專利名稱：低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水余熱與區(qū)域集中供熱聯(lián)合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)冷卻循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)及方法，尤其涉及工業(yè)冷卻循環(huán)水余熱與區(qū)域集中供熱聯(lián)合利用方法。
背景技術(shù)：
我國目前正處于城市建設(shè)快速發(fā)展時(shí)期，建筑能耗占全國能耗總量的比例已上升至27. 5%左右。我國的既有建筑已達(dá)400多億m2，而且以每年新建16到20億m2的速度在增長。因此，建筑能耗和建筑采暖能耗的市場需求極大。據(jù)中國建筑科學(xué)研究院的研究數(shù)據(jù)，我國北方城鎮(zhèn)住宅能耗約為2. 07億噸標(biāo)煤，占全國城鎮(zhèn)住宅能耗的76%，其中65%是采暖能耗。北方地區(qū)采暖能耗約I. 3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國建筑能耗的34%?？梢哉f，北方地區(qū)建筑采暖能耗是我國建筑能耗的最大組成部分。由于受我國能源結(jié)構(gòu)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素的影響，目前我國建筑采暖能源仍然以煤為主，主要熱源為熱電聯(lián)產(chǎn)電廠、集中供熱鍋爐房，以及分散的區(qū)域鍋爐房等，既加劇了能源供應(yīng)緊張狀況，又帶了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，尋找新的、低污染或無污染的建筑供暖熱源，就顯得尤為迫切和必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種可以提高一次能源的利用效率，減少供熱燃煤消耗量和環(huán)境污染的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水余熱與區(qū)域集中供熱聯(lián)合方法。本發(fā)明的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水余熱與區(qū)域集中供熱聯(lián)合方法，它包括以下步驟(I) 20-30°C的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水，由循環(huán)泵送入水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器中，放出熱量后返回到工業(yè)生產(chǎn)流程中作為冷卻水繼續(xù)使用；(2) 一次管網(wǎng)中40-50°C的采暖熱水進(jìn)入水源熱泵的冷凝器中，吸收熱量后升高到60-70°C的水一部分進(jìn)入第一換熱裝置換熱后降溫至40-50°C后返回冷凝器同時(shí)A類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第一管道水經(jīng)第一換熱裝置換熱升溫至60-65°C后，再由燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐將第一管道水加熱到70-75°C供A類熱用戶采暖，第一管道水經(jīng)散熱后降低到 40-45°C，再返回第一換熱裝置吸熱后溫度再升高到60-65°C，再經(jīng)燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐加熱到 70-75°C重新進(jìn)入A類熱用戶采暖從而構(gòu)成二次網(wǎng)熱水循環(huán)；另一部分溫度為60-70°C的水與B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的管道水換熱后降溫至35-45°C后返回冷凝器同時(shí)B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第二管道水的溫度經(jīng)換熱后升溫至45-55°C直接供B類熱用戶采暖， 第二管道水在室內(nèi)經(jīng)散熱后降低到35-45°C再返回到第二換熱裝置換熱，形成二次網(wǎng)熱水循環(huán)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)利用低溫工業(yè)余熱與集中供熱聯(lián)合系統(tǒng)可以將目前直接排放到環(huán)境中的低溫工業(yè)余熱轉(zhuǎn)換為可以被熱用戶采暖直接利用的較高溫度的熱源，從而提高工業(yè)企業(yè)的能源利用效率，減少燃煤等一次能源的消耗量和對環(huán)境的污染物排放量。


附圖是本發(fā)明的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水余熱與區(qū)域集中供熱聯(lián)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。如附圖所示本發(fā)明的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水余熱與區(qū)域集中供熱聯(lián)合方法，它包括以下步驟(1)20-30°C的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水，由循環(huán)泵送入水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器中，放出熱量后返回到工業(yè)生產(chǎn)流程中作為冷卻水繼續(xù)使用；(2) —次管網(wǎng)中40-50°C的采暖熱水進(jìn)入水源熱泵的冷凝器中，吸收熱量后升高到60-70°C的水一部分進(jìn)入第一換熱裝置換熱后降溫至40_50°C后返回冷凝器同時(shí)A類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第一管道水經(jīng)第一換熱裝置換熱升溫至60-65°C后，再由燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐將第一管道水加熱到70-75°C供A類熱用戶采暖，第一管道水經(jīng)散熱后降低到40-45°C，再返回第一換熱裝置吸熱后溫度再升高到 60-65 0C，再經(jīng)燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐加熱到70-75 °C重新進(jìn)入A類熱用戶采暖從而構(gòu)成二次網(wǎng)熱水循環(huán)；另一部分溫度為60-70°C的水與B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的管道水換熱后降溫至 35-45°C后返回冷凝器同時(shí)B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第二管道水的溫度經(jīng)換熱后升溫至45-55°C直接供B類熱用戶采暖，第二管道水在室內(nèi)經(jīng)散熱后降低到35-45°C再返回到第二換熱裝置換熱，形成二次網(wǎng)熱水循環(huán)。作為本發(fā)明方法的一種裝置實(shí)現(xiàn)方式如圖所示，該裝置包括(1)余熱提取裝置
I;(2) 一個包括節(jié)流閥、壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器的水源熱泵機(jī)組2，所述的水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器的熱水進(jìn)口通過第一管路與余熱提取裝置的出水口相連，所述的水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器的熱水出口通過其上裝有第一循環(huán)泵的第二管路與余熱提取裝置的回水口相連；
(3)第一換熱裝置3-1和第二換熱裝置3-2，所述的水源熱泵機(jī)組的冷凝器的出水口通過其上裝有第二循環(huán)泵4-2的第三管路與第一換熱裝置3-1的管程進(jìn)口相連，所述的第一換熱裝置的管程出口通過其上裝有第三循環(huán)泵4-3的第四管路與水源熱泵機(jī)組的冷凝器的進(jìn)水口相連，第五管路的一端與位于第二循環(huán)泵4-2出口端的所述的第三管路相連通設(shè)置并且第五管路另一端與第二換熱裝置3-2的管程入口端相連，其上裝有第四泵4-4的第六管路的一端與位于第三循環(huán)泵4-3出口端的所述的第四管路相連通設(shè)置并且第六管路另一端與第二換熱裝置的管程出口端相連；所述的第一換熱裝置的殼程出口與其上安裝有第一閥的第一供熱出水管路的一端相連，所述的第一換熱裝置的殼程進(jìn)口與其上安裝有第五循環(huán)泵4-5的第一供熱回水管路的一端相連，在所述的第一供熱出水管路和供熱回水管路之間連接有多個采用明裝散熱器采暖的A類熱用戶7-1，在位于第一閥的進(jìn)水口以及多個A類熱用戶之間的第一供熱出水管路上并聯(lián)設(shè)置有其上依次安裝有第二閥、燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐5以及第三閥的管路；所述的第二換熱裝置3-2的殼程出口與第二供熱出水管路的一端相連， 所述的第二換熱裝置的殼程進(jìn)口與其上安裝有第六循環(huán)泵4-6的第二供熱回水管路的一端相連，在所述的第二供熱出水管路和第二供熱回水管路之間連接有多個采用輻射地板采暖的B類熱用戶7-2。所述的水源熱泵機(jī)組2在市場有售。余熱提取裝置的主要作用是從工業(yè)余熱中提取熱量；水源熱泵的作用是通過逆卡諾循環(huán)利用低溫余熱的熱量制取高溫?zé)崴?；換熱裝置的作用是將一次網(wǎng)熱水的熱量交換到二次網(wǎng)的熱水；循環(huán)泵的作用是為采暖熱水的循環(huán)提供動力；燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐的作用是為了滿足部分熱用戶對較高熱水的需求，熱用戶為采暖系統(tǒng)的組成部分。實(shí)施例I(I) 25°C的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水，由循環(huán)泵送入水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器中，放出熱量后返回到工業(yè)生產(chǎn)流程中作為冷卻水繼續(xù)使用；(2) —次管網(wǎng)中45°C的采暖熱水進(jìn)入水源熱泵的冷凝器中，吸收熱量后升高到65°C的水一部分進(jìn)入第一換熱裝置換熱后降溫至 45°C后返回冷凝器同時(shí)A類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第一管道水經(jīng)第一換熱裝置換熱升溫至62°C后，再由燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐將第一管道水加熱到72°C供A類熱用戶采暖，第一管道水經(jīng)散熱后降低到42°C，再返回第一換熱裝置吸熱后溫度再升高到62°C，再經(jīng)燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐加熱到72°C重新進(jìn)入A類熱用戶采暖從而構(gòu)成二次網(wǎng)熱水循環(huán)；另一部分溫度為65°C的水與B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的管道水換熱后降溫至40°C后返回冷凝器同時(shí)B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第二管道水的溫度經(jīng)換熱后升溫至50°C直接供B類熱用戶采暖，第二管道水在室內(nèi)經(jīng)散熱后降低到40°C再返回到第二換熱裝置換熱，形成二次管網(wǎng)熱水循環(huán)。在總供熱面積438. 93萬平方米的項(xiàng)目投產(chǎn)后，每個供暖季的總共熱量約為 1700525GJ，利用工業(yè)余熱1204847GJ。與直接燃煤供熱相比，一次能源利用率高達(dá)146%， 相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤41110噸，同時(shí)節(jié)水296092噸/年，減少CO2排放107708噸/年， 減少SO2排放987噸/年，減少NOx排放373噸/年。實(shí)施例2(I) 20°C的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水，由循環(huán)泵送入水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器中，放出熱量后返回到工業(yè)生產(chǎn)流程中作為冷卻水繼續(xù)使用；(2) —次管網(wǎng)中40°C的采暖熱水進(jìn)入水源熱泵的冷凝器中，吸收熱量后升高到60°C的水一部分進(jìn)入第一換熱裝置換熱后降溫至 40°C后返回冷凝器同時(shí)第一換熱裝置中的A類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第一管道水經(jīng)換熱升溫至60°C后，再由燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐將第一管道水加熱到70°C供A類熱用戶采暖，第一管道水經(jīng)散熱后降低到40°C，再返回第一換熱裝置吸熱后溫度再升高到60°C，再經(jīng)燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐加熱到70°C重新進(jìn)入A類熱用戶采暖從而構(gòu)成二次網(wǎng)熱水循環(huán)；另一部分溫度為60°C 的水與B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的管道水換熱后降溫至35°C后返回冷凝器同時(shí)B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第二管道水的溫度經(jīng)換熱后升溫至45°C直接供B類熱用戶采暖，第二管道水在室內(nèi)經(jīng)散熱后降低到35°C再返回到第二換熱裝置換熱，形成二次管網(wǎng)熱水循環(huán)。在總供熱面積200萬平方米的項(xiàng)目投產(chǎn)后，每個供暖季的總共熱量約為 772960GJ，利用工業(yè)余熱547657GJ。與直接燃煤供熱相比，一次能源利用率高達(dá)140%，相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤18686噸，同時(shí)節(jié)水134584噸/年，減少CO2排放48953噸/年，減少 SO2排放448噸/年，減少NOx排放169噸/年。實(shí)施例3(I) 30°C的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水，由循環(huán)泵送入水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器中，放出熱量后返回到工業(yè)生產(chǎn)流程中作為冷卻水繼續(xù)使用；(2) —次管網(wǎng)中50°C的采暖熱水進(jìn)入水源熱泵的冷凝器中，吸收熱量后升高到70°C的水一部分進(jìn)入第一換熱裝置換熱后降溫至 50°C后返回冷凝器同時(shí)A類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第一管道水經(jīng)第一換熱裝置換熱升溫至65°C后，再由燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐將第一管道水加熱到75°C供A類熱用戶采暖，第一管道水經(jīng)散熱后降低到45°C，再返回第一換熱裝置吸熱后溫度再升高到65°C，再經(jīng)燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐加熱到75°C重新進(jìn)入A類熱用戶采暖從而構(gòu)成二次網(wǎng)熱水循環(huán)；另一部分溫度為70°C的水與B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的管道水換熱后降溫至45°C后返回冷凝器同時(shí)B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第二管道水的溫度經(jīng)換熱后升溫至55°C直接供B類熱用戶采暖，第二管道水在室內(nèi)經(jīng)散熱后降低到45°C再返回到第二換熱裝置換熱，形成二次管網(wǎng)熱水循環(huán)。在總供熱面積350萬平方米的項(xiàng)目投產(chǎn)后，每個供暖季的總共熱量約為 1502361GJ，利用工業(yè)余熱1102336GJ。與直接燃煤供熱相比，一次能源利用率高達(dá)152%， 相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤37612噸，同時(shí)節(jié)水26617噸/年，減少CO2排放94030噸/年，減少SO2排放940噸/年，減少NOx排放338噸/年。
權(quán)利要求
1.低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水余熱與區(qū)域集中供熱聯(lián)合方法，其特征在于它包括以下步驟(1)20-30°C的低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水，由循環(huán)泵送入水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器中，放出熱量后返回到工業(yè)生產(chǎn)流程中作為冷卻水繼續(xù)使用；(2)一次管網(wǎng)中40-50°C的采暖熱水進(jìn)入水源熱泵的冷凝器中，吸收熱量后升高到 60-70°C的水一部分進(jìn)入第一換熱裝置換熱后降溫至40-50°C后返回冷凝器同時(shí)A類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第一管道水經(jīng)第一換熱裝置換熱升溫至60-65°C后，再由燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐將第一管道水加熱到70-75°C供A類熱用戶采暖，第一管道水經(jīng)散熱后降低到40-45°C， 再返回第一換熱裝置吸熱后溫度再升高到60-65°C，再經(jīng)燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐加熱到70-75°C重新進(jìn)入A類熱用戶采暖從而構(gòu)成二次網(wǎng)熱水循環(huán)；另一部分溫度為60-70°C的水與B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的管道水換熱后降溫至35-45°C后返回冷凝器同時(shí)B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的第二管道水的溫度經(jīng)換熱后升溫至45-55°C直接供B類熱用戶采暖，第二管道水在室內(nèi)經(jīng)散熱后降低到35-45°C再返回到第二換熱裝置換熱，形成二次網(wǎng)熱水循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水余熱與區(qū)域集中供熱聯(lián)合方法，它包括以下步驟(1)低溫工業(yè)冷卻循環(huán)水，由循環(huán)泵送入水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器中；(2)一次管網(wǎng)中的采暖熱水進(jìn)入水源熱泵的冷凝器中，吸收熱量后的水一部分進(jìn)入第一換熱裝置換熱后降溫后返回冷凝器同時(shí)A類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的管道水經(jīng)換熱升溫，再由燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐將管道水加熱到供A類熱用戶采暖；另一部分水與B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的管道水換熱降溫后返回冷凝器同時(shí)B類熱用戶二次供熱管網(wǎng)中的管道水的溫度經(jīng)換熱后升溫直接供B類熱用戶采暖。采用本方法提高了工業(yè)企業(yè)的能源利用效率。
文檔編號F24D3/18GK102607091SQ20121010153
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者張國徽, 徐敬玉, 李樂, 顧建盛, 馬小龍, 馬洪亭 申請人:天津臨港大地新能源建設(shè)發(fā)展有限公司, 天津大學(xué), 盾安(天津)節(jié)能系統(tǒng)有限公司