一种应用于热网的直接蓄热系统及其蓄放热方法
【专利摘要】本发明涉及一种应用于热网的直接蓄热系统及其蓄放热方法。本发明包括制氮装置、蓄热罐、上布水盘、下布水盘、放热泵、放热热水控制阀a、放热热水控制阀b、蓄热减压阀、蓄热水温测试仪、混合调节阀、蓄热泵、放热冷水控制阀、热网供水管道、热网回水管道、高温供水管、冷水管、热网供回水联络管道和蓄热管道，制氮装置连接在蓄热罐的顶部，上布水盘和下布水盘分别安装在蓄热罐的顶部和底部，热网供水管道的一端连接在上布水盘上，蓄热管道的一端连接在热网供水管道上，热网回水管道的一端连接在下布水盘上，蓄热泵安装在热网回水管道上，热网供回水联络管道的一端连接在蓄热管道上。本发明的结构设计合理，提高供热系统运行稳定与安全性。
【专利说明】一种应用于热网的直接蓄热系统及其蓄放热方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种应用于热网的直接蓄热系统及其蓄放热方法，属于一种应用于集中供热的调峰蓄热系统及其蓄热方法。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的逐步提高，用热需求也不断上升。尽管一些先进的节能降耗技术已在电厂广泛应用，并产生了良好的经济社会效益，但仍无法满足社会日益增长的用热需求及用热舒适性。
[0003]传统的热网系统如附图1所示，主要由供热首站1、一次热网循环泵2，换热站3和一次网侧补水泵4等组成。当换热站3对应的热用户供热需求变化时，一次热网系统输送的热量也随之变化，最终引起电厂采暖抽汽的波动。同一个热网系统的换热站3数量较多，当达到几十个甚至上百个时，如何调节电厂采暖抽汽及一次热网系统的输送热量，以满足不同热用户需求，将是较为复杂的问题。此外，换热站3所对应的热用户所需热量随着供热初末期及一天内的环境气温变化也存在较大的波动。若对热用户各时期所需热量实现实时调节，一次热网及电厂采暖抽汽将长期处于波动状态。
[0004][学位论文]王维，2010-北京工业大学:建筑与土木工程中公开了蓄热器在区域供热领域的应用研究，该研究指出区域供热系统中蓄热器的引入不仅起到显著的节能减排作用，同时可以增强热网运行的稳定性和安全性，但是该研究中并未给出应用于热网的直接蓄热系统及其蓄放热方法。
[0005]综上所述，目前还没有一种结构设计合理，使热网系统能够实现优化运行，提高供热系统运行稳定与安全性的应用于热网的直接蓄热系统及其蓄放热方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，使热网系统能够实现优化运行，提高供热系统运行稳定与安全性的应用于热网的直接蓄热系统及其蓄放热方法。
[0007]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:该应用于热网的直接蓄热系统的特点在于:包括制氮装置、蓄热罐、上布水盘、下布水盘、放热泵、放热热水控制阀a、放热热水控制阀b、蓄热减压阀、蓄热水温测试仪、混合调节阀、蓄热泵、放热冷水控制阀、热网供水管道、热网回水管道、高温供水管、冷水管、热网供回水联络管道和蓄热管道，所述制氮装置连接在蓄热罐的顶部，所述上布水盘和下布水盘分别安装在蓄热罐的顶部和底部，所述热网供水管道的一端连接在上布水盘上，所述放热泵和放热热水控制阀a均安装在热网供水管道上，所述热网供水管道的一端、放热泵和放热热水控制阀a沿热网供水管道依次排列；所述高温供水管的一端连接在热网供水管道上，该高温供水管的一端位于放热泵和放热热水控制阀a之间，所述放热热水控制阀b安装在高温供水管上；所述蓄热管道的一端连接在热网供水管道上，该蓄热管道的一端位于热网供水管道的一端和放热泵之间，所述蓄热减压阀和蓄热水温测试仪均安装在蓄热管道上，所述蓄热管道的一端、蓄热水温测试仪和蓄热减压阀沿蓄热管道依次排列；所述热网回水管道的一端连接在下布水盘上，所述蓄热泵安装在热网回水管道上，所述冷水管的一端和另一端均连接在热网回水管道上，所述热网回水管道的一端、冷水管的一端、蓄热泵和冷水管的另一端沿热网回水管道依次排列，所述放热冷水控制阀安装在冷水管上；所述热网供回水联络管道的一端连接在蓄热管道上，该热网供回水联络管道的一端位于蓄热减压阀和蓄热水温测试仪之间，所述热网供回水联络管道的另一端连接在热网回水管道上，该热网供回水联络管道的另一端位于热网回水管道的一端和冷水管的一端之间，所述混合调节阀安装在热网供回水联络管道上，所述蓄热水温测试仪和混合调节阀之间电连接。
[0008]作为优选，本发明还包括蓄热侧补水泵和补水管道，所述补水管道的一端连接在热网回水管道上，该补水管道的一端位于冷水管的另一端和热网回水管道的另一端之间，所述蓄热侧补水泵安装在补水管道上。
[0009]作为优选，本发明所述蓄热管道的另一端和热网供水管道的另一端沿热网管路依次排列。
[0010]一种应用于热网的直接蓄热系统的蓄放热方法，其特点在于:放热过程为:一次热网供水温度低于或等于98°c时，蓄热罐内98°C的热水依次经过放热泵和放热热水控制阀a进入供热首站之后的热网供水管道进行放热；当一次热网供水温度高于98°C时，蓄热罐内的热水经过放热泵和放热热水控制阀b进入供热首站之前和一次热网循环泵之后的热网回水管道进行放热；为了维持蓄热罐内稳定的液位高度，蓄热罐内的热水向热网放热时，需有等体积的热网回水进入蓄热罐，一次热网循环泵之前的未被加热的热网回水经过放热冷水控制阀和下布水盘进入蓄热罐内；蓄热过程为:蓄热时，供热首站之后的高温热网供水经过蓄热减压阀后，通过上布水盘进入蓄热罐内，蓄热管道上装有蓄热水温测试仪，对进入蓄热罐内的热水温度进行监测，当所测热水温度高于蓄热罐内的热水温度时，热网供回水联络管道上的混合调节阀开启，并调整至适当开度，部分温度较低的热网回水与高温热网供水进行混合，使得进入蓄热罐内的热水温度维持在98°C，避免高于98°C的水进入蓄热罐而出现汽化现象；同样，为了维持蓄热罐内稳定的液位高度，一次网侧的热网供水进入蓄热罐内进行蓄热时，需有等体积的热网回水排出蓄热罐，蓄热罐内下层的冷水通过蓄热泵输送至原有供热系统一次热网循环泵之前的热网管路。
[0011]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:蓄热技术在区域供热系统中可将富余的热能通过一定的介质储存起来，需要时再加以利用，可起到“削峰填谷”的作用，解决热能供求之间在时间和空间上不匹配的矛盾，能有效调节热网的热量输出，增强热网安全性和稳定性。为解决国内传统热网系统存在的问题，更好地回收利用热网中多余的热量，本发明在传统的蓄热思想的基础上，付出创造性劳动后，提出一种新型的适用于热网的直接蓄热系统，以缓解不同时段的供热需求波动性，并对原热网系统起到稳压及紧急事故补水的作用。蓄热系统的引入，可在热网出现紧急事故发生泄漏时，作为紧急补水的水源，同时还可对原有热网系统起到稳压作用。
[0012]本发明中应用于热网系统的直接蓄热系统是一种常压蓄热系统，与目前市场上存在的相变蓄热、空调用冰蓄冷与水蓄冷产品相比，可更广泛地适用于大容积、大温差的供热系统。通过在传统热网系统的基础上，增加本发明涉及的直接蓄热系统，可充分回收供热系统多余的热量，并将其通过蓄热罐储存起来，而在供热系统供热量不足时放热，起到调峰热源的作用，避免了汽轮机抽汽参数的频繁波动或调峰锅炉的频繁起停，一方面可稳定汽轮机运行工况，另一方面减少了燃料消耗，降低了供热电厂整体运行费用。
[0013]除上述蓄放热能力外，本蓄热系统还有如下优点:a、可作为一次热网系统的紧急补水，为热网安全运行提供保障。当热网循环水泵突然停止运行时，将产生巨大水击，使电厂内部与热力管网遭到破坏，采用蓄热系统便可有效缓解水击造成的高压振荡和破坏，为热网安全运行提供保障。而当热网某处水管突然爆裂致使大量失水时，与热网直接相连的蓄热系统便可立即向热网补水，维持热网系统压力，防止整个热网系统停运。b、为供热系统提供备用热源。当供热热源因故停止工作时，蓄热系统可及时启动，进行补充供热。C、蓄热系统与供热系统直接连接，可起到稳定热网压力的作用，保证供热系统静压值恒定。
[0014]本发明所涉及的蓄热系统可应用于一次供热管网，可以根据具体的实时波动热负荷需求，设置一台或多台蓄热罐。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是现有技术中传统热网系统的结构示意图。
[0016]图2是本发明实施例中应用于热网的直接蓄热系统的结构示意图。
[0017]图中:1_换热首站，2-—次热网循环泵，3-换热站，4-一次网侧补水泵，5-制氮装置，6-蓄热罐，7-上布水盘，8-下布水盘，9-放热泵，10-放热热水控制阀a，11-放热热水控制阀b，12-蓄热减压阀，13-蓄热水温测试仪，14-混合调节阀，15-蓄热泵，16-放热冷水控制阀，17-蓄热侧补水泵，18-热网供水管道，19-热网回水管道，20-高温供水管，21-冷水管，22-热网供回水联络管道，23-补水管道，24-蓄热管道。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
[0019]实施例。
[0020]参见图2，本实施例中应用于热网的直接蓄热系统包括换热首站1、一次热网循环泵2、换热站3、一次网侧补水泵4、制氮装置5、蓄热罐6、上布水盘7、下布水盘8、放热泵9、放热热水控制阀alO、放热热水控制阀bll、蓄热减压阀12、蓄热水温测试仪13、混合调节阀14、蓄热泵15、放热冷水控制阀16、蓄热侧补水泵17、热网供水管道18、热网回水管道19、高温供水管20、冷水管21、热网供回水联络管道22、补水管道23和蓄热管道24。
[0021]本实施例中提及的直接蓄热系统，应用于传统的热网系统中。与传统热网系统中的主要设备如供热首站1、一次热网循环泵2，换热站3和一次网侧补水泵4等相连。
[0022]本实施例中的制氮装置5连接在蓄热罐6的顶部，通过制氮装置5向蓄热罐6供入氮气。上布水盘7和下布水盘8分别安装在蓄热罐6的顶部和底部，热网供水管道18的一端连接在上布水盘7上，该热网供水管道18的另一端连接在换热首站I之后的热网管路上，放热泵9和放热热水控制阀alO均安装在热网供水管道18上，热网供水管道18的一端、放热泵9和放热热水控制阀alO沿热网供水管道18依次排列。
[0023]本实施例中高温供水管20的一端连接在热网供水管道18上，该高温供水管20的一端位于放热泵9和放热热水控制阀alO之间，高温供水管20的另一端连接在换热首站I和一次热网循环泵2之间的热网管路上，放热热水控制阀bll安装在高温供水管20上。
[0024]本实施例中蓄热管道24的一端连接在热网供水管道18上，该蓄热管道24的一端位于热网供水管道18的一端和放热泵9之间，蓄热管道24的另一端连接在换热首站I之后的热网管路上，蓄热减压阀12和蓄热水温测试仪13均安装在蓄热管道24上，蓄热管道24的一端、蓄热水温测试仪13和蓄热减压阀12沿蓄热管道24依次排列。本实施例中换热首站1、蓄热管道24的另一端和热网供水管道18的另一端沿热网管路依次排列。
[0025]本实施例中热网回水管道19的一端连接在下布水盘8上，该热网回水管道19的另一端连接在一次热网循环泵2之前的热网管路上，蓄热泵15安装在热网回水管道19上，所述冷水管21的一端和另一端均连接在热网回水管道19上，热网回水管道19的一端、冷水管21的一端、蓄热泵15和冷水管21的另一端沿热网回水管道19依次排列，放热冷水控制阀16安装在冷水管21上。
[0026]本实施例中热网供回水联络管道22的一端连接在蓄热管道24上，该热网供回水联络管道22的一端位于蓄热减压阀12和蓄热水温测试仪13之间，热网供回水联络管道22的另一端连接在热网回水管道19上，该热网供回水联络管道22的另一端位于热网回水管道19的一端和冷水管21的一端之间，混合调节阀14安装在热网供回水联络管道22上，所述蓄热水温测试仪13和混合调节阀14之间电连接。
[0027]本实施例中补水管道23的一端连接在热网回水管道19上，该补水管道23的一端位于冷水管21的另一端和热网回水管道19的另一端之间，蓄热侧补水泵17安装在补水管道23上。
[0028]本实施例中应用于热网的直接蓄热系统的蓄放热方法如下:放热过程为:一次热网供水温度低于或等于98°C时，蓄热罐6内98°C的热水依次经过放热泵9和放热热水控制阀alO进入供热首站I之后的热网供水管道进行放热；当一次热网供水温度高于98°C时，蓄热罐6内的热水经过放热泵9和放热热水控制阀bll进入供热首站I之前和一次热网循环泵2之后的热网回水管道进行放热；为了维持蓄热罐6内稳定的液位高度，蓄热罐6内的热水向热网放热时，需有等体积的热网回水进入蓄热罐6，一次热网循环泵2之前的未被加热的热网回水经过放热冷水控制阀16和下布水盘8进入蓄热罐6内。通过在不同热网供水温度下，选择不同的放热热水控制阀及其相应的与一次热网相应的接口位置，可充分避免蓄热罐热水温度与一次热网供水温度不匹配的情况，从而满足用户需求，减少换热损失。
[0029]蓄热过程为:蓄热时，供热首站I之后的高温热网供水经过蓄热减压阀12后，通过上布水盘7进入蓄热罐6内，蓄热管道24上装有蓄热水温测试仪13，对进入蓄热罐6内的热水温度进行监测，当所测热水温度高于蓄热罐6内的热水温度时，热网供回水联络管道22上的混合调节阀14开启，并调整至适当开度，部分温度较低的热网回水与高温热网供水进行混合，使得进入蓄热罐6内的热水温度维持在98°C，避免高于98°C的水进入蓄热罐6而出现汽化现象；同样，为了维持蓄热罐6内稳定的液位高度，一次网侧的热网供水进入蓄热罐6内进行蓄热时，需有等体积的热网回水排出蓄热罐6，蓄热罐6内下层的冷水通过蓄热泵15输送至原有供热系统一次热网循环泵2之前的热网管路。整个蓄热系统可看成是供热首站I的一个特殊热用户，该特殊热用户具有放热和蓄热功能，可对一次热网系统进行热量调节。
[0030]本发明所提及的热水温度98 °C，是基于标准大气压下，热水不被汽化的温度。本发明中的热网供回水管道与原有供热系统直接连接。本发明下布水盘8相连接的热网回水管道19上还设置有蓄热侧补水泵17，在本蓄热系统正常工作时，传统热网系统里的一次网侧补水泵4可以部分负荷运行或关停，用蓄热侧补水泵17代替进行补水，依旧能起到稳压及补水作用。本发明在不同的一次热网供水温度下，选择不同的放热热水控制阀及其与一次热网相应的接口位置，可满足用户用热需求，可减少换热损失。
[0031]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种应用于热网的直接蓄热系统，其特征在于:包括制氮装置、蓄热罐、上布水盘、下布水盘、放热泵、放热热水控制阀a、放热热水控制阀b、蓄热减压阀、蓄热水温测试仪、混合调节阀、蓄热泵、放热冷水控制阀、热网供水管道、热网回水管道、高温供水管、冷水管、热网供回水联络管道和蓄热管道，所述制氮装置连接在蓄热罐的顶部，所述上布水盘和下布水盘分别安装在蓄热罐的顶部和底部，所述热网供水管道的一端连接在上布水盘上，所述放热泵和放热热水控制阀a均安装在热网供水管道上，所述热网供水管道的一端、放热泵和放热热水控制阀a沿热网供水管道依次排列；所述高温供水管的一端连接在热网供水管道上，该高温供水管的一端位于放热泵和放热热水控制阀a之间，所述放热热水控制阀b安装在高温供水管上；所述蓄热管道的一端连接在热网供水管道上，该蓄热管道的一端位于热网供水管道的一端和放热泵之间，所述蓄热减压阀和蓄热水温测试仪均安装在蓄热管道上，所述蓄热管道的一端、蓄热水温测试仪和蓄热减压阀沿蓄热管道依次排列；所述热网回水管道的一端连接在下布水盘上，所述蓄热泵安装在热网回水管道上，所述冷水管的一端和另一端均连接在热网回水管道上，所述热网回水管道的一端、冷水管的一端、蓄热泵和冷水管的另一端沿热网回水管道依次排列，所述放热冷水控制阀安装在冷水管上；所述热网供回水联络管道的一端连接在蓄热管道上，该热网供回水联络管道的一端位于蓄热减压阀和蓄热水温测试仪之间，所述热网供回水联络管道的另一端连接在热网回水管道上，该热网供回水联络管道的另一端位于热网回水管道的一端和冷水管的一端之间，所述混合调节阀安装在热网供回水联络管道上，所述蓄热水温测试仪和混合调节阀之间电连接。
2.根据权利要求1所述的应用于热网的直接蓄热系统，其特征在于:还包括蓄热侧补水泵和补水管道，所述补水管道的一端连接在热网回水管道上，该补水管道的一端位于冷水管的另一端和热网回水管道的另一端之间，所述蓄热侧补水泵安装在补水管道上。
3.根据权利要求1或2所述的应用于热网的直接蓄热系统，其特征在于:所述蓄热管道的另一端和热网供水管道的另一端沿热网管路依次排列。
4.一种如权利要求1或2或3所述的应用于热网的直接蓄热系统的蓄放热方法，其特征在于:放热过程为:一次热网供水温度低于或等于98°C时，蓄热罐内98°C的热水依次经过放热泵和放热热水控制阀a进入供热首站之后的热网供水管道进行放热；当一次热网供水温度高于98°C时，蓄热罐内的热水经过放热泵和放热热水控制阀b进入供热首站之前和一次热网循环泵之后的热网回水管道进行放热；为了维持蓄热罐内稳定的液位高度，蓄热罐内的热水向热网放热时，需有等体积的热网回水进入蓄热罐，一次热网循环泵之前的未被加热的热网回水经过放热冷水控制阀和下布水盘进入蓄热罐内；蓄热过程为:蓄热时，供热首站之后的高温热网供水经过蓄热减压阀后，通过上布水盘进入蓄热罐内，蓄热管道上装有蓄热水温测试仪，对进入蓄热罐内的热水温度进行监测，当所测热水温度高于蓄热罐内的热水温度时，热网供回水联络管道上的混合调节阀开启，并调整至适当开度，部分温度较低的热网回水与高温热网供水进行混合，使得进入蓄热罐内的热水温度维持在98°C，避免高于98°C的水进入蓄热罐而出现汽化现象；同样，为了维持蓄热罐内稳定的液位高度，一次网侧的热网供水进入蓄热罐内进行蓄热时，需有等体积的热网回水排出蓄热罐，蓄热罐内下层的冷水通过蓄热泵输送至原有供热系统一次热网循环泵之前的热网管路。
【文档编号】F24D19/10GK104180418SQ201410395672
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】何晓红, 陈菁, 孙士恩, 李善化, 俞聪, 赵明德, 舒斌, 常浩 申请人:华电电力科学研究院