一种电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统的制作方法

本技术属于供热，具体涉及一种电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统。

背景技术：

1、当前，我国北方地区清洁取暖比例低，特别是部分地区冬季大量使用散烧煤，大气污染物排放量大，迫切需要推进清洁取暖，清洁供暖热电联产供热、热泵供热、工业余热供热、地热供暖、太阳能供暖、清洁电供暖等技术。

2、其中，热电联产供热属于常规成熟技术，但是由于热电厂的分布很多县城距离太远，无法实现热电联产供热。

3、热泵供热主要包括空气源热泵、水源热泵技术等，该技术能效比很高达到2-3左右，但是主要受限于供热能力问题很难推广大面积集中供热。空气源热泵目前主要应用在冬季室外平均温度高于-15℃地区，用户主要担心环境温度较低时反而供热效果差。水源热泵可利用工业项目排放的温水、热水中的余热，主要受限于工业项目排水量，供热能力有限。

4、太阳能供暖目前在国内主要为分户供暖，在农村地区及一些住宅小区有应用，属于独立式供暖，目前没有大面积集中供热应用案例。该技术应用难点在于：太阳能供暖受天气情况影响很大不稳定，可靠性较差，投资高，往往需要配套100%负荷的备用热源，导致投资进一步增加。太阳能在一年内分布不均匀，一般采暖季的太阳能条件并不好，反而是春季、夏季、秋季的太阳能条件最好。

5、地热供暖对当地地质条件及地热条件要求较高，需提前进行地热勘探。

6、电供暖主要采用电锅炉供热技术，利用电网的清洁电加热热网循环水实现供热。由于电费价格高，该技术必须采用蓄热+利用谷电技术，即便如此供热成本仍旧高于供暖费收入，导致供热成本高，投资成本高，难以长期运营。

7、目前可靠的可以普遍适用的供热仍旧是电供暖，如何通过技术升级降低电供暖初投资、降低运行电费是目前的关键问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统。

2、具体方案如下：

3、一种电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统，包括集中热源站、母管和二级换热站，所述集中热源站通过母管和二级换热站管道连接，所述集中热源站包括电锅炉单元、光热集成单元和蓄热单元，所述电锅炉单元与光热集成单元换热连接，所述光热集成单元与所述蓄热单元管道连接，所述光热集成单元和蓄热单元均与母管管道连接，所述二级换热站包括换热站板式换热器、采暖用户和地热单元，所述地热单元与所述采暖用户管道连接，所述采暖用户通过换热站板式换热器与母管换热连接。

4、所述电锅炉单元包括电锅炉、电锅炉内循环水泵和电锅炉板式换热器，所述电锅炉通过电锅炉内循环水泵与电锅炉板式换热器管道连接。

5、所述光热集成单元包括光热集热器和光热循环泵、光热第一阀门和光热第二阀门，所述光热循环泵与所述光热集热器管道连接，所述光热集热器通过光热第二阀门分别与蓄热单元和母管连接，所述蓄热单元和母管均通过光热第一阀门与光热循环泵管道连接。

6、所述蓄热单元包括蓄热罐、蓄热第一阀门、蓄热第二阀门、蓄热第三阀门、蓄热第四阀门、蓄热第五阀门、蓄热第六阀门、蓄热第七阀门和蓄热第八阀门，所述蓄热罐上设置有出口管、入口管和调节支管，所述蓄热罐通过蓄热第三阀门与入口管连接，所述蓄热罐通过蓄热第四阀门与出口管连接，所述入口管一端通过蓄热第一阀门和蓄热第二阀门与出口管一端连接，所述入口管的另一端通过蓄热第七阀门和蓄热第八阀门与出口管的另一端连接，所述调节支管的一端位于蓄热第七阀门和蓄热第八阀门之间，所述调节支管的另一端位于蓄热第一阀门和蓄热第二阀门之间，所述调节支管上设置有蓄热水泵，所述蓄热水泵的一端与蓄热第五阀门连接，所述蓄热水泵的另一端与蓄热第六阀门连接。

7、所述母管包括供水母管、回水母管和热网循环水供水泵，所述换热站板式换热器上设置有热网循环水二级换热站供水阀门，热网循环水二级换热站回水阀门、换热站第一阀门和换热站第二阀门，所述供水母管通过所述热网循环水供水泵和热网循环水二级换热站供水阀门与换热站板式换热器连接，所述换热站板式换热器通过热网循环水二级换热站回水阀门与回水母管连接，所述换热站板式换热器通过换热站第一阀门和换热站第二阀门与采暖用户连接。

8、所述采暖用户上还设置有热用户入户热水阀门、热用户出户热水阀门和二次换热站循环水泵，所述热用户通过热用户入户热水阀门与所述换热站板式换热器连接，所述换热站板式换热器连接通过二次换热站循环水泵与热用户出户热水阀门连接。

9、所述采暖用户和地热单元之间设置有换热站第三阀门和换热站第四阀门，所述采暖用户通过换热站第三阀门和换热站第四阀门与地热单元连接。

10、所述地热单元包括地热取水井、一级地热热泵、二级地热热泵、三级地热热泵和地热回灌井，所述一级地热热泵上设置有一级热泵入口阀门和一级热泵出口阀门，所述地热取水井与一级地热热泵换热连接，所述一级地热热泵通过一级热泵入口阀门和一级热泵出口阀门与采暖用户连接，所述一级地热热泵还与二级地热热泵管道连接，所述二级地热热泵上设置有二级热泵入口阀门和二级热泵出口阀门，所述二级地热热泵通过二级热泵入口阀门和二级热泵出口阀门与采暖用户连接，所述二级地热热泵还与三级地热热泵管道连接，所述三级地热热泵上设置有三级热泵入口阀门和三级热泵出口阀门，所述三级地热热泵通过三级热泵入口阀门和三级热泵出口阀门与采暖用户连接，所述三级地热热泵还与地热回灌井管道连接。

11、本实用新型公开了一种电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统及，可适用于小的县城或工业园区、办公园区，具有供热稳定，供热成本低的特点。经过测算，本供热系统整个采暖季供热成本可以低于燃煤锅炉供热成本，按标煤价850元/t测算，可大范围推广替代现有燃煤供热锅炉；首先在区域内设置集中热源站，集中热源站采用电锅炉+太阳能供热作为热源，同时为了降低电锅炉供热成本设置蓄热水罐可充分利用各个地区谷电价格优势。根据区域内建筑分布，划分供热片区，在片区内设置二级换热站采用地热作为供热热源。同时在二级换热站与区域供热管网设置换热器，用大区域供热管网对二级换热站管网热水进行换热加热。

12、地热供热具有投资高运行成本低的特点，故设计出力按照环境温度0℃进行采暖热负荷进行设计，可以保证地热供暖在整个采暖季每天连续24h运行，降低整个系统的投资回收期。当地热供暖出力不能满足供热负荷时，投运电锅炉和太阳能供热进行补充。

技术特征：

1.一种电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统，其特征在于：包括集中热源站、母管和二级换热站，所述集中热源站通过母管和二级换热站管道连接，所述集中热源站包括电锅炉单元、光热集成单元和蓄热单元，所述电锅炉单元与光热集成单元换热连接，所述光热集成单元与所述蓄热单元管道连接，所述光热集成单元和蓄热单元均与母管管道连接，所述二级换热站包括换热站板式换热器（5）、采暖用户（7）和地热单元，所述地热单元与所述采暖用户（7）管道连接，所述采暖用户（7）通过换热站板式换热器（5）与母管换热连接。

2.根据权利要求1所述的电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统，其特征在于：所述电锅炉单元包括电锅炉（1）、电锅炉内循环水泵（2）和电锅炉板式换热器（3），所述电锅炉（1）通过电锅炉内循环水泵（2）与电锅炉板式换热器（3）管道连接。

3.根据权利要求2所述的电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统，其特征在于：所述光热集成单元包括光热集热器（15）和光热循环泵（14）、光热第一阀门（31）和光热第二阀门（32），所述光热循环泵（14）与所述光热集热器（15）管道连接，所述光热集热器（15）通过光热第二阀门（32）分别与蓄热单元和母管连接，所述蓄热单元和母管均通过光热第一阀门（31）与光热循环泵（14）管道连接。

4.根据权利要求3所述的电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统，其特征在于：所述蓄热单元包括蓄热罐（4）、蓄热第一阀门（33）、蓄热第二阀门（34）、蓄热第三阀门（35）、蓄热第四阀门（36）、蓄热第五阀门（37）、蓄热第六阀门（38）、蓄热第七阀门（39）和蓄热第八阀门（40），所述蓄热罐（4）上设置有出口管、入口管和调节支管，所述蓄热罐（4）通过蓄热第三阀门（35）与入口管连接，所述蓄热罐（4）通过蓄热第四阀门（36）与出口管连接，所述入口管一端通过蓄热第一阀门（33）和蓄热第二阀门（34）与出口管一端连接，所述入口管的另一端通过蓄热第七阀门（39）和蓄热第八阀门（40）与出口管的另一端连接，所述调节支管的一端位于蓄热第七阀门（39）和蓄热第八阀门（40）之间，所述调节支管的另一端位于蓄热第一阀门（33）和蓄热第二阀门（34）之间，所述调节支管上设置有蓄热水泵（16），所述蓄热水泵（16）的一端与蓄热第五阀门（37）连接，所述蓄热水泵（16）的另一端与蓄热第六阀门（38）连接。

5.根据权利要求1所述的电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统，其特征在于：所述母管包括供水母管、回水母管和热网循环水供水泵（6），所述换热站板式换热器（5）上设置有热网循环水二级换热站供水阀门（17），热网循环水二级换热站回水阀门（18）、换热站第一阀门（19）和换热站第二阀门（20），所述供水母管通过所述热网循环水供水泵（6）和热网循环水二级换热站供水阀门（17）与换热站板式换热器（5）连接，所述换热站板式换热器（5）通过热网循环水二级换热站回水阀门（18）与回水母管连接，所述换热站板式换热器（5）通过换热站第一阀门（19）和换热站第二阀门（20）与采暖用户（7）连接。

6.根据权利要求1所述的电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统，其特征在于：所述采暖用户（7）上还设置有热用户入户热水阀门（23）、热用户出户热水阀门（24）和二次换热站循环水泵（8），所述热用户通过热用户入户热水阀门（23）与所述换热站板式换热器（5）连接，所述换热站板式换热器（5）连接通过二次换热站循环水泵（8）与热用户出户热水阀门（24）连接。

7.根据权利要求1所述的电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统，其特征在于：所述采暖用户（7）和地热单元之间设置有换热站第三阀门（21）和换热站第四阀门（22），所述采暖用户（7）通过换热站第三阀门（21）和换热站第四阀门（22）与地热单元连接。

8.根据权利要求1所述的电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统，其特征在于：所述地热单元包括地热取水井（9）、一级地热热泵（10）、二级地热热泵（11）、三级地热热泵（12）和地热回灌井（13），所述一级地热热泵（10）上设置有一级热泵入口阀门（25）和一级热泵出口阀门（26），所述地热取水井（9）与一级地热热泵（10）换热连接，所述一级地热热泵（10）通过一级热泵入口阀门（25）和一级热泵出口阀门（26）与采暖用户（7）连接，所述一级地热热泵（10）还与二级地热热泵（11）管道连接，所述二级地热热泵（11）上设置有二级热泵入口阀门（27）和二级热泵出口阀门（28），所述二级地热热泵（11）通过二级热泵入口阀门（27）和二级热泵出口阀门（28）与采暖用户（7）连接，所述二级地热热泵（11）还与三级地热热泵（12）管道连接，所述三级地热热泵（12）上设置有三级热泵入口阀门（29）和三级热泵出口阀门（30），所述三级地热热泵（12）通过三级热泵入口阀门（29）和三级热泵出口阀门（30）与采暖用户（7）连接，所述三级地热热泵（12）还与地热回灌井（13）管道连接。

技术总结
本技术公开了一种电锅炉、地热和太阳能互补梯级供热系统及运行方法，包括集中热源站、母管和二级换热站，所述集中热源站通过母管和二级换热站管道连接，所述集中热源站包括电锅炉单元、光热集成单元和蓄热单元，所述二级换热站包括换热站板式换热器、采暖用户和地热单元，供暖初末期纯地热供暖；供暖中期电锅炉与地热供暖和蓄热罐蓄热运行方法，具有供热稳定，供热成本低的特点。

技术研发人员：张金柱,石天庆,刘媛媛,商永强,梁新磊,刘亚伟,关秀红,刘林杰,韩昭,张良,耿直
受保护的技术使用者：华电郑州机械设计研究院有限公司
技术研发日：20221231
技术公布日：2024/1/12