水源热泵与汽轮机联合分布式供热系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种水源热泵与汽轮机联合分布式供热系统，包括蒸汽锅炉、汽轮机、水源热泵、蒸汽凝汽器、高峰热网加热器、换热站、热用户、除污器、锅炉给水泵，还包括补给水泵和网路循环水泵。本实用新型提供的水源热泵与汽轮机联合分布式供热系统，充分利用地下水可再生能源和乏汽余热，减少水源热泵在供热过程中的能量转化环节，提高供热系统的稳定性和热效率，缓解能源危机，减轻环境污染，缓解电网压力，同时节约可观的运行费用。
【专利说明】
水源热泵与汽轮机联合分布式供热系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及供热技术领域，尤其是涉及一种水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统。
【背景技术】
[0002]能源、环境和可持续发展是21世纪人类社会生存和发展的主题，而发展可再生能源是优化我国能源结构和改善环境质量的一项重要举措，已成为我国可持续发展战略中不可缺少的重要组成部分。我国目前集中供热能源利用率低，能源浪费和环境污染情况严重。一般大型火电厂实际热效率仅40%左右，除去由锅炉排烟、排污及散热带走的小部分热量夕卜，其绝大部分能量损失由凝汽器中的循环冷却水带走。而由于凝汽器中的循环冷却水温度较低，达不到直接供热的品位要求，一般情况下无法直接将其用于供热系统。这样不但造成了能源的浪费，还带来了环境热污染。如何有效利用以往被忽视的各种低品位余热，已经成为我国建筑节能的重要课题之一。水源热栗正是一种有效利用可再生能源和低品位热能的供能技术，因而在建筑供暖空调领域得到了越来越多的重视和应用。然而，水源热栗系统在利用可再生能源的同时却在不断消耗着电能，城市紧张的电力问题严重阻碍了水源热栗系统的推广与应用。
[0003]同时，分布式供热系统是相对于传统的集中式供热系统而言的，是指将供热系统以小规模、分散式的方式设置在热用户的附近。它通过减少能源中间环节损耗，以“按需供能”方式，在用户端实现能源的“温度对口，梯级利用”，将能源利用效率提高到一个新的水平。集中式与分布式有机结合是21世纪能源工业的重要发展方向。
[0004]基于此，提出一种水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，充分利用地下水可再生能源和乏汽余热，减少水源热栗在供热过程中的能量转化环节，提高供热系统的稳定性和热效率，缓解能源危机，减轻环境污染，缓解电网的压力，而且可以节约可观的运行费用。
[0006]本实用新型是通过下述技术方案解决上述技术问题的:
[0007]水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，包括蒸汽锅炉、汽轮机、水源热栗、蒸汽凝汽器、高峰热网加热器、换热站、热用户和锅炉给水栗，所述汽轮机通过联轴器与所述水源热栗连接;所述蒸汽锅炉产生的高温蒸汽进入所述汽轮机进行做功，进入所述蒸汽凝汽器的地下水与所述汽轮机做功产生的乏汽进行热交换，被加热的地下水在所述水源热栗中与所述换热站和所述热用户换热后产生的低温热水进行热交换，形成初级热水，换热后产生的冷冻水通过所述水源热栗排出；所述高峰热网加热器利用所述汽轮机抽取的高温蒸汽对所述初级热水再次加热，形成二级热水，该二级热水进入所述换热站与所述热用户进行热交换;所述蒸汽凝汽器中乏汽放热产生的低温热水和所述高峰热网加热器中蒸汽放热产生的低温热水通过所述锅炉给水栗进入所述蒸汽锅炉进行再次循环加热。
[0008]优选地，在所述水源热栗的入口增设网路循环水栗，用于将所述换热站和所述热用户换热后产生的低温热水抽入所述水源热栗。
[0009]优选地，在所述网路循环水栗的入口增设除污器，用于将所述换热站和所述热用户换热后产生的低温热水进行除污处理。
[0010]优选地，在所述网路循环水栗和所述除污器之间的管路上增设支路，在该支路上增设补给水栗，所述补给水栗的入口为补给水入口。
[0011 ]优选地，在所述热换站的进水口和出水口分别增设第一温控阀和第二温控阀。
[0012]优选地，所述汽轮机的第二出口和所述补给水栗的出口分别设有第一手动阀和第二手动阀。
[0013]优选地，所述汽轮机为抽背式汽轮机。
[0014]优选地，所述蒸汽凝汽器为表面式蒸汽凝汽器。
[0015]优选地，所述高峰热网加热器为间接式不锈钢螺纹管蒸汽加热器。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017](I)和单一水源热栗系统相比，汽轮机蒸汽直接驱动水源热栗系统中的压缩机，减少了能量转化环节，减小了转换中的能量损耗，不仅能够克服系统供热不稳定、效率低、能耗大的缺点，还缓解用电高峰电力的不足，而且能源梯级利用，由于增加了乏汽余热回收，汽轮机余热被高效转化利用，供热系统的COP(能效比)进一步提高，提高了供热系统经济性，减少了环境污染。
[0018](2)和传统锅炉供热系统相比，降低了输配热量损耗，一次能源利用率高，系统工程规模较小，初投资小，建造较为方便可行，系统相对独立，不会受集中供热系统故障而影响用户端使用，供热系统的稳定性和热效率较高，用户可按照供热需求自行控制，应用灵活，可实现分布式供热的经济环保和节能减排。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施例的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统的组成及工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
[0021]本实用新型提供了一种水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，具体如图1所示，该系统主要由蒸汽锅炉1、汽轮机2、水源热栗3、蒸汽凝汽器4、高峰热网加热器5、换热站6、热用户7、除污器8、锅炉给水栗9、补给水栗10和网路循环水栗13组成，汽轮机2通过联轴器与所述水源热栗3连接；
[0022]蒸汽锅炉I产生的高温蒸汽进入汽轮机2进行做功，进入蒸汽凝汽器4的地下水与汽轮机2做功产生的乏汽进行热交换，被加热的地下水在水源热栗3中与换热站6和热用户7换热后产生的低温热水进行热交换，形成初级热水，换热后产生的冷冻水通过水源热栗3排出；高峰热网加热器5利用汽轮机2抽取的高温蒸汽对初级热水再次加热，形成二级热水，该二级热水进入换热站6与热用户7进行热交换;蒸汽凝汽器4和高峰热网加热器5产生的低温水通过锅炉给水栗9进入蒸汽锅炉I进行加热；网路循环水栗13用于将换热站6和热用户7换热后产生的低温热水通过除污器8进行除污处理后抽入水源热栗3，除污器8设置在网路循环水栗13的入口 131，网路循环水栗13设置在水源热栗3的入口 31;补给水栗10为系统补充运行过程中损失的循环水量，补给水栗10的入口 101为补给水入口。
[0023]较佳的，本实施例中，汽轮机2为抽背式汽轮机，蒸汽凝汽器4为表面式蒸汽凝汽器，高峰热网加热器5为间接式不锈钢螺纹管蒸汽加热器;在换热站6的进水口 61和出水口62分别增设第一温控阀15和第二温控阀17，分别用来检测进入换热站6的二级热水温度和进入水源热栗3的低温热水的温度;在汽轮机2的出口 21和补给水栗10的出口 102分别设有第一手动阀14和第二手动阀16，可根据需要进行管路的开闭控制。
[0024]本实施例的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统工作过程主要包括四个循环过程:汽循环过程、冷冻水循环过程、供回水循环过程和补给水供应过程。
[0025]①汽循环过程:蒸汽锅炉I通过消耗一次能源(例如煤)，在炉中产生大量高温蒸汽，高温热蒸汽首先进入汽轮机2的高压部分进行做功，高温热蒸汽通过做功膨胀至一定压力后分为二股，一股供给高峰热网加热器5对系统循环水进行高峰加热，另一股进入汽轮机2的低压部分膨胀做功，做功所产生的机械能驱动水源热栗3中的压缩机进行运转，汽轮机2做功后所产生的乏汽经过蒸汽凝汽器4放热凝结液化，与高峰热网加热器5中所产生的冷凝水一同由锅炉给水栗9输送至蒸汽锅炉I进行再次循环加热。
[0026]②冷冻水循环过程:进入蒸汽凝汽器4的地下水首先与汽轮机2排出的具有一定温度的乏汽进行初级换热形成初级热水，初级热水进入水源热栗3，与水源热栗3中的供暖回水进行二次换热，换热后的冷冻水通过水源热栗3排出回灌。
[0027]③供回水循环过程:经过高峰热网加热器5加热后的95°C的高温供水根据需要直接对换热站6供热，并经过换热站6供给热用户7使用；同时，从换热站6出来的70°C供暖回水到达除污器8后，首先由除污器8除污，然后通过网路循环水栗13输送至水源热栗系统3中进行初级换热形成初级热水，初级热水再通过高峰热网加热器5与汽轮机2抽出的高温蒸汽进行二次换热形成95 °C 二级热水。
[0028]供水控制过程如下所述:
[0029]室外平均温度变化将导致热用户7热负荷变化，因此联合供热系统根据热用户7热负荷变化实时调控系统运行，实现按需调配。当用户热负荷增大时，即室内供暖温度低于18°C，第二温控阀17开度增大，即水源热栗3系统换热量增加，蒸汽锅炉I增大出力；当热用户热负荷减小时，即室内供暖温度高于18°C，第二温控阀17开度减小，即水源热栗3系统换热量减小，锅炉减小出力。
[0030]④补给水供应过程:系统运行过程中，根据需要通过补给水栗10的入口101为系统增加补给水，补充系统运行中损失的循环水量。
[0031]当系统出现故障需要维修时，关闭第一温控阀15和第二温控阀17。当系统不需要补给水时，关闭第二手动阀16。
[0032]以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，包括蒸汽锅炉(I)、汽轮机(2)、水源热栗(3)、蒸汽凝汽器(4)、高峰热网加热器(5)、换热站(6)、热用户(7)和锅炉给水栗(9)，所述汽轮机(2)通过联轴器与所述水源热栗(3)连接;所述蒸汽锅炉(I)产生的高温蒸汽进入所述汽轮机(2)进行做功，进入所述蒸汽凝汽器(4)的地下水与所述汽轮机(2)做功产生的乏汽进行热交换，被加热的地下水在所述水源热栗(3)中与所述换热站(6)和所述热用户(7)换热后产生的低温热水进行热交换，形成初级热水，换热后产生的冷冻水通过所述水源热栗(3)排出；所述高峰热网加热器(5)利用所述汽轮机(2)抽取的高温蒸汽对所述初级热水再次加热，形成二级热水，该二级热水进入所述换热站(6)与所述热用户(7)进行热交换，所述蒸汽凝汽器(4)中乏汽放热产生的低温热水和所述高峰热网加热器(5)中蒸汽放热产生的低温热水通过所述锅炉给水栗(9)进入所述蒸汽锅炉(I)进行再次循环加热。2.根据权利要求1所述的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，其特征在于，在所述水源热栗(3)的入口(31)增设网路循环水栗(13)，用于将所述换热站(6)和所述热用户(7)换热后产生的低温热水抽入所述水源热栗(3)。3.根据权利要求2所述的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，其特征在于，在所述网路循环水栗(13)的入口(131)增设除污器(8)，用于将所述换热站(6)和所述热用户(7)换热后产生的低温热水进行除污处理。4.根据权利要求3所述的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，其特征在于，在所述网路循环水栗(13)和所述除污器(8)之间的管路上增设支路，在该支路上增设补给水栗(10)，所述补给水栗(1)的入口( 1I)为补给水入口。5.根据权利要求3所述的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，其特征在于，在所述换热站(6)的进水口(61)和出水口(62)分别增设第一温控阀(15)和第二温控阀(17)。6.根据权利要求4所述的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，其特征在于，所述汽轮机(2)的出口(21)和所述补给水栗(10)的出口(102)分别设有第一手动阀(14)和第二手动阀(16)。7.根据权利要求1所述的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，其特征在于，所述汽轮机(2)为抽背式汽轮机。8.根据权利要求1所述的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，其特征在于，所述蒸汽凝汽器(4)为表面式蒸汽凝汽器。9.根据权利要求1所述的水源热栗与汽轮机联合分布式供热系统，其特征在于，所述高峰热网加热器(5)为间接式不锈钢螺纹管蒸汽加热器。
【文档编号】F01K11/00GK205664466SQ201620518624
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】康智强, 冯国会, 孙佳琳, 孟芹, 周晓茜
【申请人】沈阳建筑大学