RU64700U1

RU64700U1 - ENERGY COMPLEX

Info

Publication number: RU64700U1
Application number: RU2005133730/06U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Евгеньевич Беляев; Юрий Николаевич Соколов; Александр Семенович Косой
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-07-10

Abstract

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к энергетическим комплексам, предназначенным для теплоснабжения и горячего водоснабжения (ГВС) жилых, промышленных и общественных зданий и технологических потребителей. Энергетический комплекс содержит системы горячего водоснабжения и теплоснабжения, соединенные магистральными тепловыми сетями с теплогенерирующей станцией с теплофикационной турбиной и, по меньшей мере, одну теплонасосную установку, подключенную к системе горячего водоснабжения и источнику низкопотенциального тепла, а также дополнительно содержит на теплогенерирующей станции, по меньшей мере, одну теплонасосную установку для нагрева обратной сетевой и/или подпиточной сетевой воды, подключенную входом компрессора теплонасосной установки по пару к выходу из части низкого давления теплофикационной турбины. Изобретение позволяет повысить коэффициент использования топлива и улучшить экологические показатели.The invention relates to a power system, in particular, to power complexes intended for heat supply and hot water supply (DHW) of residential, industrial and public buildings and technological consumers. The energy complex contains hot water supply and heat supply systems connected by heating mains to a heat generating station with a heating turbine and at least one heat pump installation connected to the hot water supply system and a low potential heat source, and further comprises at least a heat generating station one heat pump installation for heating the return network and / or make-up network water connected to the compressor input of the heat pump steaming to the outlet from the low pressure part of the cogeneration turbine. The invention improves the fuel utilization rate and improves environmental performance.

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к энергетическим комплексам, предназначенным для теплоснабжения и горячего водоснабжения (ГВС) жилых, промышленных и общественных зданий и технологических потребителей.The invention relates to a power system, in particular, to power complexes intended for heat supply and hot water supply (DHW) of residential, industrial and public buildings and technological consumers.

Известен энергетический комплекс, содержащий системы горячего водоснабжения и отопления, тепловые сети и теплонасосную установку (ТНУ), использующую низкопотенциальную (низкотемпературную) теплоту для передачи в систему горячего водоснабжения (ГВС) (см. В.П. Фролов и др. «Анализ эффективности использования тепловых насосов в централизованных системах горячего водоснабжения», журнал Энергосбережение №2, 2004 год, стр.50-54).A well-known energy complex containing hot water supply and heating systems, heating networks and a heat pump installation (HPU) using low potential (low temperature) heat to be transferred to a hot water supply system (DHW) (see V.P. Frolov et al. “Analysis of efficiency of use heat pumps in centralized hot water systems ”, Energy Saving Magazine No. 2, 2004, pp. 50-54).

Несмотря на то, что известное решение позволяет сократить расход топлива на теплоснабжение, недостатки данного энергетического комплекса заключаются в недостаточно высоком коэффициенте использования топлива и достаточно больших тепловых и вредных выбросов в атмосферу, приводящих к ухудшению экологических показателей.Despite the fact that the known solution allows to reduce fuel consumption for heat supply, the disadvantages of this energy complex are the insufficient fuel utilization and sufficiently large thermal and harmful emissions into the atmosphere, leading to environmental degradation.

Технический результат - повышение коэффициента использования топлива и улучшение экологических показателей.The technical result is an increase in fuel utilization and improvement of environmental indicators.

Указанный технический результат достигается тем, что энергетический комплекс, содержащий системы горячего водоснабжения и теплоснабжения, соединенные магистральными тепловыми сетями с теплогенерирующей станцией с теплофикационной турбиной и, по меньшей мере, одну теплонасосную установку, подключенную к системе горячего водоснабжения и источнику низкопотенциального тепла, согласно изобретению, дополнительно содержит на теплогенерирующей станции, по The specified technical result is achieved by the fact that the energy complex containing hot water supply and heat supply systems connected by main heating networks to a heat generating station with a heating turbine and at least one heat pump installation connected to a hot water supply system and a low potential heat source, according to the invention, additionally contains at the heat generating station, according

меньшей мере, одну теплонасосную установку для нагрева обратной сетевой и/или подпиточной сетевой воды, подключенную входом компрессора теплонасосной установки по пару к выходу из части низкого давления теплофикационной турбины.at least one heat pump installation for heating the return network and / or make-up network water, coupled inlet to the compressor of the heat pump installation in pairs to the outlet of the low pressure part of the heating turbine.

Для нагрева обратной сетевой воды можно использовать конденсатор теплонасосной установки.To heat the return network water, you can use the condenser of the heat pump installation.

Для нагрева подпиточной сетевой воды можно использовать конденсатор-теплообменник теплонасоной установки.For heating make-up network water, you can use the condenser-heat exchanger of the heat pump installation.

Для одновременного нагрева обратной сетевой воды и подпиточной сетевой воды можно использовать конденсатор и конденсатор-теплообменник теплонасосной установки.For the simultaneous heating of return network water and make-up network water, a condenser and a condenser-heat exchanger of a heat pump installation can be used.

На чертеже схематично изображен энергетический комплекс.The drawing schematically shows the energy complex.

Система горячего водоснабжения (ГВС) энергетического комплекса содержит подогреватель, например, теплообменник 1, воды первой ступени, подогреватель, например, теплообменник 2, воды второй ступени. Для передачи тепла в систему ГВС используют теплонасосную установку, работающую, например, на фреоне 142, и содержащую испаритель 3, подключенный к источнику 4 низкопотенциального тепла, например, природному источнику, компрессор 5, конденсатор 6 для нагрева холодной воды на входе в систему ГВС, сообщенный входом с трубопроводом 7 водопроводной воды, а выходом - с входом теплообменника 1. Система теплоснабжения выполнена по традиционной схеме; содержит магистральные тепловые сети 8, местные тепловые сети - подводящий трубопровод 9 и отводящий трубопровод 10 - и элеватор 11, поддерживающий заданный уровень температуры воды на отопление к теплопотребителю 12 (жилые, промышленные здания и т.д.). Теплогенерирующая станция, например ТЭЦ, энергетического комплекса содержит теплофикационную турбину 13, (возможен вариант, когда теплофикационных турбин несколько) конденсатор 14 турбины, теплонасосную установку, содержащую компрессор 15, подключенный The hot water supply system (DHW) of the energy complex includes a heater, for example, a heat exchanger 1, water of the first stage, a heater, for example, a heat exchanger 2, water of the second stage. To transfer heat to the domestic hot water system, a heat pump installation is used, operating, for example, on Freon 142, and containing an evaporator 3 connected to a low potential heat source 4, for example, a natural source, a compressor 5, a condenser 6 for heating cold water at the inlet to the domestic hot water system, communicated by the inlet with the pipeline 7 of tap water, and the output with the inlet of the heat exchanger 1. The heat supply system is made according to the traditional scheme; It contains main heating networks 8, local heating networks - a supply pipe 9 and a discharge pipe 10 - and an elevator 11 that maintains a given level of water temperature for heating to a heat consumer 12 (residential, industrial buildings, etc.). A heat generating station, for example a thermal power plant, of an energy complex contains a heating turbine 13, (there is a possibility when there are several heating turbines) a turbine condenser 14, a heat pump installation containing a compressor 15 connected

входом по пару к выходу из части низкого давления теплофикационной турбины, и конденсатор 16, при этом выход из части низкого давления (последние ступени турбины) турбины 13 соединен при помощи трубопровода 17 отбора пара от турбины 13 со входом компрессора 15. Теплонасосная установка теплогенерирующей станции дополнительно содержит для нагрева подпиточной сетевой воды теплообменник-конденсатор 18, сообщенный одним из входов с компрессором 15. Теплогенерирующая станция также содержит трубопровод 19 подпиточной сетевой воды, трубопровод 20 обратной сетевой воды, традиционные подогреватели 21 сетевой воды (один или несколько, например, трубчатые теплообменники-конденсаторы), пиковый котел 22, традиционную (стандартную, применяемую в энергетике) систему регенерации 23, сообщенную при помощи трубопровода 24 конденсата пара с одним из выходов конденсатора 16. Выход по сетевой воде конденсатора 16 сообщен трубопроводом 25 с подогревателями 21 сетевой воды. Теплообменник-конденсатор 18 сообщен с компрессором 15 при помощи трубопровода 26 сжатого пара из компрессора 15 и с системой регенерации 23 трубопроводом 27 конденсата пара.the steam inlet to the outlet from the low-pressure part of the cogeneration turbine, and the condenser 16, while the outlet from the low-pressure part (last stages of the turbine) of the turbine 13 is connected via a steam extraction pipe 17 from the turbine 13 to the inlet of the compressor 15. The heat pump installation of the heat generating station is additionally contains for heating make-up network water a heat exchanger-condenser 18 communicated by one of the inlets with compressor 15. The heat-generating station also includes a make-up network water pipe 19, a pipe 20 mains water, traditional network water heaters 21 (one or more, for example, tubular heat exchangers-condensers), peak boiler 22, traditional (standard, used in the energy sector) regeneration system 23, communicated via a steam condensate conduit 24 with one of the condenser outputs 16. The outlet through the mains water of the condenser 16 is communicated by a pipe 25 with the mains water heaters 21. The heat exchanger-condenser 18 is in communication with the compressor 15 by means of a compressed steam pipe 26 from the compressor 15 and with a regeneration system 23 by the steam condensate pipe 27.

Энергетический комплекс работает следующим образом. В испаритель 3 теплонасосной установки, работающей, например, на фреоне 142, например, при помощи насоса передается теплота от низкопотенциального источника 4. Охлажденная в испарителе 3 вода сбрасывается, например, обратно в источник 4, а газообразный хладагент из испарителя 4 подается в компрессор 5, где сжимается и, соответственно, нагревается. Из компрессора 5 хладагент поступает в конденсатор 6, в котором конденсируется и нагревает холодную воду, поступающую в конденсатор 6 по трубопроводу 7 водопроводной воды, и подогретая вода подается в теплообменники 1, 2 системы ГВС, где догревается до необходимой температуры (например, 60°С) теплотой отводящей (по отводящему трубопроводу 10) и/или подводящей (по подводящему The energy complex works as follows. The evaporator 3 of a heat pump installation operating, for example, on Freon 142, for example, transfers heat from a low-potential source 4 by means of a pump. The water cooled in the evaporator 3 is discharged, for example, back to the source 4, and gaseous refrigerant from the evaporator 4 is supplied to the compressor 5 where it contracts and, accordingly, heats up. From the compressor 5, the refrigerant enters the condenser 6, in which it condenses and heats the cold water entering the condenser 6 through the piping 7 of the tap water, and the heated water is supplied to the heat exchangers 1, 2 of the DHW system, where it is heated to the required temperature (for example, 60 ° C ) the heat of the discharge (through the discharge pipe 10) and / or the supply (through the supply

трубопроводу 9) местной теплосети. Элеватор 11 обеспечивает заданную температуру сетевой воды (например, до t=95°C)pipeline 9) local heating system. The elevator 11 provides a predetermined temperature of the supply water (for example, up to t = 95 ° C)

В зависимости от температурного графика теплосети и температуры низкопотенциального источника возможен вариант, когда вода для системы ГВС полностью нагревается в ТНУ до требуемой температуры, и исключается потребляемое количество теплоты на ГВС из магистральных тепловых сетей 8.Depending on the temperature schedule of the heating system and the temperature of the low-potential source, it is possible that the water for the DHW system is completely heated in the HPP to the required temperature and the amount of heat consumed by the DHW from the main heating networks is excluded 8.

Дополнительно на теплогенерирующей станции, например ТЭЦ, теплонасосная установка, работающая на водяном паре, использует бросовую теплоту из теплофикационной турбины 13, которая поступает на вход компрессора 15 по трубопроводу 17 отбора пара (в режиме близком к вентиляционному пропуску через часть низкого давления или от других бросовых источников теплоты, например, продувочной воды барабана котла, выпаров из различных элементов станции и др., (на чертеже не показаны). Компрессор 15 осуществляет сжатие пара, в результате чего его температура повышается, и сжатый пар направляется в конденсатор 16 (вариант, когда целесообразен нагрев только обратной сетевой воды). Образовавшийся конденсат греющего пара поступает по трубопроводу 24 конденсата в традиционную систему регенерации 23, а нагретая обратная сетевая вода из конденсатора 16 поступает по трубопроводу 25 в традиционные подогреватели 21 сетевой воды и пиковый котел 22 для ее нагрева до температур, требуемых температурным графиком теплосети.Additionally, at a heat-generating station, for example, a thermal power plant, a water-vapor heat pump installation uses waste heat from a heating turbine 13, which enters the compressor inlet 15 through a steam extraction pipe 17 (in a mode close to the ventilation pass through a low-pressure part or from other waste heat sources, for example, purge water of the boiler drum, vapors from various elements of the station, etc. (not shown in the drawing). The compressor 15 compresses the vapor, resulting in its temperature but rises, and the compressed steam is sent to the condenser 16 (the option when it is advisable to heat only the return mains water). The resulting condensate of the heating steam enters through the condensate line 24 to the traditional regeneration system 23, and the heated return mains water from the condenser 16 enters through the 25 v line traditional network water heaters 21 and a peak boiler 22 for heating it to the temperatures required by the temperature schedule of the heating network.

Вариант, когда целесообразен нагрев только подпиточной сетевой воды. Бросовая теплота вместе с работой сжатия компрессора 15 по трубопроводу 26 передается для нагрева в конденсаторе-теплообменнике 18 (одном или нескольких) подпиточной сетевой воды и после осуществления традиционной водоподготовки передается в трубопровод 25 после конденсатора 16 (или, как вариант, в трубопровод 20 до конденсатора 16).An option when it is advisable to heat only make-up network water. The waste heat, together with the compression work of the compressor 15, is transferred through a pipe 26 for heating (one or more) make-up network water in a condenser-heat exchanger 18 and, after traditional water treatment, is transferred to a pipe 25 after a condenser 16 (or, alternatively, to a pipe 20 to a condenser 16).

Вариант, когда целесообразен одновременный подогрев подпиточной сетевой воды и обратной сетевой воды. Сжатый в компрессоре 15 пар частично направляется в конденсатор 16 для нагрева обратной сетевой воды, и частично по трубопроводу 26 передается в конденсатор-теплообменник 18 (один или несколько) для нагрева подпиточной сетевой воды. Образовавшийся конденсат греющего пара из конденсатора 16 поступает по трубопроводу 24 конденсата в традиционную, систему регенерации 23, а нагретая обратная сетевая вода из конденсатора 16 поступает по трубопроводу 25 в традиционные подогреватели 21 сетевой воды и пиковый котел 22 для ее нагрева до температур, требуемых температурным графиком теплосети. После конденсатора-теплообменника 18 нагретая подпиточная вода после осуществления традиционной водоподготовки передается в трубопровод 25 после конденсатора 16 (или как вариант в трубопровод 20 до конденсатора 16). Конденсат греющего, пара из конденсатора-теплообменника 18 по трубопроводу 27 конденсата направляется в систему регенерации 23.A variant when simultaneous heating of make-up network water and reverse network water is advisable. The steam compressed in the compressor 15 is partially sent to the condenser 16 for heating the return network water, and partially through the pipeline 26 it is transferred to the condenser-heat exchanger 18 (one or several) for heating the make-up network water. The resulting condensate of the heating steam from the condenser 16 enters through the condensate pipe 24 to the traditional regeneration system 23, and the heated return network water from the condenser 16 enters through the pipeline 25 to the traditional network water heaters 21 and the peak boiler 22 for heating it to the temperatures required by the temperature schedule heating systems. After the condenser-heat exchanger 18, the heated make-up water after the implementation of traditional water treatment is transferred to the pipe 25 after the condenser 16 (or alternatively to the pipe 20 to the condenser 16). The condensate heating steam from the condenser-heat exchanger 18 through the condensate pipe 27 is sent to the regeneration system 23.

Термин «источник низкопотенциального тепла» (или низкотемпературного тепла) известен в технике (например, см. под ред. В.И.Крутова «Техническая термодинамика», Москва, Высшая школа, 1971, стр.310-311.The term "source of low-grade heat" (or low-temperature heat) is known in the art (for example, see, under the editorship of V. I. Krutov, "Technical Thermodynamics", Moscow, Higher School, 1971, pp. 310-311.

Предлагаемый энергетический комплекс позволяет использовать как низкопотенциальную теплоту природных источников (грунтовых вод, горных пород, природных водоемов, геотермальных вод, горячих минеральных источников, сжигаемого попутного газа, горячей нефти, солнечной энергии, и других бросовых источников с температурой от 5 до 70°С, наружного воздуха с температурой выше -10°С), так и бросовых источников теплогенерирующих станции и техногенного происхождения -промышленные стоки, вентиляция и др. с температурой от 20 до 100°С.The proposed energy complex allows using low-grade heat of natural sources (groundwater, rocks, natural reservoirs, geothermal waters, hot mineral springs, flared associated gas, hot oil, solar energy, and other waste sources with a temperature of 5 to 70 ° С, outside air with a temperature above -10 ° С), as well as waste sources of heat-generating stations and technogenic origin - industrial effluents, ventilation, etc. with a temperature from 20 to 100 ° С.

Claims

1. An energy complex comprising hot water supply and heat supply systems connected by heating mains to a heat generating station with a heating turbine and at least one heat pump installation connected to a hot water supply system and a low potential heat source, characterized in that it additionally contains at the heat generating station at least one installation for heating reverse network and / or make-up network water with a compressor, a condenser and a heat exchanger - a condenser, while the compressor is connected inlet in pairs to the outlet of the low-pressure part of the cogeneration turbine.

2. The energy complex according to claim 1, characterized in that the capacitor of the installation is used to heat the reverse network water.

3. The energy complex according to claim 1, characterized in that a condenser-heat exchanger of the installation is used to heat the make-up network water.

4. The energy complex according to claim 1, characterized in that for the simultaneous heating of the return network water and make-up network water, a capacitor and a condenser-heat exchanger of the installation are used.