Система теплоснабжения военных объектов и населенных пунктов Российский патент 2023 года по МПК F22B31/00 F24D10/00 

Изобретение относится к области энергетики, в частности, к системам теплоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием природного газа и биогаза в качестве источников для производства тепловой энергии.

Известна закрытая водяная система централизованного теплоснабжения, включающая двухтрубные магистральные тепловые сети, к которым подключены потребители тепла - системы отопления и системы горячего водоснабжения зданий и сооружений. Последние подключены к тепловым сетям через тепловые пункты с теплообменниками-подогревателями, которые могут быть одно- и двухступенчатыми и подключаются к тепловым сетям по параллельной, последовательной или смешанной схеме (Патент РФ №2117876, опубл. от 20.08.1998).

Известна система теплоснабжения и/или горячего водоснабжения комплексного потребителя тепловой энергии, включающего локальные потребители в виде отдельных зданий или сооружений, объединенных, например, в архитектурно-строительные группы, микрорайоны, кварталы или населенные пункты, характеризующаяся тем, что она представляет собой гидравлическую систему, включающую распределительную сеть трубопроводов, сообщенных по теплоносителю с источником теплоснабжения, например котельной с локальными потребителями тепловой энергии, запорную и/или запорно-регулировочную арматуру с запирающим элементом, насосное и другое оборудование (Патент РФ №2364798, опубл. от 20.08.2009, Бюл. №23).

Известно устройство системы централизованного теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, имеющих тепловые пункты, соединенные с прямым и обратным магистральными трубопроводами централизованной системы циркуляции теплоносителя от центральной котельной (Патент РФ №2168113, опубл. от 27.05.2001, Бюл. №15).

Известна автономная система теплоснабжения обособленных населенных пунктов, содержащая котельную установку с водогрейным котлом и горелкой, к которой подключен газопровод природного газа, подключенные к котлу трубопроводы нагретой и обратной воды, местные системы отопления и горячего водоснабжения конечных потребителей, подключенные к трубопроводам нагретой и обратной воды через тепловые пункты (Хаванова П.А. Источники теплоты автономных систем теплоснабжения. Журнал АВОК. 2002, №1, с. 14-21).

Недостатком данного технического решения является необходимость использования сетевого трубопроводного природного газа, имеющего значительную протяженность трубопроводов от магистрального газопровода до обособленных населенных пунктов.

Известна биогазовая установка для переработки фекально-бытовых сточных вод жилых зданий населенных пунктов и жилых массивов в биогаз, содержащая песколовку, корпус с технологическими патрубками, разделенный перегородкой на камеры кислого и метанового брожения с размещенными под ними сборниками бражки, и микрофильтры, при этом камера метанизации сообщена со сборником бражки камеры метанового брожения и емкостью для товарного биогаза (Патент РФ №2 092 458, опубл. от 10.10.1997).

Известно устройство газгольдера для сбора и хранения биогаза, содержащее наружную и внутреннюю секции, колокол, концентрическую перегородку, жестко соединенную с колоколом, трубы для подвода и отвода биогаза и диоксида углерода и греющего газгольдер теплоносителя, при этом полость газгольдера разделена концентрической перегородкой на две секции: наружную для сбора биогаза и внутреннюю для сбора двуокиси углерода (Патент РФ №2306478, опубл. от 20.09.2007, Бюл. №26).

Известно устройство блочно-модульной котельной, включающий в себя тепломеханическое оборудование, оборудование автоматики безопасности, регулирования и КИП, оборудование электрики и освещения, оборудование газоснабжения котельной, оборудование вентиляции и отопления, оборудование водопровода и канализации, узлы учета, которое собирается укрупненными блоками в заводских условиях, а в качестве корпусов блоков котельной используются каркасные конструкции различных типов (Патент на полезную модель РФ №120484, опубл. от 20.09.2012, Бюл. №26).

Известна система теплоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов, включающая в себя источник природного газа в виде емкости с сжиженным природным газом, подключенную к источнику природного газа котельную, работающей на природный газ, тепловую сеть, связывающую котельную с потребителями тепловой энергии, в качестве которых являются здания и сооружения удаленных военных объектов и населенных пунктов (Патент РФ №2726963, опубл. от 17.07.2020, Бюл. №20).

Недостатком данного технического решения является невозможность увеличения расчетной тепловой мощности котельной при возрастании количества потребителей тепловой энергии без увеличения расхода природного газа и увеличения мощности котлов котельной.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения заключается в производстве дополнительной тепловой энергии за счет использования быстровозводимой блочно-модульной котельной установки, работающей на биогазе, а также увеличить мощность системы теплоснабжения (количества вырабатываемого тепла) при возрастании количества потребителей тепловой энергии без увеличения расхода природного газа

Для достижения данного технического результата предлагаемая система теплоснабжения военных объектов и населенных пунктов, включающая в себя источник природного газа, подключенную к источнику природного газа котельную, работающей на природном газе, тепловую сеть, состоящую из подающего и обратного трубопроводов, связывающую котельную с потребителями тепловой энергии, которыми являются здания и сооружения военных объектов и населенных пунктов, снабжена блочно-модульной котельной установкой, работающей на биогазе, биогазовой установкой, производящей биогаз из канализационных сточных вод потребителей тепловой энергии, газгольдером для хранения биогаза, газовыми магистралями биогаза, связывающими блочно-модульную котельную установку с биогазовой установкой через газгольдер, замкнутой тепловой сетью блочно-модульной котельной установки, состоящей из подающего и обратного трубопроводов и имеющей, расположенный в тепловом пункте, теплообменник, через который проходит тепловая сеть потребителей тепловой энергии, замкнутой тепловой сетью котельной, работающей на природном газе, состоящей из подающего и обратного трубопроводов и имеющей, расположенный в тепловом пункте, теплообменник, через который проходит тепловая сеть потребителей тепловой энергии, при этом тепловые сети котельной, работающей на природном газе, и блочно-модульной котельной установки не связаны между собой и обеспечивают тепловой энергией разных потребителей через разные тепловые пункты, а потребители тепловой энергии связаны с биогазовой установкой подземными трубопроводами канализационных сточных вод.

Введение в предлагаемую систему теплоснабжения военных объектов и населенных пунктов блочно-модульной котельной установки, работающей на биогазе, биогазовой установки, производящей биогаз из канализационных сточных вод потребителей тепловой энергии, газгольдерадля хранения биогаза, газовых магистралей биогаза, связывающих блочно-модульную котельную установку с биогазовой установкой через газгольдер, замкнутой тепловой сети блочно-модульной котельной установки, состоящей из подающего и обратного трубопроводов и имеющей, расположенный в тепловом пункте, теплообменник, через который проходит тепловая сеть потребителей тепловой энергии, замкнутой тепловой сети котельной, работающей на природном газе, состоящей из подающего и обратного трубопроводов и имеющей, расположенный в тепловом пункте, теплообменник, через который проходит тепловая сеть потребителей тепловой энергии, при этом тепловые сети котельной, работающей на природном газе, и блочно-модульной котельной установки не связаны между собой и обеспечивают тепловой энергией разных потребителей через разные тепловые пункты, а потребители тепловой энергии связаны с биогазовой установкой подземными трубопроводами канализационных сточных вод, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности производства дополнительной тепловой энергии за счет использования быстровозводимой блочно-модульной котельной установки, работающей на биогазе, который производится путем сбраживания сточных вод, отводимых от зданий и сооружений военных объектов и населенных пунктов, а также увеличить мощность системы теплоснабжения (количества вырабатываемого тепла) при возрастании количества потребителей тепловой энергии без увеличения расхода природного газа.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы теплоснабжения военных объектов и населенных пунктов.

Система теплоснабжения военных объектов и населенных пунктов включает в себя источник природного газа 1. В качестве источника природного газа 1 может быть использована линия газопровод, идущая от магистрального газопровода, от емкости со сжатым газом или от емкости сжиженным природным газом (на рис. не показаны). К источнику природного газа 1 подключена стационарная котельная 2, работающей на природном газе. От котельной 2 проведена замкнутая тепловая сеть 3, состоящая из подающего и обратного трубопроводов.

Потребителями тепловой энергии 4 являются здания и сооружения военных объектов и населенных пунктов.

Система теплоснабжения зданий и сооружений удаленных военных объектов и населенных снабжена быстровозводимой блочно-модульной котельной установкой 5, работающей на биогазе. Биогаз производится биогазовой установкой 6, из канализационных сточных вод, сбрасываемых от потребителей тепловой энергии, соответственно, 4 и 16, которыми являются здания и сооружения военных объектов и населенных пунктов, после чего биогаз собирается и храниться в газгольдере хранения биогаза 7. Блочно-модульная котельная установка 5 и биогазовая установка 6 связаны между собой газовыми магистралями биогаза 8 через газгольдер 7.

Быстровозводимая блочно-модульная котельная установка 5 имеет свою замкнутую тепловой сеть 9, состоящая из подающего и обратного трубопроводов.

Замкнутая тепловая сеть 9 блочно-модульной котельной установки 5 имеет расположенный в тепловом пункте 10 теплообменник 12, через который проходит тепловая сеть 15 потребителей тепловой энергии 16.

Замкнутая тепловая сеть 3 котельной 2, работающей на природном газе, имеет расположенный в тепловом пункте 11 теплообменник 13, через который проходит тепловая сеть 14 потребителей тепловой энергии 4.

Тепловые сети 3 и 9, соответственно, котельной 2, работающей на природном газе, и блочно-модульной котельной установки 5, не связаны между собой и обеспечивают тепловой энергией разных потребителей, соответственно 4 и 16, через разные тепловые пункты, соответственно, 1 0 и 11. Потребители тепловой энергии 4 и 16 связаны с биогазовой установкой 6 подземными трубопроводами 17 канализационных сточных вод.

Работа предлагаемой системы теплоснабжения военных объектов и населенных пунктов осуществляют следующим образом.

Первоначально, все потребители тепловой энергии 4, снабжались теплом от газовой котельной 2. Котельная 2 для военных объектов и населенных пунктов является объектом капитального строительства, и возводиться параллельно строительству самих военных объектов и населенных пунктов. Тепловая мощность котельной 2 выбирается исходя из количества потенциальных потребителей тепловой энергии 4. Для работы котельной 2 из источника природного газа 1 подается природный газ, сжигание которого обеспечивает производство тепловой энергии в виде горячей воды.

В процессе функционирования военного объекта или населенного пункта появляются новые потребители тепловой энергии 16. Это вновь построенные здания и сооружения, для которых необходима дополнительная тепловая мощность (количество вырабатываемой тепловой энергии). Это требует проведение капитального строительства по расширению котельной 2 и увеличения расхода природного газа, что часто является трудновыполнимым.

Для решения указанной проблемы на территории военного объекта или населенного пункта монтируют быстровозводимую блочно-модульную котельную установкой 5, работающей на биогазе. Блочно-модульная котельная установка 5 собирается в заводских условиях, а затем транспортируется на место монтажа автотранспортом. Она не требует капитальных затрат и монтируется на подготовленной площадке.

Биогаз производится биогазовой установкой 6, из сточных вод, сбрасываемых от потребителей тепловой энергии 4 и 16 (зданий и сооружений военных объектов и населенных пунктов), после чего биогаз собирается и храниться в газгольдере для хранения биогаза 7.

Для производства биогаза все потребители тепловой энергии 4 и 16 соединены с биогазовой установкой 6 подземными канализационными трубопроводами 17 сточных вод. Блочно-модульная котельная установка 5 и биогазовая установка 6 связаны между собой газовыми магистралями биогаза 8, через газгольдер 7.

За счет метанового сбраживания сточных вод выделяется биогаз, который очищается и направляется в газгольдер для хранения биогаза 7. Из газгольдера 7 биогаз подается в блочно-модульную котельную установку 5 для сжигания и производства тепловой энергии виде горячей воды для новых потребителей тепловой энергии 16.

В систему теплоснабжения также входят тепловые пункты 10 и 11 с теплообменниками 12 и 13, один из которых, теплообменник 12, расположен на замкнутой тепловой сети 9 блочно-модульной котельной установки 5. Второй теплообменник, теплообменник 13, расположен на замкнутой тепловой сети 3 котельной 2, работающей на природном газе.

Через теплообменники 12 и 13, соответственно, проходят тепловая сеть 15 потребителей тепловой энергии 16 и тепловая сеть 14 потребителей тепловой энергии 4. В результате происходит нагрев теплоносителей тепловой сети 14 и 15, которые поступают для нужд потребителей тепловой энергии 4 и 16.

Предложенное техническое решение, реализованное в изобретении, обеспечивает производство дополнительной тепловой энергии за счет использования быстровозводимой блочно-модульной котельной установки 5, работающей на биогазе, который производится путем сбраживания сточных вод, отводимых от потребителей тепловой энергии 4 и 16 (зданий и сооружений военных объектов и населенных пунктов), что позволяет увеличить мощность системы теплоснабжения (количества вырабатываемого тепла) при возрастании количества потребителей тепловой энергии без увеличения расхода природного газа.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Патент РФ №2117876, опубл. от 20.08.1998.

2. Патент РФ №2364798, опубл. от 20.08.2009, Бюл. №23.

3. Патент РФ №2168113, опубл. от 27.05.2001, Бюл. №15.

4. Хаванова П.А. Источники теплоты автономных систем теплоснабжения. Журнал АВОК. 2002, №1, с. 14-21.

5. Патент РФ №2 092 458, опубл. от 10.10.1997.

6. Патент РФ №2306478, опубл. от 20.09.2007, Бюл. №26.

7. Патент на полезную модель РФ №120484, опубл. от 20.09.2012, Бюл. №26.

8. Патент РФ №2726963, опубл. от 17.07.2020, Бюл. №20 - прототип.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к системам теплоснабжения удаленных населенных пунктов с использованием природного газа и биогаза в качестве источников для производства тепловой энергии. Система теплоснабжения удаленных населенных пунктов включает в себя источник природного газа, стационарную котельную, работающую на природном газе, и блочно-модульную котельную установку, работающую на биогазе. Биогаз производится биогазовой установкой из канализационных, сточных вод, сбрасываемых от потребителей тепловой энергии по канализационным трубопроводам. Биогаз собирается и хранится в газгольдере хранения биогаза. Блочно-модульная котельная установка и биогазовая установка связаны между собой газовыми магистралями биогаза через газгольдер. В систему теплоснабжения также входят тепловые пункты с теплообменниками, один из которых расположен на замкнутой тепловой сети блочно-модульной котельной установки. Второй теплообменник расположен на замкнутой тепловой сети котельной, работающей на природном газе. Через теплообменники соответственно проходят тепловая сеть потребителей тепловой энергии и тепловая сеть потребителей тепловой энергии. Достигаемый технический результат - увеличение мощности системы теплоснабжения при возрастании количества потребителей тепловой энергии без увеличения расхода природного газа. 1 ил.

Система теплоснабжения населенных пунктов, включающая в себя источник природного газа, подключенную к источнику природного газа котельную, работающей на природном газе, тепловую сеть, состоящую из подающего и обратного трубопроводов, связывающую котельную с потребителями тепловой энергии, которыми являются здания и сооружения военных объектов и населенных пунктов, отличающаяся тем, что снабжена блочно-модульной котельной установкой, работающей на биогазе, биогазовой установкой, производящей биогаз из канализационных сточных вод потребителей тепловой энергии, газгольдером для хранения биогаза, газовыми магистралями биогаза, связывающими блочно-модульную котельную установку с биогазовой установкой через газгольдер, замкнутой тепловой сетью блочно-модульной котельной установки, состоящей из подающего и обратного трубопроводов и имеющей расположенный в тепловом пункте теплообменник, через который проходит тепловая сеть потребителей тепловой энергии, замкнутой тепловой сетью котельной, работающей на природном газе, состоящей из подающего и обратного трубопроводов и имеющей, расположенный в тепловом пункте теплообменник, через который проходит тепловая сеть потребителей тепловой энергии, при этом тепловые сети котельной, работающей на природном газе, и блочно-модульной котельной установки не связаны между собой и обеспечивают тепловой энергией разных потребителей через разные тепловые пункты, а потребители тепловой энергии связаны с биогазовой установкой подземными трубопроводами канализационных сточных вод.