СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F01K17/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения, использующих тепло, генерируемое на ТЭЦ и районных теплоснабжающих станциях (РТС).

Известна система теплоснабжения, состоящая из теплофикационной энергоустановки, включающей основной паросиловой контур, контур первичной сетевой воды (ТЭЦ), соединенный тепломагистралями через перемычки-трубопроводы с контуром первичной сетевой воды водогрейного котла теплоснабжающей установки (РТС) с запорными задвижками на тепломагистралях, соединяющих контуры первичной сетевой воды (Соколов Е.Я. и др. Теплофикация Москвы - М.: Энергия, 1980, стр.168-170).

Недостатком известной системы теплоснабжения, использующей тепло генерируемое на ТЭЦ и РТС, является недостаточная экономичность и эффективность, особенно в период отопления, из-за работы по раздельным схемам от ТЭЦ и РТС. ТЭЦ и РТС работают независимо друг от друга и только в аварийных случаях осуществляется их совместная работа. Задачей предлагаемого технического решения является повышение экономичности системы теплоснабжения ТЭЦ и РТС за счет повышения удельной выработки электроэнергии и экономии топлива на ТЭЦ и РТС, а также повышение надежности системы теплоснабжения.

Из известных систем наиболее близкой является система теплоснабжения (см. RU №2095581, кл. F 01 К 17/02, 10.11.1997), содержащая теплоцентраль (ТЭЦ) с основным паросиловым контуром и контуром сетевой воды ТЭЦ, включающим подогреватель сетевой воды и пиковый водогрейный котел, соединенный с потребителем тепла ТЭЦ, контур сетевой воды районной теплоснабжающей станции (РТС) с потребителями тепла и теплонасосную установку (ТНУ), размещенную между контуром сетевой воды ТЭЦ и контуром сетевой воды районной теплоснабжающей станции (РТС), с запорными задвижками на трактах обратной сетевой воды обоих контуров.

Организация отбора низкопотенциального тепла по такой схеме и его доставка потребителю обеспечивает снижение расхода электроэнергии на привод компрессора теплонасосной установки, но не позволяет достигнуть высоких значений коэффициента преобразования низкопотенциальной теплоты в высокотемпературную из-за различия разных схем присоединения потребителей по зависимым и независимым схемам.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение тепловой экономичности и надежности работы ТЭЦ и РТС за счет увеличения удельной выработки электроэнергии и снижения расхода топлива на ТЭЦ и РТС в результате вовлечения сбросной низкопотенциальной теплоты, ранее неизбежно теряемой в системе охлаждающей воды.

Технический результат достигается тем, что система теплоснабжения, содержащая теплоцентраль (ТЭЦ) с основным паросиловым контуром и контуром сетевой воды ТЭЦ, включающим подогреватель сетевой воды и пиковый водогрейный котел, соединенный с потребителем тепла ТЭЦ, контур сетевой воды районной теплоснабжающей станции (РТС) с потребителями тепла и теплонасосную установку (ТНУ), размещенную между контуром сетевой воды ТЭЦ и контуром сетевой воды районной теплоснабжающей станции (РТС), с запорными задвижками на трактах обратной сетевой воды обоих контуров, содержит дополнительную задвижку, соединяющую выход пикового водогрейного котла ТЭЦ с выходом конденсатора ТНУ, и дополнительную задвижку, соединяющую тракты обратной сетевой воды обоих контуров, а в контур сетевой воды РТС включен водогрейный котел.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где изображена принципиальная схема системы теплоснабжения ТЭЦ и РТС.

Система теплоснабжения, содержит теплоцентраль (ТЭЦ) с основным паросиловым контуром, включающим теплофикационную турбину 1 и контур сетевой воды ТЭЦ, включающий подогреватель сетевой воды 2 и насос сетевой воды 3. Основной паросиловой контур включает конденсатор охлаждающей воды 4, конденсаторный насос 5, регенеративные подогреватели основного конденсата 6 теплофикационной турбины 1. В контур сетевой воды ТЭЦ включен пиковый водогрейный котел 7, соединенный с потребителем 8 тепла ТЭЦ. Система содержит также контур охлаждающей воды, включающий градирню 9 и насосы охлаждающей воды 10. В контур сетевой воды районной теплоснабжающей станции (РТС) включен водогрейный котел 11, сетевой насос 12 и теплопотребители 13. Другое типовое оборудование, необходимое для ТЭЦ и РТС, на чертеже не указано. Система теплоснабжения содержит теплонасосную установку (ТНУ) 14, размещенную между контуром сетевой воды ТЭЦ и контуром сетевой воды районной теплоснабжающей станции (РТС), с запорными задвижками 15-20. Запорные задвижки 15 и 16 соединяют тепломагистрали контуров сетевой воды ТЭЦ и сетевой воды РТС.

Вход и выход теплонасосной установки 14 по тракту испарителя подключен к тракту обратной сетевой воды ТЭЦ и соответственно к выходу теплового потребителя 8 и входу насоса сетевой воды 3 ТЭЦ, а вход и выход конденсатора теплонасосной установки 14 соединен с трактом обратной сетевой воды РТС, с выходом потребителя тепла 13 и входом насоса сетевой воды 12, а теплопроводы обратной сетевой воды обоих контуров ТЭЦ и РТС снабжены задвижками 17-20 (которые могут быть выполнены запорно-регулирующими), обеспечивающими совместную работу теплофикационной турбоустановки 1, теплонасоной установки 14 и водогрейного котла 11 на РТС.

Теплонасосная установка оснащена устройствами и приборами, позволяющими автоматически поддерживать необходимую температуру воды на выходе из конденсатора или испарителя.

Система теплоснабжения работает следующим образом.

В период отопления задвижки 15, 16, 17, 19 закрыты, а задвижки 18 и 20 открыты. При этом обратная сетевая вода теплофикационной турбины 1 после теплового потребителя ТЭЦ поступает в испаритель теплонасосной установки 14, где она захолаживается. Затем охлажденная сетевая вода подается на встроенный в конденсатор паровой турбины дополнительный подогреватель сетевой воды, в свою очередь входящий в состав подогревателей 2. В дополнительном подогревателе происходит нагрев сетевой воды, что приводит к увеличению расхода пара на сетевые подогреватели и тем самым уменьшению расхода пара в систему охлаждающей воды. Таким образом, снижаются потери теплоты в холодном источнике, в результате растут выработка электроэнергии на тепловом потреблении и кпд турбоустановки, а это ведет к уменьшению расхода топлива в сравнении с ее выработкой на конденсационном потоке пара. Далее сетевая вода нагревается по традиционной схеме из отборов пара теплофикационной турбины 1 и в пиковом водогрейном котле 7, установленном на ТЭЦ.

Одновременно с процессом захолаживания обратной сетевой воды контура ТЭЦ в конденсаторе теплонасосной установки 14 происходит частичный подогрев обратной сетевой воды контура РТС, которая поступает с более высокой температурой в водогрейный котел 11, установленный на РТС. В результате уменьшается подогрев сетевой воды в самом водогрейном котле 11 РТС и, как следствие, снижается расход топлива на теплоснабжение на РТС.

В неотопительный период ТЭЦ и РТС работают по раздельной схеме теплоснабжения, но с пониженной тепловой нагрузкой - нагрузкой горячего водоснабжения, что существенно снижает тепловую экономичность как ТЭЦ, так и РТС из-за повышенного пережога топлива. В неотопительный период включение теплового насоса позволит уменьшить пережог топлива. В аварийных ситуациях повышается надежность системы теплоснабжения, поскольку теплонасосная установка может работать, используя низкопотенциальное тепло водопроводной воды, канализационных стоков и др.

Изобретение позволяет повысить тепловую экономичность и надежность работы ТЭЦ и РТС за счет увеличения удельной выработки электроэнергии и снижения расхода топлива на ТЭЦ и РТС в результате вовлечения сбросной низкопотенциальной теплоты, ранее неизбежно теряемой в системе охлаждающей воды, причем благодаря незначительной разнице температур потоков обратной сетевой воды, возвращаемой на ТЭЦ и РТС, возможно достигнуть белее высоких значений коэффициента преобразования низкопотенциальной теплоты в высокотемпературную теплоту по сравнению с известными решениями использования теплонасосных установок в системах теплоснабжения.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения, использующих тепло, генерируемое на ТЭЦ и районной теплоснабжающей станции (РТС). Между первичными контурами сетевой воды ТЭЦ и РТС, объединенных между собой, размещена теплонасосная установка, подключенная по тракту испарителя к тракту обратной сетевой воды ТЭЦ, а по тракту конденсатора к тракту обратной сетевой воды РТС, с установкой регулирующих задвижек на трактах обратной сетевой воды обоих контуров. Изобретение позволяет повысить тепловую экономичность работы ТЭЦ и РТС и надежность системы теплоснабжения. 1 ил.

Система теплоснабжения, содержащая теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) с основным паросиловым контуром и контуром сетевой воды ТЭЦ, включающим подогреватель сетевой воды и пиковый водогрейный котел, соединенный с потребителем тепла ТЭЦ, контур сетевой воды районной теплоснабжающей станции (РТС) с потребителями тепла и теплонасосную установку (ТНУ), размещенную между контуром сетевой воды ТЭЦ и контуром сетевой воды районной теплоснабжающей станции (РТС), с запорными задвижками на трактах обратной сетевой воды обоих контуров, отличающаяся тем, что содержит дополнительную задвижку, соединяющую выход пикового водогрейного котла ТЭЦ с выходом конденсатора ТНУ, и дополнительную задвижку, соединяющую тракты обратной сетевой воды обоих контуров, а в контур сетевой воды РТС включен водогрейный котел.