СИСТЕМА ТЕПЛОЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F24D15/04 F01K17/02 

Изобретение относится к теплоснабжению от водогрейных установок в закрытой системе теплоснабжения.

Существующая в настоящее время система централизованного теплоснабжения сформировалась в 30-е годы. Основой теплофикации является теплоэнергоцентраль, которая производит электроэнергию, а неизбежный по законам термодинамики сброс тепла используется для отопления помещений и осуществляется при сравнительно высокой температуре. Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии на ТЭЦ обеспечивает экономию топлива по сравнению с раздельным производством, однако этот способ обладает следующими недостатками: низкий энергетический коэффициент использования химической энергии топлива, большие потери тепла в теплотрассах, высокая аварийность и малый ресурс теплотрасс, обусловленные высокой температурой теплоносителя.

Известна система отопления и горячего водоснабжения, содержащая котел, поверхностный водоподогреватель, вход последнего по линии охлаждения соединен с выходом котла посредством подающего магистрального трубопровода, а выход - с входом котла посредством обратного магистрального трубопровода, снабженного насосом, выход поверхностного водоподогревателя по линии нагрева подключен к трубопроводу горячего водоснабжения, а также подключенную к подающему магистральному трубопроводу подающую трубу теплосети и подключенную к обратному магистральному трубопроводу обратную трубу теплосети (Авт.св. 1643879, МКИ Кл. F 24 D 3/08). Система дополнительно содержит три перемычки с регулирующими клапанами, первая из которых подключена к обратному магистральному трубопроводу после насоса и к подающей трубе теплосети, вторая - к обратному магистральному трубопроводу между входом котла и местом присоединения первой перемычки и к подающему магистральному трубопроводу между выходом котла и местом присоединения подающей трубы теплосети, третья - к трубопроводу горячего водоснабжения и к обратной трубе теплоносителя, а также система дополнительно содержит два термобаллона, первый из которых установлен в помещении, а второй - на трубопроводе горячего водоснабжения, на обратном магистральном трубопроводе на выходе водоподогревателя установлен регулирующий клапан, причем первый термобаллон соединен с регулирующим клапаном первой перемычки, а второй - с регулирующим клапаном второй перемычки и обратного магистрального трубопровода, причем система содержит бак-аккумулятор и резервный контрольный сосуд, а бак-аккамулятор подключен к обратному магистральному трубопроводу и сообщен посредством трубы переливания-наполнения с резервным контрольным сосудом.

Известная система отопления помещений отличается малой эффективностью и повышенной сложностью.

Известна также система отопления помещений по патенту N 2121114 от 12.11.97 г. Она заключается в оснащении отопительной системы тепловым насосом, установленным с возможностью подключения как к трубопроводу с подогретой водой, так и к трубопроводу с холодной водой, а в цепи теплового насоса установлены два воздушных теплообменника с вентиляторами для охлаждения воздуха в помещении в летнее время и отбора тепла от наружного воздуха в демисезонный период.

Но и эта система малоэффективна.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в оснащении сетевой отопительной системы насосами (термотрансформаторами), включенных в магистраль обратной воды с возможностью изменения теплового графика системы в сторону снижения температур прямой и обратной воды.

Система теплоэнергоснабжения поясняется блок-схемой на чертеже. Она содержит парогенератор 1, паровую многоступенчатую турбину 2, электрогенератор 3, подогреватели питательной воды 4, теплообменник 5 для предварительного прогрева сетевой воды, конденсатор отработанного пара 6, потребитель тепловой энергии 7, использующий тепловой насос 8 (термотрансформатор), теплообменник вода-фреон 9, градирню 10, насосы 11, 12, 13, потребитель тепла 14 с тепловыми приборами конвекторного типа и теплообменники 15, 16 для нагрева сетевой воды.

Система работает следующим образом (один из вариантов).

В парогенераторе 1 производится водяной пар высоких температуры и давления, который подается в многоступенчатую паровую турбину 2, приводящую в действие электрогенератором 3. Паровая турбина имеет отбор пара, который используется для внутренних нужд электростанции и центрального отопления потребителей 7 и 14. Отбор пара при 100^oC служит для регеративной подачи воды через теплообменник 4 и насос 11. Отработанный пар после турбины 2 подается в теплообменники 5 и 6 и по циркуляционному контуру подается в парогенератор 1. Таким образом, парогенератор 1, турбина 2 и теплообменники 5 и 6 образуют циркуляционный контур электростанции. В конденсаторе отработанного пара 6 конденсация пара осуществляется с помощью градирни 10 и насоса 13. Отбор пара при 60^oC служит для подачи тепла потребителям в сетевой отопительный контур, образуемый теплообменниками 16, 15, 9, 5 и насосом 12. При температуре обратной воды в 10^oC она подается в теплообменник предварительного прогрева 5. Температура при этом повышается до 25^oC. В теплообменниках 15 и 16 температура воды повышается до 90^oC и подается потребителям 14, использующим отопительные приборы конвекторного типа (радиаторы). Температура сетевой воды на выходе данных потребителей составляет 60^oC. С помощью теплообменника 9 (вода-фреон) производится отбор тепла с помощью термотрансформатора - теплового насоса 8. Во вторичный контур термотрансформатора подключены потребители 7, у которых в качестве теплонагревательных приборов могут быть как обычные радиаторы, так и с принудительным воздушным обдувом (термовентиляторы).

Интеграция технологии тепловых насосов в систему комбинированной выработки тепловой и электрической энергии приведет к увеличению выработки электроэнергии, к примеру, с 19 до 34%. Физически это достигается за счет снижения эффективной температуры в термодинамическом цикле и снижения потерь в теплотрассах при снижении температуры теплоносителя в магистралях.

В новой системе теплоснабжения потребитель получит тоже количество топлива, но при этом возрастет производство электроэнергии.

По изобретению эффективность использования энергии топлива вырастает на 70%, что, естественно, должно привести к снижению выбросов CO₂.

Переход на низкотемпературный график в тепловых магистралях, кроме снижения тепловых потерь, приведет к увеличению ресурса, снижению аварийности теплотрасс и снижению их стоимости за счет использования более дешевых теплоизолирующих материалов.

Система используется в схемах централизованного теплоэнергоснабжения. Система теплоэнергоснабжения в своем сетевом отопительном контуре содержит тепловые насосы, установленные в магистраль обратной воды, с возможностью снижения температур прямой и обратной воды. Система предусматривает комбинированное производство тепловой и электрической энергии, содержит циркуляционный контур электростанции и сетевой отопительный контур. Техническим результатом является повышение эффективности использование энергии топлива. 1 ил.

Система теплоэнергоснабжения, предусматривающая комбинированное производство тепловой и электрической энергии, содержащая циркуляционный контур электростанции и сетевой отопительный контур, отличающаяся тем, что сетевой отопительный контур оснащен термотрансформаторами - тепловыми насосами, причем они установлены в магистраль обратной воды с возможностью изменения теплового графика системы в сторону снижения температур прямой и обратной воды.