一种高效回收城市中水余热的复合型集中供热系统的制作方法

1.本发明涉及供暖技术领域，尤其涉及一种高效回收城市中水余热的复合型集中供热系统。


背景技术：

2.我国北方地区的城市集中供热系统，一般采用一、二次网的循环水输送形式(如图4所示)。一次网是指集中供暖系统总供热源(供热首站或锅炉房)到各个供暖小区热交换站之间的管网；二次网是指供暖小区热交换站到供暖用户楼入口的热水管网。根据一次网供水热水温度的不同，分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。高温循环水供热供回水温差大，流量小，换热效率高，传输效率很高，而且省电，缺点是对保温的要求高，热损失相对较大一些；低温水供暖温差小，所以要保证同样的热量必须加大流量，这样管径，循环泵的功率都得相应增加，换热效率低，且循环末端容易不热，但低温水供热也有其优势，由于供回水温度低，热损失相对较小，且有利于热源端废热的回收利用。
3.随着城镇化速度加快及人民生活水平的提高，末端热用户数量急剧增长，迫切需要大幅提升管网的热量输送能力。现有的供热管网由于供回水温差小，热网输配能力小。如果重新进行热网扩容改造其投资费用大，且对城市交通及居民生产生活影响较大；通过拉大热网供回水温差的方式也可以实现提高管网输热能力的效果，一般通过提高一次热网供水温度和降低一次热网回水温度的方式实现，但对于传统长期使用低温水进行供热的系统管网，供水温度由于热源条件限制及管网老旧等原因，一般提升空间有限。故如何在热网现状规模下，挖掘潜力，提高供热能力，以便解决城市热网规划建设步伐滞后于供热面积增长速度的问题是一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高效回收城市中水余热的复合型集中供热系统，该集中供热系统将降低热网回水温度、拉大一次网供回水温差的大温差技术与城市中水余热高效回收系统相结合，实现了回收中水余热与增加热网供热能力的有机结合，继而可实现现有热网供热能力的提高，有效解决城市热网规划建设步伐滞后于供热面积增长速度的问题。
5.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种高效回收城市中水余热的复合型集中供热系统，包括一次供热系统、若干组二次供热系统，所述一次供热系统包括热网加热器、一次网循环管路，所述热网加热器用于实现对一次网循环管路内的水持续供热，每一组所述二次供热系统均包括二级换热站、第一取热管路、第一放热管路，所述二级换热站利用第一取热管路与所述一次网循环管路进行热量交换，所述二级换热站利用第一放热管路与对应的原有用户端进行热量交换，其特征是，该集中供热系统还包括热泵二次供热系统、低温余热回收系统、低温热源供应区，所述热泵二次供热系统包括吸收式热泵机组，所述吸收式热泵机组内的发生器通过第二取热管路与所述一次网循环管路进行热量交换，所述吸
收式热泵机组内的蒸发器通过第三取热管路与所述一次网循环管路进行热量交换，所述吸收式热泵机组内的吸收器和冷凝器通过第二放热管路与对应的新增用户端进行热量交换；所述低温余热回收系统包括热泵，所述热泵通过第四取热管路与所述一次网循环管路进行热量交换，所述热泵通过第三放热管路与低温热源供应区提供的低温热源进行热量交换。
6.优选地，所述一次网循环管路包括一次网供水管、一次网回水管，所述热网加热器流出的高温水流入到一次网供水管中，所述一次网回水管内的低温水流入到所述热网加热器中，在所述一次网供水管上串接一热网循环泵，高温加热热源从热源进入管道进入到热网加热器内，降温后的高温加热热源从热网加热器的热源流出管道流出。
7.进一步地，所述第一取热管路包括二级站供水管、二级站回水管，所述二级站供水管实现所述二级换热站与一次网供水管的贯通，所述二级站回水管实现所述二级换热站与一次网回水管的贯通，所述第一放热管路包括原用户端供水管、原用户端回水管，所述原用户端供水管实现原用户端与二级换热站的贯通，所述原用户端回水管实现原用户端与二级换热站的贯通。
8.进一步地，所述第四取热管路包括热泵供水管、热泵回水管、第一循环增压泵，所述热泵供水管和热泵回水管用于实现所述热泵的放热侧与所述一次网回水管的循环贯通，所述第一循环增压泵串接在所述热泵供水管上，在所述一次网回水管上串接一第一调节阀，所述第一调节阀位于所述热泵供水管与一次网回水管连接处的下游且位于热泵回水管与一次网回水管连接处的上游，所述第三放热管路包括低温热源供水管、低温热源排放管，所述低温热源供水管用于将低温热源供应区内的热源不断导流到所述热泵的吸热侧内，所述低温热源排放管用于将热泵的吸热侧放热后的低温热源导流出热泵，在所述低温热源供水管上串接一第二循环增压泵。
9.进一步地，所述低温热源供应区为污水处理厂，在所述污水处理厂内设置有中水排放总管，一中水外排管和所述低温热源供水管以并联方式与所述中水排放总管的排放口相连接。
10.进一步地，所述热泵二次供热系统不位于所述一次网供水管的供热末端，所述第二取热管路包括第一发生器供水管、第一发生器回水管，所述第一发生器供水管和第一发生器回水管实现所述发生器与一次网供水管的循环贯通，在所述一次网供水管上设置一第二调节阀，所述第二调节阀位于所述第一发生器供水管与一次网供水管连接处下游且位于第一发生器回水管与一次网供水管连接处上游；所述第三取热管路包括第一蒸发器供水管、第一蒸发器回水管，所述第一蒸发器供水管和第一蒸发器回水管实现所述蒸发器与一次网回水管的循环贯通，在所述一次网回水管上设置一第三调节阀，所述第三调节阀位于所述蒸发器供水管与一次网回水管连接处下游且位于第一蒸发器回水管与一次网回水管连接处上游，在所述第一蒸发器供水管上串接一第三循环增压泵；所述第二放热管路包括第一新增用户端供水管、第一新增用户端回水管，所述第一新增用户端供水管和第一新增用户端回水管实现所述新增用户端与所述吸收器和冷凝器的连接贯通。
11.优选地，所述热泵二次供热系统位于所述一次网供水管的供热末端，所述热泵二次供热系统还包括一二网换热器，所述第二取热管路包括第二发生器供水管、第二发生器回水管、第一二网换热器供水管、第一二网换热器回水管，所述第二发生器供水管与一次网供水管的末端相贯通，所述第二发生器回水管与一次网回水管相贯通，在所述一次网供水
管上设置有与第二发生器供水管相邻的第四调节阀，所述第一二网换热器供水管和第一二网换热器回水管实现二网换热器的取热侧与所述第二发生器回水管的循环贯通，在所述第二发生器回水管上设置一第五调节阀，所述第五调节阀位于第一二网换热器供水管与第二发生器回水管连接处的下游且位于第一二网换热器回水管与第二发生器回水管连接处的上游；在所述一次网回水管回水起始端设置一回水起始管道，所述回水起始管道与远离热网加热器最后的一个所述二级站回水管相贯通；所述第二放热管路包括第二新增用户端供水管、第二新增用户端回水管，所述第二新增用户端供水管和第二新增用户端回水管实现所述新增用户端与所述吸收器和冷凝器的连接贯通，所述二网换热器的放热侧利用二网加热管路实现对所述新增用户端的供水加热或回水加热。
12.本发明的有益效果是：
13.(1)该集中供热系统将降低热网回水温度、拉大一次网供回水温差的大温差技术与城市中水余热高效回收系统相结合，实现了回收中水余热与增加热网供热能力的有机结合，继而可实现现有热网供热能力的提高，有效解决城市热网规划建设步伐滞后于供热面积增长速度的问题；
14.(2)由于经吸收式热泵机组降温后的一次网回水水温一般保持在20-40℃左右，且回水流量较大，热泵在该工况下工作效率很高，可保持热泵机组满负荷运行，继而利于保持热泵机组高效运行，热泵机组高效运行，通过热泵加热提高热网回水温度，减少电厂端高品质蒸汽耗量，最大限度降低生产成本，是打造清洁供热“一网多源”的重要手段，供热安全性可靠性更高；
15.(3)低温余热回收系统不直接对小区供热，可避免小区负荷波动对机组、末端影响，可最大限度充分回收城市中水余热；
16.(4)利用热泵二次供热系统可实现对新增用户端的供热，从而有效提高了现有热网的供热能力，且该供热方式对末端扰动小，末端品质得到保障。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的部分优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为现有常规热源厂热网供热系统原理示意图；
19.图2为本发明的第一种供热原理示意图；
20.图3为本发明的第二种供热原理示意图；
21.图4为本发明的第三种供热原理示意图；
22.图中：1热网加热器、11热源进入管、12热源流出管、2二级换热器、3原用户端、4吸收式热泵机组、41发生器、42蒸发器、43吸收器、44冷凝器、5新增用户端、6热泵、7污水处理厂、8二网换热器、9河道、101一次网供水管、102二次网回水管、103二级站供水管、104二级站回水管、105原用户端供水管、106原用户端回水管、107第一发生器供水管、108第一发生器回水管、109第一蒸发器供水管、110第一蒸发器回水管、111第一新增用户端供水管、112第一新增用户端回水管、113热泵供水管、114热泵回水管、115低温热源供水管、116低温热
源排放管、117中水排放总管、118中水外排管、119原生污水输入管、120第二发生器供水管、121第二发生器回水管、122第二新增用户端供水管、123第二新增用户端回水管、124第一二网换热器供水管、125第一二网换热器回水管、126第二二网换热器供水管、127第二二网换热器回水管、128回水起始管道、201热网循环泵、202第一循环增压泵、203第二循环增压泵、204第三循环增加泵、301第一调节阀、302第二调节阀、303第三调节阀、304第四调节阀、305第五调节阀、306第六调节阀。
具体实施方式
23.下面将结合具体实施例及附图1-4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似变形，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
24.本发明提供了一种高效回收城市中水余热的复合型集中供热系统(如图1所示)，包括一次供热系统、若干组二次供热系统、热泵二次供热系统、低温余热回收系统、低温热源供应区，所述一次供热系统包括热网加热器1、一次网循环管路，热网加热器1为现有供暖技术领域中常用技术产品，故在此，对于热网加热器1的详细结构及工作原理不再做详细说明，在使用热网加热器1时，热网加热器1一般带有热源进入管道11和热源流出管道12，实际应用中，可将高温热水或高温蒸汽通过热源流入管道11进入到热网加热器1内，经过热交换后，降温后的高温热水或冷凝水从热源流出管道12流出热网加热器1；所述热网加热器1用于实现对一次网循环管路内的水持续供热，每一组所述二次供热系统均包括二级换热站2、第一取热管路、第一放热管路，二级换热站2为供暖技术领域中已知技术产品，其常设置在小区内，用于实现小区住宅内供热水与一次网供热水之间的热量交换，具体地，所述二级换热站2利用第一取热管路与所述一次网循环管路进行热量交换，所述二级换热站2利用第一放热管路与对应的原有用户端进行热量交换，；所述热泵二次供热系统包括吸收式热泵机组4，吸收式热泵机组4为供暖领域中已知技术产品，其可实现供暖水的大温差技术，在保持原有热网输送能力的条件下，实现热网供暖能力的大幅提升，吸收式热泵机组4主要包括发生器41、蒸发器42、吸收器43及冷凝器44四个换热组成部分，所述吸收式热泵机组4内的发生器41通过第二取热管路与所述一次网循环管路进行热量交换，所述吸收式热泵机组4内的蒸发器42通过第三取热管路与所述一次网循环管路进行热量交换，所述吸收式热泵机组内的吸收器43和冷凝器44通过第二放热管路与对应的新增用户端5进行热量交换；所述低温余热回收系统包括热泵6，热泵6为本领域内已知技术产品，所述热泵6通过第四取热管路与所述一次网循环管路进行热量交换，所述热泵通过第三放热管路与低温热源供应区提供的低温热源进行热量交换。在上述实施中，在现有热网供暖的基础上，增加热泵二次供热系统和低温余热回收系统，实现了城市中存在的余热与增加热网供热能力的有机结合，继而可实现现有热网供热能力的提高，有效解决城市热网规划建设步伐滞后于供热面积增长速度的问题。
25.在上述实施例中，一次网循环管路的具体实施方式为：所述一次网循环管路包括一次网供水管101、一次网回水管102，所述热网加热器1流出的高温水流入到一次网供水管101中，一次网供水管101在流动过程中持续对各二级换热站2进行供暖，二级换热站2流出
的水流进入到一次网回水管102内，所述一次网回水管102内的低温水流入到所述热网加热器1中，在所述一次网供水管101上串接一热网循环泵201，通过热网循环泵201的作用，使得一次网循环管路内的水流不断循环流动。
26.所述第一取热管路的具体实施方式为：所述第一取热管路包括二级站供水管103、二级站回水管104，所述二级站供水管103实现所述二级换热站2与一次网供水管101的贯通，一次网供水管101内热水通过二级站进水管103进入到二级换热站2内，继而实现为二级换热站2提供热源，所述二级站回水管104实现所述二级换热站2与一次网回水管3的贯通，热水在二级换热站2内释放热量后，经过二级站回水管流入到一次网回水管102内，所述第一放热管路的具体实施方式为：所述第一放热管路包括原用户端供水管105、原用户端回水管106，所述原用户端供水管105实现原用户端3与二级换热站2的贯通，即二级换热站2将原用户端的低温水加热成高温水后，从原用户端供水管105进入到原用户端3内的供暖系统内进行供热，所述原用户端回水管106实现原用户端与二级换热站2的贯通，即原用户端3内的低温回水通过原用户端回水管106进入到二级换热站2内进行再次吸热。
27.第四取热管路用于实现一次网回水管102内的低温回水不断在热泵6内进行取热，第四取热管的具体实施方式为：所述第四取热管路包括热泵供水管113、热泵回水管114、第一循环增压泵202，所述热泵供水管113和热泵回水管114用于实现所述热泵6的放热侧与所述一次网回水管102的循环贯通，一次网回水管102内的低温水从热泵供水管113流入热泵放热侧，然后，从热泵回水管114在流入到一次网回水管102内，从而实现低温水吸热，所述第一循环增压泵202串接在所述热泵供水管113上，在所述一次网回水管102上串接一第一调节阀301，所述第一调节阀301位于所述热泵供水管113与一次网回水管102连接处的下游且位于热泵回水管114与一次网回水管102连接处的上游，通过调节第一调节阀301的开头大小，以平衡机组低温水路的阻力损失；所述第三放热管路包括低温热源供水管115、低温热源排放管116，所述低温热源供水管115用于将低温热源供应区内的热源不断导流到所述热泵6的吸热侧内，所述低温热源排放管116用于将热泵6的吸热侧放热后的低温热源导流出热泵，在所述低温热源供水管115上串接一第二循环增压泵203，在第二循环增压泵203的作用下，低温热源源源不断的向热泵6的吸热侧流动。在实际应用中，低温热源供应区除了可以为污水处理厂处理后排出的中水外，还可以为未处理前的原生污水、河流湖泊等地表水、浅层地热、海水中的一种或多种；当低温热源去为污水处理厂12时，则原生污水通过原生污水输入管119进入到污水处理厂12内，污水处理厂12内的中水则作为低温热源使用，具体的，在所述污水处理厂12内设置有中水排放总管117，一中水外排管118和所述低温热源供水管115以并联方式与所述中水排放总管117的排放口71相连接，即污水处理厂12排放的中水一部分用作低温人员，另一部分可直接排放到河道9中，从低温热源排放管116流出的低温热源可同样直接排放到河道9内；进一步地，热泵6可为压缩式热泵，此时其驱动力为电能，其还可为吸收式热泵，其驱动热源包括蒸汽、高温热水、燃气、高温烟气中的一种或多种。
28.在实际应用中，热泵二次供热系统可为新增用户端5进行供热，当新增用户端5不位于一次网供水管101的供热端时，此时热泵二次供热系统与一次网循环管路及新增用户端5之间的管路连通具体实施方式为：所述第二取热管路包括第一发生器供水管107、第一发生器回水管108，所述第一发生器供水管107和第一发生器回水管108实现所述发生器41
与一次网供水管101的循环贯通，一次网供水管101内高温热水从第一发生器供水管107流入到发生器41内，然后，再从第一发生器回水管108内流回到一次网供水管101内，在所述一次网供水管101上设置一第二调节阀302，所述第二调节阀302位于所述第一发生器供水管107与一次网供水管101连接处下游且位于第一发生器回水管108与一次网供水管101连接处上游，通过调节第二调节阀302的大小，以平衡机组高温水路的阻力损失；所述第三取热管路包括第一蒸发器供水管109、第一蒸发器回水管110，所述第一蒸发器供水管109和第一蒸发器回水管110实现所述蒸发器42与一次网回水管102的循环贯通，一次网回水管102内的水一部分通过第一蒸发器供水管109进入到蒸发器42内，然后，在通过第一蒸发器回水管110流入到一次网回水管102内，在所述一次网回水管102上设置一第三调节阀303，所述第三调节阀303位于所述蒸发器供水管109与一次网回水管102连接处下游且位于第一蒸发器回水管110与一次网回水管102连接处上游，通过调节第三调节阀303的开口大小，以平衡机组低温水路的阻力损失；在所述第一蒸发器供水管109上串接一第三循环增压泵204；所述第二放热管路包括第一新增用户端供水管111、第一新增用户端回水管112，所述第一新增用户端供水管111和第一新增用户端回水管112实现所述新增用户端5与所述吸收器43和冷凝器44的连接贯通，从新增用户端5流出的低温水通过第一新增用户端回水管112进入到吸收器43及冷凝器44内，被加热后再通过第一新增用户端供水管111进入到新增用户端5内，继而实现循环供热。
29.当新增用户端5位于一次网供水管101的供热端时，此时热泵二次供热系统与一次网循环管路及新增用户端5之间的管路连通具体实施方式为：所述热泵二次供热系统位于所述一次网供水管101的供热末端，所述热泵二次供热系统还包括一二网换热器8，所述第二取热管路包括第二发生器供水管120、第二发生器回水管121、第一二网换热器供水管124、第一二网换热器回水管125，所述第二发生器供水管120与一次网供水管101的末端相贯通，所述第二发生器回水管121与一次网回水管102相贯通，在所述一次网供水管101上设置有与第二发生器供水管120相邻的第四调节阀304；所述第三取热管路的具体实施方式与上段内容中描述的具体实施方式相同，故在此，不再进行描述；所述第一二网换热器供水管124和第一二网换热器回水管125实现二网换热器8的取热侧与所述第二发生器回水管121的循环贯通，第二发生器回水管121内的水从第一二网换热器供水管124流入到二网换热器8内，放热后，再通过第一二网换热器回水管125内流入到第二发生器回水管121内，在所述第二发生器回水管121上设置一第五调节阀305，所述第五调节阀305位于第一二网换热器供水管124与第二发生器回水管121连接处的下游且位于第一二网换热器回水管125与第二发生器回水管121连接处的上游；在所述一次网回水管102回水起始端设置一回水起始管道128，所述回水起始管道128与远离热网加热器1最后的一个所述二级站回水管104相贯通；所述第二放热管路包括第二新增用户端供水管122、第二新增用户端回水管123，所述第二新增用户端供水管122和第二新增用户端回水管123实现所述新增用户端5与所述吸收器43和冷凝器44的连接贯通，从新增用户端5流出的低温水通过第二新增用户端回水管123进入到吸收器43及冷凝器44内，被加热后再通过第二新增用户端供水管122进入到新增用户端5内，继而实现循环供热；所述二网换热器8的放热侧利用二网加热管路实现对所述新增用户端5的供水加热或回水加热。
30.二网加热管路包括第二二网换热器供水管126、第二二网换热器回水管127和第六
调节阀306，当二网换热器8的放热侧利用二网加热管路实现对新增用户端5的回水进行加热时(如图3所示)，第二二网换热器供水管126和第二二网换热器回水管127实现二网换热器8的放热侧与第二新增用户端回水管123之间的贯通，即第二新增用户端回水管123内的水从第二二网换热器供水管126进入到二网换热器8内，然后，再通过第二二网换热器回水管127流回到第二新增用户端回水管123内，第六调节阀306串接在第二新增用户端回水管123上，第六调节阀306位于第二二网换热器供水管126与第二新增用户端回水管123连接处下游且位于第二二网换热器回水管127与第二新增用户端回水管123连接处上游。当二网换热器8的放热侧利用二网加热管路实现对新增用户端5的供水进行加热时(如图4所示)，第二二网换热器供水管126和第二二网换热器回水管127实现二网换热器8的放热侧与第二新增用户端供水管122之间的贯通，即第二新增用户端供水管122内的水从第二二网换热器供水管126进入到二网换热器8内，然后，再通过第二二网换热器回水管127流回到第二新增用户端供水管122内，第六调节阀306串接在第二新增用户端供水管122上，第六调节阀306位于第二二网换热器供水管126与第二新增用户端供水管122连接处上游且位于第二二网换热器回水管127与第二新增用户端供水管122连接处下游。
31.除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
32.以上所述结合附图对本发明的优选实施方式和实施例作了详述，但是本发明并不局限于上述实施方式和实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。