一种基于市政集中供热系统的蒸汽耦合系统的制作方法

1.本实用新型属于蒸汽供应技术领域，具体涉及一种基于市政集中供热系统的蒸汽耦合系统。


背景技术：

2.目前工业蒸汽的供应方式主要为自备蒸汽锅炉或者接周边热电联产电厂，而随着大面积的“汽改水”，传统的热力公司主要热媒均为高温热水，已经丧失提供供热蒸汽的能力，因此传统热力公司的商业价值大大降低。
3.现在的工业蒸汽主要为自来水经过水处理后进入蒸汽锅炉，锅炉通过化石能源的燃烧或者电力或者余热，所产生的热量加热锅炉内的水，使得水由液态蒸发为气态，达到一定的压力和温度的情况下通过蒸汽管道输送至蒸汽使用装置，主要形式为自备蒸汽锅炉或者从外围接的热电联产热电厂蒸汽管道接入工业蒸汽。
4.而传统的热力公司目前主要任务为向城市提供冬季取暖所需热量，生产周期少则三个月长的也就半年左右，大多数热力公司的供热模式由集中锅炉房或热电联产热电厂提供热源，建设市政集中热力管网，再在用户侧建设换热站，完成热量的生产、输配及消费等环节，而且几乎所有的市政热力管网都是输送高温热水，已经丧失输送工业蒸汽的能力。用热单位需要工业蒸汽要么自行建设蒸汽锅炉房要么重新修建蒸汽管道来满足生产需要。
5.目前，传统的热力公司存在以下缺点：
6.现有的热力生产周期太短，几乎不超过半年；
7.市政热力管网已经丧失输送蒸汽的能力；
8.用户自备蒸汽锅炉房或修建专用蒸汽管道投资费用太高，且蒸汽在输送过程热损失太大；
9.蒸汽用户蒸汽需求往往波动较大，在使用过程当中蒸汽自适应能力较弱，蒸汽使用设备在开机和停机过程当中，长距离的输送管道需要暖管、升温及最后冷凝，造成蒸汽白白损失掉。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于市政集中供热系统的蒸汽耦合系统。
11.为了解决技术问题，本实用新型的技术方案是：一种基于市政集中供热系统的蒸汽耦合系统，包括蒸汽使用装置和采暖换热器，还包括吸收式热泵、闪蒸装置、蒸气压缩机和蒸汽锅炉，所述吸收式热泵的输入端分别通过管道连接市政集中供热管道和蒸汽锅炉，市政集中供热管道还通过管道连接采暖换热器，吸收式热泵的输出端通过管道连接闪蒸装置，闪蒸装置的输出端通过管道连接蒸气压缩机，蒸气压缩机的输出端通过管道连接蒸汽使用装置。
12.优选的，所述闪蒸装置的输出端还通过管道连接采暖换热器，采暖换热器与采暖
用户进行热交换。
13.优选的，所述闪蒸装置的输出端还通过管道连接尾水加压泵，尾水加压泵的输出端通过管道连接热力除氧器，热力除氧器的输出端通过管道连接高压给水泵，高压给水泵的输出端通过管道连接蒸汽锅炉的输入端，所述热力除氧器的输入端还通过管道连接水处理装置，水处理装置的输入端连接市政自来水管道。
14.优选的，所述蒸气压缩机的输出端通过管道连接蒸汽喷射器，蒸汽喷射器的输出端通过管道连接蒸汽使用装置。
15.优选的，所述蒸汽锅炉的输出端还通过管道连接蒸汽使用装置和热力除氧器，蒸汽锅炉和蒸汽使用装置之间的管道上设置有减温减压器。
16.优选的，所述吸收式热泵和蒸汽使用装置还通过管道连接凝结水回收装置，凝结水回收装置通过管道连接市政回水加压泵，采暖换热器的输出端通过管道连接市政回水加压泵。
17.优选的，所述市政集中供热管道还通过管道连接闪蒸装置和尾水加压泵。
18.优选的，所述蒸气压缩机和蒸汽使用装置之间的管道上设置有第一阀门m1，蒸汽锅炉和减温减压器之间的管道上设置有第二阀门m2，水处理装置和热力除氧器之间的管道与热力除氧器和高压给水泵之间的管道之间设置有第三阀门m3，市政集中供热管道与尾水加压泵和采暖换热器之间的管道上设置有第四阀门m4，市政集中供热管道与闪蒸装置之间的管道上设置有第五阀门m5。
19.优选的，所述蒸汽锅炉选自燃煤锅炉、燃气锅炉、电锅炉、生物质锅炉、蒸汽发生器、余热锅炉及蒸汽生产设备中的一种。
20.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
21.（1）本实用新型公开了一种基于市政集中供热系统的蒸汽耦合系统，基于市政集中供热系统产生工业蒸汽，既可用于采暖用户的供热，也可以生产蒸汽应用于蒸汽使用装置，提高了市政集中供热管道的年利用时间，延长了热力公司的生产时间，丰富了以热水采暖为主营业务热力公司的产品线，提高了热力公司的商业价值，并且相较于自备供热蒸汽具有一定的价格优势，大大降低了投资费用；
22.（2）本实用新型利用既有的市政集中供热管道输送的高温热水作为主要能源，高温热水首先进入吸收式热泵，以来自蒸汽锅炉所生产的1.0mpa的蒸汽作为吸收式热泵的驱动热源，将高温热水提升到110℃以上，高温热水进入闪蒸装置后连续闪蒸，闪蒸蒸汽通过蒸气压缩机压缩至符合条件的工业蒸汽以满足蒸汽使用装置的蒸汽需求；相对传统长距离蒸汽输送管道模式，本系统充分利用市政热力热媒水热损较小的特点，通过本系统就地将高温热水转化为蒸汽，缩短了蒸汽输送距离，从而可降低传统蒸汽的输送损失环节热损较高的弊病，对提高系统的综合热效率具有积极的意义；
23.（3）本实用新型还在蒸气压缩机和蒸汽使用装置之间设置蒸汽喷射器，当闪蒸蒸汽在蒸汽压缩机压缩下依然无法达到使用要求时，闪蒸蒸汽进入蒸汽喷射器作为被引射流体在蒸汽锅炉生产的高压力蒸汽的射流下进入蒸汽使用装置，使得闪蒸蒸汽达到蒸汽使用标准，满足蒸汽使用装置的使用要求；
24.（4）本实用新型闪蒸装置分别连接蒸气压缩机、尾水加压泵和采暖换热器，高温热水进入闪蒸装置后连续闪蒸，闪蒸蒸汽进入蒸气压缩机；闪蒸后的尾水一部分进入采暖换
热器，以满足采暖用户的采暖需求，另一部分在尾水加压泵加压下进入热力除氧器除氧后通过高压给水泵进入蒸汽锅炉，作为吸收式热泵所需驱动热源、热力除氧器的除氧蒸汽以及蒸汽喷射器的高速射流体。
附图说明
25.图1、本实用新型一种基于市政集中供热系统的蒸汽耦合系统的结构示意图。
26.附图标记说明：
27.1-吸收式热泵，2-闪蒸装置，3-蒸气压缩机，4-蒸汽喷射器，5-蒸汽使用装置，6-水处理装置，7-高压给水泵，8-热力除氧器，9-尾水加压泵，10-蒸汽锅炉，11-市政回水加压泵，12-凝结水回收装置，13-采暖换热器，14-采暖用户，15-减温减压器。
具体实施方式
28.下面结合实施例描述本实用新型具体实施方式：
29.需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
30.实施例1
31.如图1所示，本实用新型公开了一种基于市政集中供热系统的蒸汽耦合系统，包括蒸汽使用装置5和采暖换热器13，还包括吸收式热泵1、闪蒸装置2、蒸气压缩机3和蒸汽锅炉10，所述吸收式热泵1的输入端分别通过管道连接市政集中供热管道和蒸汽锅炉10，市政集中供热管道还通过管道连接采暖换热器13，吸收式热泵1的输出端通过管道连接闪蒸装置2，闪蒸装置2的输出端通过管道连接蒸气压缩机3，蒸气压缩机3的输出端通过管道连接蒸汽使用装置5。
32.实施例2
33.如图1所示，优选的，所述闪蒸装置2的输出端还通过管道连接采暖换热器13，采暖换热器13与采暖用户14进行热交换。
34.闪蒸就是高压的饱和液体进入比较低压的容器中后，由于压力的突然降低，这些饱和液体变成一部分的容器压力下的饱和蒸汽和饱和液的现象。
35.所述闪蒸装置用于将吸收式热泵输入的高温热水闪蒸成闪蒸蒸汽，闪蒸装置为现有设备。
36.实施例3
37.如图1所示，优选的，所述闪蒸装置2的输出端还通过管道连接尾水加压泵9，尾水加压泵9的输出端通过管道连接热力除氧器8，热力除氧器8的输出端通过管道连接高压给水泵7，高压给水泵7的输出端通过管道连接蒸汽锅炉10的输入端，所述热力除氧器8的输入端还通过管道连接水处理装置6，水处理装置6的输入端连接市政自来水管道。
38.所述热力除氧器是一种新型热力除氧装置，它能除去热力系统给水中的溶解氧及其他气体，防止热力设备的腐蚀，是保证电厂和工业锅炉安全运行的重要设备。
39.通过水处理装置6除掉原自来水中的钙、镁离子后，降低硬度后的自来水进入热力
除氧器8，补充蒸汽锅炉10生产蒸汽用水。
40.如图1所示，优选的，所述蒸汽锅炉10的输出端还通过管道连接蒸汽使用装置5和热力除氧器8，蒸汽锅炉10和蒸汽使用装置5之间的管道上设置有减温减压器15。
41.闪蒸后的尾水一部分进入采暖换热器13，以满足采暖用户14的采暖需求，另一部分在尾水加压泵9加压下进入热力除氧器8除氧后通过高压给水泵7进入蒸汽锅炉10生产，作为吸收式热泵1所需驱动热源、热力除氧器8的除氧蒸汽以及蒸汽喷射器4的高速射流体，以及紧急状况下通过减温减压器15后满足蒸汽使用装置5的紧急使用蒸汽。
42.实施例4
43.如图1所示，优选的，所述蒸气压缩机3的输出端通过管道连接蒸汽喷射器4，蒸汽喷射器4的输出端通过管道连接蒸汽使用装置5。
44.当闪蒸蒸汽在蒸汽压缩机3压缩下依然无法达到使用要求时，闪蒸蒸汽进入蒸汽喷射器4作为被引射流体在蒸汽锅炉10生产的高压力蒸汽的射流下使得闪蒸蒸汽达到蒸汽使用标准，满足蒸汽使用装置5的使用要求。
45.所述蒸汽喷射器是利用高压流体(称工作流体)抽吸低压流体(称引射流体)以提高引射流体压力的设备，因其结构简单可靠、运转费用低廉而得到广泛的应用。
46.实施例5
47.如图1所示，优选的，所述吸收式热泵1和蒸汽使用装置5还通过管道连接凝结水回收装置12，凝结水回收装置12通过管道连接市政回水加压泵11，采暖换热器13的输出端通过管道连接市政回水加压泵11。
48.所述吸收式热泵1是一种利用低品位热源，实现将热量从低温热源向高温热源泵送的循环系统，是回收利用低温位热能的有效装置，具有节约能源、保护环境的双重作用。
49.所述蒸汽锅炉10生产的高压力蒸汽经过吸收式热泵1和蒸汽使用装置5后形成蒸汽冷凝水，冷凝水进入凝结水回收装置12收集后，在确定水温不超过70℃的情况下在市政回水加压泵11的作用下返回市政热力管网。
50.实施例6
51.如图1所示，优选的，所述市政集中供热管道还通过管道连接闪蒸装置2、尾水加压泵9和采暖换热器13。
52.当市政热力热媒水温度超过110℃时，市政集中供热管道直接连接闪蒸装置2，压力迅速降低，高温热水瞬间闪蒸，高温热水可转化成闪蒸蒸汽。通过高温热水的连续补充，闪蒸装置2持续不断的吸取高温热水的热量，从而保证高温热水可持续汽化，再通过3蒸汽压缩机压缩成满足使用条件的蒸汽供蒸汽使用装置5使用。
53.当闪蒸系统出现故障时，市政集中供热管道直接连接尾水加压泵9，通过除氧后进入10蒸汽锅炉，直接生产出满足5蒸汽使用装置使用合格蒸汽，大大增加蒸汽使用装置5的蒸汽供应能力。
54.当不需要生产蒸汽时，市政集中供热管道直接连接采暖换热器13，直接用于采暖用户14的供热；
55.如图1所示，优选的，所述蒸气压缩机3和蒸汽使用装置5之间的管道上设置有第一阀门m1，蒸汽锅炉10和减温减压器15之间的管道上设置有第二阀门m2，水处理装置6和热力除氧器8之间的管道与热力除氧器8和高压给水泵7之间的管道之间设置有第三阀门m3，市
政集中供热管道与尾水加压泵9和采暖换热器13之间的管道上设置有第四阀门m4，市政集中供热管道与闪蒸装置2之间的管道上设置有第五阀门m5。
56.当蒸汽用户蒸汽需求波动大时，本系统可通过阀门调节，提高自适应能力。
57.优选的，所述蒸汽锅炉10选自燃煤锅炉、燃气锅炉、电锅炉、生物质锅炉、蒸汽发生器、余热锅炉及蒸汽生产设备中的一种。
58.本实用新型工作原理如下：
59.如图1所示，本实用新型提供了一种基于市政集中供热系统的蒸汽耦合系统，将用户供暖和工业蒸汽生产进行耦合，将既有的市政集中供热管道输送的高温热水作为主要能源，市政高温热水首先进入吸收式热泵1，以来自蒸汽锅炉10所生产的1.0mpa的蒸汽作为吸收式热泵1的驱动热源，将高温热水提升到110℃以上，高温热水进入闪蒸装置2后连续闪蒸，闪蒸蒸汽通过蒸汽压缩机3压缩至符合条件的工业蒸汽以满足蒸汽使用装置5的蒸汽需求。
60.如图1所示，蒸汽系统：蒸汽锅炉10生产的蒸汽分别进入吸收式热泵1和热力除氧器8、蒸汽喷射器4和减温减压器15，进入吸收式热泵1的蒸汽依次经过闪蒸装置2、蒸气压缩机3（蒸气压缩机3+蒸汽喷射器4）进入蒸汽使用装置5，进入蒸汽喷射器4和减温减压器15的蒸汽均进入蒸汽使用装置5。
61.如图1所示，水系统：市政集中供热管道输送的高温热水分别进入吸收式热泵1、闪蒸装置2、尾水加压泵9和采暖换热器13，进入吸收式热泵1的高温热水进入闪蒸装置2，闪蒸装置2闪蒸后的闪蒸蒸汽进入蒸气压缩机3，最终进入蒸汽使用装置5，闪蒸后的尾水分别进入尾水加压泵9和采暖换热器13；进入尾水加压泵9的尾水用于给蒸汽锅炉10供水，其中蒸汽锅炉10也可通过水处理装置6接市政自来水进行供水；进入采暖换热器13的尾水用于与采暖用户换热，换热后通过市政回水加压泵11返回市政热力管网；高温热水也可直接进入尾水加压泵9和采暖换热器13，作用同上；高温热水也可直接进入闪蒸装置2进行闪蒸。
62.经过吸收式热泵1和蒸汽使用装置5形成蒸汽冷凝水，冷凝水进入凝结水回收装置12收集后，在确定水温不超过70℃的情况下在市政回水加压泵11的作用下返回市政热力管网。
63.本实用新型公开了一种基于市政集中供热系统的蒸汽耦合系统，基于市政集中供热系统产生工业蒸汽，既可用于采暖用户的供热，也可以生产蒸汽应用于蒸汽使用装置，提高了市政集中供热管道的年利用时间，延长了热力公司的生产时间，丰富了以热水采暖为主营业务热力公司的产品线，提高了热力公司的商业价值，并且相较于自备供热蒸汽具有一定的价格优势，大大降低了投资费用。
64.本实用新型利用既有的市政集中供热管道输送的高温热水作为主要能源，高温热水首先进入吸收式热泵，以来自蒸汽锅炉所生产的1.0mpa的蒸汽作为吸收式热泵的驱动热源，将高温热水提升到110℃以上，高温热水进入闪蒸装置后连续闪蒸，闪蒸蒸汽通过蒸气压缩机压缩至符合条件的工业蒸汽以满足蒸汽使用装置的蒸汽需求；相对传统长距离蒸汽输送管道模式，本系统充分利用市政热力热媒水热损较小的特点，通过本系统就地将高温热水转化为蒸汽，缩短了蒸汽输送距离，从而可降低传统蒸汽的输送损失环节热损较高的弊病，对提高系统的综合热效率具有积极的意义。
65.本实用新型还在蒸气压缩机和蒸汽使用装置之间设置蒸汽喷射器，当闪蒸蒸汽在
蒸汽压缩机压缩下依然无法达到使用要求时，闪蒸蒸汽进入蒸汽喷射器作为被引射流体在蒸汽锅炉生产的高压力蒸汽的射流下进入蒸汽使用装置，使得闪蒸蒸汽达到蒸汽使用标准，满足蒸汽使用装置的使用要求。
66.本实用新型闪蒸装置分别连接蒸气压缩机、尾水加压泵和采暖换热器，高温热水进入闪蒸装置后连续闪蒸，闪蒸蒸汽进入蒸气压缩机；闪蒸后的尾水一部分进入采暖换热器，以满足采暖用户的采暖需求，另一部分在尾水加压泵加压下进入热力除氧器除氧后通过高压给水泵进入蒸汽锅炉，作为吸收式热泵所需驱动热源、热力除氧器的除氧蒸汽以及蒸汽喷射器的高速射流体。
67.上面对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
68.不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。