專利名稱：一種大溫差集中供熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種大溫差集中供熱系統(tǒng)，該種系統(tǒng)較常規(guī)的集中供熱系統(tǒng)，不但能夠大幅 增大高溫?zé)崴墓⒒厮疁夭?，增加熱網(wǎng)輸送能力，而且能夠有效回收電廠汽輪機(jī)排汽余熱。
技術(shù)背景隨著城市規(guī)模的不斷發(fā)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(fā) 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(fā)電容量而言偏小，而 大量的余熱通過汽輪機(jī)末端排汽由循環(huán)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(fù)荷中心較遠(yuǎn)，且供熱規(guī)模大，熱網(wǎng)輸送能力成為制約瓶頸，造成熱力管網(wǎng)投資大幅度 增加。解決熱網(wǎng)輸送能力的一個有效方法是增加供、回水溫差。由于管網(wǎng)材料耐溫和熱應(yīng)力 等方面的限制，熱網(wǎng)供水溫度不能過高，同時由于受到二次網(wǎng)用熱參數(shù)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(wǎng)設(shè)計供、回水溫度一般為130/70°C。 為了降低熱網(wǎng)回水溫度，從而為利用電廠汽輪機(jī)排汽余熱創(chuàng)造條件，宋之平在其申報的 專利(96109538.5)中，提出熱網(wǎng)在用戶側(cè)一次經(jīng)過高溫?fù)Q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(jī)凝氣器和熱網(wǎng)加熱器一次加熱。但是，在 用戶側(cè)，同時將熱網(wǎng)供水依次經(jīng)過高溫?fù)Q熱、低溫高效散熱器和熱泵三個環(huán)節(jié)，受實際工程 條件的制約，系統(tǒng)復(fù)雜而難以得到推廣應(yīng)用，尤其是對已有熱網(wǎng)。況且熱泵需要電等外來能 源作為動力驅(qū)動，熱泵承擔(dān)的熱網(wǎng)熱負(fù)荷比例過多會造成其外來能源消耗量過大而影響經(jīng)濟(jì) 性和原本較高的能源利用效率。如果這三個環(huán)境缺少任何一個環(huán)節(jié)，都會較大影響系統(tǒng)效果。 不過，如果沒有高溫?fù)Q熱環(huán)節(jié)，熱網(wǎng)供水溫度低，熱網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送能力嚴(yán)重受限，難以在大 型熱電廠集中供熱系統(tǒng)中應(yīng)用；如果缺少低溫高效散熱器環(huán)節(jié)，熱泵將承擔(dān)更大份額的熱網(wǎng) 熱量，使熱泵容量和投資增加，驅(qū)動熱泵的外來能耗增加，系統(tǒng)能源綜合利用效率和經(jīng)濟(jì)性 均會嚴(yán)重下降；如果缺少熱泵環(huán)節(jié)，熱網(wǎng)回水溫度不能降低至回收大型汽機(jī)凝氣器排熱的水平。在熱源側(cè)，采用原供熱抽汽直接加熱汽機(jī)凝氣器出來的熱網(wǎng)水，由于換熱溫差大，綜合 能源效率較低。如果采用汽機(jī)多級抽汽加熱，需要對現(xiàn)有汽機(jī)實施改造，電廠一般難以接受。 另外重要一點是，在熱網(wǎng)溫差大的情況下，汽機(jī)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(jī)凝氣器余熱難以得到充分利用。在電廠汽輪機(jī)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(wǎng)回收沒有直接回收汽輪機(jī)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(tǒng)能源利用效率不高。 發(fā)明內(nèi)容根據(jù)上述問題，本發(fā)明提出了一種能夠有效回收電廠的汽輪機(jī)排汽的余熱、較常規(guī)集中 供熱方式進(jìn)一步增大高溫?zé)崴?、回水溫差的集中供熱方式和工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是在電廠內(nèi)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(wǎng)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(wǎng)的回水溫度，增大了高溫?zé)崴墓?、回水溫差。系統(tǒng)由汽輪機(jī)、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(jī)末級排汽進(jìn)入凝汽器中加熱循環(huán)水，被冷卻凝結(jié)后再返回鍋爐加熱；由汽輪機(jī)抽 出的蒸汽分為兩路， 一路進(jìn)入蒸汽吸收式熱泵機(jī)組，作為驅(qū)動熱源回收汽輪機(jī)凝汽器余熱并 加熱大熱網(wǎng)，另一路進(jìn)入汽-水換熱器，直接加熱大熱網(wǎng)，蒸汽凝水返回鍋爐加熱；循環(huán)冷卻 水進(jìn)入凝汽器中，被汽輪機(jī)排汽加熱后送出，進(jìn)入蒸汽吸收式熱泵機(jī)組，作為低位熱源，放 熱降溫后再返回凝汽器，完成循環(huán)；大熱網(wǎng)低溫回水返回電廠，首先進(jìn)入凝汽器，被預(yù)熱升 溫后送出，進(jìn)入蒸汽吸收式熱泵機(jī)組被二次加熱后送出，再進(jìn)入汽-水換熱器中被三次加熱， 加熱到大熱網(wǎng)供水溫度后送出電廠，大熱網(wǎng)高溫供水被輸送到末端熱力站，首先作為驅(qū)動熱 源進(jìn)入熱水型吸收式熱泵，放熱降溫后進(jìn)入水-水換熱器加熱二次側(cè)供熱熱水，降溫后再進(jìn)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(wǎng)回水溫度后返回電廠，完成循環(huán)。蒸汽吸收式熱泵機(jī)組可以采用多級熱泵設(shè)備相互串聯(lián)的方式，多級串聯(lián)的蒸汽吸收式熱 泵設(shè)備可以選用相同型號的，也可以根據(jù)運行參數(shù)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(lián)加熱、逐級提升 熱水溫度的方式。由汽輪機(jī)抽出的蒸汽作為驅(qū)動熱源，凝汽器出口循環(huán)水作為低位熱源分別 進(jìn)入各級蒸汽吸收式熱泵設(shè)備；大熱網(wǎng)回水被凝汽器預(yù)熱升溫后，依次順序通過各級蒸汽吸 收式熱泵設(shè)備被逐級加熱后，再進(jìn)入汽-水換熱器中加熱或直接作為大熱網(wǎng)供水送出電廠。凝汽器進(jìn)出口管道之間增加旁通管，由調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旁通水量，可以控制凝汽器進(jìn)口的循 環(huán)水溫度，使電廠發(fā)電生產(chǎn)不會受到大熱網(wǎng)參數(shù)變化的影響。本發(fā)明的特征主要體現(xiàn)在三個方面第一，熱網(wǎng)供熱溫差大，較常規(guī)熱網(wǎng)運行增大約一倍溫差，這樣會大幅度增加熱網(wǎng)的輸送能力，同時由于供熱回水溫度低，無保溫和熱應(yīng)力補(bǔ) 償問題，進(jìn)而可以降低回水管網(wǎng)和整個管網(wǎng)的投資；第二，利用汽輪機(jī)排汽預(yù)熱大熱網(wǎng)回水， 并利用循環(huán)冷卻水作為吸收式熱泵的低位熱源，優(yōu)點是盡可能大限度地回收了電廠發(fā)電過程 中產(chǎn)生的余熱；第三，在末端釆用熱水吸收式熱泵和水-水換熱器組合的方式加熱二次網(wǎng)供熱 熱水，優(yōu)點是可以充分降低大熱網(wǎng)的回水溫度，增大了大熱網(wǎng)的供、回水溫差，同時熱泵不 需要外來能源做驅(qū)動力。


圖1為本發(fā)明基本的流程示意圖。圖2為本發(fā)明采用三級蒸汽吸收式熱泵串聯(lián)加熱方式的流程示意圖。圖中符號l一汽輪機(jī)；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(jié)合具體實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行說明。實施例1:基本加熱方式。如圖1所示，系統(tǒng)由汽輪機(jī)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(jī)l末級排汽進(jìn)入凝汽器2中加熱循環(huán)水，被冷卻凝結(jié)后再返回鍋爐加熱；汽輪機(jī)l抽出的蒸汽分為兩路， 一路作為驅(qū)動熱源進(jìn)入蒸汽吸收式熱泵3，回收循環(huán)水余熱，并加熱大熱網(wǎng)，另一路 進(jìn)入汽-水換熱器5，直接加熱大熱網(wǎng)，蒸汽凝水再返回鍋爐加熱；循環(huán)冷卻水進(jìn)入凝汽器1 中，被汽輪機(jī)排汽加熱后送出，作為低位熱源進(jìn)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(huán)；大熱網(wǎng)低溫回水返回電廠后，首先進(jìn)入凝汽器2，被預(yù)熱升溫后送出，進(jìn)入蒸汽吸收式熱泵3被二次加熱后送出，再進(jìn)入汽-水換熱器4中被三次加熱，加熱到大熱網(wǎng) 供水溫度后送出電廠，大熱網(wǎng)高溫供水被輸送到末端熱力站，首先作為驅(qū)動熱源進(jìn)入熱水吸 收式熱泵5，放熱降溫后進(jìn)入水-水換熱器6加熱二次側(cè)供熱熱水，降溫后再次進(jìn)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(wǎng)回水溫度后返回電廠，完成循環(huán)。可以看出，本發(fā)明在電廠內(nèi)采用了凝汽器、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(fā)電過程 中產(chǎn)生的余熱，另一方面使大熱網(wǎng)的供、回水溫差較常規(guī)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(lián)加熱方式。如圖2所示，系統(tǒng)由汽輪機(jī)1、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(jī)l末級排汽 進(jìn)入凝汽器2中加熱循環(huán)水，被冷卻凝結(jié)后再返回鍋爐加熱；汽輪機(jī)l抽出的蒸汽分為兩路， 一路作為驅(qū)動熱源分別進(jìn)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(huán)水余熱，并逐級加熱大熱網(wǎng)，另一路進(jìn)入汽-水換熱器4，直接加熱大熱 網(wǎng)，蒸汽凝水再返回鍋爐加熱；循環(huán)冷卻水進(jìn)入凝汽器1中，被汽輪機(jī)排汽加熱后送出，作 為低位熱源分別進(jìn)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(huán)；大熱網(wǎng)低溫回水返回電廠后，首先進(jìn)入凝汽 器2，被預(yù)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(jìn)入汽-水換熱器4被三次加熱，加熱到大熱網(wǎng)供 水溫度后送出電廠，大熱網(wǎng)高溫供水被輸送到末端熱力站，首先作為驅(qū)動熱源進(jìn)入熱水吸收 式熱泵5，放熱降溫后進(jìn)入水-水換熱器6加熱二次側(cè)供熱熱水，降溫后再次進(jìn)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(wǎng)回水溫度后返回電廠，完成循環(huán)。
權(quán)利要求
1、一種大溫差集中供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)由抽凝式汽輪機(jī)(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(jī)(1)末級排汽進(jìn)入凝汽器(2)中加熱循環(huán)水，被冷卻凝結(jié)后再返回鍋爐加熱；由汽輪機(jī)(1)抽出的蒸汽進(jìn)入蒸汽吸收式熱泵(3)機(jī)組，作為驅(qū)動熱源回收循環(huán)水余熱并加熱大熱網(wǎng)熱水，蒸汽凝水返回鍋爐加熱；循環(huán)冷卻水進(jìn)入凝汽器(2)中，被汽輪機(jī)(1)排汽加熱后送出，進(jìn)入蒸汽吸收式熱泵(3)機(jī)組，作為低位熱源，放熱降溫后再返回凝汽器(2)，完成循環(huán)；大熱網(wǎng)回水返回?zé)犭姀S，首先進(jìn)入凝汽器(2)，被汽輪機(jī)(2)排汽預(yù)熱升溫，再進(jìn)入蒸汽吸收式熱泵(3)被二次加熱后送出；大熱網(wǎng)高溫供水被輸送到末端熱力站，首先作為驅(qū)動熱源進(jìn)入熱水吸收式熱泵(5)，放熱降溫后進(jìn)入水-水換熱器(6)加熱二次側(cè)供熱熱水，降溫后再次進(jìn)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(wǎng)回水溫度后返回?zé)犭姀S，完成循環(huán)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大溫差集中供熱系統(tǒng)，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(jī)(1)抽出的蒸汽分為兩路， 一路進(jìn)入蒸汽吸收式 熱泵(3)機(jī)組，作為驅(qū)動熱源回收循環(huán)水余熱并加熱大熱網(wǎng)熱水，另一路進(jìn)入汽-水換熱器(4)，直接加熱大熱網(wǎng)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(jìn)入汽 -水換熱器(4)中進(jìn)行三次加熱，加熱到所要求的大熱網(wǎng)供水溫度后送出電廠。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大溫差集中供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽吸收式熱泵(3) 機(jī)組采用多級熱泵設(shè)備相互串聯(lián)，多級串聯(lián)的蒸汽吸收式熱泵設(shè)備選用相同型號的，或 者根據(jù)運行參數(shù)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(lián)加熱、逐級提升熱水溫度的方式；由汽輪機(jī)(1)抽出 的蒸汽作為驅(qū)動熱源，凝汽器(2)出口循環(huán)水作為低位熱源，分別進(jìn)入各級蒸汽吸收式熱泵 設(shè)備；大熱網(wǎng)回水被凝汽器預(yù)熱升溫后，依次順序通過各級蒸汽吸收式熱泵設(shè)備被逐級加熱 后，再進(jìn)入汽-水換熱器(4)中加熱或作為大熱網(wǎng)供水送出電廠。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大溫差集中供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述凝汽器(2)進(jìn) 出口管道之間增加旁通管，由調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旁通水量，以控制凝汽器進(jìn)口的循環(huán)水溫度，使電 廠發(fā)電生產(chǎn)不會受到大熱網(wǎng)參數(shù)變化的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大溫差集中供熱系統(tǒng)，屬于能源領(lǐng)域。該系統(tǒng)由汽輪機(jī)、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。本發(fā)明的主要特征在于熱網(wǎng)供熱溫差大，較常規(guī)熱網(wǎng)運行增大約一倍溫差，這樣會大幅度增加熱網(wǎng)的輸送能力，同時由于供熱回水溫度低，無保溫和熱應(yīng)力補(bǔ)償問題，進(jìn)而可以降低回水管網(wǎng)和整個管網(wǎng)的投資；利用汽輪機(jī)排汽預(yù)熱大熱網(wǎng)回水，并利用循環(huán)冷卻水作為吸收式熱泵的低位熱源，優(yōu)點是盡可能大限度地回收了電廠發(fā)電過程中產(chǎn)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(wǎng)供熱熱水，增大了大熱網(wǎng)的供、回水溫差，同時熱泵不需要外來能源做驅(qū)動力。
文檔編號F24D1/02GK101231004SQ20081010106
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者林 付, 張世鋼, 李永紅, 億 江, 狄洪發(fā), 肖常磊, 鵬 胡, 闖 陳 申請人:清華大學(xué);北京環(huán)能瑞通科技發(fā)展有限公司