СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК F24D3/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в комбинированных системах теплоснабжения (в частности, при теплоснабжении от ТЭЦ и мини ТЭЦ).

Известна система теплоснабжения, содержащая нагнетатель теплоносителя, подключенный к вихревой трубе, выход которой связан трубопроводами холодного и горячего потоков теплоносителя с теплообменником и одним из входов узла смешения, второй вход которого связан трубопроводом с выходом теплообменника, а узел смешения соединен трубопроводом с входом потребителя, выход которого связан трубопроводом с входом нагнетателя теплоносителя, вход регулирующего органа связан с внешним источником теплоты, а выход - с теплообменником, датчик температуры установлен в трубопроводе на входе в теплообменник и подключен к входу управляющего устройства, связанного с нагнетателе, датчики температуры наружного воздуха и температуры теплоносителя подключены к входам управляющего устройства, связанного с регулирующим органом (Патент РФ №2304255, МПК F24D 3/02, пуб. 2007 г.).

Недостатком известного устройства является перебойная подача потребителю тепловой энергии в периоды проведения профилактических, аварийных и регламентных работ (резервирование подачи тепловой энергии).

Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в повышении надежности теплоснабжения за счет бесперебойной подачи потребителю тепловой энергии в периоды проведения профилактических, аварийных и регламентных работ (резервирование подачи тепловой энергии).

Техническая задач достигается тем, что система теплоснабжения, выполненная в виде контура, содержащего теплообменник, включающий узел смешения, связанный через регулирующий орган с внешним источником теплоты, нагнетатель теплоносителя, подключенный к вихревой трубе, выход которой связан трубопроводами соответственно холодного и горячего потоков теплоносителя с теплообменником и одним из входов узла смешения, а второй вход узла смешения связан трубопроводом с выходом теплообменника, выход узла смешения соединен трубопроводом с входом потребителя, а выход потребителя связан трубопроводом с входом нагнетателя теплоносителя, вход регулирующего органа связан с внешним источником теплоты, а выход - с теплообменником, датчик температуры теплоносителя установлен в трубопроводе на входе в теплообменник и подключен к входу управляющего устройства, связанного с нагнетателем теплоносителя, датчик температуры наружного воздуха и датчик температуры теплоносителя, установленный в трубопроводе на входе к потребителю, подключены к входам управляющего устройства, связанного с регулирующим органом, система снабжена вторым контуром, аналогичны первому, причем в оба контура включены контроллеры, которые через электрические клапаны связи и потребитель связаны с теплоисточниками, каждый из которых содержит узел смешения, связанный через регулирующий орган с внешним источником теплоты, а через нагнетатель теплоносителя контроллеры подключены к вихревой трубе.

Технический результат заключается в повышении надежности теплоснабжения за счет бесперебойной подачи потребителю тепловой энергии в периоды проведения профилактических, аварийных и регламентных работ и резервирование подачи тепловой энергии.

Сущность поясняется чертежом, на котором представлена схема системы теплоснабжения.

Схема теплоснабжения состоит из двух подключенных к потребителю контуров, каждый из которых содержит следующие элементы: нагнетатель 1 теплоносителя, подключенный к вихревой трубе 2, выход которой связан трубопроводами 3 и 4 соответственно холодного и горячего потоков тепло носителя с теплообменником 5 и одним из входов узла смешения 6, а второй вход узла 6 смешения связан трубопроводом 7 с выходом теплообменника 5. Выход узла 6 смешения соединен трубопроводом 8 с входом потребителя 9, а выход потребителя 9 связан трубопроводом 10 с входом нагнетателя 1 теплоносителя. Вход регулирующего органа 11 связан с внешним источником 12 теплоты, а выход - с теплообменником 5. Датчик 13 температуры установлен в трубопроводе 3 на входе в теплообменник 5 и подключен к входу управляющего устройства 14, связанного с нагнетателем 1. Датчик 15 температуры наружного воздуха и датчик 16 температуры теплоносителя, установленный в трубопроводе 8 на входе к потребителю 9, подключены к входам управляющего устройства 17, связанного с регулирующим органом 11. Контроллеры K2 и K2' через электрические клапаны связи M₁, M₁', М₂, М₂' и потребитель 9 связаны с теплоисточниками 18 и 19, каждый из которых содержит узел 6 смешения, связанный через регулирующий орган 11 с внешним источником 12 теплоты. Контролеры К1 и К1' через нагнетатель 1 теплоносителя подключены к вихревой трубе 2.

Система работает следующим образом.

Подачу теплоносителя для его нагрева осуществляют нагнетателем 1 в 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 6 смешения, а холодный поток теплоносителя по трубопроводу 3 подают в теплообменник 5, где подогревают внешним источником теплоты и подают по трубопроводу 7 к второму входу узла 6 смешения. От узла 6 смешения поток теплоносителя по трубопроводу 8 направляют потребителю 9, а от потребителя возвращают по трубопроводу 10 через нагнетатель теплоносителя 1 в вихревую трубу 2. Количество теплоты, подаваемое от внешнего источника 12 в теплообменник 5, изменяют регулирующим органом 11 для поддержания температуры теплоносителя, выходящего из узла 6 смешения по трубопроводу 8, в соответствии с температурным графиком. При изменении тепловой нагрузки потребителем 9 изменяется температура в трубопроводе 10 на входе нагнетателя 1 теплоносителя, отчего изменяется температура холодного потока в трубопроводе 3 на входе в теплообменник 5. Датчиком 13 осуществляют контроль температуры холодного потока теплоносителя в трубопроводе 3 на входе в теплообменник 5 и в зависимости от разности заданной и измеренной температуры управляющим устройством 14 регулируют производительность нагнетателя 1 в вихревую трубу 2, на выходе которой в трубопроводе 4 происходит изменение температуры (например, повышение) горячего потока теплоносителя. Датчиками 15 температуры наружного воздуха и датчиками 16 температуры теплоносителя осуществляют контроль температуры теплоносителя, направляемого к потребителю 9, в соответствии с температурным графиком, при этом управляющим устройством 17 дополнительно регулируют количество теплоты, подаваемой в теплообменник 5 от внешнего источника 12 теплоты, 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 внешнего источника 12 теплоты, подаваемой в теплообменник 5, используют пар от паровой турбины ТЭЦ или мини ТЭЦ.

Например, если изменение нагрузки потребителя 9 повышает температуру теплоносителя (T_u) на входе в теплообменник 5 до 55°С и превышает требуемую (T_з=50°С) на 5°С, а нормируемое отклонение (δT,) 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 5, например, до 51°С, т.е. на:

при этом температура теплоносителя, подаваемого на вход узла 6 смешения и к потребителю 9 по трубопроводу 4, повышается и датчик 16 температуры, контролирующий температуру в трубопроводе 8, передает сигнал управляющему устройству 17, связанному с регулирующим органом 11, который уменьшает расход теплоты в теплообменник 5 от внешнего источника 12 теплоты.

Таким образом, при изменении тепловой нагрузки обобщенного потребителя 9 изменяется температура холодного потока на его входе, которая регулируется в заданных пределах, что приводит к изменению температуры горячего потока в узле 6 смешения, и нарушает соответствие температуры теплоносителя заданному температурному графику. Однако указанное изменение температуры фиксируется соответствующим датчиком и осуществляется регулировка подачи теплоты в теплообменник 5, что приводит к восстановлению соответствия температуры в трубопроводе подачи теплоносителя к потребителю 9 заданному температурному графику.

Важным фактором является то, что подача из вихревой трубы 2 охлажденного потока теплоносителя в теплообменник 5 в заданном температурном диапазоне и регулирование подачи теплоты от ТЭЦ в теплообменник 5 в зависимости от изменения температуры в точке смешения потоков теплоносителя повышает КПД ТЭЦ.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в комбинированных системах теплоснабжения (в частности, при теплоснабжении от ТЭЦ или мини ТЭЦ). Система теплоснабжения выполнена в виде контура, содержащего теплообменник, включающий узел смешения, связанный через регулирующий орган с внешним источником теплоты, нагнетатель теплоносителя, подключенный к вихревой трубе, выход которой связан трубопроводами соответственно холодного и горячего потоков теплоносителя с теплообменником и одним из входов узла смешения, а второй вход узла смешения связан трубопроводом с выходом теплообменника, выход узла смешения соединен трубопроводом с входом потребителя, а выход потребителя связан трубопроводом с входом нагнетателя теплоносителя, вход регулирующего органа связан с внешним источником теплоты, а выход - с теплообменником, датчик температуры теплоносителя установлен в трубопроводе на входе в теплообменник и подключен к входу управляющего устройства, связанного с нагнетателем теплоносителя, датчик температуры наружного воздуха и датчик температуры теплоносителя, установленный в трубопроводе на входе к потребителю, подключены к входам управляющего устройства, связанного с регулирующим органом. Система теплоснабжения снабжена вторым контуром, аналогичным первому, причем в оба контура включены контроллеры, которые через электрические клапаны связи и потребитель связаны с теплоисточниками, каждый из которых содержит узел смешения, связанный через регулирующий орган с внешним источником теплоты, а через нагнетатель теплоносителя контроллеры подключены к вихревой трубе. Технический результат заключается в повышении надежности теплоснабжения за счет резервирования подачи тепловой энергии потребителю. 1 ил.

Система теплоснабжения, выполненная в виде контура, содержащего теплообменник, включающий узел смешения, связанный через регулирующий орган с внешним источником теплоты, нагнетатель теплоносителя, подключенный к вихревой трубе, выход которой связан трубопроводами соответственно холодного и горячего потоков теплоносителя с теплообменником и одним из входов узла смешения, а второй вход узла смешения связан трубопроводом с выходом теплообменника, выход узла смешения соединен трубопроводом с входом потребителя, а выход потребителя связан трубопроводом с входом нагнетателя теплоносителя, вход регулирующего органа связан с внешним источником теплоты, а выход - с теплообменником, датчик температуры теплоносителя установлен в трубопроводе на входе в теплообменник и подключен к входу управляющего устройства, связанного с нагнетателем теплоносителя, датчик температуры наружного воздуха и датчик температуры теплоносителя, установленный в трубопроводе на входе к потребителю, подключены к входам управляющего устройства, связанного с регулирующим органом, отличающаяся тем, что она снабжена вторым контуром, аналогичным первому, причем в оба контура включены контроллеры, которые через электрические клапаны связи и потребитель связаны с теплоисточниками, каждый из которых содержит узел смешения, связанный через регулирующий орган с внешним источником теплоты, а через нагнетатель теплоносителя контроллеры подключены к вихревой трубе.