低排放供暖總能系統的製作方法
2023-05-21 01:11:21 1
專利名稱：低排放供暖總能系統的製作方法
技術領域：
本發明是具有對環境低排放特點的供暖新方案，涉及從化石燃料一次能源的投入到用戶終端所構成的總能系統。
目前燃用化石燃料的供暖系統，單位供暖量的燃料消耗較高，因而隨著燃料燃燒產物向環境排放的二氧化碳量和其他對環境的有害物質量也較大。比如現行技術中的分散鍋爐供暖系統的終端供暖煤耗約為63kg標煤/GJ(熱)；集中鍋爐供暖系統的終端供暖煤耗約為53kg標煤/GJ(熱)；區域性供暖系統的終端供暖煤耗約為46kg標煤g/GJ(熱)；先進熱電聯產供暖系統的終端供暖煤耗約40kg標煤/GJ(熱)。
本發明的目的在於大幅度地降低每GJ供暖的標準煤耗量，從而有效地減小供暖總能系統對環境的不利影響。
本發明的特徵由以下相互聯繫的五點構成1．通過帶有凝汽式汽輪機的水蒸汽動力循環或燃氣-蒸汽聯合循環把燃料能中的一部分變為電能，並用蒸汽輪機最低壓抽汽或低壓缸的排汽加熱熱網水，當用低壓缸排汽加熱時則用汽輪機的凝汽器兼作熱網加熱器；2．迎合空調時代的到來，在用戶處設置炯效率高的供暖與空調冬夏兩用換熱器(比如風機盤管式換熱器、頂棚地板式換熱器等)；3．熱網加熱器傳熱的端溫差不大於5℃；4．在凝汽器兼作熱網加熱器時，熱網水供暖的設計溫度為45℃～55℃，通過直接式熱水網向附近的用戶供暖，並對熱網回水進行「尾調節」，即在凝汽器處設置調溫冷水塔，用以調節熱網回水進入凝汽器時的溫度，以保證不會因熱負荷減小而使汽輪機的發電量受到限制；5．在有適當的地下水資源和/或餘熱資源的情況下，或者在冬季需要供暖但環境溫度又不太低的地區，可消耗所生產電能的一部或全部，通過熱泵機組汲取地下水熱量、餘熱源熱量、和/或環境的熱量向用戶供暖，所消耗電量與所發電量平衡時則總能系統變為純供暖系統，不平衡時由電網調濟電能盈缺。
本發明可用於大、中、小型供暖系統。如把本發明用於具有60萬平米等級建築面積的供暖系統，終端供暖煤耗可達到27kg標準煤/GJ(熱)的等級，如有餘電上網，上網供電煤耗可達到170g標準煤/kWh的等級，這兩個指標均分別比一般小型熱電聯產供暖系統的44kg標準煤/GJ(熱)和360g/kWh指標優越很多，從而使單位供暖量向環境排放的CO2等溫室氣體量和其他有害環境的物質量有相同比例的降低；如把本發明用於具有高效動力循環和低汙染燃燒技術的供暖系統，可使供暖系統對環境的不利影響有更大幅度的降低。
下面結合附圖
加以說明。水蒸汽在凝汽式汽輪機①中膨脹作功至最低壓抽汽口經管路b導至熱網加熱器②，或經低壓缸出口即管路a導至凝汽器，並以該凝汽器兼作熱網加熱器②把熱網水加熱到45～55℃，通過直接熱網③送到裝設有高
效換熱器的附近用戶群④，熱網的回水則經管路c通過調溫冷水塔⑤調節水溫，以保證在熱負荷低時仍能使電力滿發。如用抽汽對熱網水加熱，則熱網回水經管路d回到熱網加熱器②。在有適當的環境熱源、地下水源⑥或餘熱源⑦的場合，可通過熱泵機組⑧汲取其熱量分別送往熱用戶群4-1和4-2，生產的電力與熱泵所消耗電力的不平衡由電網⑨調濟之。
下面結合應用本發明的實例分別就純供暖總能系統和有餘電的供暖總能系統作進一步說明。某城鎮的市區工廠有一自備電廠，設有一臺6MW的凝汽式汽輪發電機組，發電煤耗為每千瓦小時500g標準煤，供電煤耗為每千瓦小時550g標準煤。原有的冷水塔可用作調溫冷水塔。廠區附近和市區及郊區生活水平已達到了空調普及的階段。在供暖空調區的範圍內，常年都有不低於10℃的地下水資源可供汲取熱量後回注地下，另有一處具有35℃，流量為500噸/時的餘熱水資源。今根據以上條件應用本發明設計供暖方案。
根據所給的條件，用凝汽器兼作熱網加熱器，把凝汽溫度由原汽輪機額定的32℃提高為60℃，使得在鍋爐投入煤量、蒸汽初參數、蒸汽流量保持原汽輪機額定值不變的情況下，發電量由原來的6MW減為5.12MW，即犧牲了0.88MW的電力，但因此卻贏得了14.88MW的熱功率供給附近的熱用戶。如無使用熱泵的條件，可把多餘電量上網，其上網的供電煤耗為170g標準煤/kWh，比一般凝汽式6MW機組在額定進汽量下供暖時的聯產供電煤耗(360g/kWh左右)降低約53％。但根據所給定的客觀條件，可以通過熱泵把餘熱源和地下水中的熱量利用起來。設500噸/時的餘熱源從35℃放熱至25℃時被排放，在這一溫度下熱泵COP值取為5，可得到熱功率7267kW，需消耗電功率1453kW。此時除廠用電外尚餘下電力3070kW，用於汲取溫度不低於10℃的地下水熱量，在這一溫度下熱泵的COP值取為3，相應的熱功率為9210kW。利用6MW機組所得到的總熱功率為14.88+7.27+9.21=31.36MW，每小時消耗的燃料折合標準煤3000kg，綜合的供暖煤耗為26.6kg標準煤/GJ，比一般6MW機組的聯產供暖煤耗(44kg/GJ左右)降低了約40％，可供暖的建築面積約523000平米。可見本發明顯著地提高了供暖系統與環境的相容性。
本發明雖是新穎方案，但其組成中只涉及成熟技術，供暖煤耗和運行費極低，環境效益明顯。在硬體上比一般的熱電聯產和鍋爐供暖要求低，至於熱泵和用戶處的高
效換熱器，均可作到供暖空調冬夏兩用，不屬於額外的投資。
權利要求
一種具有對環境低排放特點的供暖新方案，涉及從化石燃料一次能源的投入到用戶終端所構成的總能系統，包括凝汽式汽輪機①熱網加熱器②，直接式熱網③，用戶群④，調溫冷水塔⑤，環境熱源、地下水源⑥，餘熱源⑦，熱泵機組⑧和電網⑨，其特徵是用蒸汽輪機最低壓抽汽或低壓缸的排汽加熱熱網水，在用戶處設置供暖與空調冬夏兩用高
效換熱器，熱網加熱器傳熱的端溫差不大於5℃，如凝汽器兼作熱網加熱器，則其前設置調溫冷水塔以調節熱網回水溫度並用直接式熱網供應45℃～55℃的熱水，可消耗所生產電能的一部或全部通過熱泵汲取餘熱源熱量、地下水熱量和/或環境熱量供暖，所消耗電能量與所生產電能量的不平衡由該供暖系統所聯的電網調濟。
全文摘要
本發明涉及一種新型供暖系統,旨在大幅度地降低每GJ供暖的一次能消耗,減小其對環境的不利影響,主要技術措施是用蒸汽輪機最低壓抽汽或低壓缸的排汽加熱熱網水,在用戶處設置供暖與空調冬夏兩用換熱器,熱網加熱器傳熱的端溫差不大於5℃,如凝汽器兼作熱網加熱器則其前設置熱網回水調溫冷水塔並用直接式熱網供應45℃～55℃的熱水,可消耗一部或全部電能通過熱泵汲取餘熱和/或環境熱供暖。
文檔編號F24D12/00GK1236081SQ9910608
公開日1999年11月24日 申請日期1999年5月4日 優先權日1999年5月4日
發明者宋之平 申請人:宋之平