水源熱泵-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種水源熱泵?汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，包括蒸汽鍋爐、汽輪機、蒸汽凝汽器、高峰熱網加熱器、換熱站、熱用戶、除污器、鍋爐給水泵，還包括水源熱泵、補給水泵、網路循環水泵、熱網供水管路和熱網回水管路。本發明提供的水源熱泵?汽輪機與熱網互補聯合供熱系統充分利用地下水可再生能源和乏汽余熱，減少水源熱泵在供熱過程中的能量轉化環節，提高供熱系統的穩定性和熱效率，完善適合東北嚴寒地區供熱系統形式，實現分布式供熱的經濟環保和節能減排。
【專利說明】
水源熱泵-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統
技術領域
[0001]本發明涉及供熱技術領域，尤其是涉及一種水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統。【背景技術】
[0002]我國東北嚴寒地區冬季供熱能耗大，且多采用以燃煤鍋爐為主的集中供熱方式， 造成了能源極大浪費與環境嚴重污染。而且隨著我國城市化進程的不斷加快，原有集中供熱體系已遠遠不能滿足與日倶增的供熱需求。另一方面，在一次能源嚴重短缺的今天，水源熱栗等利用可再生能源的高效供熱系統得到了廣泛關注與大力發展，利用可再生能源已成為緩解能源現狀的有效手段。然而，城市緊張的電力問題嚴重阻礙了水源熱栗系統的推廣與應用。
[0003]我國目前集中供熱能源利用率低，能源浪費情況嚴重。一般大型火電廠實際熱效率僅40%左右，除去由鍋爐排煙、排污及散熱帶走的小部分熱量外，其絕大部分能量損失由蒸汽凝汽器中的循環冷卻水帶走。而由于蒸汽凝汽器中的循環冷卻水溫度較低，達不到直接供熱的品味要求，一般情況下無法直接將其用于供熱系統。這樣不但造成了能量的浪費， 還帶來了環境熱污染。
[0004]基于此，提出與城市熱網互補供熱的水源熱栗與汽輪機聯合供熱系統。
【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是，提供一種水源熱栗_汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，充分利用地下水可再生能源和乏汽余熱，減少水源熱栗在供熱過程中的能量轉化環節，提高供熱系統的穩定性和熱效率，完善適合東北嚴寒地區供熱系統形式，實現分布式供熱的經濟環保和節能減排。
[0006]本發明是通過下述技術方案解決上述技術問題的:
[0007]水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，包括蒸汽鍋爐、汽輪機、水源熱栗、蒸汽凝汽器、高峰熱網加熱器、換熱站、熱用戶和鍋爐給水栗，還包括熱網供水管路和熱網回水管路，所述汽輪機通過聯軸器與所述水源熱栗連接;所述蒸汽鍋爐產生的高溫蒸汽進入所述汽輪機進行做功，進入所述蒸汽凝汽器的地下水與所述汽輪機做功產生的乏汽進行熱交換，被加熱的地下水在所述水源熱栗中與所述換熱站和所述熱用戶換熱后產生的低溫熱水進行熱交換，形成初級熱水，換熱后產生的冷凍水通過所述水源熱栗排出；所述高峰熱網加熱器利用所述汽輪機抽取的高溫蒸汽對所述初級熱水再次加熱，形成二級熱水，該二級熱水進入所述換熱站與所述熱用戶進行熱交換，所述熱網供水管路的支路與所述換熱器的進水口連接，以使所述聯合供熱系統向外部熱網供熱，所述換熱器的出水口和所述熱網回水管路的支路均與所述水源熱栗的入口連接;所述蒸汽凝汽器中乏汽放熱產生的低溫熱水和所述高峰熱網加熱器中蒸汽放熱產生的低溫熱水通過所述鍋爐給水栗進入所述蒸汽鍋爐進行再次循環加熱。
[0008]優選地，在所述水源熱栗的入口增設網路循環水栗，用于將所述換熱站和所述熱用戶換熱后產生的低溫熱水和從所述熱網回水管路過來的低溫熱水抽入所述水源熱栗。
[0009]優選地，在所述網路循環水栗的入口增設除污器，用于將進入所述網路循環水栗之前的低溫熱水進行除污處理。
[0010]優選地，在所述網路循環水栗和所述除污器之間的管路上增設支路，在該支路上增設補給水栗，所述補給水栗的入口為補給水入口。
[0011]優選地，在所述熱換站的進水口和出水口分別增設第一溫控三通閥和第二溫控三通閥，所述第一溫控三通閥與所述高峰熱網加熱器的第二出口所在管路及所述熱網供水管路的支路相連，所述第二溫控三通閥與所述除污器進水口所在管路及所述熱網回水管路的支路相連。
[0012]優選地，所述汽輪機的第二出口和所述補給水栗的出口分別設有第一手動閥和第一.手動閥。
[0013]優選地，所述汽輪機為抽背式汽輪機。
[0014]優選地，所述蒸汽凝汽器為表面式蒸汽凝汽器。
[0015]優選地，所述高峰熱網加熱器為間接式不銹鋼螺紋管蒸汽加熱器。
[0016]本發明的有益效果是:
[0017](I)首次提出水源熱栗-汽輪機和熱網互補供熱系統，通過水源熱栗利用地下水可再生能源和通過蒸汽凝汽器回收汽輪機乏汽余熱，并將水源熱栗-汽輪機聯合供熱與常規能源供熱相結合，具有環保和經濟的雙重價值。該系統針對我國能源現狀和目前東北嚴寒地區供熱方式存在的不足，實現了能源梯級和高效利用，以及可再生能源和余熱回收綜合利用，完善了城市供熱系統的形式。
[0018](2)汽輪機做功直接功驅動水源熱栗，減少能量轉化環節，實現了能源的高效利用。重新組合而成的與城市熱網聯合供熱的分布式供熱系統，工程規模較小，初投資小，建造方便可行，系統相對獨立，不會受集中供熱系統故障而影響用戶端使用，供熱的安全性和可靠性較高，用戶可按照供熱需求自行控制，應用靈活。
[0019](3)該系統更適用于既有建筑的改造工程，在已有熱網的基礎上，實現節能改造。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實施例的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統的組成及工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案并能予以實施，下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步說明，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
[0022]本發明提供了一種水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，具體如圖1所示，該系統主要由蒸汽鍋爐1、汽輪機2、水源熱栗3、蒸汽凝汽器4、高峰熱網加熱器5、換熱站6、熱用戶7、除污器8、鍋爐給水栗9、補給水栗10、網路循環水栗13、熱網供水管路18和熱網回水管路19組成，汽輪機2通過聯軸器與所述水源熱栗3連接；
[0023]蒸汽鍋爐I產生的高溫蒸汽進入汽輪機2進行做功，進入蒸汽凝汽器4的地下水與汽輪機2做功產生的乏汽進行熱交換，被加熱的地下水在水源熱栗3中與換熱站6和熱用戶7 換熱后產生的低溫熱水進行熱交換，形成初級熱水，換熱后產生的冷凍水通過水源熱栗3排出；高峰熱網加熱器5利用汽輪機2抽取的高溫蒸汽對初級熱水再次加熱，形成二級熱水，該二級熱水進入換熱站6與熱用戶7進行熱交換，熱網供水管路18的支路與換熱器6的進水口 61連接，以使聯合供熱系統向外部熱網供熱，換熱器6的出水口 62和熱網回水管路19的支路均與水源熱栗3的入口 31連接;蒸汽凝汽器4和高峰熱網加熱器5產生的低溫熱水通過鍋爐給水栗9進入蒸汽鍋爐1進行加熱；網路循環水栗13用于將換熱站6和熱用戶7換熱后產生的低溫熱水和從熱網回水管路19的支路過來的低溫熱水通過除污器8進行除污處理后抽入水源熱栗3,除污器8設置在網路循環水栗13的入口 131，網路循環水栗13設置在水源熱栗3的入口 31;補給水栗10為系統補充運行過程中損失的循環水量，補給水栗10的入口 101為補給水入口。
[0024]較佳的，本實施例中，汽輪機2為抽背式汽輪機，蒸汽凝汽器4為表面式蒸汽凝汽器，高峰熱網加熱器5為間接式不銹鋼螺紋管蒸汽加熱器;在熱換站6的進水口 61和出水口 62分別增設第一溫控三通閥15和第二溫控三通閥17,分別用來檢測進入熱換站6的二級熱水溫度和進入水源熱栗3的低溫熱水的溫度，其中第一溫控三通閥15與高峰熱網加熱器5的出口 51所在管路及熱網供水管路18的支路相連，第二溫控三通閥17與除污器8進水口所在管路及熱網回水管路19的支路相連;在汽輪機2的出口 21和補給水栗10的出口 102分別設有第一手動閥14和第二手動閥16，可根據需要進行管路的開閉控制。[〇〇25]本實施例的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統工作過程主要包括四個循環過程:汽循環過程、冷凍水循環過程、供回水循環過程和補給水供應過程。
[0026]①汽循環過程:蒸汽鍋爐1通過消耗一次能源(例如煤)，在爐中產生大量高溫蒸汽，高溫熱蒸汽首先進入汽輪機2的高壓部分進行做功，高溫熱蒸汽通過做功膨脹至一定壓力后分為二股，一股供給高峰熱網加熱器5對系統循環水進行高峰加熱，另一股進入汽輪機 2的低壓部分膨脹做功，做功所產生的機械能驅動水源熱栗3中的壓縮機進行運轉，汽輪機2 做功后所產生的乏汽經過蒸汽凝汽器4放熱凝結液化，與高峰熱網加熱器5中所產生的冷凝水一同由鍋爐給水栗9輸送至蒸汽鍋爐1進行再次循環加熱。
[0027]②冷凍水循環過程:進入蒸汽凝汽器4的地下水首先與汽輪機2排出的具有一定溫度的乏汽進行初級換熱形成初級熱水，初級熱水進入水源熱栗3，與水源熱栗3中的供暖回水進行二次換熱，換熱后的冷凍水通過水源熱栗3排出回灌。
[0028]③供回水循環過程:經過高峰熱網加熱器5加熱后的95°C的高溫供水根據需要直接對換熱站6供熱，并經過換熱站6供給熱用戶7使用；同時，從換熱站6出來的70°C供暖回水到達除污器8后，首先由除污器8除污，然后通過網路循環水栗13輸送至水源熱栗系統3中進行初級換熱形成初級熱水，初級熱水再通過高峰熱網加熱器5與汽輪機2抽出的高溫蒸汽進行二次換熱形成95 °C二級熱水。[〇〇29] 供水控制過程如下所述:[〇〇3〇]室外平均溫度變化將導致熱用戶7熱負荷變化，因此聯合供熱系統根據熱用戶7熱負荷變化實時調控系統運行，實現按需調配。當用戶熱負荷增大時，即室內供暖溫度低于18 °C，第二溫控三通閥17開度增大，即水源熱栗3系統換熱量增加，蒸汽鍋爐1增大出力；當熱用戶熱負荷減小時，即室內供暖溫度高于18°C，第二溫控三通閥17開度減小，即水源熱栗3系統換熱量減小，鍋爐減小出力；
[0031]同時當第一溫控三通閥15測得供水溫度大于熱用戶7末端需求時，控制熱網供水管路18支路和熱網回水管路19支路的溫控三通閥15和17端口開啟，熱網回水管路19支路中的低溫回水進入水源熱栗3與汽輪機2聯合供熱系統加熱成為95°C的高溫供水，然后以等量的熱媒輸送回集中供熱熱網供水管路18支路，完成對熱網的補熱。
[0032]④補給水供應過程:系統運行過程中，根據需要通過補給水栗10的入口101為系統增加補給水，補充系統運行中損失的循環水量。
[0033]當系統出現故障需要維修時，關閉第一溫控三通閥15和第二溫控三通閥17。當系統不需要補給水時，關閉第二手動閥16。
[0034]以上所述，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，本發明的保護范圍不限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換，均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，包括蒸汽鍋爐(I)、汽輪機(2)、水源熱栗(3)、蒸汽凝汽器(4)、高峰熱網加熱器(5)、換熱站(6)、熱用戶(7)和鍋爐給水栗(9)，其特征在于，還包括熱網供水管路(18)和熱網回水管路(19)，所述汽輪機(2)通過聯軸器與所述水源熱栗(3)連接;所述蒸汽鍋爐(I)產生的高溫蒸汽進入所述汽輪機(2)進行做功，進入所述蒸汽凝汽器(4)的地下水與所述汽輪機(2)做功產生的乏汽進行熱交換，被加熱的地下水在所述水源熱栗(3)中與所述換熱站(6)和所述熱用戶(7)換熱后產生的低溫熱水進行熱交換，形成初級熱水，換熱后產生的冷凍水通過所述水源熱栗(3)排出；所述高峰熱網加熱器(5)利用所述汽輪機(2)抽取的高溫蒸汽對所述初級熱水再次加熱，形成二級熱水，該二級熱水進入所述換熱站(6)與所述熱用戶(7)進行熱交換，所述熱網供水管路(18)的支路與所述換熱器(6)的進水口(61)連接，以使所述聯合供熱系統向外部熱網供熱，所述換熱器(6)的出水口(62)和所述熱網回水管路(19)的支路均與所述水源熱栗(3)的入口(31)連接；所述蒸汽凝汽器(4)中乏汽放熱產生的低溫熱水和所述高峰熱網加熱器(5)中蒸汽放熱產生的低溫熱水通過所述鍋爐給水栗(9)進入所述蒸汽鍋爐(I)進行再次循環加熱。2.根據權利要求1所述的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，其特征在于，在所述水源熱栗(3)的入口(31)增設網路循環水栗(13)，用于將所述換熱站(6)和所述熱用戶(7)換熱后產生的低溫熱水和從所述熱網回水管路(19)過來的低溫熱水抽入所述水源熱栗⑶。3.根據權利要求2所述的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，其特征在于，在所述網路循環水栗(13)的入口(131)增設除污器(8)，用于將進入所述網路循環水栗(13)之前的低溫熱水進行除污處理。4.根據權利要求3所述的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，其特征在于，在所述網路循環水栗(13)和所述除污器(8)之間的管路上增設支路，在該支路上增設補給水栗(1)，所述補給水栗(1)的入口( 1I)為補給水入口。5.根據權利要求3所述的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，其特征在于，在所述熱換站(6)的進水口(61)和出水口(62)分別增設第一溫控三通閥(15)和第二溫控三通閥(17)，所述第一溫控三通閥(15)與所述高峰熱網加熱器(5)的出口(51)所在管路及所述熱網供水管路(18)的支路相連，所述第二溫控三通閥(17)與所述除污器(8)進水口所在管路及所述熱網回水管路(19)的支路相連。6.根據權利要求4所述的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，其特征在于，所述汽輪機(2)的出口( 21)和所述補給水栗(10)的出口(102)分別設有第一手動閥(14)和第二手動閥(16)。7.根據權利要求1所述的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，其特征在于，所述汽輪機(2)為抽背式汽輪機。8.根據權利要求1所述的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，其特征在于，所述蒸汽凝汽器(4)為表面式蒸汽凝汽器。9.根據權利要求1所述的水源熱栗-汽輪機與熱網互補聯合供熱系統，其特征在于，所述高峰熱網加熱器(5)為間接式不銹鋼螺紋管蒸汽加熱器。
【文檔編號】F24D12/02GK105972681SQ201610365030
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】康智強, 馮國會, 孫佳琳, 周曉茜
【申請人】沈陽建筑大學