专利名称：基于喷射式热泵回收一次网回水余能的二级换热站供暖系统的制作方法
技术领域：
本发明属于能源技术领域，尤其是能够充分利用热电厂一次网供暖热量的基于喷射式热泵回收一次网回水余能的二级换热站供暖系统。
背景技术：
能源紧缺与环境污染已经成为全世界必须面对和解决的重大问题。节约能源，提高能源利用率，以及保护环境，实现可持续发展成为当今时代的一个主题。目前，传统的集中供热换热系统是采用汽-水间的间接换热装置(如管壳换热器、板式换热器等)加热冷态介质，用水泵增压克服系统阻力完成热交换循环系统。这种系统经长期使用积累了丰富的经验，比较成熟，但也存在一些的缺点蒸汽热能的充分利用问题，蒸汽在换热器中放出潜热加热了冷水后相变成凝结水，凝结水中随蒸汽工作压力的不同含有不同程度的余热， 其相对量值甚至可高达蒸汽能量的近30%。传统的间接换热系统还存在换热效率低、耗汽耗电量大、占地面积大、除垢维修频繁等缺点。热泵可以将热量从低温升高到较高温度，因此如果考虑将一次网回水中蕴含的大量热量通过热泵输送到供暖循环水中，则可以增加供暖回路的总供热量，实现低品位余热回收的目的。增加供热管网的供热总量可以采用增加管网循环水总量或者增加温差的方法。首先，由于现有管网由于受到用户供热温度的限制，循环水回收温度不能降低，只能提高供水温度增大温差，但是提高供水温度将会导致输送热损增加，并且受到加热蒸汽温度和蒸汽消耗量的限制，从而往往不能以实现；其次，目前供热热网负荷普遍已经接近甚至达到原设计最大供热量，进一步增加循环水流量往往不现实，同时随着城市建设的发展，现有管网扩容、增加供暖量的需求越来越大。对于带有二次供暖回路的热网，如果通过热泵温差传递的方式，可以在满足终端热用户需求的条件下，降低一次供热回路管线回水温度、保持供水温度和水量不变，则可以实现现有管网不变而增加负荷的目的，同时降低了低品位余热温度提升范围可以有效提高热泵运行效率。对于一次供暖回路的热网，可以在电厂换热站处直接通过热泵实现低品位余热回收，由于一次热网供水温度较低、与加热抽汽温差较大，从而在热泵加热之后可进一步通过蒸汽加热提高供水温度，实现增加总供热量的目的。热泵系统是制冷系统的反循环，把蒸发器的蒸气压缩输送到冷凝器的压缩机是制冷机和热泵的核心。压缩机可以采用电驱动或者热驱动。在电厂热点系统中采用电驱动压缩机由于耗电量太大显然不适合，采用热驱动的“压缩机”主要有溴化锂和喷射器两种设备。喷射式热泵由于各换热器可以采用分别配置、整个系统无需外壳体的原因，从而整个系统可以适应大负荷、高流量的要求，而溴化锂制冷机单机供热量受制于其壳体而只限于最大30MW，从而导致了整体系统台数过多、占地面积大的问题而导致成本过高。
发明内容
本发明提供了一种基于喷射式热泵回收一次网回水余能的二级换热站供暖系统， 在传统的喷射式热泵系统的基础上，增加了一个换热器，系统在保持一次网供水总量不变的条件下通过利用系统内的换热器使发生器回水与冷凝器回水进行换热，以降低一次网回水温度，回收一次网余能、提高二次网供水温度、增加热网总供热能力。与传统的汽水工质相比，采用氟利昂冷剂为工质，可以更有效的利用热源、减小设备体积。采用氟利昂为工质的喷射热泵系统可以在低温条件下运行，所需驱动能源温度高于85°C即可运行。本发明的技术方案是基于喷射式热泵回收一次网回水余能的二级换热站供暖系统由一次网供热水，包括发生器、蒸发器、汽-液喷射器、冷凝器、膨胀阀、换热器、储液罐、液体泵、回流阀、二次网加热水管路、一次网热水管路和压力表(真空计)。热网一次网热水管路与发生器连接。发生器中的制冷剂液体与热网一次网供热水进行换热，最终变成高温高压的制冷剂蒸汽。发生器的出口端通过管路与汽-液喷射器的工作蒸汽入口端连接。汽-液喷射器的出口流体通过管路进入冷凝器。冷凝器出口端与储液罐的端口A连接。储液罐的端口B和端口C分别与膨胀阀和液体泵连接。储液罐的端口 D与回流阀连接。储液罐内的制冷剂流体分别通过流经膨胀阀和液体泵，进入蒸发器和流回到发生器。通过膨胀阀进入蒸发器的制冷剂流体在蒸发器出口处通过管路与汽-液喷射器的引射端口连接。在发生器出口连接汽_液喷射器的工作蒸汽入口端的管路、储液罐端口和端口连接膨胀阀和液体泵的管路、蒸发器的出口与汽_液喷射器的引射端口之间的连接管路、和汽_液喷射器与发生器之间的连接管路上都依次设有压力表和阀门。在传统的喷射式热泵系统的基础上，增加了一个换热器，可使系统在保持一次网供水总量不变的条件下通过利用系统内的换热器使发生器回水与冷凝器回水进行换热，以降低一次网回水温度，回收一次网余能、提高二次网供水温度、增加热网总供热能力。本供暖系统在原换热站的基础上，通过增加并联喷射式热泵的方式实现，无需新建换热站，同时保证换热站安全性，其特征是热泵排热与换热站原换热器串联布置，形成对二次网回水的两步加热；原换热站和新增热泵系统又是并联关系，热泵系统可随时切入和退出运行，恢复到原换热站运行工艺，使热泵系统安全性与原换热站安全性彼此不发生联系，从而提高可靠性。本换热系统原理中喷射器为关键运行部件，其可靠性高、耐腐蚀、无运动部件；热泵系统中泵仅为使氟利昂在系统中循环运动作用，其运行工矿稳定、可靠性高、耗电少。热泵系统中换热器为板式或板翅式，其运行工况为冷凝或蒸发，换热器效率高、结构紧凑、重量低。本发明的效果是和益处是通过系统中的换热器和蒸发器降低一次网回水温度，提高二级换热站供暖能力；该系统与原换热站换热器采用并联的运行方式，在实现加热二次网回水的同时，热泵系统可以随时安全的退出运行，恢复原换热站的原工作状态，具有可靠地安全性；热泵系统的发生器、蒸发器采用紧凑、高效的板翅式换热器，冷凝器采用高效、方便清洗的可拆卸板式换热器；本发明不需要改变原一次网管线，不需要增加一次网泵功，最大可实现增加整个热网总供热能力60%，一次网回水温度30°C。采用氟利昂为工质的喷射热泵系统可以在低温条件下运行，所需驱动能源温度高于85°C即可运行。
附图是本发明换热站温差放大喷射热泵系统的结构示意图。图中1阀门；2汽-液喷射器；3压力表(真空计)；4发生器；5换热器；6蒸发器； 7冷凝器；8膨胀阀；9换热器；10储液罐；11液体泵；12回流阀。
具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式
。在传统的喷射热泵系统中增设一个换热器9，具体实施方式
可分为两部分制冷剂循环和水路循环。制冷剂循环方式发生器4出口的工作蒸汽与汽_液喷射器2的工作蒸汽入口端连接。冷凝器7的出口端与储液罐10的端口 A连接。回流阀12与储液罐10端口 D连接。 储液罐10的端口 B和端口 C分别与膨胀阀8和液体泵11连接。蒸发器6的出口通过管路与汽-液喷射器2的引射端口连接。液体泵11将流体通过管路送入发生器4。回流阀12 将液体泵11通过管路送入发生器4中的部分制冷剂送回储液罐10。水路循环一次网热水通过管路与发生器4中的制冷剂进行逆流换热。换热后的一次网热水通过管路与流经换热器9中的二次网加热水进行逆流换热。经过换热器9换热的一次网热水通过管路与蒸发器6中的制冷剂进行逆流换热，换热结束后的一次网热水流回一次网。二次网的加热水通过管路与冷凝器7进行逆流换热，换热后的二次网加热水通过管路进入换热器9进行二次加热，二次加热后流回二次网。本发明的驱动热源来源于热电厂的供热水。循环过程如下，其一冷凝器7-储液罐10-膨胀阀8-蒸发器6-汽-液喷射器2-冷凝器7 ；其二 发生器4-汽-液喷射器2-冷凝器7-储液罐10-液体泵11-发生器4 ；其三储液罐10-液体泵11-回流阀12-储液罐 10 ；其四，一次网热水循环一次网供热进水_离心水泵_发生器4-换热器9-蒸发器6- — 次网供热回水；其五，二次网加热水循环二次网加热水进水_冷凝器7-换热器9- 二次网加热水回水。
权利要求
1. 一种基于喷射式热泵回收一次网回水余能的二级换热站供暖系统，由一次网供热水，包括发生器(4)、蒸发器(6)、汽-液喷射器(2)、冷凝器(7)、膨胀阀(8)、换热器(9)、储液罐(10)、液体泵(11)、回流阀(12)、二次网加热水管路、一次网热水管路和压力表(3)，其特征在于热网一次网热水管路与发生器连接；发生器的出口端通过管路与汽_液喷射器的工作蒸汽入口端连接；汽_液喷射器的出口流体通过管路进入冷凝器；冷凝器出口端与储液罐的端口 A连接；储液罐(10)的端口 B和端口 C分别与膨胀阀和液体泵连接；储液罐的端口 D与回流阀连接；储液罐内的制冷剂流体分别通过流经膨胀阀和液体泵，进入蒸发器和流回到发生器；通过膨胀阀进入蒸发器的制冷剂流体在蒸发器出口处通过管路与汽_液喷射器的引射端口连接；在发生器出口连接汽-液喷射器的工作蒸汽入口端的管路上、在储液罐端口和端口连接膨胀阀和液体泵的管路上、在蒸发器的出口与汽-液喷射器的引射端口之间的连接管路上、在汽_液喷射器与发生器之间的连接管路上都依次设有压力表和阀门。
全文摘要
一种基于喷射式热泵回收一次网回水余能的二级换热站供暖系统，属于能源技术领域。其特征是在传统的喷射式热泵系统的基础上，增加了一个换热器、系统在保持一次网总供水量不变的条件下通过利用系统内的换热器使发生器回水与冷凝器回水进行换热，以降低一次网回水温度，回收一次网余能、提高二次网供水温度、增加热网总供热能力。该系统与原换热站换热器采用并联的运行方式，在实现加热二次网回水的同时，热泵系统可以随时安全的退出运行，恢复原换热站的原工作状态，具有可靠地安全性；本发明不需要改变原一次网管线，不需要增加一次网泵功，最大可实现增加整个热网总供热能力60％，一次网回水温度30℃。
文档编号F24D3/18GK102434907SQ20111033237
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者张博 申请人:大连理工大学