一種應用於熱網的直接蓄熱系統及其蓄放熱方法
2023-05-02 07:23:26 3
一種應用於熱網的直接蓄熱系統及其蓄放熱方法
【專利摘要】本發明涉及一種應用於熱網的直接蓄熱系統及其蓄放熱方法。本發明包括制氮裝置、蓄熱罐、上布水盤、下布水盤、放熱泵、放熱熱水控制閥a、放熱熱水控制閥b、蓄熱減壓閥、蓄熱水溫測試儀、混合調節閥、蓄熱泵、放熱冷水控制閥、熱網供水管道、熱網回水管道、高溫供水管、冷水管、熱網供回水聯絡管道和蓄熱管道，制氮裝置連接在蓄熱罐的頂部，上布水盤和下布水盤分別安裝在蓄熱罐的頂部和底部，熱網供水管道的一端連接在上布水盤上，蓄熱管道的一端連接在熱網供水管道上，熱網回水管道的一端連接在下布水盤上，蓄熱泵安裝在熱網回水管道上，熱網供回水聯絡管道的一端連接在蓄熱管道上。本發明的結構設計合理，提高供熱系統運行穩定與安全性。
【專利說明】一種應用於熱網的直接蓄熱系統及其蓄放熱方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種應用於熱網的直接蓄熱系統及其蓄放熱方法，屬於一種應用於集中供熱的調峰蓄熱系統及其蓄熱方法。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的逐步提高，用熱需求也不斷上升。儘管一些先進的節能降耗技術已在電廠廣泛應用，並產生了良好的經濟社會效益，但仍無法滿足社會日益增長的用熱需求及用熱舒適性。
[0003]傳統的熱網系統如附圖1所示，主要由供熱首站1、一次熱網循環泵2，換熱站3和一次網側補水泵4等組成。當換熱站3對應的熱用戶供熱需求變化時，一次熱網系統輸送的熱量也隨之變化，最終引起電廠採暖抽汽的波動。同一個熱網系統的換熱站3數量較多，當達到幾十個甚至上百個時，如何調節電廠採暖抽汽及一次熱網系統的輸送熱量，以滿足不同熱用戶需求，將是較為複雜的問題。此外，換熱站3所對應的熱用戶所需熱量隨著供熱初末期及一天內的環境氣溫變化也存在較大的波動。若對熱用戶各時期所需熱量實現實時調節，一次熱網及電廠採暖抽汽將長期處于波動狀態。
[0004][學位論文]王維，2010-北京工業大學:建築與土木工程中公開了蓄熱器在區域供熱領域的應用研究，該研究指出區域供熱系統中蓄熱器的引入不僅起到顯著的節能減排作用，同時可以增強熱網運行的穩定性和安全性，但是該研究中並未給出應用於熱網的直接蓄熱系統及其蓄放熱方法。
[0005]綜上所述，目前還沒有一種結構設計合理，使熱網系統能夠實現優化運行，提高供熱系統運行穩定與安全性的應用於熱網的直接蓄熱系統及其蓄放熱方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理，使熱網系統能夠實現優化運行，提高供熱系統運行穩定與安全性的應用於熱網的直接蓄熱系統及其蓄放熱方法。
[0007]本發明解決上述問題所採用的技術方案是:該應用於熱網的直接蓄熱系統的特點在於:包括制氮裝置、蓄熱罐、上布水盤、下布水盤、放熱泵、放熱熱水控制閥a、放熱熱水控制閥b、蓄熱減壓閥、蓄熱水溫測試儀、混合調節閥、蓄熱泵、放熱冷水控制閥、熱網供水管道、熱網回水管道、高溫供水管、冷水管、熱網供回水聯絡管道和蓄熱管道，所述制氮裝置連接在蓄熱罐的頂部，所述上布水盤和下布水盤分別安裝在蓄熱罐的頂部和底部，所述熱網供水管道的一端連接在上布水盤上，所述放熱泵和放熱熱水控制閥a均安裝在熱網供水管道上，所述熱網供水管道的一端、放熱泵和放熱熱水控制閥a沿熱網供水管道依次排列；所述高溫供水管的一端連接在熱網供水管道上，該高溫供水管的一端位於放熱泵和放熱熱水控制閥a之間，所述放熱熱水控制閥b安裝在高溫供水管上；所述蓄熱管道的一端連接在熱網供水管道上，該蓄熱管道的一端位於熱網供水管道的一端和放熱泵之間，所述蓄熱減壓閥和蓄熱水溫測試儀均安裝在蓄熱管道上，所述蓄熱管道的一端、蓄熱水溫測試儀和蓄熱減壓閥沿蓄熱管道依次排列；所述熱網回水管道的一端連接在下布水盤上，所述蓄熱泵安裝在熱網回水管道上，所述冷水管的一端和另一端均連接在熱網回水管道上，所述熱網回水管道的一端、冷水管的一端、蓄熱泵和冷水管的另一端沿熱網回水管道依次排列，所述放熱冷水控制閥安裝在冷水管上；所述熱網供回水聯絡管道的一端連接在蓄熱管道上，該熱網供回水聯絡管道的一端位於蓄熱減壓閥和蓄熱水溫測試儀之間，所述熱網供回水聯絡管道的另一端連接在熱網回水管道上，該熱網供回水聯絡管道的另一端位於熱網回水管道的一端和冷水管的一端之間，所述混合調節閥安裝在熱網供回水聯絡管道上，所述蓄熱水溫測試儀和混合調節閥之間電連接。
[0008]作為優選，本發明還包括蓄熱側補水泵和補水管道，所述補水管道的一端連接在熱網回水管道上，該補水管道的一端位於冷水管的另一端和熱網回水管道的另一端之間，所述蓄熱側補水泵安裝在補水管道上。
[0009]作為優選，本發明所述蓄熱管道的另一端和熱網供水管道的另一端沿熱網管路依次排列。
[0010]一種應用於熱網的直接蓄熱系統的蓄放熱方法，其特點在於:放熱過程為:一次熱網供水溫度低於或等於98°c時，蓄熱罐內98°C的熱水依次經過放熱泵和放熱熱水控制閥a進入供熱首站之後的熱網供水管道進行放熱；當一次熱網供水溫度高於98°C時，蓄熱罐內的熱水經過放熱泵和放熱熱水控制閥b進入供熱首站之前和一次熱網循環泵之後的熱網回水管道進行放熱；為了維持蓄熱罐內穩定的液位高度，蓄熱罐內的熱水向熱網放熱時，需有等體積的熱網回水進入蓄熱罐，一次熱網循環泵之前的未被加熱的熱網回水經過放熱冷水控制閥和下布水盤進入蓄熱罐內；蓄熱過程為:蓄熱時，供熱首站之後的高溫熱網供水經過蓄熱減壓閥後，通過上布水盤進入蓄熱罐內，蓄熱管道上裝有蓄熱水溫測試儀，對進入蓄熱罐內的熱水溫度進行監測，當所測熱水溫度高於蓄熱罐內的熱水溫度時，熱網供回水聯絡管道上的混合調節閥開啟，並調整至適當開度，部分溫度較低的熱網回水與高溫熱網供水進行混合，使得進入蓄熱罐內的熱水溫度維持在98°C，避免高於98°C的水進入蓄熱罐而出現汽化現象；同樣，為了維持蓄熱罐內穩定的液位高度，一次網側的熱網供水進入蓄熱罐內進行蓄熱時，需有等體積的熱網回水排出蓄熱罐，蓄熱罐內下層的冷水通過蓄熱泵輸送至原有供熱系統一次熱網循環泵之前的熱網管路。
[0011]本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果:蓄熱技術在區域供熱系統中可將富餘的熱能通過一定的介質儲存起來，需要時再加以利用，可起到「削峰填谷」的作用，解決熱能供求之間在時間和空間上不匹配的矛盾，能有效調節熱網的熱量輸出，增強熱網安全性和穩定性。為解決國內傳統熱網系統存在的問題，更好地回收利用熱網中多餘的熱量，本發明在傳統的蓄熱思想的基礎上，付出創造性勞動後，提出一種新型的適用於熱網的直接蓄熱系統，以緩解不同時段的供熱需求波動性，並對原熱網系統起到穩壓及緊急事故補水的作用。蓄熱系統的引入，可在熱網出現緊急事故發生洩漏時，作為緊急補水的水源，同時還可對原有熱網系統起到穩壓作用。
[0012]本發明中應用於熱網系統的直接蓄熱系統是一種常壓蓄熱系統，與目前市場上存在的相變蓄熱、空調用冰蓄冷與水蓄冷產品相比，可更廣泛地適用於大容積、大溫差的供熱系統。通過在傳統熱網系統的基礎上，增加本發明涉及的直接蓄熱系統，可充分回收供熱系統多餘的熱量，並將其通過蓄熱罐儲存起來，而在供熱系統供熱量不足時放熱，起到調峰熱源的作用，避免了汽輪機抽汽參數的頻繁波動或調峰鍋爐的頻繁起停，一方面可穩定汽輪機運行工況，另一方面減少了燃料消耗，降低了供熱電廠整體運行費用。
[0013]除上述蓄放熱能力外，本蓄熱系統還有如下優點:a、可作為一次熱網系統的緊急補水，為熱網安全運行提供保障。當熱網循環水泵突然停止運行時，將產生巨大水擊，使電廠內部與熱力管網遭到破壞，採用蓄熱系統便可有效緩解水擊造成的高壓振蕩和破壞，為熱網安全運行提供保障。而當熱網某處水管突然爆裂致使大量失水時，與熱網直接相連的蓄熱系統便可立即向熱網補水，維持熱網系統壓力，防止整個熱網系統停運。b、為供熱系統提供備用熱源。當供熱熱源因故停止工作時，蓄熱系統可及時啟動，進行補充供熱。C、蓄熱系統與供熱系統直接連接，可起到穩定熱網壓力的作用，保證供熱系統靜壓值恆定。
[0014]本發明所涉及的蓄熱系統可應用於一次供熱管網，可以根據具體的實時波動熱負荷需求，設置一臺或多臺蓄熱罐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是現有技術中傳統熱網系統的結構示意圖。
[0016]圖2是本發明實施例中應用於熱網的直接蓄熱系統的結構示意圖。
[0017]圖中:1_換熱首站，2-—次熱網循環泵，3-換熱站，4-一次網側補水泵，5-制氮裝置，6-蓄熱罐，7-上布水盤，8-下布水盤，9-放熱泵，10-放熱熱水控制閥a，11-放熱熱水控制閥b，12-蓄熱減壓閥，13-蓄熱水溫測試儀，14-混合調節閥，15-蓄熱泵，16-放熱冷水控制閥，17-蓄熱側補水泵，18-熱網供水管道，19-熱網回水管道，20-高溫供水管，21-冷水管，22-熱網供回水聯絡管道，23-補水管道，24-蓄熱管道。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖並通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明並不局限於以下實施例。
[0019]實施例。
[0020]參見圖2，本實施例中應用於熱網的直接蓄熱系統包括換熱首站1、一次熱網循環泵2、換熱站3、一次網側補水泵4、制氮裝置5、蓄熱罐6、上布水盤7、下布水盤8、放熱泵9、放熱熱水控制閥alO、放熱熱水控制閥bll、蓄熱減壓閥12、蓄熱水溫測試儀13、混合調節閥14、蓄熱泵15、放熱冷水控制閥16、蓄熱側補水泵17、熱網供水管道18、熱網回水管道19、高溫供水管20、冷水管21、熱網供回水聯絡管道22、補水管道23和蓄熱管道24。
[0021]本實施例中提及的直接蓄熱系統，應用於傳統的熱網系統中。與傳統熱網系統中的主要設備如供熱首站1、一次熱網循環泵2，換熱站3和一次網側補水泵4等相連。
[0022]本實施例中的制氮裝置5連接在蓄熱罐6的頂部，通過制氮裝置5向蓄熱罐6供入氮氣。上布水盤7和下布水盤8分別安裝在蓄熱罐6的頂部和底部，熱網供水管道18的一端連接在上布水盤7上，該熱網供水管道18的另一端連接在換熱首站I之後的熱網管路上，放熱泵9和放熱熱水控制閥alO均安裝在熱網供水管道18上，熱網供水管道18的一端、放熱泵9和放熱熱水控制閥alO沿熱網供水管道18依次排列。
[0023]本實施例中高溫供水管20的一端連接在熱網供水管道18上，該高溫供水管20的一端位於放熱泵9和放熱熱水控制閥alO之間，高溫供水管20的另一端連接在換熱首站I和一次熱網循環泵2之間的熱網管路上，放熱熱水控制閥bll安裝在高溫供水管20上。
[0024]本實施例中蓄熱管道24的一端連接在熱網供水管道18上，該蓄熱管道24的一端位於熱網供水管道18的一端和放熱泵9之間，蓄熱管道24的另一端連接在換熱首站I之後的熱網管路上，蓄熱減壓閥12和蓄熱水溫測試儀13均安裝在蓄熱管道24上，蓄熱管道24的一端、蓄熱水溫測試儀13和蓄熱減壓閥12沿蓄熱管道24依次排列。本實施例中換熱首站1、蓄熱管道24的另一端和熱網供水管道18的另一端沿熱網管路依次排列。
[0025]本實施例中熱網回水管道19的一端連接在下布水盤8上，該熱網回水管道19的另一端連接在一次熱網循環泵2之前的熱網管路上，蓄熱泵15安裝在熱網回水管道19上，所述冷水管21的一端和另一端均連接在熱網回水管道19上，熱網回水管道19的一端、冷水管21的一端、蓄熱泵15和冷水管21的另一端沿熱網回水管道19依次排列，放熱冷水控制閥16安裝在冷水管21上。
[0026]本實施例中熱網供回水聯絡管道22的一端連接在蓄熱管道24上，該熱網供回水聯絡管道22的一端位於蓄熱減壓閥12和蓄熱水溫測試儀13之間，熱網供回水聯絡管道22的另一端連接在熱網回水管道19上，該熱網供回水聯絡管道22的另一端位於熱網回水管道19的一端和冷水管21的一端之間，混合調節閥14安裝在熱網供回水聯絡管道22上，所述蓄熱水溫測試儀13和混合調節閥14之間電連接。
[0027]本實施例中補水管道23的一端連接在熱網回水管道19上，該補水管道23的一端位於冷水管21的另一端和熱網回水管道19的另一端之間，蓄熱側補水泵17安裝在補水管道23上。
[0028]本實施例中應用於熱網的直接蓄熱系統的蓄放熱方法如下:放熱過程為:一次熱網供水溫度低於或等於98°C時，蓄熱罐6內98°C的熱水依次經過放熱泵9和放熱熱水控制閥alO進入供熱首站I之後的熱網供水管道進行放熱；當一次熱網供水溫度高於98°C時，蓄熱罐6內的熱水經過放熱泵9和放熱熱水控制閥bll進入供熱首站I之前和一次熱網循環泵2之後的熱網回水管道進行放熱；為了維持蓄熱罐6內穩定的液位高度，蓄熱罐6內的熱水向熱網放熱時，需有等體積的熱網回水進入蓄熱罐6，一次熱網循環泵2之前的未被加熱的熱網回水經過放熱冷水控制閥16和下布水盤8進入蓄熱罐6內。通過在不同熱網供水溫度下，選擇不同的放熱熱水控制閥及其相應的與一次熱網相應的接口位置，可充分避免蓄熱罐熱水溫度與一次熱網供水溫度不匹配的情況，從而滿足用戶需求，減少換熱損失。
[0029]蓄熱過程為:蓄熱時，供熱首站I之後的高溫熱網供水經過蓄熱減壓閥12後，通過上布水盤7進入蓄熱罐6內，蓄熱管道24上裝有蓄熱水溫測試儀13，對進入蓄熱罐6內的熱水溫度進行監測，當所測熱水溫度高於蓄熱罐6內的熱水溫度時，熱網供回水聯絡管道22上的混合調節閥14開啟，並調整至適當開度，部分溫度較低的熱網回水與高溫熱網供水進行混合，使得進入蓄熱罐6內的熱水溫度維持在98°C，避免高於98°C的水進入蓄熱罐6而出現汽化現象；同樣，為了維持蓄熱罐6內穩定的液位高度，一次網側的熱網供水進入蓄熱罐6內進行蓄熱時，需有等體積的熱網回水排出蓄熱罐6，蓄熱罐6內下層的冷水通過蓄熱泵15輸送至原有供熱系統一次熱網循環泵2之前的熱網管路。整個蓄熱系統可看成是供熱首站I的一個特殊熱用戶，該特殊熱用戶具有放熱和蓄熱功能，可對一次熱網系統進行熱量調節。
[0030]本發明所提及的熱水溫度98 °C，是基於標準大氣壓下，熱水不被汽化的溫度。本發明中的熱網供回水管道與原有供熱系統直接連接。本發明下布水盤8相連接的熱網回水管道19上還設置有蓄熱側補水泵17，在本蓄熱系統正常工作時，傳統熱網系統裡的一次網側補水泵4可以部分負荷運行或關停，用蓄熱側補水泵17代替進行補水，依舊能起到穩壓及補水作用。本發明在不同的一次熱網供水溫度下，選擇不同的放熱熱水控制閥及其與一次熱網相應的接口位置，可滿足用戶用熱需求，可減少換熱損失。
[0031]此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本發明結構所作的舉例說明。凡依據本發明專利構思所述的構造、特徵及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括於本發明專利的保護範圍內。本發明所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，只要不偏離本發明的結構或者超越本權利要求書所定義的範圍，均應屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種應用於熱網的直接蓄熱系統，其特徵在於:包括制氮裝置、蓄熱罐、上布水盤、下布水盤、放熱泵、放熱熱水控制閥a、放熱熱水控制閥b、蓄熱減壓閥、蓄熱水溫測試儀、混合調節閥、蓄熱泵、放熱冷水控制閥、熱網供水管道、熱網回水管道、高溫供水管、冷水管、熱網供回水聯絡管道和蓄熱管道，所述制氮裝置連接在蓄熱罐的頂部，所述上布水盤和下布水盤分別安裝在蓄熱罐的頂部和底部，所述熱網供水管道的一端連接在上布水盤上，所述放熱泵和放熱熱水控制閥a均安裝在熱網供水管道上，所述熱網供水管道的一端、放熱泵和放熱熱水控制閥a沿熱網供水管道依次排列；所述高溫供水管的一端連接在熱網供水管道上，該高溫供水管的一端位於放熱泵和放熱熱水控制閥a之間，所述放熱熱水控制閥b安裝在高溫供水管上；所述蓄熱管道的一端連接在熱網供水管道上，該蓄熱管道的一端位於熱網供水管道的一端和放熱泵之間，所述蓄熱減壓閥和蓄熱水溫測試儀均安裝在蓄熱管道上，所述蓄熱管道的一端、蓄熱水溫測試儀和蓄熱減壓閥沿蓄熱管道依次排列；所述熱網回水管道的一端連接在下布水盤上，所述蓄熱泵安裝在熱網回水管道上，所述冷水管的一端和另一端均連接在熱網回水管道上，所述熱網回水管道的一端、冷水管的一端、蓄熱泵和冷水管的另一端沿熱網回水管道依次排列，所述放熱冷水控制閥安裝在冷水管上；所述熱網供回水聯絡管道的一端連接在蓄熱管道上，該熱網供回水聯絡管道的一端位於蓄熱減壓閥和蓄熱水溫測試儀之間，所述熱網供回水聯絡管道的另一端連接在熱網回水管道上，該熱網供回水聯絡管道的另一端位於熱網回水管道的一端和冷水管的一端之間，所述混合調節閥安裝在熱網供回水聯絡管道上，所述蓄熱水溫測試儀和混合調節閥之間電連接。
2.根據權利要求1所述的應用於熱網的直接蓄熱系統，其特徵在於:還包括蓄熱側補水泵和補水管道，所述補水管道的一端連接在熱網回水管道上，該補水管道的一端位於冷水管的另一端和熱網回水管道的另一端之間，所述蓄熱側補水泵安裝在補水管道上。
3.根據權利要求1或2所述的應用於熱網的直接蓄熱系統，其特徵在於:所述蓄熱管道的另一端和熱網供水管道的另一端沿熱網管路依次排列。
4.一種如權利要求1或2或3所述的應用於熱網的直接蓄熱系統的蓄放熱方法，其特徵在於:放熱過程為:一次熱網供水溫度低於或等於98°C時，蓄熱罐內98°C的熱水依次經過放熱泵和放熱熱水控制閥a進入供熱首站之後的熱網供水管道進行放熱；當一次熱網供水溫度高於98°C時，蓄熱罐內的熱水經過放熱泵和放熱熱水控制閥b進入供熱首站之前和一次熱網循環泵之後的熱網回水管道進行放熱；為了維持蓄熱罐內穩定的液位高度，蓄熱罐內的熱水向熱網放熱時，需有等體積的熱網回水進入蓄熱罐，一次熱網循環泵之前的未被加熱的熱網回水經過放熱冷水控制閥和下布水盤進入蓄熱罐內；蓄熱過程為:蓄熱時，供熱首站之後的高溫熱網供水經過蓄熱減壓閥後，通過上布水盤進入蓄熱罐內，蓄熱管道上裝有蓄熱水溫測試儀，對進入蓄熱罐內的熱水溫度進行監測，當所測熱水溫度高於蓄熱罐內的熱水溫度時，熱網供回水聯絡管道上的混合調節閥開啟，並調整至適當開度，部分溫度較低的熱網回水與高溫熱網供水進行混合，使得進入蓄熱罐內的熱水溫度維持在98°C，避免高於98°C的水進入蓄熱罐而出現汽化現象；同樣，為了維持蓄熱罐內穩定的液位高度，一次網側的熱網供水進入蓄熱罐內進行蓄熱時，需有等體積的熱網回水排出蓄熱罐，蓄熱罐內下層的冷水通過蓄熱泵輸送至原有供熱系統一次熱網循環泵之前的熱網管路。
【文檔編號】F24D19/10GK104180418SQ201410395672
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】何曉紅, 陳菁, 孫士恩, 李善化, 俞聰, 趙明德, 舒斌, 常浩 申請人:華電電力科學研究院