CN113606636A - 一种模块化的地热供热***及安装方法 - Google Patents

一种模块化的地热供热***及安装方法 Download PDF

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荆铁亚
赵文韬
张健
周娟
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Abstract

本发明涉及地热资源开发利用技术领域，公开了一种模块化的地热供热***及安装方法，包括：换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块、自动补水模块、配电及自控模块和钢架基础；其中换热及循环模块与二次提温再利用模块通过管道接口连接，换热及循环模块与水处理模块通过管道接口连接；换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块和自动补水模块均通过电力线缆与配电及自控模块连接；各模块分别设置在钢架基础上。对设备进行模块化处理，并具有独立的钢架基础，在工厂车间将模块的各个设备安装固定在钢架基础上，制成独立模块，各个独立模块到达现场后能快速连接成***，安装施工方便，节约了施工工期。

Description

一种模块化的地热供热***及安装方法
技术领域
本发明涉及地热资源开发利用技术领域，特别涉及一种模块化的地热供热***及安装方法。
背景技术
地热资源是一种储量大、分布广、稳定性好的清洁可再生能源，开发利用地热资源对于节能减排具有重大的意义。地热供暖是地热资源开发利用的一个重要方式，以其清洁、无污染、运行成本低、资源综合利用收益高等优点，再加上热泵技术，在常规能源比较短缺有条件开发地热资源的地区，受到了普遍重视，其发展前景广泛。
现有的地热供热***由旋流除砂器、除污器、加压泵、板式换热器、水源热泵机组、循环泵、补水泵、水箱、软化水装置、一次过滤器、二次过滤器、阀门、仪表、电控等部件组成，安装时，这些设备通常是单独运输到安装场地，再由安装工人通过焊接或者法兰将各个部件按照流程工艺连接起来，构成完整的地热供热***。由于受现场环境和条件限制，安装质量无法保障，并且需要消耗大量的人力和时间，生产效率较低，不利于批量化、便捷化的施工。
发明内容
本发明提供了一种模块化的地热供热***及安装方法，以解决受现场环境和条件限制，安装质量无法保障，并且需要消耗大量的和时间，生产效率较低，不利于批量化、便捷化施工的问题。
为了达到以上目的，本发明提供了如下技术方案：
一种模块化的地热供热***，包括：换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块、自动补水模块、配电及自控模块和钢架基础；
所述换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块和自动补水模块均设有管道接口，所述换热及循环模块与二次提温再利用模块通过管道接口连接，所述的换热及循环模块与和水处理模块通过管道接口连接；
所述换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块和自动补水模块均通过电力线缆与配电及自控模块连接；
所述换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块、自动补水模块、配电及自控模块分别设置在钢架基础上。
进一步的，所述换热及循环模块包括：一级板式换热器、二级板式换热器、二次侧主循环泵和二次侧备用循环泵；所述一级板式换热器与二级板式换热器连接，二次侧主循环泵和二次侧备用循环泵间并联连接，并与一级板式换热器连接；所述一级板式换热器、二级板式换热器、二次侧主循环泵和二次侧备用循环泵固定在钢架基础上构成换热及循环模块。
进一步的，所述二次提温再利用模块包括：水源热泵机组、主中间水循环泵和备用中间水循环泵；所述主中间水循环泵和备用中间水循环泵间并联连接，并与水源热泵机组连接；所述水源热泵机组、主中间水循环泵和备用中间水循环泵固定在钢架基础上构成二次提温再利用模块。
进一步的，所述水处理模块包括：旋流除砂器、除污器、加压泵、一次水处理装置A、一次水处理装置B、二次水处理装置C和二次水处理装置D；所述旋流除砂器、除污器和加压泵依次连接；所述一次水处理装置A与一次水处理装置B间并联连接，并与加压泵连接；所述二次水处理装置C与一次水处理装置A连接；所述二次水处理装置D与一次水处理装置B连接；所述旋流除砂器、除污器、加压泵、一次水处理装置A、一次水处理装置B、二次水处理装置C和二次水处理装置D固定在钢架基础上构成水处理模块。
进一步的，所述自动补水模块包括：软化水设备、储水水箱、主补水泵和备用补水泵；所述主补水泵、备用补水泵和软化水设备分别与储水水箱连接；所述软化水设备、储水水箱、主补水泵和备用补水泵固定在钢架基础上构成自动补水模块。
进一步的，所述配电及自控模块包括：进线柜、出线柜、第一变频启动柜、第二变频启动柜、第三变频启动柜、第四变频启动柜和自动控制柜；所述第一变频启动柜通过电力线缆与所述换热及循环模块中的二次侧主循环泵和二次侧备用循环泵相连；所述第二变频启动柜通过电力线缆与所述二次提温再利用模块中的主中间水循环泵和备用中间水循环泵相连；所述第三变频启动柜通过电力线缆与所述水处理模块中的加压泵相连；所述第四变频启动柜通过电力线缆与所述自动补水模块中的主补水泵和备用补水泵相连；所述进线柜、出线柜、第一变频启动柜、第二变频启动柜、第三变频启动柜、第四变频启动柜和自动控制柜间通过电力电缆连接，并固定在钢架基础上构成配电及自控模块。
一种模块化的地热供热***的安装方法，包括以下步骤：
所述换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块、自动补水模块和配电及自控模块中的设备分别在工厂车间与其对应的钢架基础组装，对各个模块进行调试、试验；
所述换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块、自动补水模块和配电及自控模块到达现场连接成***。
进一步的，所述钢架基础上设有连接螺栓固定孔，所述换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块、自动补水模块和配电及自控模块中的设备与其对应的钢架基础之间均采用螺丝固定连接；所述钢架基础与地基基础采用膨胀螺丝固定连接。
进一步的，所述换热及循环模块、二次提温再利用模块、水处理模块和自动补水模块的管道接口均为法兰接口。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
1、对设备进行模块化处理，并具有独立的钢架基础，在工厂车间将模块的各个设备安装固定在钢架基础上，制成独立模块，各个独立模块到达现场后能快速连接成***，安装施工方便，节约了施工工期。
2、各个模块在工厂车间完成组装、调试、试验，施工条件好，更好的保障了施工质量。
3、采用了模块化的设计制作，各个模块可以单独生产制作，便于批量化、便捷化的生产，从而提供劳动生产效率。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明模块化地热供热***平面布置图；
图2为本发明换热及循环模块结构示意图；
图3为本发明二次提温再利用模块结构示意图；
图4为本发明水处理模块结构示意图；
图5为本发明自动补水模块结构示意图；
图6为本发明是配电及自控模块结构示意图。
附图标记：M1、换热及循环模块；M2、二次提温再利用模块；M3、水处理模块；M4、自动补水模块；M5、配电及自控模块；1、一级板式换热器；2、二级板式换热器；3、二次侧主循环泵；4、二次侧备用循环泵；5、第一管线外接口；6、第二管线外接口；7、第三管线外接口；8、第四管线外接口；9、第五管线外接口；10、第六管线外接口；11、水源热泵机组；12、主中间水循环泵；13、备用中间水循环泵；14、第七管线外接口；15、第八管线外接口；16、第九管线外接口；17、第十管线外接口；18、第十一管线外接口；19、旋流除砂器；20、除污器；21、加压泵；22、一次水处理装置A；23、一次水处理装置B；24、二次水处理装置C；25、二次水处理装置D；26、第十二管线外接口；27、储水水箱；28、软化水设备；29、主补水泵；30、备用补水泵；31、第十三管线外接口；32、进线柜；33、出线柜；34、第一变频启动柜；35、第二变频启动柜；36、第三变频启动柜；37、第四变频启动柜；38、自动控制柜。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1
本发明提供一种模块化的地热供热***，如图1所示，包括：换热及循环模块M1、二次提温再利用模块M2、水处理模块M3、自动补水模块M4和配电及自控模块M5；每个模块设有独立的矩形钢架基础，每个模块的设备通过管道连接并安装在对应模块的钢架基础之上形成对应模块；换热及循环模块M1、二次提温再利用模块M2、水处理模块M3和自动补水模块M4均设有管道接口，其中换热及循环模块M1与二次提温再利用模块M2连接，换热及循环模块M1与水处理模块M3连接；换热及循环模块M1、二次提温再利用模块M2、水处理模块M3和自动补水模块M4均通过电力线缆与配电及自控模块M5连接。
如图2所示，换热及循环模块M1包括：一级板式换热器1、二级板式换热器2、二次侧主循环泵3和二次侧备用循环泵4；一级板式换热器1与二级板式换热器2连接，二次侧主循环泵3和二次侧备用循环泵4间并联连接，并与一级板式换热器1连接；设备固定在钢架基础上构成换热及循环模块M1。换热及循环模块M1还包括：第一管线外接口5、第二管线外接口6、第三管线外接口7、第四管线外接口8、第五管线外接口9和第六管线外接口10；第一管线外接口5与小区供热回水管线相连，第二管线外接口6与小区供热供水管线相连，第三管线外接口7与水处理模块M3中的第十二管线外接口26相连，第四管线外接口8与地热回灌井管线相连接，第五管线外接口9与二次提温再利用模块M2中的第八管线外接口15相连接，第六管线外接口10与二次提温再利用模块M2中的第七管线外接口14相连接。
如图3所示，二次提温再利用模块M2包括：水源热泵机组11、主中间水循环泵12和备用中间水循环泵13；主中间水循环泵12和备用中间水循环泵13间并联连接，并与水源热泵机组11连接；设备固定在钢架基础上构成二次提温再利用模块M2。二次提温再利用模块M2还包括：第七管线外接口14、第八管线外接口15、第九管线外接口16和第十管线外接口17；第七管线外接口14与换热及循环模块M1中的第六管线外接口10相连接，第八管线外接口15与换热及循环模块M1中的第五管线外接口9相连接，第九管线外接口16与小区供热回水管线相连，第十管线外接口17与小区供热供水管线相连接。
如图4所示，水处理模块M3包括：旋流除砂器19、除污器20、加压泵21、一次水处理装置A22、一次水处理装置B23、二次水处理装置C24和二次水处理装置D25；旋流除砂器19、除污器20和加压泵21依次连接；所述一次水处理装置A22与一次水处理装置B23间并联连接，并与加压泵21连接；所述二次水处理装置C24与一次水处理装置A22连接；所述二次水处理装置D25与一次水处理装置B23连接；设备固定在钢架基础上构成水处理模块M3。水处理模块M3还包括第十一管线外接口18和第十二管线外接口26；第十一管线外接口18与地热开采井管线相连接，第十二管线外接口26与换热及循环模块M1第三管线外接口7相连接。
如图5所示，自动补水模块M4包括：软化水设备28、储水水箱27、主补水泵29和备用补水泵30；主补水泵29、备用补水泵30和软化水设备28分别与储水水箱27连接；设备固定在钢架基础上构成自动补水模块M4。自动补水模块M4还包括第十三管线外接口31；第十三管线外接口31与小区供热回水管线相连。
如图6所示，配电及自控模块M5包括：进线柜32、出线柜33、第一变频启动柜34、第二变频启动柜35、第三变频启动柜36、第四变频启动柜37和自动控制柜38；第一变频启动柜34通过电力线缆与换热及循环模块M1中的二次侧主循环泵3和二次侧备用循环泵4相连；第二变频启动柜35通过电力线缆与二次提温再利用模块M2中的主中间水循环泵12和备用中间水循环泵13相连；第三变频启动柜36通过电力线缆与水处理模块M3中的加压泵21相连；第四变频启动柜37通过电力线缆与自动补水模块M4中的主补水泵29和备用补水泵30相连；进线柜32、出线柜33、第一变频启动柜34、第二变频启动柜35、第三变频启动柜36、第四变频启动柜37和自动控制柜38间通过电力电缆连接；设备固定在钢架基础上构成配电及自控模块M5。设备之间通过电力电缆，信号传输线相连接。
实施例2
本发明提供一种模块化的地热供热***的安装方法，包括以下步骤：
地热供热***由旋流除砂器19、除污器20、加压泵21、板式换热器、水源热泵机组11、循环泵、补水泵、储水水箱27、软化水设备28、一次水处理装置、二次水处理装置、阀门、仪表、电控等部件组成的封闭循环***。
将地热供热***中的设备按流程工艺进行优化设计组合，固化形式结构形成一种模块化的地热供热***，该***由五大模块组成，分别为换热及循环模块M1、二次提温再利用模块M2、水处理模块M3、自动补水模块M4、配电及自控模块M5。
换热及循环模块M1、二次提温再利用模块M2、水处理模块M3、自动补水模块M4和配电及自控模块M5中的设备分别在工厂车间与其对应的钢架基础组装，对各个模块进行调试、试验；
换热及循环模块M1、二次提温再利用模块M2、水处理模块M3、自动补水模块M4和配电及自控模块M5到达现场连接成***。
钢架基础上设有连接螺栓固定孔，换热及循环模块M1、二次提温再利用模块M2、水处理模块M3、自动补水模块M4和配电及自控模块M5中的设备与其对应的钢架基础之间均采用螺丝固定连接；钢架基础与地基基础采用膨胀螺丝固定连接。
换热及循环模块M1、二次提温再利用模块M2、水处理模块M3和自动补水模块M4的管道接口均为法兰接口。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种模块化的地热供热***，其特征在于，包括：换热及循环模块(M1)、二次提温再利用模块(M2)、水处理模块(M3)、自动补水模块(M4)、配电及自控模块(M5)和钢架基础；
所述换热及循环模块(M1)、二次提温再利用模块(M2)、水处理模块(M3)和自动补水模块(M4)均设有管道接口，其中所述的换热及循环模块(M1)与二次提温再利用模块(M2)通过管道接口连接，所述的换热及循环模块(M1)与水处理模块(M3)通过管道接口连接；
所述换热及循环模块(M1)、二次提温再利用模块(M2)、水处理模块(M3)和自动补水模块(M4)均通过电力线缆与配电及自控模块(M5)连接；
所述换热及循环模块(M1)、二次提温再利用模块(M2)、水处理模块(M3)、自动补水模块(M4)、配电及自控模块(M5)分别设置在钢架基础上。
2.根据权利要求1所述的一种模块化的地热供热***，其特征在于，所述换热及循环模块(M1)包括：一级板式换热器(1)、二级板式换热器(2)、二次侧主循环泵(3)和二次侧备用循环泵(4)；所述一级板式换热器(1)与二级板式换热器(2)连接，二次侧主循环泵(3)和二次侧备用循环泵(4)间并联连接，并与一级板式换热器(1)连接；所述一级板式换热器(1)、二级板式换热器(2)、二次侧主循环泵(3)和二次侧备用循环泵(4)固定在钢架基础上构成换热及循环模块(M1)。
3.根据权利要求2所述的一种模块化的地热供热***，其特征在于，所述二次提温再利用模块(M2)包括：水源热泵机组(11)、主中间水循环泵(12)和备用中间水循环泵(13)；所述主中间水循环泵(12)和备用中间水循环泵(13)间并联连接，并与水源热泵机组(11)连接；所述水源热泵机组(11)、主中间水循环泵(12)和备用中间水循环泵(13)固定在钢架基础上构成二次提温再利用模块(M2)。
4.根据权利要求3所述的一种模块化的地热供热***，其特征在于，所述水处理模块(M3)包括：旋流除砂器(19)、除污器(20)、加压泵(21)、一次水处理装置A(22)、一次水处理装置B(23)、二次水处理装置C(24)和二次水处理装置D(25)；所述旋流除砂器(19)、除污器(20)和加压泵(21)依次连接；所述一次水处理装置A(22)与一次水处理装置B(23)间并联连接，并与加压泵(21)连接；所述二次水处理装置C(24)与一次水处理装置A(22)连接；所述二次水处理装置D(25)与一次水处理装置B(23)连接；所述旋流除砂器(19)、除污器(20)、加压泵(21)、一次水处理装置A(22)、一次水处理装置B(23)、二次水处理装置C(24)和二次水处理装置D(25)固定在钢架基础上构成水处理模块(M3)。
5.根据权利要求4所述的一种模块化的地热供热***，其特征在于，所述自动补水模块(M4)包括：软化水设备(28)、储水水箱(27)、主补水泵(29)和备用补水泵(30)；所述主补水泵(29)、备用补水泵(30)和软化水设备(28)分别与储水水箱(27)连接；所述软化水设备(28)、储水水箱(27)、主补水泵(29)和备用补水泵(30)固定在钢架基础上构成自动补水模块(M4)。
6.根据权利要求5所述的一种模块化的地热供热***，其特征在于，所述配电及自控模块(M5)包括：进线柜(32)、出线柜(33)、第一变频启动柜(34)、第二变频启动柜(35)、第三变频启动柜(36)、第四变频启动柜(37)和自动控制柜(38)；所述第一变频启动柜(34)通过电力线缆与所述换热及循环模块(M1)中的二次侧主循环泵(3)和二次侧备用循环泵(4)相连；所述第二变频启动柜(35)通过电力线缆与所述二次提温再利用模块(M2)中的主中间水循环泵(12)和备用中间水循环泵(13)相连；所述第三变频启动柜(36)通过电力线缆与所述水处理模块(M3)中的加压泵(21)相连；所述第四变频启动柜(37)通过电力线缆与所述自动补水模块(M4)中的主补水泵(29)和备用补水泵(30)相连；所述进线柜(32)、出线柜(33)、第一变频启动柜(34)、第二变频启动柜(35)、第三变频启动柜(36)、第四变频启动柜(37)和自动控制柜(38)间通过电力电缆连接，并固定在钢架基础上构成配电及自控模块(M5)。
7.一种模块化的地热供热***的安装方法，其特征在于，基于权利要求6所述的一种模块化的地热供热***，包括以下步骤：
所述换热及循环模块(M1)、二次提温再利用模块(M2)、水处理模块(M3)、自动补水模块(M4)和配电及自控模块(M5)中的设备分别在工厂车间与其对应的钢架基础组装，并对各个模块进行调试、试验；
所述换热及循环模块(M1)、二次提温再利用模块(M2)、水处理模块(M3)、自动补水模块(M4)和配电及自控模块(M5)到达现场后进行连接。
8.根据权利要求7所述的一种模块化的地热供热***的安装方法，其特征在于，所述钢架基础上设有连接螺栓固定孔，所述换热及循环模块(M1)、二次提温再利用模块(M2)、水处理模块(M3)、自动补水模块(M4)和配电及自控模块(M5)中的设备与其对应的钢架基础之间均采用螺丝固定连接；所述钢架基础与地基基础采用膨胀螺丝固定连接。
9.根据权利要求7所述的一种模块化的地热供热***的安装方法，其特征在于，所述换热及循环模块(M1)、二次提温再利用模块(M2)、水处理模块(M3)和自动补水模块(M4)的管道接口均为法兰接口。
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