基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统及方法与流程

本发明涉及热电厂余热利用，具体涉及一种基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统及方法。

背景技术：

北方热电厂抽汽量在供冷季较供热季小，因此集中供冷的能力远不如集中供热，折合的可供冷面积仅为可供暖面积的21％-33％。

城市建成建筑面积可划分为公建(公共建筑)和住宅，一般公建面积仅为住宅面积的40-50％，且不同类型公建综合容积率相近(学校医院较低，行政办公商场相近，商务办公高)。如2016年，北京市集中供热面积中，住宅占67％，公建占33％。由于住宅采用分散空调供冷，集中供冷的面积仅限于公建，因而缩减为供暖面积的33％，尤其以公建比较集中的商务区效率最优。

本领域中需要一种通过匹配热电厂抽汽的供暖供冷特征与末端用暖用冷需来实现城市热电厂冷热联供的系统。

技术实现要素：

在本发明的一个方面，提供了一种基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统100，包括：

热电厂内的第一吸收式热泵110，其包括第一发生器111、第一蒸发器112、第一吸收器113、第一冷凝器114，其中，所述第一发生器111与热电厂抽汽连通，所述第一蒸发器112与热电厂经与乏气换热后的冷却水连通；

热电厂内的汽水换热器120，其与热电厂抽汽联通；换热站内的一个或多个吸收式冷热一体机130；换热站内的一个或多个大温差换热机组140；

一次网热水管路150，其依次连通所述第一吸收式热泵110的第一吸收器113和第一冷凝器114、汽水换热器120、吸收式冷热一体机130，并构成回路，其中所述一次网热水管路150的并联支路151连通所述大温差换热机组140，并与所述吸收式冷热一体机130相并联；

第一二次网热水管路160，其分别连通所述吸收式冷热一体机130和公共建筑，并形成回路；

第二二次网热水管路170，其分别连通所述大温差换热机组140和住宅建筑，并形成回路；

冷冻水管路180，其分别连通所述吸收式冷热一体机130和公共建筑，并形成回路；

其中，所述第一吸收式热泵110被配置为通过所述第一发生器111吸收热电厂抽汽的热量，通过所述第一蒸发器112吸收热电厂冷却水的热量，并通过所述第一吸收器113和所述第一冷凝器114将热量传递给所述一次网热水管路150中的水，使其升温；

所述汽水换热器120被配置为吸收热电厂抽汽的热量，并将热量传递给所述一次网热水管路150中的水，使其进一步升温；

所述吸收式冷热一体机130被配置为在供暖季工作于制热模式，从而吸收所述一次网热水管路150中的水的热量，并将热量传递给所述第一二次网热水管路160中的水，而在供冷季工作于制冷模式，从而在所述一次网热水管路150中的水的热量驱动下，吸收所述冷冻水管路180中的水的热量，使其降温；

所述并联支路151被配置为在供暖季开通，在供冷季关闭；

所述大温差换热机组140被配置为在供暖季吸收所述并联支路151中的水的热量，并将热量传递给所述第二二次网热水管路170中的水；

所述第二二次网管路170被配置为在供冷季关闭。

在本发明的另一个方面，提供了一种基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供方法，其中，该方法使用如权利要求1-5中任何一个所述的系统来实现，且该方法包括：

在供暖季，通过所述吸收式冷热一体机130吸收所述一次网热水管路150中的水的热量，并将热量传递给所述第一二次网热水管路160中的水，以用于公共建筑的供暖，以及通过所述大温差换热机组140吸收所述并联支路151中的水的热量，并将热量传递给所述第二二次网热水管路170，以用于住宅建筑的供暖；

在供冷季，关闭所述并联支路151、大温差换热机组140和第二二次网热水管路170，使所述吸收式冷热一体机130与所述冷冻水管路180连通，通过所述吸收式冷热一体机130吸收来自所述一次网热水管路150中的热水的热量，作为驱动热源，并吸收来自所述冷冻水管路180中的水的热量，从而制取冷冻水，以用于公共建筑的供冷。

根据本发明的实施例的技术方案，实现了热电厂全年的乏汽余热回收和抽汽利用；采用大温差技术实现了热量输配；将末端用冷用热的需求特征和热电厂热源的供给特征相匹配，利用吸收式换热技术，实现了公建全年的冷热联供和住宅供暖。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统及其在供暖季的配置的示意图；

图2为根据本发明的实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统及其在供冷季的配置的示意图；

图3为根据本发明的实施例的吸收式冷热一体机及其在供暖季的配置的示意图；

图4为根据本发明的实施例的吸收式冷热一体机及其在供冷季的配置的示意图；

图5为根据本发明的实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

本说明书中涉及的各术语的含义一般为本领域中的通常含义，或者为本领域技术人员在阅读本说明书之后所正常理解的含义。本说明书中的用语“第一”、“第二”、等仅用于区别不同部件，并不表示部件之间的任何顺序关系、重要性等。本说明书中的用语“包括”、“包含”是开放式的，即除了所提及的各要素外，还可能包括其他未提及的要素。本说明书中的用语“连通”、“连接”、“相连”等类似术语通常是指流体(如液体)连通，并可包括机械连接，且通常既可以包括直接连通或连接，也包括经由其他部件的间接连通或连接。

现参照图1，其示出了根据本发明的一些实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统100及其在供暖季的配置的示意图；并参照图2，其示出了根据本发明的实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统100及其在供冷季的配置的示意图。

如图1-2中所示，根据本发明的一些实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统100可以包括以下部件：

热电厂内的第一吸收式热泵110，其包括第一发生器111、第一蒸发器112、第一吸收器113、第一冷凝器114，其中，所述第一发生器111与热电厂抽汽连通，所述第一蒸发器112与热电厂经与乏气换热后的冷却水连通；

热电厂内的汽水换热器120，其与热电厂抽汽联通；

换热站内的一个或多个吸收式冷热一体机130；

换热站内的一个或多个大温差换热机组140；

一次网热水管路150，其依次连通所述第一吸收式热泵110的第一吸收器113和第一冷凝器114、汽水换热器120、吸收式冷热一体机130，并构成回路，其中所述一次网热水管路150的并联支路151连通所述大温差换热机组140，并与所述吸收式冷热一体机130相并联；

第一二次网热水管路160，其分别连通所述吸收式冷热一体机130和公共建筑，并形成回路；

第二二次网热水管路170，其分别连通所述大温差换热机组140和住宅建筑，并形成回路；

冷冻水管路180，其分别连通所述吸收式冷热一体机130和公共建筑，并形成回路；

其中，所述第一吸收式热泵110被配置为通过所述第一发生器111吸收热电厂抽汽的热量，通过所述第一蒸发器112吸收热电厂冷却水(例如与乏汽换热后)的热量，并通过所述第一吸收器113和所述第一冷凝器114将热量传递给所述一次网热水管路150中的水，使其升温；

所述汽水换热器120被配置为吸收热电厂抽汽的热量，并将热量传递给所述一次网热水管路150中的水，使其进一步升温；

所述吸收式冷热一体机130被配置为在供暖季工作于制热模式，从而吸收所述一次网热水管路150中的水的热量，并将热量传递给所述第一二次网热水管路160中的水，而在供冷季工作于制冷模式，从而在所述一次网热水管路150中的水的热量驱动下，吸收所述冷冻水管路180中的水的热量，使其降温；

所述并联支路151被配置为在供暖季开通，在供冷季关闭；

所述大温差换热机组140被配置为在供暖季吸收所述并联支路151中的水的热量，并将热量传递给所述第二二次网热水管路170中的水；

所述第二二次网管路170被配置为在供冷季关闭。

这样，根据本发明的实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统100利用热电厂抽汽驱动所述第一吸收式热泵110的第一发生器111，并通过所述第一蒸发器112吸收热电厂冷却水(例如，与乏汽换热后)中的余热，并通过所述第一吸收式热泵110的所述第一吸收器113和第一冷凝器114将热量传递给一次网热水管路150中的水，使其温度升高到约90℃，再通过所述汽水换热器120与热电厂抽汽直接换热，使水温进一步升高到约130℃，从而便于通过一次网热水管路的长输管道输送到用热端的换热站。在供暖季(例如冬季)，换热站内的吸收式冷热一体机130大量吸收一次网热水管路150中的热水的热量，使其温度大幅降低到约30℃，并将热量传递给第一二次网热水管路160中的水，使其温度由约45℃升高到约60℃，以便为公共建筑(约占城市建筑总面积的33％)供暖；同时，换热站内的大温差换热机组140大量吸收所述一次网热水管路150的并联支路151中的水的热量，将其温度大幅降低到约30℃，并将热量传递给第二二次网热水管路170中的水，使其温度由约45℃升高到约60℃，以便为住宅建筑(约占城市建筑总面积的67％)供暖。而在供冷季(例如夏季)，所述第一吸收式热泵110和汽水换热器120照常工作，而所述关联支路151、大温差换热机组140、第二二次网热水管路170均被关闭，换热站内的吸收式冷热一体机130大量吸收一次网热水管路150中的热水的热量，使其温度大幅降低到约30℃，并作为驱动热源将冷冻水管路180中的水制冷，使其温度由约12℃降低到约7℃，以便为公共建筑(约占城市建筑总面积的33％)集中供冷。这样，就不但实现了热电厂全年的乏汽余热回收和抽汽利用，并采用大温差技术实现了长途热量输配，而且将城市建筑的末端用冷用热的需求特征(即城市公共和住宅建筑整体上在夏季所需供冷量较小，而在冬季所需供热量较大)和热电厂热源的供给特征(即夏季的供冷能力远小于冬季的供热能力)相互匹配，利用吸收式换热技术，实现了公建全年的冷热联供和住宅供暖。

在一些实施例中，所述一次网热水管路150中离开所述第一冷凝器114的水的温度为90±5℃，离开所述汽水换热器120的水的温度为130±5℃，离开所述吸收式冷热一体机130和大温差换热机组的水的温度为30±5℃；

在供暖季，所述第一二次网热水管路160中进入所述吸收式冷热一体机130的水的温度为45±5℃，离开所述吸收式冷热一体机130的水的温度为60±5℃，在供冷季，所述冷冻水管路180中进入所述吸收式冷热一体机130的水的温度为12±3℃，离开所述吸收式冷热一体机130的水的温度为7±3℃；

在供暖季，所述第二二次网热水管路170中进入所述大温差换热机组140的水的温度为45±5℃，离开所述大温差换热机组140的水的温度为60±5℃。

当然，以上具体温度数值仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，各温度的数值可以与上述示例不同。

现参照图3，其示出了根据本发明的一些实施例的吸收式冷热一体机130及其在供暖季的配置的示意图，并参照图4，其示出了根据本发明的一些实施例的吸收式冷热一体机130及其在供冷季的配置的示意图。

如图3-4中所示，根据本发明的实施例的吸收式冷热一体机130包括：

第二吸收式热泵210，其包括第二发生器211、第二蒸发器212、第二吸收器213和第二冷凝器214；

普通换热器220；

第一三通阀241；

第二三通阀242；

第三三通阀243；

第四三通阀244；

第五三通阀245；

第六三通阀246；

第七三通阀247；

第八三通阀248；

其中，所述一次网热水管路150的入口端通过所述第二发生器211连接到所述第一三通阀241的第2口，出口端连接到所述第四三通阀244的第1口；

其中，所述冷冻水管路180的入口端连接到所述第二三通阀242的第1口，出口端连接到所述第三三通阀243的第3口；

第一管段251，其一端通过所述普通换热器220连接到所述第一三通阀241的第3口，另一端连接到所述第二三通阀242的第3口；

第二管段252，其一端连接到所述第二三通阀242的第2口，另一端通过所述第二蒸发器212连接到所述第三三通阀243的第2口；

第三管段253，其一端连接到所述第三三通阀243的第1口，另一端连接到所述第四三通阀244的第2口；

其中，所述第一二次网热水管路160的入口端连接到所述第五三通阀245的第1口，出口端连接到所述第八三通阀248的第2口；

第四管段254，其一端连接到所述第五三通阀245的第2口，另一端连接到所述第六三通阀246的第1口；

第五管段255，其一端通过所述普通换热器220连接到所述第六三通阀246的第3口，另一端连接到所述第七三通阀247的第3口；

第六管段256，其一端连接到所述第六三通阀246的第2口，另一端通过所述第二吸收器213和第二冷凝器214连接到所述第七三通阀247的第1口；

第七管段257，其一端连接到所述第七三通阀247的第2口，另一端连接到所述第八三通阀248的第1口；

第八管段258，其一端连接到所述第五三通阀245的第3口，另一端通过冷却塔230连接到所述第八三通阀248的第3口；以及

第九管段259，其一端连接到所述第一三通阀241的第1口，另一端连接到所述第四三通阀244的第3口。

在一些实施例中，所述吸收式冷热一体机130被配置为在供暖季使得：

所述第一三通阀241的第2口和第3口连通，第1口关闭；

所述第二三通阀242的第3口和第2口连通，第1口关闭；

所述第三三通阀243的第2口和第1口连通，第3口关闭；

所述第四三通阀244的第2口和第1口连通，第3口关闭；

所述第五三通阀245的第1口和第2口连通，第3口关闭；

所述第六三通阀246的第1口和第2口连通，且第1口和第3口连通；

所述第七三通阀247的第1口和第2口连通，且第3口和第2口连通；

所述第八三通阀248的第1口和第2口连通，第3口关闭。

在一些实施例中，所述吸收式冷热一体机130被配置为在供冷季使得：

所述第一三通阀241的第2口和第1口连通，第3口关闭；

所述第二三通阀242的第1口和第2口连通，第3口关闭；

所述第三三通阀243的第2口和第3口连通，第1口关闭；

所述第四三通阀244的第3口和第1口连通，第2口关闭；

所述第五三通阀245的第3口和第2口连通，第1口关闭；

所述第六三通阀246的第1口和第2口连通，第3口关闭；

所述第七三通阀247的第1口和第2口连通，第3口关闭；

所述第八三通阀248的第1口和第3口连通，第2口关闭。

通过上述方式，可以方便地实现所述第二吸收式热泵210在冬季和夏季的冷热联供，充分满足了公共建筑在冬季和夏季的不同供热供冷需求，并大幅节约了设备、管路、安装及运营成本。

在一些实施例中，所述大温差换热机组140可以包括：内部换热器(未示出)，以及第三吸收式热泵(未示出)，其中，所述一次网热水管路150的并联支路151在所述大温差换热机组140中可以依次通过所述第三吸收式热泵的发生器、所述内部换热器的第一端以及所述第三吸收式热泵的蒸发器，并且所述第二二次网热水管路170在所述大温差换热机组140中可以并联方式通过所述内部换热器的第二端，以及所述第三吸收式热泵的冷凝器和吸收器。在其他实施例中，所述大温差换热机组140也可以具有其他结构。

以上参照附图描述了根据本发明的实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统及其部件以及系统和部件在不同季节的配置方式，应指出的是，以上描述和图示仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该系统和部件可具有更多、更少或不同的部件，且各部件之间的连接、包含和功能等关系可以与所描述和图示的不同。

现参照图5，在本发明的另一个方面，还提供了一种基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统方法，该方法使用根据本发明的任何一个实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统来实现。

如图5所示，根据本发明的一些实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统方法包括以下步骤：

在步骤501，在供暖季，通过所述吸收式冷热一体机130吸收所述一次网热水管路150中的水的热量，并将热量传递给所述第一二次网热水管路160中的水，以用于公共建筑的供暖，以及通过所述大温差换热机组140吸收所述并联支路151中的水的热量，并将热量传递给所述第二二次网热水管路170，以用于住宅建筑的供暖；

在步骤502，在供冷季，关闭所述并联支路151、大温差换热机组140和第二二次网热水管路170，使所述吸收式冷热一体机130与所述冷冻水管路180连通，通过所述吸收式冷热一体机130吸收来自所述一次网热水管路150中的热水的热量，作为驱动热源，并吸收来自所述冷冻水管路180中的水的热量，从而制取冷冻水，以用于公共建筑的供冷。

以上参照附图描述了根据本发明的实施例的基于城市公建住宅分区的热电厂冷热联供系统方法，应指出的是，以上描述和图示仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该方法可具有更多、更少或不同的步骤，且各步骤之间的顺序、包含和功能等关系可以与所描述和图示的不同。

虽然本发明已经通过实施例披露如上，但本发明并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围，本发明的保护范围仅以权利要求的语言及其等价语言所限定的范围为准。