一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，以河道水为换热介质，回收电厂烟气余热，大高差的长输管道设置泄压水轮发电机组利用势能发电，解决了长输管道集中供热系统管道工程投资大、回水加压水泵耗能大的问题。本专利的实施减少了一根回水管道，降低了管道和回水加压泵投资。输水管道设置泄压水轮发电机组发电，所发电力可提供给本系统末端的水源热泵，降低供热系统运行的成本。本专利技术可解决南方冬季湿冷气候需要集中供热的需求，一次管网水取自上游河道，经过处理后进入电厂余热换热器加热后单管输送，不设回水管，在供暖区域的换热站与管网的二次水换热后排放至下游河道湖泊或水库。

A kind of central heating system of waste heat with single pipe and no return water for long distance heat transmission

【技术实现步骤摘要】
一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统
本技术涉及一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，属供热领域
技术介绍
常规的采暖系统由热源、供、回水循环管道系统、散热器和附属设备构成。电厂余热集中供热是一次水通过热电厂的汽水换热器加热至110-130℃，经主循环泵进入一次管网的供水管通过热力站将热量转换到二次管网，经过回水加压泵站将70℃的回水送回热电厂再加热，完成循环过程。在实施长距离大高差输热的集中供热时，还要在管线适当位置设置中继站，以保证管网末端所需要的压力和流量，当高差较大时，为减少管内高压产生的水力条件恶化和高压管道、水泵的成本，需要在低端供(回)水侧增加单级或多级加压泵。同时还要考虑各级水泵出现故障时的发生停机水锤。因此，长距离大高差供热管线的循环、加压水泵增加了供热的运行成本。近年来，一些大中城市为减少燃煤采暖锅炉对大气的污染，实施了长距离大温差大管径的长输管线供热工程，将远离城市的大型热电联产的火电厂余热引入城市集中供热管网，有效的利用了电厂的低品位热能，减少了冬季采暖锅炉的污染排放，实现了节能减排。但是，这些项目普遍面临一些难题。特别是大高差的情况下，需要设置多级大功率加压泵站将采暖一次回水加压输送到电厂继续循环加热，大功率的水泵电机耗电量大，提高了运行成本，成为运行管理单位的经济负担。随着生活条件的改善，人们对舒适性的要求也在提高，我国南方夏热冬冷地区对供热的需求在增加，本专利技术的实施可以为这些地区提供集中供热长距离输热的余热集中供热系统。特别是对于大型电厂、钢厂等大量余热资源的地区，采用本专利技术利用充足的水源解决周边的城镇集中供热的问题。我国北方的一个城市实施的一项长距离大温差大高差大管径集中供热工程，热源电厂的高程与供热的市区高程相差180米，为了将回水送回电厂，一次管网回水设置了5级加压泵站，加压水泵的总扬程达到330米，循环泵的总扬程180米，水泵装机34000千瓦，采暖季的电费超过1亿元，成为运行管理单位的沉重的经济负担。降低运行成本势在必行。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，其特征是，以河道水为换热介质，回收电厂烟气余热，不设回水管道及相应的加压泵站，长输管道设置泄压水轮发电机，最终排水降到初始温度实现热能全部利用，解决了长输管道集中供热系统一次管道工程投资大、一次回水加压水泵耗能大运行成本高和安全隐患多的问题。为了实现上述目的，本技术提出如下技术方案：本技术提出一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，其特征是，一次管网水取自上游河道或水库，经过沉淀、过滤和防垢等处理后进入电厂余热换热器，经电厂余热加热后单管输送，在大高差的输水管道适当位置设置水轮发电机组，利用高差形成的势能发电，同时将管内压力释放。在供热区域热力站通过与供热管网的二次水换热，水温度降到50℃以下，再通过水源热泵进一步降温至10℃后排放至下游河道。本技术提出一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，包括水源系统、热源系统、管道输送系统、泄压发电系统、二次换热系统、热泵提升系统。本技术的余热集中供热系统的运行是这样实现的：所述的水源系统，其特征是，一次管网水取自上游河道或水库，热电联产的电厂和供热区域是河流的上下游关系，河道有稳定的天然水流量或者水库通过河道向下游输送一定流量的生态用水。水源系统设置一定容量的沉淀池和调节池，将水中的泥沙及悬浮物和部分污染物去除，并起着水量调节的作用。在进入换热器之前采用高频电子除垢防垢设备对一次管网水进行防垢处理，防止换热器内结垢。所述的热源系统，其特征是，热源取自电厂的烟筒排烟余热、汽轮机的乏气余热。前述余热量不能满足需求时，可利用部分汽轮机的高温抽气做补充。根据温度对口，梯级利用的原则，设置三级换热器：1、烟气换热器(汽水换热)，利用河道的低温水(5-15℃，平均10℃)将电厂锅炉烟气温度从60℃(脱硫脱硝后的烟温)降到20℃左右，一次管网水温升到20-30℃。同时将烟气中的水汽冷凝并将烟气中的部分污染物溶在水中去除。2、乏气(凝气)换热器，乏气换热器与电厂的空冷岛并联，采暖期代替空冷岛运行，经过烟气换热器加热的一次管网水通过乏气换热器后进一步升温。3、抽气换热器，经过乏气换热器的一次管网水温度达不到要求时，再进入抽气换热器再升温直至满足供热需求进入长距离输水管线。所述的管道输送系统，其特征是，管道输送系统采用大管径钢管，管外敷设保温层，减少输送过程的热损失。本系统包括：加压泵、输水管道、排水管道。所述的加压泵安装在调节池出口，作用是保证输水系统的流量和压力，克服烟气换热器、凝器换热器、抽气换热器和输水管道产生的沿程阻力损失和局部阻力损失。所述的排水管道，其特征是，一次管网水经过多级换热，温度降到初始温度后，通过排水管道输送到下游河道或调蓄工程内，排水管道不必做保温处理。所述的泄压水轮发电机组设置在一定的管道落差的输水管道上，一次管网水通过水轮发电机组发电消耗势能，降低了管道的压力。根据地形和管道压力情况，可设置单级或多级水轮发电机组。通过泄压水轮机发电可以大幅度降低对输水管道的承压要求，减少管壁厚度，降低工程造价。所述的二次换热系统，其特征是，二次换热系统包括高温换热器和中温换热器。通过高温换热器的换热的高温高压二次采暖水经过循环泵进入城市供热管网的干管系统，输送到城市热网的换热站进行循环换热。通过中温换热站换热的中温中压二次采暖水经过循环泵直接进入城市供热管网的末端用户进行循环供热。输水管道中的一次管网水经过高温换热器和中温换热器后，温度降到50℃以下，进入热泵提升系统。所述的热泵提升系统，其特征是，热泵提升系统包括水源热泵和二次采暖管网。采用水源热泵将50℃以下的一次管网水降到初始温度(10℃左右)，进入排水管道，水源热泵的输出侧将提升至70℃左右的二次水经循环泵直接进入城市供热管网的末端用户进行循环供热。本技术提出一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统的优点是：1、回收烟气余热，实现节能减排利用采暖季河道水的低温特性，将电厂烟气中的余热充分回收。由于燃煤电厂的排烟经过湿式脱硫、脱销和除尘虽然实现了超低排放，但烟气中水汽含量很高，处于饱和状态，对雾霾天气仍有一定影响。实施超低排放的烟温降到60℃左右，含有大量的潜热。采用本专利技术可将烟气降到10-20℃排放，彻底消除冒白烟的现象，既可把烟气中的水汽冷凝潜热回收，也可去除部分污染物，减少对大气的污染。2、实现单管无回水长距离输热，大幅度降低输热成本与常规供热方式相比，一是利用大高差形成的压力作为输水的动力，减少了管道加压泵站的扬程和功率，将大高差的劣势变成了优势，二是减少了一根回水管道，降低了50％的管道投资，三是减少了回水加压泵的泵站投资和运行成本。3、利用大高差产生的势能，设置水轮发电机组泄压发电本技术在输水管道上一定落差的位置设置泄压水轮发电机组，通过水轮发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，其特征在于，包括水源系统、热源系统、管道输送系统、泄压发电系统、二次换热系统、热泵提升系统；所述水源系统将河道水作为换热介质经过沉淀池和除垢防垢器处理后送入所述的热源系统的烟气余热换热器、乏汽余热换热器和气轮机抽气换热器进行升温，通过所述的管道输送系统的大管径钢管长距离输送，经过所述的泄压发电系统的水轮发电机组发电并降低管道的压力，输送到所述的二次换热系统的换热器与二次水换热，通过所述的热泵提升系统换热降至初始温度排入河道。/n

【技术特征摘要】
1.一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，其特征在于，包括水源系统、热源系统、管道输送系统、泄压发电系统、二次换热系统、热泵提升系统；所述水源系统将河道水作为换热介质经过沉淀池和除垢防垢器处理后送入所述的热源系统的烟气余热换热器、乏汽余热换热器和气轮机抽气换热器进行升温，通过所述的管道输送系统的大管径钢管长距离输送，经过所述的泄压发电系统的水轮发电机组发电并降低管道的压力，输送到所述的二次换热系统的换热器与二次水换热，通过所述的热泵提升系统换热降至初始温度排入河道。


2.根据权利要求1所述的一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，其特征在于，所述的水源系统的一次管网水取自上游河道或水库，水源系统设置一定容量的沉淀池和调节池，在进入换热器之前采用高频电子除垢防垢设备对一次管网水进行防垢处理，防止换热器内结垢。


3.根据权利要求1所述的一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，其特征在于，所述的热源系统的热源取自电厂的烟筒排烟余热、汽轮机的乏气余热及部分汽轮机的高温抽气，热源系统设置三级换热器。


4.根据权利要求3所述的一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，其特征在于，所述的三级换热器分别为：(1)烟气换热器，利用河道的低温水将电厂锅炉烟气温度从60℃降到20℃左右，一次管网水温升到20-30℃；(2)乏气换热器，乏气换热器与电厂的空冷岛并联，经过烟气换热器加热的一次管网水通过乏气换热器后进一步升温；(3)抽气换热器，将一次管网水温度的低温水升温后进入长距离输水管线。


5.根据权利要求1所述的一种单管无回水长距离输热的余热集中供热系统，其特征在于，所述的管道输送系统采用大管径钢管，管外敷设保温层；加压泵安装在调节池出口，作用是保证输水系统的流量和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李崇兴，
申请(专利权)人：苏桐梅，
类型：新型
国别省市：北京;11