RU2163703C1 - Centralized heat supply system - Google Patents

Abstract

FIELD: power engineering; warm and hot water supply systems. SUBSTANCE: proposed system includes warm and hot water consumers, central thermal station (thermoelectric plant) connected with remote thermal station by means of direct heating-system water supply pipe line; remote thermal stations are equipment with thermal pump; inlet of evaporator of this pump is connected to pipe line and outlet is connected with hot water consumer; heat consumer inlet is connected to outlet of thermal pump condenser; heat consumer outlet is connected to inlet of thermal pump absorber and absorber outlet is connected with inlet of thermal pump condenser. EFFECT: enhanced economical efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при снабжении потребителей теплотой и горячей водой. The invention relates to the field of energy and can be used to supply consumers with heat and hot water.

Известна система централизованного теплоснабжения включающая последовательный нагрев прямой сетевой воды в центральном тепловом пункте (ТЭЦ), пиковом подогревателе или котельной и удаленном тепловом пункте (Г.С.Рузавина, патент N 2002169 C1, RU), который включает теплообменник горячего водоснабжения первой и второй ступеней с греющими и нагреваемыми линиями, трубопроводы горячей, циркуляционной и холодной воды, тепловые насосы, регулирующие и обратные клапаны, задвижки, бак-аккумулятор, два дополнительных обводных трубопровода, причем конденсатор первого теплового насоса установлен на линии нагреваемой воды после теплообменника первой ступени, а испаритель и конденсатор второго теплового насоса соответственно размещены на трубопроводах холодной и горячей воды. Транспортирование сетевой воды осуществляют по прямому и обратному трубопроводам сетевой воды. A known district heating system comprising sequential heating of direct network water in a central heating center (CHP), peak heater or boiler room and a remote heating station (G.S.Ruzavina, patent N 2002169 C1, RU), which includes a heat exchanger of hot water supply of the first and second stages with heating and heating lines, pipelines of hot, circulating and cold water, heat pumps, control and check valves, gate valves, storage tank, two additional bypass pipelines, and Sator first heat pump installed in the line of heated water after the first stage heat exchanger, the evaporator and the condenser of the second heat pump are respectively arranged on pipelines cold and hot water. Transportation of network water is carried out through direct and return pipelines of network water.

Недостатками известной системы централизованного теплоснабжения являются:
наличие двух магистральных трубопроводов прямой и обратной сетевой воды, что приводит к увеличению капитальной и эксплуатационной составляющей затрат в тепловые сети;
наличие на центральном тепловом пункте (ТЭЦ) последовательно включенных в тракт обратной сетевой воды встроенного пучка конденсатора паровой турбины, сетевых подогревателей нижнего и верхнего отборов и пикового подогревателя или котельной для нагрева теплоносителя до температур, обусловленных покрытием пиковой части графика тепловой нагрузки, что приводит к высоким потерям теплоты в трубопроводе прямой сетевой воды и к высоким удельным расходам условного топлива на отпуск теплоты на центральном тепловом пункте (ТЭЦ);
наличие двух тепловых насосов, двух дополнительных обводных трубопроводов, большого количества запорной и регулирующей арматуры, что приводит к увеличению капитальной и эксплуатационной составляющей затрат в удаленный тепловой пункт.The disadvantages of the known district heating systems are:
the presence of two main pipelines of direct and reverse network water, which leads to an increase in the capital and operational component of the cost of heating networks;
the presence of a built-in steam turbine condenser beam, network heaters of the lower and upper taps and a peak heater or boiler room for heating the coolant to temperatures due to the coating of the peak part of the heat load schedule, which are sequentially connected to the return network water path at the central heating center (CHP), which leads to high heat losses in the direct network water pipeline and to high specific consumption of equivalent fuel for heat supply at the central heating station (CHP);
the presence of two heat pumps, two additional bypass pipelines, a large number of shut-off and control valves, which leads to an increase in the capital and operational component of costs in a remote heat point.

Наиболее близкой к предлагаемой является система централизованного теплоснабжения (а.с. N 1800235 A1, SU, МКИ F 24 D 11/02), включающая удаленные друг от друга основной и пиковый теплоисточники и потребитель, заключающаяся в подаче прямой сетевой воды по подающей магистрали от основного теплоисточника к пиковому и теплопотребителю и возврате обратной сетевой воды по обратной магистрали. Удаленный теплоисточник оборудован тепловым насосом, содержащем по крайней мере испаритель и конденсатор. В тепловом насосе часть тепла прямой сетевой воды используют для получения пара рабочего тела (в испарителе), а конденсацию отработавшего пара рабочего тела ведут обратной сетевой водой (в конденсаторе), при этом нагретую воду подают на смешение с прямой сетевой водой. В данной системе вход и выход испарителя теплового насоса подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, вход конденсатора теплового насоса подключен к трубопроводу обратной сетевой воды, а выход конденсатора соединен с трубопроводом прямой сетевой воды. Closest to the proposed one is a district heating system (a.s. N 1800235 A1, SU, MKI F 24 D 11/02), which includes the main and peak heat sources and the consumer, which are remote from each other, consisting in the supply of direct network water through the supply line from the main heat source to the peak and heat consumer and return the return network water through the return line. The remote heat source is equipped with a heat pump containing at least an evaporator and a condenser. In the heat pump, part of the heat of the direct mains water is used to produce steam of the working fluid (in the evaporator), and the condensation of the exhausted steam of the working fluid is carried out by reverse mains water (in the condenser), while the heated water is mixed with direct mains water. In this system, the input and output of the heat pump evaporator are connected to the direct network water pipe, the condenser input of the heat pump is connected to the reverse network water pipe, and the condenser output is connected to the direct network water pipe.

Недостатками известной системы централизованного теплоснабжения являются:
наличие двух магистральных трубопроводов прямой и обратной сетевой воды, что приводит к увеличению капитальной и эксплуатационной составляющей затрат в тепловые сети;
наличие на центральном тепловом пункте (ТЭЦ) последовательно включенных в тракт обратной сетевой воды встроенного пучка конденсатора паровой турбины, сетевых подогревателей нижнего и верхнего отборов для нагрева теплоносителя до температур, обусловленных графиком теплофикационной нагрузки, что приводит к высоким потерям теплоты в трубопроводе прямой сетевой воды и к высоким удельным расходам условного топлива на отпуск теплоты на центральном тепловом пункте (ТЭЦ);
необходимость наличия в удаленном тепловом пункте кроме теплового насоса пиковой водогрейной котельной (ПВК) для покрытия пиковой части графика теплофикационной нагрузки, что приводит к увеличению капитальной и эксплуатационной составляющей затрат в удаленный тепловой пункт.The disadvantages of the known district heating systems are:
the presence of two main pipelines of direct and reverse network water, which leads to an increase in the capital and operational component of the cost of heating networks;
the presence of a built-in steam turbine condenser beam, network heaters of the lower and upper taps for heating the coolant to temperatures determined by the schedule of the heating load, which is consequently high heat losses in the direct network water pipe and to high specific consumption of equivalent fuel for heat supply at the central heating center (CHP);
the need for the presence of a peak hot water boiler (PVC) in addition to the heat pump in the remote heat point to cover the peak part of the heat load schedule, which leads to an increase in the capital and operational cost component of the remote heat point.

Задачей изобретения является создание системы централизованного теплоснабжения, являющейся более экономичной. The objective of the invention is the creation of a district heating system, which is more economical.

Поставленная задача достигается тем, что в известной системе централизованного теплоснабжения, включающей потребители теплоты и горячей воды, центральный тепловой пункт, соединенный подающим трубопроводом прямой сетевой воды с удаленным тепловым пунктом, оборудованным тепловым насосом, содержащем, в свою очередь, как минимум испаритель и конденсатор, причем вход испарителя теплового насоса подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, выход испарителя теплового насоса соединен с потребителем горячей воды, а вход и выход конденсатора теплового насоса подключены к входу потребителю теплоты. The task is achieved by the fact that in the well-known district heating system, including consumers of heat and hot water, a central heating station connected by a direct network water supply pipe to a remote heating station equipped with a heat pump, which in turn contains at least an evaporator and a condenser, moreover, the input of the heat pump evaporator is connected to the direct network water pipe, the output of the heat pump evaporator is connected to the hot water consumer, and the input and output of the condenser heat pump connected to the input of the consumer of heat.

Тепловой насос может быть выполнен абсорбционным бромисто-литиевым. The heat pump can be made of lithium bromide absorption.

На чертеже схематически изображена одна из возможных систем централизованного теплоснабжения, реализующая предлагаемый способ. The drawing schematically shows one of the possible district heating systems that implements the proposed method.

Система содержит трубопровод 1 прямой сетевой воды тепловой сети от центрального теплового пункта (ТЭЦ) к удаленному (например, внутриквартальному) тепловому пункту. Удаленный тепловой пункт содержит тепловой насос, который состоит из генератора 2, конденсатора 3, регенеративного теплообменника 4, испарителя 5, абсорбера 6, бромисто-литиевого тракта 7, контура рабочего агента 8 и отопительного контура 9 циркуляционной воды, обеспечивающей отпуск теплоты потребителю 10. Кроме того, удаленный тепловой пункт оборудован камерой сгорания 11 высокореакционного топлива и дымовой трубой 12 для удаления продуктов сгорания. В систему входит также и потребитель горячей воды 13. При этом вход испарителя 5 теплового насоса подключен к трубопроводу 1 прямой сетевой воды, выход испарителя 5 теплового насоса соединен с потребителем 13 горячей воды, вход потребителя 10 теплоты подключен к выходу конденсатора 3 теплового насоса, выход потребителя 10 теплоты соединен со входом абсорбера 6 теплового насоса, а выход абсорбера 6 соединен со входом конденсатора 3. Связанные между собой конденсатор 3 и абсорбер 6 теплового насоса и потребитель теплоты 10 образуют отопительный контур 9 циркуляционной воды. The system comprises a pipeline 1 of direct network water of a heating network from a central heating station (CHP) to a remote (e.g., intra-quarter) heating station. The remote heat station contains a heat pump, which consists of a generator 2, a condenser 3, a regenerative heat exchanger 4, an evaporator 5, an absorber 6, a lithium bromide path 7, a working agent circuit 8 and a heating water circuit 9 providing heat to the consumer 10. In addition to Moreover, the remote heating unit is equipped with a highly reactive fuel combustion chamber 11 and a chimney 12 to remove combustion products. The system also includes a consumer of hot water 13. In this case, the input of the heat pump evaporator 5 is connected to the direct network water pipe 1, the output of the heat pump evaporator 5 is connected to the hot water consumer 13, the input of heat consumer 10 is connected to the output of the heat pump condenser 3, output the heat consumer 10 is connected to the input of the heat pump absorber 6, and the output of the absorber 6 is connected to the input of the condenser 3. The condenser 3 and the heat pump absorber 6 connected to each other and the heat consumer 10 form a heating circuit ur 9 circulating water.

Данная система работает следующим образом. This system works as follows.

От центрального теплового пункта (ТЭЦ) сетевую воду с температурой, обусловленной режимом отпуска теплоты "по горячему водоснабжению", по трубопроводу прямой сетевой воды 1 подают в удаленный (например, внутриквартальный) тепловой пункт, оборудованный абсорбционным бромисто-литиевым тепловым насосом. Низкопотенциальную теплоту прямой сетевой воды передают воде, циркулирующей в отопительном контуре 9 в испарителе 5 и абсорбере 6 теплового насоса. Повышение температуры воды, циркулирующей в отопительном контуре, до температуры, обусловленной графиком потребления теплоты потребителем 10 в отопительный период, осуществляют в конденсаторе 3 теплового насоса. From the central heat point (CHP), network water with a temperature determined by the heat supply mode “hot water supply” is fed through a direct network water pipe 1 to a remote (for example, intra-quarter) heat station equipped with a lithium-bromide absorption heat pump. The low-grade heat of direct network water is transferred to the water circulating in the heating circuit 9 in the evaporator 5 and the absorber 6 of the heat pump. The temperature of the water circulating in the heating circuit is increased to a temperature determined by the heat consumption schedule by consumer 10 during the heating period, in the condenser 3 of the heat pump.

Процесс повышения температуры в отопительном контуре ведут за счет циркуляции абсорбента и рабочего агента в бромисто-литиевом тракте 7 и контуре рабочего агента 8 соответственно. Для испарения рабочего агента в генератор 2 теплового насоса подают горячие газы, полученные в результате сжигания высокореакционного топлива, например природного газа в камере сгорания 11, которые затем удаляют через дымовую трубу 12. Пар рабочего агента срабатывает в конденсаторе 3 теплового насоса с отдачей теплоты циркуляционной воде отопительного контура 9. В регенеративном теплообменнике 4 теплового насоса осуществляют регенеративный нагрев абсорбента (бромистого лития). The process of increasing the temperature in the heating circuit is carried out due to the circulation of the absorbent and the working agent in the lithium bromide path 7 and the working agent circuit 8, respectively. To evaporate the working agent, hot gases generated by burning highly reactive fuel, for example natural gas in the combustion chamber 11, are supplied to the heat pump generator 2, which are then removed through the chimney 12. The working agent steam is activated in the condenser 3 of the heat pump to transfer heat to the circulating water heating circuit 9. In the regenerative heat exchanger 4 of the heat pump, regenerative heating of the absorbent (lithium bromide) is carried out.

Сетевую воду, охлажденную до температуры, обусловленной графиком "горячего водоснабжения" в испарителе 5 теплового насоса, подают непосредственно в систему горячего водоснабжения потребителю 13 горячей воды. Network water, cooled to a temperature determined by the schedule of "hot water" in the evaporator 5 of the heat pump, is supplied directly to the hot water system to the consumer 13 of hot water.

При этом процесс нагрева сетевой воды на центральном тепловом пункте (ТЭЦ) осуществляют лишь в сетевом подогревателе нижнего теплофикационного отбора до температуры, обусловленной графиком нагрузки по "горячему водоснабжению". At the same time, the process of heating the network water at the central heating station (CHP) is carried out only in the network heater of the lower heating selection to a temperature determined by the load schedule for "hot water supply".

Таким образом, описанная система централизованного теплоснабжения обладает более высокой экономичностью за счет того, что:
1. Система содержит лишь один магистральный трубопровод прямой сетевой воды, что снижает потери в тепловых сетях и затраты в тепловые сети.Thus, the described district heating system has a higher efficiency due to the fact that:
1. The system contains only one main pipeline of direct network water, which reduces losses in heating networks and costs in heating networks.

2. Процесс нагрева сетевой воды на центральном тепловом пункте (ТЭЦ) ведут лишь в сетевом подогревателе нижнего теплофикационного отбора до температур, обусловленных графиком нагрузки "горячего водоснабжения", что, в свою очередь, снижает температуру прямой сетевой воды и как следствие - потери теплоты в трубопроводе прямой сетевой воды. 2. The process of heating network water at a central heating point (CHP) is carried out only in the network heater of the lower heating selection to temperatures determined by the load schedule of "hot water", which, in turn, reduces the temperature of direct network water and, as a result, the heat loss in pipeline direct network water.

3. Снижение температуры прямой сетевой воды ведет к увеличению выработки электроэнергии на тепловом потреблении за счет увеличения пропуска пара в конденсатор паровой турбины на ТЭЦ. 3. Reducing the temperature of direct network water leads to an increase in the generation of electricity from heat consumption by increasing the passage of steam into the condenser of a steam turbine at a thermal power plant.

4. Снижение температуры прямой сетевой воды ведет к уменьшению объемного расхода сетевой воды и, как следствие, - к уменьшению диаметров трубопроводов, что снижает капиталовложения и тепловые потери в них. 4. Reducing the temperature of direct network water leads to a decrease in the volumetric flow rate of network water and, as a result, to a decrease in the diameters of pipelines, which reduces investment and heat losses in them.

5. Снижение температуры прямой сетевой воды ведет к отказу от использования на центральном тепловом пункте (ТЭЦ) пиковых водогрейных котлов (ПВК) и сетевых подогревателей верхнего теплофикационного отбора, что снижает расход топлива на выработку теплоты на ТЭЦ и снижает капиталовложения в ТЭЦ. 5. Reducing the temperature of direct network water leads to the abandonment of the use of peak hot water boilers (PVCs) and network heaters of the upper heating selection at the central heating point (CHP), which reduces fuel consumption for heat generation at CHPs and reduces investment in CHPs.

6. Отсутствие пикового водогрейного котла на удаленном тепловом пункте упрощает схемные и конструктивно-компоновочные решения последнего и снижает капитальную и эксплуатационную составляющую затрат в него. 6. The absence of a peak hot water boiler at a remote heating point simplifies the circuit and structural-layout solutions of the latter and reduces the capital and operational component of the costs in it.

Claims (2)

1. Система централизованного теплоснабжения, включающая потребители теплоты и горячей воды, центральный тепловой пункт, соединенный подающим трубопроводом прямой сетевой воды с удаленным тепловым пунктом, оборудованным тепловым насосом, содержащим по крайней мере испаритель и конденсатор, причем вход испарителя теплового насоса подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, отличающаяся тем, что выход испарителя теплового насоса соединен с потребителем горячей воды, а выход и вход конденсатора теплового насоса подключены к потребителю теплоты. 1. A district heating system, including consumers of heat and hot water, a central heat point connected by a direct network water supply pipe to a remote heat station equipped with a heat pump containing at least an evaporator and a condenser, the heat pump evaporator inlet being connected to a direct network pipe water, characterized in that the output of the heat pump evaporator is connected to the hot water consumer, and the output and input of the heat pump condenser are connected to the consumer w heat. 2. Система централизованного теплоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что тепловой насос выполнен абсорбционным бромисто-литиевым. 2. The district heating system according to claim 1, characterized in that the heat pump is made of lithium bromide absorption.