СПОСОБ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F24D3/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в когенерационных системах теплоснабжения (в частности, при теплоснабжении от ТЭЦ) и в системах теплоснабжения с использованием вихревой трубы.

Известен способ теплоснабжения, включающий подачу теплоносителя для его нагрева нагнетателем в теплоисточник - вихревую трубу, с последующей подачей теплоносителя по трубопроводу потребителю и возвращением его в теплоисточник (патент RU 2244881 C1, F24D 3/00, 13.10.2003).

Недостатком данного способа является зависимость температуры теплоносителя, подаваемого потребителю, от изменения тепловой нагрузки потребителя и производительности нагнетателя теплоносителя в теплоисточник, что приводит к дестабилизации температуры воздуха в помещениях потребителя.

Известен также способ теплоснабжения, заключающийся в том, что подачу теплоносителя для его нагрева осуществляют нагнетателем теплоносителя в теплоисточник - вихревую трубу, на выходе из которой теплоноситель по соответствующим трубопроводам разделяют на холодный и горячий потоки, при этом горячий поток подают потребителю, а затем возвращают к нагнетателю теплоносителя, а холодный поток подают к нагнетателю теплоносителя через теплообменник, к которому подводят теплоту от низкопотенциального источника (патент RU 2252366 C1, F24D 3/02, 13.10.2003).

Недостатком данного способа является зависимость температуры теплоносителя, подаваемого потребителю, от изменения тепловой нагрузки потребителя и производительности нагнетателя теплоносителя в теплоисточник, что приводит к дестабилизации температуры воздуха в помещениях потребителя.

Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в уменьшении зависимости температуры теплоносителя, подаваемого потребителю, от изменения тепловой нагрузки потребителя и изменения производительности нагнетателя теплоносителя в теплоисточник, а также в поддержании температуры холодного потока на входе в теплообменник в заданных пределах.

Решение технической задачи заключается в том, что подачу теплоносителя для его нагрева осуществляют нагнетателем в теплоисточник - вихревую трубу, на выходе из которой теплоноситель разделяют на холодный и горячий потоки, причем горячий поток теплоносителя подают потребителю с возвращением его через нагнетатель в теплоисточник, а холодный поток теплоносителя подают в теплообменник, где подогревают внешним источником теплоты и подают к узлу смешения с горячим потоком теплоносителя, при этом количество теплоты, подаваемой в теплообменник от внешнего источника, регулируют для поддержания температуры теплоносителя, выходящего из узла смешения, в соответствии с температурным графиком, причем сначала осуществляют контроль температуры холодного потока теплоносителя на входе в теплообменник и используют его для регулирования производительности нагнетателя в теплоисточник - вихревую трубу, а затем осуществляют контроль температуры смешанного потока теплоносителя после узла смешения и дополнительно регулируют количество теплоты, подаваемой в теплообменник от внешнего источника, таким образом, чтобы температура теплоносителя, выходящего из узла смешения, находилась в соответствии с температурным графиком при его отклонении, причем в качестве внешнего источника теплоты в теплообменнике используют пар от паровой турбины когенерационного источника, а регулирование производительности нагнетателя в теплоисточник осуществляют в соответствии с выражением

где Р - производительность нагнетателя в виде числа оборотов электродвигателя нагнетателя;

Т_з, Т_и - температура заданного и измеренного холодного потока теплоносителя на входе в теплообменник;

δТ_з - заданное отклонение температуры холодного потока теплоносителя на входе в теплообменник;

sign_ΔТ - знак разности _ΔТ=Т_и-Т_з;

К - коэффициент пропорциональности.

На чертеже изображена функциональная схема системы теплоснабжения, поясняющая способ. Система теплоснабжения содержит нагнетатель теплоносителя 1, подключенный к теплоисточнику - вихревой трубе 2, выход которой связан трубопроводами 3 и 4 соответственно холодного и горячего потоков теплоносителя с теплообменником 6 и одним из входов узла смешения 5, а второй вход узла смешения связан трубопроводом 7 с выходом теплообменника 6. Выход узла смешения соединен трубопроводом 8 с входом потребителя 9, а выход потребителя связан трубопроводом 10 с входом нагнетателя теплоносителя 1. Вход регулирующего органа 11 связан с внешним источником теплоты 12, а выход - с теплообменником 6. Датчик температуры 13 установлен в трубопроводе 3 на входе в теплообменник и подключен к входу управляющего устройства 14, связанного с нагнетателем 1. Датчик температуры наружного воздуха 15 и датчик температуры 16, установленный в трубопроводе 8 на входе к потребителю, подключены к входам управляющего устройства 17, связанного с регулирующим органом 11.

Способ теплоснабжения заключается в следующем. Подачу теплоносителя для его нагрева осуществляют нагнетателем 1 в теплоисточник - вихревую трубу 2, на выходе из которой теплоноситель разделяют на холодный и горячий потоки, причем горячий поток теплоносителя по трубопроводу 4 подают к одному из входов узла смешения 5, а холодный поток теплоносителя по трубопроводу 3 подают в теплообменник 6, где подогревают внешним источником теплоты и подают по трубопроводу 7 к второму входу узла смешения 5. От узла смешения поток теплоносителя по трубопроводу 8 направляют потребителю 9, а от потребителя возвращают по трубопроводу 10 через нагнетатель теплоносителя 1 в теплоисточник 2. Количество теплоты, подаваемое от внешнего источника 12 в теплообменник 6, изменяют регулирующим органом 11 для поддержания температуры теплоносителя, выходящего из узла смешения по трубопроводу 8, в соответствии с температурным графиком. При изменении тепловой нагрузки потребителем 9 изменяется температура в трубопроводе 10 на входе нагнетателя теплоносителя 1, отчего изменяется температура холодного потока в трубопроводе 3 на входе в теплообменник 6. Датчиком 13 осуществляют контроль температуры холодного потока теплоносителя в трубопроводе 3 на входе в теплообменник 6 и в зависимости от разности заданной и измеренной температур управляющим устройством 14 регулируют производительность нагнетателя 1 в теплоисточник - вихревую трубу 2, на выходе которой в трубопроводе 4 происходит изменение температуры (например, повышение) горячего потока теплоносителя. Датчиками температуры наружного воздуха 15 и температуры теплоносителя 16 осуществляют контроль температуры теплоносителя, направляемого к потребителю, на соответствие температурному графику, при этом управляющим устройством 17 дополнительно регулируют количество теплоты, подаваемой в теплообменник 6 от внешнего источника теплоты 12, регулирующим органом 11 таким образом, чтобы температура теплоносителя не отклонялась от температурного графика не только в зависимости от температуры внешней среды (наружного воздуха), но и от изменения температуры в трубопроводе 4 в процессе регулирования температуры холодного потока в трубопроводе 3. В качестве источника внешней теплоты 12, подаваемой в теплообменник 6, используют пар от паровой турбины когенерационного источника, а регулирование производительности нагнетателя в теплоисточник осуществляют в соответствии с выражением

где Р - производительность нагнетателя в виде числа оборотов электродвигателя нагнетателя;

Т_з, Т_и - температур заданного и измеренного холодного потока теплоносителя на входе в теплообменник;

δT_з - заданное отклонение температуры холодного потока теплоносителя на входе в теплообменник;

sign_ΔТ - знак разности _ΔТ=Т_и-Т_з;

К - коэффициент пропорциональности.

Например, если изменение нагрузки потребителя повышает температуру теплоносителя (Т_и) на входе в теплообменник 6 до 55°С и превышает требуемую (Т_з=50°С) на 5°С, а нормируемое отклонение (δТ_з) составляет ±2°С (диапазон 48-52°С), то управляющее устройство 14 повышает производительность (число оборотов электродвигателя) нагнетателя 1 и понижает температуру теплоносителя на входе в теплообменник, например, до 51°С, т.е. на

_ΔТ=Т_и-Т_з=51-50°С=+1°С<δТ_з.

При этом температура теплоносителя, подаваемого на вход узла смешения и к потребителю по трубопроводу 4, повышается и датчик температуры 16, контролирующий температуру в трубопроводе 8, передает сигнал управляющему устройству 17, связанному с регулирующим органом 11, который уменьшает расход теплоты в теплообменник 6 от источника 12.

Таким образом, при изменении тепловой нагрузки потребителя изменяется температура холодного потока на входе теплообменника, которая регулируется в заданных пределах, что приводит к изменению температуры горячего потока в узле смешения и нарушает соответствие температуры теплоносителя заданному температурному графику. Однако указанное изменение температуры фиксируется соответствующим датчиком и осуществляется регулировка подачи теплоты в теплообменник, что приводит к восстановлению соответствия температуры в трубопроводе подачи теплоносителя к потребителю заданному температурному графику, что и уменьшает зависимость температуры теплоносителя, подаваемого потребителю, от изменения его тепловой нагрузки.

Важным фактором является то, что подача из вихревой трубы охлажденного потока теплоносителя в теплообменник в заданном температурном диапазоне и регулирование подачи теплоты от внешнего источника теплоты в теплообменник в зависимости от изменения температуры в точке смешения потоков теплоносителя повышает КПД внешнего источника, подающего теплоту в теплообменник, в частности КПД паровой турбины ТЭЦ, используемой в качестве внешнего источника теплоты, подаваемой в теплообменник.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в когенерационных системах теплоснабжения (в частности при теплоснабжении от ТЭЦ) и в системах теплоснабжения с использованием вихревой трубы. Технический результат: уменьшение зависимости температуры теплоносителя, подаваемого потребителю, от изменения тепловой нагрузки потребителя и изменения производительности нагнетателя теплоносителя в теплоисточник, а также в поддержании температуры холодного потока на входе в теплообменник в заданных пределах. Способ теплоснабжения заключается в том, что подачу теплоносителя для его нагрева осуществляют нагнетателем в теплоисточник - вихревую трубу, на выходе из которой теплоноситель разделяют на холодный и горячий потоки, причем горячий поток теплоносителя подают потребителю с возвращением его через нагнетатель в теплоисточник, а холодный поток теплоносителя подают в теплообменник, где подогревают внешним источником теплоты и подают к узлу смешения с горячим потоком теплоносителя, при этом количество теплоты, подаваемой в теплообменник от внешнего источника, регулируют для поддержания температуры теплоносителя, выходящего из узла смешения, в соответствии с температурным графиком. Контроль температуры холодного потока теплоносителя осуществляют на входе в теплообменник и используют его для регулирования производительности нагнетателя в теплоисточник - вихревую трубу, а затем осуществляют контроль температуры смешанного потока теплоносителя после узла смешения и дополнительно регулируют количество теплоты, подаваемой в теплообменник от внешнего источника теплоты, таким образом, чтобы температура теплоносителя, выходящего из узла смешения, находилась в соответствии с температурным графиком при его отклонении. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ теплоснабжения, заключающийся в том, что подачу теплоносителя для его нагрева осуществляют нагнетателем в теплоисточник - вихревую трубу, на выходе из которой теплоноситель разделяют на холодный и горячий потоки, причем горячий поток теплоносителя подают потребителю с возвращением его через нагнетатель в теплоисточник, а холодный поток теплоносителя подают в теплообменник, где подогревают внешним источником теплоты и подают к узлу смешения с горячим потоком теплоносителя, при этом количество теплоты, подаваемой в теплообменник от внешнего источника, регулируют для поддержания температуры теплоносителя, выходящего из узла смешения, в соответствии с температурным графиком, отличающийся тем, что осуществляют контроль температуры холодного потока теплоносителя на входе в теплообменник и используют его для регулирования производительности нагнетателя в теплоисточник - вихревую трубу, а затем осуществляют контроль температуры смешанного потока теплоносителя после узла смешения и дополнительно регулируют количество теплоты, подаваемой в теплообменник от внешнего источника теплоты, таким образом, чтобы температура теплоносителя, выходящего из узла смешения, находилась в соответствии с температурным графиком при его отклонении.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве внешнего источника теплоты в теплообменнике используют пар от паровой турбины когенерационного источника.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулирование производительности нагнетателя в теплоисточник осуществляют в соответствии с выражением

где Р - производительность нагнетателя в виде числа оборотов электродвигателя нагнетателя;

Т_з, Т_и - температура заданного и измеренного холодного потока теплоносителя на входе в теплообменник;

δТ_з - заданное отклонение температуры холодного потока теплоносителя на входе в теплообменник;

sign_ΔT - знак разности _ΔТ=Т_и-Т_з;

К - коэффициент пропорциональности.