016-12-02 2017-09-12 天津市津安热电有限公司 一种用一次网回水混水的高效梯级利用供热系统
CN107606686B (zh) * 2016-12-23 2019-11-08 北京金房暖通节能技术股份有限公司 一种热力平衡的供热系统及方法
CN107166484A (zh) * 2017-04-20 2017-09-15 赫普热力发展有限公司 热电解耦调峰系统
CN107103431B (zh) * 2017-05-15 2020-07-24 东北电力大学 一种供热期调峰约束下电网弃风情况分析方法
CN107166480A (zh) * 2017-06-08 2017-09-15 中广核工程有限公司 核电厂供热站换热系统
CN110914354B (zh) 2017-07-20 2022-07-19 3M创新有限公司 通过光化辐射固化的氟化弹性体及其方法
CN107632520B (zh) * 2017-07-31 2021-02-26 中国电力科学研究院 一种风电消纳潜力模型优化控制方法及系统
CN107327902B (zh) * 2017-08-17 2023-04-28 西安西热节能技术有限公司 适应精处理过程的热网加热器疏水能量回收系统和方法
CN107886213A (zh) * 2017-09-28 2018-04-06 华电电力科学研究院 一种智能热网换热站改造的节能评价方法
CN107816910B (zh) * 2017-10-18 2023-12-05 烟台卓越新能源科技股份有限公司 电厂深度综合调峰系统及调峰方法
CN107769272B (zh) * 2017-11-02 2021-07-13 国网辽宁省电力有限公司 一种大容量电储热接入自动发电的控制方法
CN108151132B (zh) * 2017-11-27 2022-05-10 国网北京市电力公司 空气源热泵的控制方法、装置和系统及空气源热泵
CN107894019B (zh) * 2018-01-02 2023-05-23 烟台清泉实业有限公司 一种降低一级网回水温度的供热系统及控制方法
CN108316980B (zh) * 2018-03-14 2024-01-30 西安热工研究院有限公司 一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统
CN108490794B (zh) * 2018-05-22 2021-02-02 马鞍山当涂发电有限公司 一种深度调峰下660mw超临界机组agc控制系统
CN108594663B (zh) * 2018-05-22 2021-03-23 马鞍山当涂发电有限公司 一种深度调峰下660mw超临界机组agc控制方法
CN108775612A (zh) * 2018-08-20 2018-11-09 天津津电供电设计所有限公司 基于固体储热的主动调峰系统及电力系统
CN109681381A (zh) * 2018-12-24 2019-04-26 浙江大学 一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方法
CN111578301B (zh) * 2019-02-19 2022-08-09 北京热科能源技术研究有限公司 一种烟气余热回收系统
CN109826685B (zh) * 2019-03-12 2024-02-02 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种超临界二氧化碳循环燃煤发电系统及方法
CN110425627A (zh) * 2019-08-30 2019-11-08 华能国际电力股份有限公司 一种燃煤锅炉底渣余热储存利用一体化的系统及方法
CN110864344A (zh) * 2019-10-30 2020-03-06 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 燃煤凝汽机组供热系统及方法
CN110863870B (zh) * 2019-11-08 2022-04-19 河南九域恩湃电力技术有限公司 一种基于高压加热回路的斜温层储热调峰系统及调峰方法
CN110878957A (zh) * 2019-12-23 2020-03-13 北京市热力集团有限责任公司 城市热能综合利用系统及方法
CN110994700B (zh) * 2019-12-23 2021-05-14 沈阳工业大学 一种减小多能源系统峰谷差的储热与储氢装置配置方法
CN111025912B (zh) * 2019-12-25 2022-10-28 国网能源研究院有限公司 面向调峰的微电网差异化调度控制系统及其方法
CN111222711B (zh) * 2020-01-16 2022-04-08 大连理工大学 一种基于指标联动分析的电力系统调峰调度多目标优化方法
CN113931603A (zh) * 2020-07-13 2022-01-14 中国石油化工股份有限公司 用于抽油机的温控设备及其控制方法
CN113931604A (zh) * 2020-07-13 2022-01-14 中国石油化工股份有限公司 用于抽油机的温控装置及其控制方法
CN112348696B (zh) * 2020-10-10 2024-03-22 湖南大唐先一科技有限公司 基于bp神经网络的供热机组调峰上限评估方法及系统
CN112377985B (zh) * 2020-10-10 2022-02-01 湖南大唐先一科技有限公司 基于反馈神经网络的供热机组调峰下限评估方法及系统
CN112539573B (zh) * 2020-12-23 2024-04-09 华北电力大学 一种高效超级热泵换热装置及换热方法
CN112671012A (zh) * 2020-12-25 2021-04-16 浙江浙能迈领环境科技有限公司 一种适用于海上浮动式电站的电力稳定装置及应用
CN113028478B (zh) * 2021-04-08 2022-06-24 浙江大学 一种负荷大幅波动的蓄热式蒸汽热网供热系统及方法
CN113375212A (zh) * 2021-05-17 2021-09-10 大唐吉林发电有限公司热力分公司 集中供热管网回水高效回收热泵系统
CN113251459B (zh) * 2021-06-08 2022-07-08 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种热电机组深度调峰的方法及系统
CN113685890B (zh) * 2021-07-06 2023-07-25 华能国际电力股份有限公司大连电厂 一种供热管网流量调节方法
CN113446661B (zh) * 2021-07-30 2022-08-30 西安热工研究院有限公司 一种智能高效的热网运行调节方法
CN113685889B (zh) * 2021-08-27 2023-03-14 陈连祥 水热同输不对称流量循环系统
CN114234264B (zh) * 2021-12-15 2023-01-06 北京航空航天大学宁波创新研究院 一种耦合蒸汽喷射器的热电协同系统及运行方法
CN114413322A (zh) * 2021-12-25 2022-04-29 万江新能源集团有限公司 一种利用光电耦合水热型地热的供热系统
CN114251708B (zh) * 2021-12-28 2023-09-22 北京华源泰盟节能设备有限公司 一种基于吸收式换热的大温差调节系统的调节方法
CN114294703B (zh) * 2022-01-12 2022-09-20 北京嘉洁能科技股份有限公司 一种无增容电供暖系统
CN115095894A (zh) * 2022-08-29 2022-09-23 中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 采暖期热电联产机组调峰运行低压缸乏汽全回收利用方法
CN115727384B (zh) * 2022-11-07 2024-02-06 华电电力科学研究院有限公司 实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统及运行方法
CN115789743B (zh) * 2022-11-11 2024-04-09 清华大学 热电联产灵活性系统及其运行方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007049621A1 (de) * 2007-10-17 2009-04-23 Ingenieurgesellschaft Dr. Siekmann + Partner Mbh Wärmeversorgung von Wohngebieten mit dem System "Kalte Nahwärme" in Kombination von Wärmepumpe, Kaltwassernetz und Biomasse BHKW
US20100257882A1 (en) * 2008-08-07 2010-10-14 Krassimire Mihaylov Penev Hybrid water heating system
US20120255302A1 (en) * 2009-12-28 2012-10-11 Hugelman Rodney D Heating, cooling and power generation system
US20130205814A1 (en) * 2011-06-06 2013-08-15 Panasonic Corporation Heat pump operation method and heat pump system

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9225103D0 (en) * 1992-12-01 1993-01-20 Nat Power Plc A heat engine and heat pump
JPH11344231A (ja) * 1998-05-29 1999-12-14 Toshiba Plant Kensetsu Co Ltd 廃熱エネルギー変換システム
JPH11351056A (ja) * 1998-06-08 1999-12-21 Shinya Obara 小型エネルギープラント装置
CN1133047C (zh) * 2001-03-14 2003-12-31 清华同方股份有限公司 一种适用于寒冷地区的热泵空调机组
US7019412B2 (en) * 2002-04-16 2006-03-28 Research Sciences, L.L.C. Power generation methods and systems
JP4559134B2 (ja) * 2004-06-28 2010-10-06 サイエンス株式会社 水冷式排熱回収型ヒートポンプ
CN100451531C (zh) * 2005-03-25 2009-01-14 清华大学 一种热水器换热管
JP2007155275A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Sharp Corp ヒートポンプ給湯機
JP2008185245A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Osaka Gas Co Ltd 圧縮式ヒートポンプ装置、圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法、及び、コージェネレーションシステム
GB2461029B (en) * 2008-06-16 2011-10-26 Greenfield Energy Ltd Thermal energy system and method of operation
DE102010029882A1 (de) * 2010-06-09 2011-12-15 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Vorrichtung zur Warmwasserbereitung insbesondere für Haushaltsanwendungen
CN201964501U (zh) * 2011-03-02 2011-09-07 华南理工大学 一种梯级利用潜热的热泵供暖系统
CN201973776U (zh) * 2011-03-18 2011-09-14 清华大学 一种季节性蓄热的供热系统
CN202108549U (zh) * 2011-06-01 2012-01-11 华北电力大学 燃煤发电-co2捕获-供热一体化系统
CN202442385U (zh) * 2012-01-18 2012-09-19 山东领动节能服务有限公司 热电厂循环水余热回收系统
JP2013170790A (ja) * 2012-02-22 2013-09-02 Chugai Ro Co Ltd 熱利用方法およびこれを利用した加熱設備
KR20130137786A (ko) * 2012-06-08 2013-12-18 (주) 씨테크놀로지시스템 연료전지 폐열을 이용한 냉난방 시스템
CN103776079B (zh) 2014-02-28 2016-05-18 清华大学 一种电力调峰热电联产余热回收装置及其运行方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007049621A1 (de) * 2007-10-17 2009-04-23 Ingenieurgesellschaft Dr. Siekmann + Partner Mbh Wärmeversorgung von Wohngebieten mit dem System "Kalte Nahwärme" in Kombination von Wärmepumpe, Kaltwassernetz und Biomasse BHKW
US20100257882A1 (en) * 2008-08-07 2010-10-14 Krassimire Mihaylov Penev Hybrid water heating system
US20120255302A1 (en) * 2009-12-28 2012-10-11 Hugelman Rodney D Heating, cooling and power generation system
US20130205814A1 (en) * 2011-06-06 2013-08-15 Panasonic Corporation Heat pump operation method and heat pump system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017508127A (ja) 2017-03-23
US10001326B2 (en) 2018-06-19
DK3001111T3 (en) 2018-11-19
EP3001111B1 (en) 2018-08-08
RU2015133003A (ru) 2017-05-16
EP3001111A1 (en) 2016-03-30
WO2015127572A1 (zh) 2015-09-03
KR102198868B1 (ko) 2021-01-06
EP3001111A4 (en) 2017-03-08
KR20160128899A (ko) 2016-11-08
US20160370122A1 (en) 2016-12-22
JP6267368B2 (ja) 2018-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2645652C2 (ru) Устройство для рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (снр) при пиковой электрической нагрузке и способ его работы
CN108625911B (zh) 一种提升供热机组电出力调节能力的热力系统
CN103776079B (zh) 一种电力调峰热电联产余热回收装置及其运行方法
CN105240897B (zh) 一种用于供热系统的蓄热调峰装置
CN102331110B (zh) 基于吸收式换热的区域热电冷联合能源系统及其方法
WO2016127698A1 (zh) 适于主动配电网的蓄能型热电冷联供装置及其运行方法
CN109958593B (zh) 一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法
CN202209817U (zh) 基于吸收式换热的区域热电冷联合能源系统
WO2022037711A1 (zh) 一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站及其调节方法
CN106940033B (zh) 基于弃风电能的多设备联合高低温独立蓄热供热系统
CN110345541A (zh) 一种燃气热电厂热电协同供热系统与方法
CN201964501U (zh) 一种梯级利用潜热的热泵供暖系统
CN209147060U (zh) 一种供电机组深度调峰系统
CN209195571U (zh) 一种燃气内燃机多能互补能源站系统
CN209195495U (zh) 一种光热嵌入式火电调峰系统
CN109405055A (zh) 一种供热和蓄热同热源解耦运行系统
CN115405983A (zh) 热泵系统、热泵控制系统及控制方法、热网系统
CN105258204B (zh) 第一类与第二类吸收式热泵耦合的热水供应方法及系统
RU2609266C2 (ru) Система теплохладоснабжения
CN210485841U (zh) 一种实现电力调峰的耦合热泵型热力站
CN110307668A (zh) 一种基于吸收式技术的核能冷热联供系统
CN205655525U (zh) 一种太阳能与空气源耦合的可再生能源区域供能系统
CN111520695B (zh) 一种铝电解槽烟气余热回收的综合利用系统
CN220321596U (zh) 多能联储的热水系统
CN216744687U (zh) 一种利用光能配合储热装置满足建筑冷热需求的系统

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210301