СИСТЕМА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F24D3/08 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при снабжении потребителей теплотой и горячей водой.

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.

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.

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.

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.

Задачей изобретения является создание системы централизованного теплоснабжения, являющейся более экономичной.

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.

Тепловой насос может быть выполнен абсорбционным бромисто-литиевым.

На чертеже схематически изображена одна из возможных систем централизованного теплоснабжения, реализующая предлагаемый способ.

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.

Данная система работает следующим образом.

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.

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).

Сетевую воду, охлажденную до температуры, обусловленной графиком "горячего водоснабжения" в испарителе 5 теплового насоса, подают непосредственно в систему горячего водоснабжения потребителю 13 горячей воды.

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".

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при снабжении потребителей теплотой и горячей водой. Система содержит потребители теплоты и горячей воды, центральный тепловой пункт (ТЭЦ), соединенный подающим трубопроводом прямой сетевой воды с удаленным тепловым пунктом, оборудованным тепловым насосом, вход испарителя которого подключен к трубопроводу, а выход соединен с потребителем горячей воды, вход потребителя теплоты подключен к выходу конденсатора теплового насоса, выход потребителя теплоты соединен с входом абсорбера теплового насоса, а выход абсорбера - с входом конденсатора теплового насоса. Техническим результатом является повышение экономичности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

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. 2. Система централизованного теплоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что тепловой насос выполнен абсорбционным бромисто-литиевым.