Система теплоснабжения зданий и сооружений удаленных 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 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).

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 (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 №2092458, 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 зданий и сооружений 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 высокий расход дорогостоящего природного газа в летний период и невозможность увеличения расчетной тепловой мощности котельной при возрастании количества потребителей тепловой энергии.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения заключается в увеличении мощности системы теплоснабжения при возрастании количества потребителей тепловой энергии без дополнительного расхода природного газа.

Для достижения данного технического результата предлагаемая система теплоснабжения зданий и сооружений удаленных 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 удаленных 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 котельную установку с биогазовой установкой через газгольдер, тепловой сетью блочно-модульной котельной установки, связывающей котельной установки с потребителями 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, а потребители тепловой энергии связаны с биогазовой установкой подземными трубопроводами канализационных сточных вод.

Введение в предлагаемую систему теплоснабжения зданий и сооружений удаленных военных объектов и населенных пунктов блочно-модульной котельной установкой, работающей на биогазе, биогазовой установки, производящей биогаз из канализационных сточных вод потребителей тепловой энергии, газгольдера для хранения биогаза, газовых магистралей биогаза, связывающих котельную установку с биогазовой установкой через газгольдер, тепловой сети блочно-модульной котельной установки, связывающей котельной установки с потребителями 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, а а также подземных трубопроводов канализационных сточных вод, связывающих потребителей тепловой энергии с биогазовой установкой, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности производства дополнительной тепловой энергии без увеличения расхода природного газа за счет использования быстровозводимой блочно-модульной котельной установки, работающей на биогазе, который производится путем сбраживания сточных вод, отводимых от зданий и сооружений удаленных военных объектов и населенных пунктов, то есть за счет альтернативного, местного ресурса, который ранее не использовался, что позволяет 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 зданий и сооружений удаленных военных объектов и населенных пунктов.

Система теплоснабжения зданий и сооружений удаленных 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 тепловая сеть 3, состоящая из подающего и обратного трубопроводов, которая связывает котельную 2 с потребителями тепловой энергии 4, которыми являются здания и сооружения удаленных 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 сточных вод, сбрасываемых из зданий и сооружений удаленных военных объектов и населенных пунктов, после чего биогаз собирается и храниться в газгольдере для 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 тепловой сеть 9, связывающую котельную установку с потребителями тепловой энергии 10, которыми являются здания и сооружения удаленных военных объектов и населенных пунктов.

Необходимо отметить, что тепловые сети 3 котельной 2, работающей на природном газе, и тепловые сети 9 блочно-модульной котельной установки 5 не связаны между собой и обеспечивают тепловой энергией разных потребителей, соответственно, 4 и 10.

Все потребители тепловой энергии, соответственно, 4 и 10, соединены с биогазовой установкой 6 подземными канализационными трубопроводами 11 сточных вод.

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

Первоначально, все потребители тепловой энергии 4, снабжались теплом от газовой котельной 2. Котельная 2 для удаленных военных объектов и населенных пунктов является объектом капитального строительства и возводиться параллельно строительству самих удаленных военных объектов и населенных пунктов. Тепловая мощность котельной 2 выбирается исходя из количества потенциальных потребителей тепловой энергии. Для работы котельной 2 из источника природного газа 1 подается природный газ, сжигание которого обеспечивает производство тепловой энергии в виде горячей воды. От котельной 2 по тепловой сети 3, состоящей из подающего и обратного трубопроводов, горячая вода подается по подающему трубопроводу сети 3 к потребителями тепловой энергии 4, которыми являются здания и сооружения удаленных военных объектов и населенных пунктов, и возвращается назад в котельную 2 по обратному трубопроводу сети 3.

В процессе функционирования удаленного военного объекта или населенного пункта появляются новые потребители тепловой энергии 10. Это вновь построенные здания и сооружения, для которых необходима дополнительная тепловая мощность (количество вырабатываемой тепловой энергии) котельной 2. Это требует проведение капитального строительства по расширению котельной 2 и увеличения расхода природного газа, что часто является трудновыполнимым.

Для решения указанной проблемы на территории удаленного 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 из зданий и сооружений удаленных военных объектов и населенных пунктов, после чего биогаз собирается и храниться в газгольдере для хранения биогаза 7.

Для производства биогаза все потребители тепловой энергии, соответственно, 4 и 10, соединены с биогазовой установкой 6 подземными канализационными трубопроводами 11 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.

От блочно-модульной котельной установки 5 по тепловой сети 9, состоящей из подающего и обратного трубопроводов, горячая вода подается по подающему трубопроводу сети 9 к потребителями тепловой энергии 10, которыми являются вновь поостренные здания и сооружения удаленных военных объектов и населенных пунктов, и возвращается назад в блочно-модульную котельную установку 5 по обратному трубопроводу сети 9.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

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

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

3. Патент РФ №2092458, опубл. от 10.10.1997.

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

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

6. 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. Достигаемый технический результат - увеличение мощности системы теплоснабжения при возрастании количества потребителей тепловой энергии без дополнительного расхода природного газа. Система теплоснабжения зданий и сооружений 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 сточных вод, сбрасываемых из зданий и сооружений удаленных населенных пунктов, после чего биогаз собирается и хранится в газгольдере для хранения биогаза. Блочно-модульная котельная установка и биогазовая установка связаны между собой газовыми магистралями биогаза через газгольдер. Необходимо отметить, что тепловые сети котельной, работающей на природном газе, и тепловые сети блочно-модульной котельной установки не связаны между собой и обеспечивают тепловой энергией разных потребителей. Все потребители тепловой энергии соединены с биогазовой установкой подземными канализационными трубопроводами сточных вод. 1 ил.

Система теплоснабжения зданий и сооружений удаленных населенных пунктов, включающая в себя источник природного газа, подключенную к источнику природного газа котельную, работающую на природном газе, тепловую сеть, состоящую из подающего и обратного трубопроводов, связывающую котельную с потребителями тепловой энергии, которыми являются здания и сооружения удаленных 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 котельную установку с биогазовой установкой через газгольдер, тепловой сетью блочно-модульной котельной установки, связывающей котельную установку с потребителями 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, а потребители тепловой энергии связаны с биогазовой установкой подземными трубопроводами канализационных сточных вод.