專利名稱：一種大溫差集中供熱裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種集中供熱裝置，該種系統較常規的集中供熱裝置，不但能夠大幅增 大高溫熱水的供、回水溫差，增加熱網輸送能力，而且能夠有效回收電廠汽輪機排汽余熱。
背景技術：
隨著城市規模的不斷發展，城市集中供熱面積不斷增大，集中供熱熱源向大型熱電廠發 展，這些熱電廠在供熱中存在兩個問題， 一是抽汽供熱能力相對于其發電容量而言偏小，而 大量的余熱通過汽輪機末端排汽由循環水在冷卻塔中排放掉；二是由于這種大型熱電廠距離 供熱負荷中心較遠，且供熱規模大，熱網輸送能力成為制約瓶頸，造成熱力管網投資大幅度 增加。解決熱網輸送能力的一個有效方法是增加供、回水溫差。由于管網材料耐溫和熱應力 等方面的限制，熱網供水溫度不能過高，同時由于受到二次網用熱參數要求的限制，回水溫 度也無法有更大空間的降低。目前城市集中供熱的一次網設計供、回水溫度一般為130/7(TC。 為了降低熱網回水溫度，從而為利用電廠汽輪機排汽余熱創造條件，宋之平在其申報的 專利(96109538.5)中，提出熱網在用戶側一次經過高溫換熱、低溫高效散熱器和熱泵后， 溫度降到一定水平后回到電廠，在被電廠中汽輪機凝氣器和熱網加熱器一次加熱。但是，在 用戶側，同時將熱網供水依次經過高溫換熱、低溫高效散熱器和熱泵三個環節，受實際工程 條件的制約，系統復雜而難以得到推廣應用，尤其是對巳有熱網。況且熱泵需要電等外來能 源作為動力驅動，熱泵承擔的熱網熱負荷比例過多會造成其外來能源消耗量過大而影響經濟 性和原本較高的能源利用效率。如果這三個環境缺少任何一個環節，都會較大影響系統效果。 不過，如果沒有高溫換熱環節，熱網供水溫度低，熱網遠距離輸送能力嚴重受限，難以在大 型熱電廠集中供熱系統中應用；如果缺少低溫高效散熱器環節，熱泵將承擔更大份額的熱網 熱量，使熱泵容量和投資增加，驅動熱泵的外來能耗增加，系統能源綜合利用效率和經濟性 均會嚴重下降；如果缺少熱泵環節，熱網回水溫度不能降低至回收大型汽機凝氣器排熱的水平。在熱源側，采用原供熱抽汽直接加熱汽機凝氣器出來的熱網水，由于換熱溫差大，綜合 能源效率較低。如果采用汽機多級抽汽加熱，需要對現有汽機實施改造，電廠一般難以接受。 另外重要一點是，在熱網溫差大的情況下，汽機抽汽供熱能力和凝氣排熱量能力之間無法匹配，也就是說汽機凝氣器余熱難以得到充分利用。
在電廠汽輪機凝氣器余熱利用方面，馮太和在其申請的專利(200410092465.0)中提出 利用吸收式熱泵回收電廠余熱工藝。但該工藝中，由于熱網回收沒有直接回收汽輪機凝氣器 余熱，而完全靠吸收式熱泵只能回收該凝氣器余熱的一部分，大部分余熱量仍然排往大氣白 白浪費掉，系統能源利用效率不高。

實用新型內容
根據上述問題，本實用新型提出了一種能夠有效回收電廠的汽輪機排汽的余熱、較常規 集中供熱方式進一步增大高溫熱水供、回水溫差的集中供熱裝置。
本實用新型的技術方案是在電廠內部采用凝汽器、蒸汽吸收式熱泵和汽-水換熱器組合的 方式回收電廠余熱并逐級加熱大熱網的供熱熱水，在末端利用熱水吸收式熱泵和水-水換熱器 組合的方式逐級降低大熱網的回水溫度，增大了高溫熱水的供、回水溫差。系統由汽輪機、 凝汽器、蒸汽吸收式熱泵、汽-水換熱器、熱水吸收式熱泵、水-水換熱器以及連接管路和附 件組成。汽輪機末級排汽進入凝汽器中加熱循環水，被冷卻凝結后再返回鍋爐加熱；由汽輪 機抽出的蒸汽分為兩路， 一路進入蒸汽吸收式熱泵機組，作為驅動熱源回收汽輪機凝汽器余 熱并加熱大熱網，另一路進入汽-水換熱器，直接加熱大熱網，蒸汽凝水返回鍋爐加熱；循環 冷卻水進入凝汽器中，被汽輪機排汽加熱后送出，進入蒸汽吸收式熱泵機組，作為低位熱源， 放熱降溫后再返回凝汽器，完成循環；大熱網低溫回水返回電廠，首先進入凝汽器，被預熱 升溫后送出，進入蒸汽吸收式熱泵機組被二次加熱后送出，再進入汽-水換熱器中被三次加熱， 加熱到大熱網供水溫度后送出電廠，大熱網高溫供水被輸送到末端熱力站，首先作為驅動熱 源進入熱水型吸收式熱泵，放熱降溫后進入水-水換熱器加熱二次側供熱熱水，降溫后再進入 熱水型吸收式熱泵作為低位熱源，最終放熱降溫到大熱網回水溫度后返回電廠，完成循環。
蒸汽吸收式熱泵機組可以采用多級熱泵設備相互串聯的方式，多級串聯的蒸汽吸收式熱 泵設備可以選用相同型號的，也可以根據運行參數選用不同型號、不同形式的蒸汽型吸收式 熱泵，如分別選用雙效吸收式熱泵、單效吸收式熱泵、雙級吸收式熱泵串聯加熱、逐級提升 熱水溫度的方式。由汽輪機抽出的蒸汽作為驅動熱源，凝汽器出口循環水作為低位熱源分別 進入各級蒸汽吸收式熱泵設備；大熱網回水被凝汽器預熱升溫后，依次順序通過各級蒸汽吸 收式熱泵設備被逐級加熱后，再進入汽-水換熱器中加熱或直接作為大熱網供水送出電廠。
凝汽器進出口管道之間增加旁通管，由調節閥調節旁通水量，可以控制凝汽器進口的循 環水溫度，使電廠發電生產不會受到大熱網參數變化的影響。
本裝置的特征主要體現在三個方面第一，熱網供熱溫差大，較常規熱網運行增大約一倍溫差，這樣會大幅度增加熱網的輸送能力，同時由于供熱回水溫度低，無保溫和熱應力補償問題，進而可以降低回水管網和整個管網的投資；第二，利用汽輪機排汽預熱大熱網回水， 并利用循環冷卻水作為吸收式熱泵的低位熱源，優點是盡可能大限度地回收了電廠發電過程中產生的余熱；第三，在末端采用熱水吸收式熱泵和水-水換熱器組合的方式加熱二次網供熱熱水，優點是可以充分降低大熱網的回水溫度，增大了大熱網的供、回水溫差，同時熱泵不 需要外來能源做驅動力。


圖1為本實用新型基本的流程示意圖。
圖2為本實用新型采用三級蒸汽吸收式熱泵串聯加熱方式的流程示意圖。
圖中符號l一汽輪機；2 —凝汽器；3 —蒸汽吸收式熱泵；3a — 一級蒸汽吸收式熱泵；3b一二級蒸汽吸收式熱泵；3C —三級蒸汽吸收式熱泵；4一汽-水換熱器；5 —熱水吸收式熱泵；6 —水-水換熱器。
具體實施方式
下面結合具體實施例，對本實用新型的具體實施方式
進行說明。
實施例1:基本加熱方式。如圖1所示，系統由汽輪機1、凝汽器2、蒸汽吸收式熱泵3、 汽-水換熱器4、熱水吸收式熱泵5、水-水換熱器6以及連接管路和附件組成。汽輪機l末級排汽進入凝汽器2中加熱循環水，被冷卻凝結后再返回鍋爐加熱；汽輪機l抽出的蒸汽分為兩路， 一路作為驅動熱源進入蒸汽吸收式熱泵3，回收循環水余熱，并加熱大熱網，另一路進入汽-水換熱器5，直接加熱大熱網，蒸汽凝水再返回鍋爐加熱；循環冷卻水進入凝汽器1 中，被汽輪機排汽加熱后送出，作為低位熱源進入蒸汽吸收式熱泵3，放熱降溫后再返回凝汽器2，完成循環；大熱網低溫回水返回電廠后，首先進入凝汽器2，被預熱升溫后送出，進入蒸汽吸收式熱泵3被二次加熱后送出，再進入汽-水換熱器4中被三次加熱，加熱到大熱網 供水溫度后送出電廠，大熱網高溫供水被輸送到末端熱力站，首先作為驅動熱源進入熱水吸收式熱泵5，放熱降溫后進入水-水換熱器6加熱二次側供熱熱水，降溫后再次進入熱水吸收式熱泵5作為低位熱源，最終放熱降溫到大熱網回水溫度后返回電廠，完成循環。
可以看出，本實用新型在電廠內釆用了凝汽器、蒸汽吸收式熱泵和汽-水換熱器組合加熱方式，在末端采用熱水吸收式熱泵和水-水換熱器組合換熱的方式， 一方面有效回收了電廠發電過程中產生的余熱，另一方面使大熱網的供、回水溫差較常規的集中供熱方式有大幅增大。
實施例2:采用三級蒸汽吸收式熱泵串聯加熱方式。如圖2所示，系統由汽輪機l、凝汽器2、 一級蒸汽吸收式熱泵3a、 二級蒸汽吸收式熱泵3b、三級蒸汽吸收式熱泵3c、汽-水 換熱器4、熱水吸收式熱泵5、水-水換熱器6以及連接管路和附件組成。汽輪機l末級排汽 進入凝汽器2中加熱循環水，被冷卻凝結后再返回鍋爐加熱；汽輪機l抽出的蒸汽分為兩路， 一路作為驅動熱源分別進入一級蒸汽吸收式熱泵3a、 二級蒸汽吸收式熱泵3b、三級蒸汽吸收 式熱泵3c，回收循環水余熱，并逐級加熱大熱網，另一路進入汽-水換熱器4，直接加熱大熱 網，蒸汽凝水再返回鍋爐加熱；循環冷卻水進入凝汽器1中，被汽輪機排汽加熱后送出，作 為低位熱源分別進入一級蒸汽吸收式熱泵3a、 二級蒸汽吸收式熱泵3b和三級蒸汽吸收式熱 泵3c，放熱降溫后再返回凝汽器2，完成循環；大熱網低溫回水返回電廠后，首先進入凝汽 器2，被預熱升溫后送出，依次通過一級蒸汽吸收式熱泵3a、 二級蒸汽吸收式熱泵3b和三級 蒸汽吸收式熱泵3c，被逐級加熱后送出，再進入汽-水換熱器4被三次加熱，加熱到大熱網供 水溫度后送出電廠，大熱網高溫供水被輸送到末端熱力站，首先作為驅動熱源進入熱水吸收 式熱泵5，放熱降溫后進入水-水換熱器6加熱二次側供熱熱水，降溫后再次進入熱水吸收式 熱泵5作為低位熱源，最終放熱降溫到大熱網回水溫度后返回電廠，完成循環。
權利要求1、一種大溫差集中供熱裝置，其特征在于，所述裝置由抽凝式汽輪機(1)、凝汽器(2)、蒸汽吸收式熱泵(3)、汽-水換熱器(4)、熱水吸收式熱泵(5)、水-水換熱器(6)以及連接管路和附件組成；所述抽凝式汽輪機(1)末級排汽進入凝汽器(2)中加熱循環水，被冷卻凝結后再返回鍋爐加熱；由汽輪機(1)抽出的蒸汽進入蒸汽吸收式熱泵(3)機組，作為驅動熱源回收循環水余熱并加熱大熱網熱水，蒸汽凝水返回鍋爐加熱；循環冷卻水進入凝汽器(2)中，被汽輪機(1)排汽加熱后送出，進入蒸汽吸收式熱泵(3)機組，作為低位熱源，放熱降溫后再返回凝汽器(2)，完成循環；大熱網回水返回熱電廠，首先進入凝汽器(2)，被汽輪機(2)排汽預熱升溫，再進入蒸汽吸收式熱泵(3)被二次加熱后送出；大熱網高溫供水被輸送到末端熱力站，首先作為驅動熱源進入熱水吸收式熱泵(5)，放熱降溫后進入水-水換熱器(6)加熱二次側供熱熱水，降溫后再次進入熱水吸收式熱泵(5)作為低位熱源，最終放熱降溫到大熱網回水溫度后返回熱電廠，完成循環。
2、 根據權利要求1所述的一種大溫差集中供熱裝置，其特征在于，在所述蒸汽吸收式熱 泵(3)后增加汽-水換熱器(4);由汽輪機(1)抽出的蒸汽分為兩路， 一路進入蒸汽吸收式 熱泵(3)機組，作為驅動熱源回收循環水余熱并加熱大熱網熱水，另一路進入汽-水換熱器(4)，直接加熱大熱網熱水，蒸汽凝水返回鍋爐加熱；蒸汽吸收式熱泵(3)出口熱水進入汽 -水換熱器(4)中進行三次加熱，加熱到所要求的大熱網供水溫度后送出電廠。
3、 根據權利要求1所述的一種大溫差集中供熱裝置，其特征在于，所述蒸汽吸收式熱泵(3) 機組釆用多級熱泵設備相互串聯，多級串聯的蒸汽吸收式熱泵設備選用相同型號的，或 者根據運行參數選用不同型號、不同形式的蒸汽型吸收式熱泵，如分別選用雙效吸收式熱泵、 單效吸收式熱泵、雙級吸收式熱泵串聯加熱、逐級提升熱水溫度的方式；由汽輪機(1)抽出 的蒸汽作為驅動熱源，凝汽器(2)出口循環水作為低位熱源，分別進入各級蒸汽吸收式熱泵 設備；大熱網回水被凝汽器預熱升溫后，依次順序通過各級蒸汽吸收式熱泵設備被逐級加熱 后，再進入汽-水換熱器(4)中加熱或作為大熱網供水送出電廠。
4、 根據權利要求l所述的一種大溫差集中供熱裝置，其特征在于，所述凝汽器(2 ) 進出口管道之間增加旁通管，由調節閥調節旁通水量。
專利摘要本實用新型涉及一種大溫差集中供熱裝置，屬于能源領域。該裝置由汽輪機、凝汽器、蒸汽吸收式熱泵、汽-水換熱器、熱水吸收式熱泵、水-水換熱器以及連接管路和附件組成。其主要特征在于熱網供熱溫差大，較常規熱網運行增大約一倍溫差，這樣會大幅度增加熱網的輸送能力，同時由于供熱回水溫度低，無保溫和熱應力補償問題，進而可以降低回水管網和整個管網的投資；利用汽輪機排汽預熱大熱網回水，并利用循環冷卻水作為吸收式熱泵的低位熱源，優點是盡可能大限度地回收了電廠發電過程中產生的余熱；在末端采用熱水吸收式熱泵和水-水換熱器組合的方式加熱二次網供熱熱水，增大了大熱網的供、回水溫差，同時熱泵不需要外來能源做驅動力。
文檔編號F24D1/08GK201181044SQ200820079020
公開日2009年1月14日 申請日期2008年2月28日 優先權日2008年2月28日
發明者林 付, 張世鋼, 李永紅, 億 江, 狄洪發, 肖常磊, 鵬 胡, 闖 陳 申請人:清華大學;北京環能瑞通科技發展有限公司