КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в комбинированных системах теплоэлектроснабжения для повышения эффективности утилизации тепловых отходов и источников низкопотенциального тепла.
Из уровня техники известна комбинированная система теплоэлектроснабжения, включающая тепловую электростанцию с теплообменниками-утилизаторами тепла соединенные трубопроводами с приборами системы отопления контура теплоснабжения потребителя теплоты (Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий. Под ред. Б.Н.Голубкова - М., ″Энергия″, 1979, с.241-244, 342). Основной недостаток известного решения заключается в невысокой эффективности использования утилизируемых тепловых отходов из-за несоответствия графиков отпуска и потребления теплоты.
Известна также система теплоснабжения, включающая соединенные трубопроводами источник низкопотенциального тепла, пиковый котел, тепловой насос, приборы системы отопления и контур горячего водоснабжения (SU 207379 A1, F 24 D 11/02, 1967) К недостатку известной системы можно отнести необходимость использования в качестве источника низкопотенциального тепла горячую геотермальную воду, что ограничивает ее функциональные возможности.
Полезная модель направлена на повышение эффективности использования утилизируемых тепловых отходов и источников низкопотенциального тепла.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в комбинированной системе теплоэлектроснабжения, содержащей тепловую электростанцию или мини-ТЭС с теплообменниками-утилизаторами тепла, которые включены в контур теплоснабжения потребителя теплоты с системами отопления и горячего водоснабжения, согласно полезной модели, теплообменники-утилизаторы тепла включены в промежуточный контур циркуляции с промежуточным теплообменником замкнутого контура теплоснабжения, образованного последовательно расположенными конденсатором теплового насоса, промежуточным теплообменником по линии нагреваемого теплоносителя, пиковым котлом и потребителем теплоты с системами отопления и горячего водоснабжения, при этом испаритель теплового насоса присоединен к источнику низкопотенциального тепла.
При этом в качестве источника низкопотенциального тепла служат грунтовые воды, воды открытых водоемов, воды очистных сооружений, окружающий воздух, вентиляционный воздух, подводимые по открытой - разомкнутой схеме непосредственно к испарителю, или испаритель присоединен по замкнутой схеме к теплообменнику, расположенному в грунтовом массиве или в открытом водоеме, или к системе оборотного водоснабжения охлаждения промышленного оборудования.
Кроме того, комбинированная система теплоэлектроснабжения содержит несколько замкнутых контуров теплоснабжения, подключенных к промежуточному контур циркуляции посредством своих промежуточных теплообменников.
Использование в теплообменниках-утилизаторах в качестве вторичных энергоресурсов различных тепловых отходов, преимущественно, теплоты масло-, водо- и воздухоохладителей,
теплоты отходящих, выхлопных газов и т.п. и наличие в контуре теплоснабжения пикового котла и теплового насоса, отбирающего тепло от низкопотенциального источника, существенно повышает эффективность и экономичность комбинированной системы, снижает расход топлива, улучшает тепловой баланс и приводит в соответствие (выравнивает) графики отпуска и потребления теплоты.
На чертеже схематично представлен общий вид комбинированной системы теплоэлектроснабжения.
Комбинированная система теплоэлектроснабжения содержит тепловую электростанцию 1, преимущественно, мини-ТЭС с теплообменниками-утилизаторами 2 тепла, которые включены в промежуточный контур циркуляции с промежуточным теплообменником 3 замкнутого контура теплоснабжения, образованного последовательно расположенными конденсатором 4 теплового насоса, промежуточным теплообменником 3 по линии нагреваемого теплоносителя, пиковым котлом 5 и потребителями теплоты 6, включающим системы отопления и/или горячего водоснабжения (на чертеже не показано). Испаритель 7 теплового насоса присоединен к источнику низкопотенциального тепла по замкнутой схеме посредством трубопроводов с циркулирующим теплоносителем, связанных с теплообменником 8, расположенным в грунтовом массиве или в открытом водоеме, или к системе оборотного водоснабжения охлаждения промышленного оборудования. Кроме того, если в качестве источника низкопотенциального тепла используют грунтовые воды, воды открытых водоемов, воды очистных сооружений, окружающий воздух, вентиляционный воздух, то их подводят по открытой - разомкнутой схеме непосредственно к испарителю 7 (на чертеже не показано).
При наличии нескольких различных потребителей теплоты комбинированная система теплоэлектроснабжения может содержать несколько замкнутых контуров теплоснабжения (на чертеже не показано), подключенных к промежуточному контуру циркуляции посредством своих промежуточных теплообменников 3, для каждого потребителя.
1
2
3
4
В качестве тепловой электростанции 1 могут быть использованы паротурбинные мини-ТЭС, газотурбинные мини-ТЭС, мини-ТЭС с двигателями внутреннего сгорания, снабженные теплообменниками-утилизаторами 2 теплоты масло-, водо- и воздухоохладителей, теплоты отходящих, выхлопных газов (2, 2, 2, 2).
Комбинированная система теплоэлектроснабжения работает следующим образом.
1
2
3
4
Мини-ТЭС вырабатывает электроэнергию и посредством промежуточного контура циркуляции обеспечивает теплоснабжение потребителей теплотой, источниками которой являются утилизируемая в теплообменниках-утилизаторах 2 (2, 2, 2, 2). теплота масло-, водо- и воздухоохладителей, теплота отходящих, выхлопных газов и т.п.
1
2
3
4
В отопительный период при совместной работе теплового насоса и пикового котла 5 тепловой насос отбирает теплоту, поступающую в испаритель 7 от источника низкопотенциального тепла (теплообменника 8), и отдает теплоту в конденсаторе 4 теплоносителю замкнутого контура теплоснабжения, который последовательно подогревается в промежуточном теплообменнике 3, включенном по линии греющего теплоносителя в промежуточный контур циркуляции с теплообменниками - утилизаторами 2 (2, 2, 2, 2), и в пиковым котле 5 и поступает к потребителям теплоты 6 в системы отопления и/или горячего водоснабжения. Наличие пикового
1
2
3
4
котла 5 с изменяемой, регулируемой теплопроизводительностью при постоянной, неизменяемой теплопроизводительности теплового насоса и теплообменников-утилизаторов 2 (2, 2, 2, 2), работающих при постоянной температуре тепловых отходов, обеспечивает регулирование отпуска теплоты потребителям и поддержание режимных графиков температур и расхода воды на заданном уровне при изменении температуры наружного воздуха.