СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ЕЕ РАБОТЫ
HEAT SUPPLY SYSTEM AND ITS OPERATION ARRANGEMENT METHOD

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для обеспечения тепловой энергией объектов и процессов промышленности.
Известна система теплоснабжения, содержащая теплоисточник, включающий теплогенератор, источник сбросного низкотемпературного тепла и блок теплообменников, а также потребителя и тепловой насос, расположенный в непосредственной близости от него, причем выход последнего соединен последовательно, соответственно, со входами испарителя и конденсатора теплового насоса, кроме того, система включает прямую магистраль, по которой нагретая в теплоисточнике вода подается к выходу конденсатора теплового насоса и далее ко входу потребителя, и обратную магистраль, по которой охлажденная вода транспортируется от выхода испарителя теплового насоса к теплоисточнику, в качестве источника сбросного низкотемпературного тепла применена сблокированная с теплогенератором утилизационная установка, в которой осуществляют повторный нагрев охлажденной обратной воды теплоемкостным теплом уходящих газов теплогенератора и низкопотенциальным теплом конденсации содержащихся в них водяных паров, на прямой магистрали перед ее присоединением к выходу конденсатора теплового насоса установлена запорная задвижка, перед которой к прямой магистрали присоединен байпас, соединяющий ее со входом конденсатора теплового насоса, причем на байпасе также установлена запорная задвижка, а по ходу движения обратной домовой воды между входами испарителя и конденсатора теплового насоса установлен обратный клапан (RU 2434144 С1, МПК F01К 17/00, опубл. 20.11.2011).
Известен также способ организации работы системы теплоснабжения, включающий повторный нагрев охлажденной обратной магистральной воды теплом, выработанным теплоисточником, и подачу ее потребителю, использование тепла части обратной домовой воды тепловым насосом для догрева оставшейся ее части до температуры прямой домовой воды с последующим возвратом ее на вход потребителя, подачу охлажденной части обратной домовой воды к теплоисточнику для повторного ее нагрева, нагрев охлажденной обратной магистральной воды в теплоисточнике осуществляют в низкотемпературном теплообменнике и утилизационной установке сбросным низкотемпературным теплом уходящих газов теплогенератора до температуры ниже температуры прямой домовой воды, затем эту нагретую воду в качестве прямой магистральной воды подают на вход конденсатора теплового насоса, где ее, в смеси с нагреваемой частью обратной домовой воды, догревают теплом, отобранным от охлаждаемой части обратной домовой воды до температуры прямой домовой воды, а затем эту смесь подают потребителю (RU 2434144 С1, МПК F01К 17/00, опубл. 20.11.2011).
Недостатком известных решений является необходимость дополнительных затрат энергии от сторонних источников для привода теплового насоса и насосов перекачивающих теплоноситель (воду), а также наличие большого количества теплообменных аппаратов ведет к дополнительным потерям тепловой энергии. При наличии промежуточного теплоносителя необходимо обеспечивать более высокий перепад температур на теплогенераторе, вследствие падения температурного напора на промежуточном теплообменнике.
Технический результат заключается в сокращении затрат на транспортировку теплоносителя к потребителям за счет выработки механической энергии  и ее использования для транспортировки теплоносителя, и подогрев обратной сетевой воды путем утилизации тепла дымовых газов.
Технический результат достигается тем, что система теплоснабжения включает теплогенератор, утилизационную установку, потребитель, прямую магистраль, по которой нагретая в теплогенераторе вода подается потребителю, обратную магистраль, по которой охлажденная вода транспортируется к теплогенератору и обратный клапан. Утилизационная установка содержит испаритель, установленный в дымоходе теплогенератора и соединенный через сбросной клапан трубопроводом высокого давления с мембранным насосом. Мембранный насос установлен через два обратных клапана на обратной магистрали перед теплогенератором и соединен трубопроводом низкого давления с конденсатором. Конденсатор установлен на обратной магистрали перед мембранным насосом и соединен с испарителем трубопроводом возврата конденсата, на котором установлен с дополнительными обратными клапанами мембранный нагнетатель. Мембранный нагнетатель соединен через нагнетательный трубопровод с обратным клапаном и ударным узлом. Обратный клапан и ударный узел установлены на прямой магистрали. Утилизационная установка заполнена рабочим телом.
Способ организации работы системы теплоснабжения включает нагрев охлажденной обратной магистральной воды теплом, выработанным теплогенератором, предварительно подогретой в утилизационной установке сбросным низкотемпературным теплом уходящих газов теплогенератора. При утилизации низкотемпературного тепла уходящих газов в испарителе рабочее тело испаряют до определенного давления, подают импульсно через сбросной клапан образовавшийся при этом пар, в мембранный насос, расширяют пар в нем, с совершением работы по перекачиванию воды. Конденсируют пар в конденсаторе, отдавая тепло обратной магистральной воде, и возвращают конденсат рабочего тела в испаритель. Рабочее тело в испарителе находится под избыточным давлением, превышающим давление конденсации. Полученную механическую энергию в мембранном насосе используют для перекачивания магистральной воды к потребителям. При подаче воды в ударном узле генерируют гидравлический удар, энергию которого используют для работы мембранного нагнетателя, который перекачивает в испаритель конденсат рабочего тела.
На фиг.1 изображена схема предлагаемой системы теплоснабжения. Система теплоснабжения включает теплогенератор 1, утилизационную установку 2, потребителя 3, прямую магистраль 4, по которой нагретая в теплогенераторе вода подается потребителю 3, обратную магистраль 5, по которой охлажденная вода транспортируется к теплогенератору 1, и обратный клапан 6. Утилизационная установка 2 содержит испаритель 7, установленный в дымоходе 8 теплогенератора 1 и соединенный через сбросной клапан 9 трубопроводом высокого давления 10 с мембранным насосом 11. Мембранный насос 11 установлен через два обратных клапана 12, 13 на обратной магистрали 5 перед теплогенератором 1 и соединен трубопроводом низкого давления 14 с конденсатором 15. Конденсатор 15 установлен на обратной магистрали 5 перед мембранным насосом 11 и соединен с испарителем 7 трубопроводом возврата конденсата 16, на котором установлен с дополнительными обратными клапанами 17, 18 мембранный нагнетатель 19. Мембранный нагнетатель 19 соединен через нагнетательный трубопровод 20 с обратным клапаном 6 и ударным узлом 21. Обратный клапан 6 и ударный узел 21 установлены на прямой магистрали 4. Утилизационная установка 2 заполнена рабочим телом 22.
Способ осуществляется следующим образом. Осуществляют нагрев охлажденной обратной магистральной воды теплом, выработанным теплогенератором 1 и предварительно подогретой в утилизационной установке 2 сбросным низкотемпературным теплом уходящих газов теплогенератора 1. При утилизации низкотемпературного тепла уходящих газов в испарителе 7 испаряют рабочее тело 22 до определенного давления, подают импульсно через сбросной клапан 9 образовавшейся при этом пар в мембранный насос 11, расширяют пар в нем с совершением работы по перекачиванию воды. Конденсируют пар в конденсаторе 15, отдавая тепло обратной магистральной воде, и возвращают конденсат рабочего тела 22 в испаритель 7. Рабочее тело 22 в испарителе 7 находится под избыточным давлением, превышающем давление конденсации, полученную механическую энергию в мембранном насосе 11 используют для перекачивания магистральной воды к потребителям 3. При подаче воды в ударном узле 21 генерируют гидравлический удар, энергию которого используют для работы мембранного нагнетателя 19, который перекачивает в испаритель 7 конденсат рабочего тела 22.
По сравнению с известными решениями предлагаемое позволяет сократить затраты на транспортировку теплоносителя к потребителям за счет выработки механической энергии и ее использования для транспортировки теплоносителя, а также подогревать обратную сетевую воду путем утилизации тепла дымовых газов.