專利名稱：基于噴射式熱泵回收一次網回水余能的二級換熱站供暖系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于能源技術領域，尤其是能夠充分利用熱電廠一次網供暖熱量的基于噴射式熱泵回收一次網回水余能的二級換熱站供暖系統。
背景技術：
能源緊缺與環境污染已經成為全世界必須面對和解決的重大問題。節約能源，提高能源利用率，以及保護環境，實現可持續發展成為當今時代的一個主題。目前，傳統的集中供熱換熱系統是采用汽-水間的間接換熱裝置(如管殼換熱器、板式換熱器等)加熱冷態介質，用水泵增壓克服系統阻力完成熱交換循環系統。這種系統經長期使用積累了豐富的經驗，比較成熟，但也存在一些的缺點蒸汽熱能的充分利用問題，蒸汽在換熱器中放出潛熱加熱了冷水后相變成凝結水，凝結水中隨蒸汽工作壓力的不同含有不同程度的余熱， 其相對量值甚至可高達蒸汽能量的近30%。傳統的間接換熱系統還存在換熱效率低、耗汽耗電量大、占地面積大、除垢維修頻繁等缺點。熱泵可以將熱量從低溫升高到較高溫度，因此如果考慮將一次網回水中蘊含的大量熱量通過熱泵輸送到供暖循環水中，則可以增加供暖回路的總供熱量，實現低品位余熱回收的目的。增加供熱管網的供熱總量可以采用增加管網循環水總量或者增加溫差的方法。首先，由于現有管網由于受到用戶供熱溫度的限制，循環水回收溫度不能降低，只能提高供水溫度增大溫差，但是提高供水溫度將會導致輸送熱損增加，并且受到加熱蒸汽溫度和蒸汽消耗量的限制，從而往往不能以實現；其次，目前供熱熱網負荷普遍已經接近甚至達到原設計最大供熱量，進一步增加循環水流量往往不現實，同時隨著城市建設的發展，現有管網擴容、增加供暖量的需求越來越大。對于帶有二次供暖回路的熱網，如果通過熱泵溫差傳遞的方式，可以在滿足終端熱用戶需求的條件下，降低一次供熱回路管線回水溫度、保持供水溫度和水量不變，則可以實現現有管網不變而增加負荷的目的，同時降低了低品位余熱溫度提升范圍可以有效提高熱泵運行效率。對于一次供暖回路的熱網，可以在電廠換熱站處直接通過熱泵實現低品位余熱回收，由于一次熱網供水溫度較低、與加熱抽汽溫差較大，從而在熱泵加熱之后可進一步通過蒸汽加熱提高供水溫度，實現增加總供熱量的目的。熱泵系統是制冷系統的反循環，把蒸發器的蒸氣壓縮輸送到冷凝器的壓縮機是制冷機和熱泵的核心。壓縮機可以采用電驅動或者熱驅動。在電廠熱點系統中采用電驅動壓縮機由于耗電量太大顯然不適合，采用熱驅動的“壓縮機”主要有溴化鋰和噴射器兩種設備。噴射式熱泵由于各換熱器可以采用分別配置、整個系統無需外殼體的原因，從而整個系統可以適應大負荷、高流量的要求，而溴化鋰制冷機單機供熱量受制于其殼體而只限于最大30MW，從而導致了整體系統臺數過多、占地面積大的問題而導致成本過高。

發明內容
本發明提供了一種基于噴射式熱泵回收一次網回水余能的二級換熱站供暖系統， 在傳統的噴射式熱泵系統的基礎上，增加了一個換熱器，系統在保持一次網供水總量不變的條件下通過利用系統內的換熱器使發生器回水與冷凝器回水進行換熱，以降低一次網回水溫度，回收一次網余能、提高二次網供水溫度、增加熱網總供熱能力。與傳統的汽水工質相比，采用氟利昂冷劑為工質，可以更有效的利用熱源、減小設備體積。采用氟利昂為工質的噴射熱泵系統可以在低溫條件下運行，所需驅動能源溫度高于85°C即可運行。本發明的技術方案是基于噴射式熱泵回收一次網回水余能的二級換熱站供暖系統由一次網供熱水，包括發生器、蒸發器、汽-液噴射器、冷凝器、膨脹閥、換熱器、儲液罐、液體泵、回流閥、二次網加熱水管路、一次網熱水管路和壓力表(真空計)。熱網一次網熱水管路與發生器連接。發生器中的制冷劑液體與熱網一次網供熱水進行換熱，最終變成高溫高壓的制冷劑蒸汽。發生器的出口端通過管路與汽-液噴射器的工作蒸汽入口端連接。汽-液噴射器的出口流體通過管路進入冷凝器。冷凝器出口端與儲液罐的端口A連接。儲液罐的端口B和端口C分別與膨脹閥和液體泵連接。儲液罐的端口 D與回流閥連接。儲液罐內的制冷劑流體分別通過流經膨脹閥和液體泵，進入蒸發器和流回到發生器。通過膨脹閥進入蒸發器的制冷劑流體在蒸發器出口處通過管路與汽-液噴射器的引射端口連接。在發生器出口連接汽_液噴射器的工作蒸汽入口端的管路、儲液罐端口和端口連接膨脹閥和液體泵的管路、蒸發器的出口與汽_液噴射器的引射端口之間的連接管路、和汽_液噴射器與發生器之間的連接管路上都依次設有壓力表和閥門。在傳統的噴射式熱泵系統的基礎上，增加了一個換熱器，可使系統在保持一次網供水總量不變的條件下通過利用系統內的換熱器使發生器回水與冷凝器回水進行換熱，以降低一次網回水溫度，回收一次網余能、提高二次網供水溫度、增加熱網總供熱能力。本供暖系統在原換熱站的基礎上，通過增加并聯噴射式熱泵的方式實現，無需新建換熱站，同時保證換熱站安全性，其特征是熱泵排熱與換熱站原換熱器串聯布置，形成對二次網回水的兩步加熱；原換熱站和新增熱泵系統又是并聯關系，熱泵系統可隨時切入和退出運行，恢復到原換熱站運行工藝，使熱泵系統安全性與原換熱站安全性彼此不發生聯系，從而提高可靠性。本換熱系統原理中噴射器為關鍵運行部件，其可靠性高、耐腐蝕、無運動部件；熱泵系統中泵僅為使氟利昂在系統中循環運動作用，其運行工礦穩定、可靠性高、耗電少。熱泵系統中換熱器為板式或板翅式，其運行工況為冷凝或蒸發，換熱器效率高、結構緊湊、重量低。本發明的效果是和益處是通過系統中的換熱器和蒸發器降低一次網回水溫度，提高二級換熱站供暖能力；該系統與原換熱站換熱器采用并聯的運行方式，在實現加熱二次網回水的同時，熱泵系統可以隨時安全的退出運行，恢復原換熱站的原工作狀態，具有可靠地安全性；熱泵系統的發生器、蒸發器采用緊湊、高效的板翅式換熱器，冷凝器采用高效、方便清洗的可拆卸板式換熱器；本發明不需要改變原一次網管線，不需要增加一次網泵功，最大可實現增加整個熱網總供熱能力60%，一次網回水溫度30°C。采用氟利昂為工質的噴射熱泵系統可以在低溫條件下運行，所需驅動能源溫度高于85°C即可運行。


附圖是本發明換熱站溫差放大噴射熱泵系統的結構示意圖。圖中1閥門；2汽-液噴射器；3壓力表(真空計)；4發生器；5換熱器；6蒸發器； 7冷凝器；8膨脹閥；9換熱器；10儲液罐；11液體泵；12回流閥。
具體實施例方式以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式
。在傳統的噴射熱泵系統中增設一個換熱器9，具體實施方式
可分為兩部分制冷劑循環和水路循環。制冷劑循環方式發生器4出口的工作蒸汽與汽_液噴射器2的工作蒸汽入口端連接。冷凝器7的出口端與儲液罐10的端口 A連接。回流閥12與儲液罐10端口 D連接。 儲液罐10的端口 B和端口 C分別與膨脹閥8和液體泵11連接。蒸發器6的出口通過管路與汽-液噴射器2的引射端口連接。液體泵11將流體通過管路送入發生器4。回流閥12 將液體泵11通過管路送入發生器4中的部分制冷劑送回儲液罐10。水路循環一次網熱水通過管路與發生器4中的制冷劑進行逆流換熱。換熱后的一次網熱水通過管路與流經換熱器9中的二次網加熱水進行逆流換熱。經過換熱器9換熱的一次網熱水通過管路與蒸發器6中的制冷劑進行逆流換熱，換熱結束后的一次網熱水流回一次網。二次網的加熱水通過管路與冷凝器7進行逆流換熱，換熱后的二次網加熱水通過管路進入換熱器9進行二次加熱，二次加熱后流回二次網。本發明的驅動熱源來源于熱電廠的供熱水。循環過程如下，其一冷凝器7-儲液罐10-膨脹閥8-蒸發器6-汽-液噴射器2-冷凝器7 ；其二 發生器4-汽-液噴射器2-冷凝器7-儲液罐10-液體泵11-發生器4 ；其三儲液罐10-液體泵11-回流閥12-儲液罐 10 ；其四，一次網熱水循環一次網供熱進水_離心水泵_發生器4-換熱器9-蒸發器6- — 次網供熱回水；其五，二次網加熱水循環二次網加熱水進水_冷凝器7-換熱器9- 二次網加熱水回水。
權利要求
1. 一種基于噴射式熱泵回收一次網回水余能的二級換熱站供暖系統，由一次網供熱水，包括發生器(4)、蒸發器(6)、汽-液噴射器(2)、冷凝器(7)、膨脹閥(8)、換熱器(9)、儲液罐(10)、液體泵(11)、回流閥(12)、二次網加熱水管路、一次網熱水管路和壓力表(3)，其特征在于熱網一次網熱水管路與發生器連接；發生器的出口端通過管路與汽_液噴射器的工作蒸汽入口端連接；汽_液噴射器的出口流體通過管路進入冷凝器；冷凝器出口端與儲液罐的端口 A連接；儲液罐(10)的端口 B和端口 C分別與膨脹閥和液體泵連接；儲液罐的端口 D與回流閥連接；儲液罐內的制冷劑流體分別通過流經膨脹閥和液體泵，進入蒸發器和流回到發生器；通過膨脹閥進入蒸發器的制冷劑流體在蒸發器出口處通過管路與汽_液噴射器的引射端口連接；在發生器出口連接汽-液噴射器的工作蒸汽入口端的管路上、在儲液罐端口和端口連接膨脹閥和液體泵的管路上、在蒸發器的出口與汽-液噴射器的引射端口之間的連接管路上、在汽_液噴射器與發生器之間的連接管路上都依次設有壓力表和閥門。
全文摘要
一種基于噴射式熱泵回收一次網回水余能的二級換熱站供暖系統，屬于能源技術領域。其特征是在傳統的噴射式熱泵系統的基礎上，增加了一個換熱器、系統在保持一次網總供水量不變的條件下通過利用系統內的換熱器使發生器回水與冷凝器回水進行換熱，以降低一次網回水溫度，回收一次網余能、提高二次網供水溫度、增加熱網總供熱能力。該系統與原換熱站換熱器采用并聯的運行方式，在實現加熱二次網回水的同時，熱泵系統可以隨時安全的退出運行，恢復原換熱站的原工作狀態，具有可靠地安全性；本發明不需要改變原一次網管線，不需要增加一次網泵功，最大可實現增加整個熱網總供熱能力60％，一次網回水溫度30℃。
文檔編號F24D3/18GK102434907SQ20111033237
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者張博 申請人:大連理工大學