本實用新型涉及余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前我國北方地區(qū)冬季主要依靠煤、石油、天然氣等礦物燃料的燃燒來供暖，我國北方城鎮(zhèn)建筑總量為120億平方米，其中80％采用不同規(guī)模的集中供熱方式。北方城鎮(zhèn)采暖能耗巨大約為1.81億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，為全國建筑能耗總量的四分之一，單位建筑供暖能耗達(dá)到15kgce/m2。煤炭的大量燃燒勢必造成CO2、SO2、NOx、煙塵等污染物的增加，對空氣環(huán)境極為不利，容易造成北方城鎮(zhèn)的霧霾天氣。
水源熱泵是一種高效節(jié)能的供熱空調(diào)技術(shù)，采用熱泵從城市污水中提取熱能以服務(wù)于建筑物，系統(tǒng)60％以上的能量來自于無需“付費”的污水，40％以下的能量來自耗電，不但可以將廢棄于污水中的低品位熱能再回收利用，年運行費用可節(jié)省40-60％，而且一套系統(tǒng)可同時實現(xiàn)供暖、制冷、提供生活熱水的三項功能，用這種新型的供能方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鍋爐燃燒供熱和電制冷環(huán)節(jié)，可以減少初投資的費用，實現(xiàn)建筑物附近溫室氣體零排放、零污染。城市污水是北方地區(qū)不可多得的熱泵冷熱源，它的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境溫度高，夏季比環(huán)境溫度低，這種溫度特性使得污水源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高，節(jié)能和節(jié)省運行費用效果顯著。
傳統(tǒng)的集中供熱系統(tǒng)，主要靠煤、石油、天然氣等礦物燃料的燃燒來為系統(tǒng)提供熱量，存在消耗煤、天然氣等一次能源多的問題，同時這些化石燃料的燃燒造成的環(huán)境污染的問題；而城市中存在大量的低品位熱源未能充分利用。一般的污水源熱泵系統(tǒng)受自身技術(shù)的限制，供熱距離有限。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
本實用新型要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有的城市供熱系統(tǒng)中存在能源利用不充分、供熱距離受限及供熱效率不高的問題。
(二)技術(shù)方案
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)，包括污水處理廠和依次連接形成供熱回路的污水源熱泵、供熱廠和熱力站，所述供熱廠的進(jìn)水口與所述污水源熱泵的冷凝端連接，所述污水處理廠與所述污水源熱泵的蒸發(fā)端連接，所述熱力站的回水端與所述污水源熱泵的回水端連接，所述熱力站還與用熱建筑連通。
其中，所述熱力站包括板式換熱器，所述板式換熱器的一次進(jìn)水端與所述供熱廠連接、所述板式換熱器的一次出水端與所述污水源熱泵連接，所述板式換熱器的二次出水端與二次進(jìn)水端均與所述用熱建筑連接。
其中，所述熱力站還包括雙級水源高溫?zé)岜?，所述雙級水源高溫?zé)岜玫睦淠伺c所述用熱建筑連接，所述雙級水源高溫?zé)岜玫恼舭l(fā)端與所述板式換熱器的一次出水端連接，所述雙級水源高溫?zé)岜玫幕厮伺c所述污水源熱泵的回水端連接。
其中，所述用熱建筑包括遠(yuǎn)程熱用戶和熱力站周邊熱用戶，所述板式換熱器與所述遠(yuǎn)程熱用戶連通，所述雙級水源高溫?zé)岜玫睦淠伺c所述熱力站周邊熱用戶連通。
其中，所述板式換熱器的二次進(jìn)水端與二次出水端分別與所述雙級水源高溫?zé)岜玫睦淠说倪M(jìn)水口與出水口連通。
其中，所述污水處理廠的原生污水和二級出水均與所述污水源熱泵的蒸發(fā)端連接。
其中，所述污水處理廠的二級出水口分別與所述污水源熱泵的回水端和所述供熱廠的進(jìn)水口連接。
其中，所述污水處理廠的二級出水口與所述污水源熱泵的回水端和所述供熱廠的進(jìn)水口連接的管道上設(shè)有泵。
其中，所述供熱廠與所述污水源熱泵均通過一次供熱管網(wǎng)與所述熱力站連接，所述熱力站與所述用熱建筑通過二次供熱管網(wǎng)連接。
其中，所述污水源熱泵包括多個熱泵機(jī)組，所述熱泵機(jī)組的蒸發(fā)端的換熱器為污水源換熱器。
(三)有益效果
本實用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：本實用新型污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)的污水處理廠為一般城鎮(zhèn)污水處理廠，將不同溫度的污水，如原生污水或污水廠二級出水作為低品位熱源，采用直接換熱或間接換熱方式進(jìn)入污水源熱泵中，在系統(tǒng)供熱運行時，通過污水源熱泵系統(tǒng)回收污水中的熱能，并將制得的熱量傳送至供熱廠，經(jīng)過供熱廠的鍋爐加熱的回水再次進(jìn)入熱力站，在熱力站將熱量最終傳遞給用戶。供熱廠為現(xiàn)在城鎮(zhèn)一般的熱源站，用于為城鎮(zhèn)供暖系統(tǒng)提供熱量，其回水包括兩部分，一部分為市政供熱管網(wǎng)的回水，另一部分為經(jīng)污水源熱泵加熱后的回水。本實用新型污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)將污水處理廠、供熱廠、熱力站和污水源熱泵復(fù)合成系統(tǒng)集中為市政建筑供熱，具有大規(guī)模梯級利用污水處理廠余熱、長距離供熱和節(jié)約水資源的特點，利用污水源熱泵回收污水處理廠中污水的熱能，能夠減少或抵消污水廠的碳排放量，實現(xiàn)碳中和效果。由于污水源熱泵作為初級熱源，供熱距離有限，通過與供熱廠聯(lián)合運行，通過污水源熱泵的作用回收污水中的余熱資源，并將熱量輸送到供熱廠中，提高了供熱廠回水的溫度，相對于為供熱廠鍋爐進(jìn)水進(jìn)行了預(yù)熱，減少了供熱廠能源的消耗，實現(xiàn)污水廠余熱梯級利用，還能夠解決污水源熱泵供熱距離受限的問題。
除了上面所描述的本實用新型解決的技術(shù)問題、構(gòu)成的技術(shù)方案的技術(shù)特征以及有這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點之外，本實用新型的其他技術(shù)特征及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點，將結(jié)合附圖作出進(jìn)一步說明。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1：污水處理廠；2：污水源熱泵；3：供熱廠；4：熱力站；5：用熱建筑；6：泵；7：一次供熱管網(wǎng)；8：二次供熱管網(wǎng)；21：熱泵機(jī)組；41：板式換熱器；42：雙級水源高溫?zé)岜茫?1：遠(yuǎn)程熱用戶；52：熱力站周邊熱用戶。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”、“多根”、“多組”的含義是兩個或兩個以上，“若干個”、“若干根”、“若干組”的含義是一個或一個以上。
如圖1所示，本實用新型實施例提供的污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)，包括污水處理廠1和依次連接形成供熱回路的污水源熱泵2、供熱廠3和熱力站4，供熱廠3的進(jìn)水口與污水源熱泵2的冷凝端連接，污水處理廠1與污水源熱泵2的蒸發(fā)端連接，熱力站4的回水端與污水源熱泵2的回水端連接，熱力站4還與用熱建筑5連通。
本實用新型污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)的污水處理廠為一般城鎮(zhèn)污水處理廠，將不同溫度的污水，如原生污水或污水廠二級出水作為低品位熱源，采用直接換熱或間接換熱方式進(jìn)入污水源熱泵中，在系統(tǒng)供熱運行時，通過污水源熱泵系統(tǒng)回收污水中的熱能，并將制得的熱量傳送至供熱廠，經(jīng)過供熱廠的鍋爐加熱的回水再次進(jìn)入熱力站，在熱力站將熱量最終傳遞給用戶。供熱廠為現(xiàn)在城鎮(zhèn)一般的熱源站，用于為城鎮(zhèn)供暖系統(tǒng)提供熱量，其回水包括兩部分，一部分為市政供熱管網(wǎng)的回水，另一部分為經(jīng)污水源熱泵加熱后的回水。本實用新型污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)將污水處理廠、供熱廠、熱力站和污水源熱泵復(fù)合成系統(tǒng)集中為市政建筑供熱，具有大規(guī)模梯級利用污水處理廠余熱、長距離供熱和節(jié)約水資源的特點，利用污水源熱泵回收污水處理廠中污水的熱能，能夠減少或抵消污水廠的碳排放量，實現(xiàn)碳中和效果。由于污水源熱泵作為初級熱源，供熱距離有限，通過與供熱廠聯(lián)合運行，通過污水源熱泵的作用回收污水中的余熱資源，并將熱量輸送到供熱廠中，提高了供熱廠回水的溫度，相對于為供熱廠鍋爐進(jìn)水進(jìn)行了預(yù)熱，減少了供熱廠能源的消耗，實現(xiàn)污水廠余熱梯級利用，還能夠解決污水源熱泵供熱距離受限的問題。
其中，熱力站4包括板式換熱器41，板式換熱器41的一次進(jìn)水端與供熱廠3連接、板式換熱器41的一次出水端與污水源熱泵2連接，板式換熱器41的二次出水端與二次進(jìn)水端均與用熱建筑5連接。板式換熱器的一次進(jìn)水端與供熱廠的出水端連接，二次進(jìn)水端與二次出水端均與用熱建筑連接，作為供熱廠與用熱建筑之間的換熱裝置，將熱量傳遞至用戶，一次出水端與污水源熱泵連接，將用熱建筑的回水送回污水源熱泵重新加熱，實現(xiàn)污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)的循環(huán)。
其中，熱力站4還包括雙級水源高溫?zé)岜?2，雙級水源高溫?zé)岜?2的冷凝端與用熱建筑5連接，雙級水源高溫?zé)岜?2的蒸發(fā)端與板式換熱器41的一次出水端連接，雙級水源高溫?zé)岜?2的回水端與污水源熱泵2的回水端連接。雙級水源高溫?zé)岜玫恼舭l(fā)端與板式換熱器的一次側(cè)出水端相連，冷凝端與用熱建筑相連，將由板式換熱器中流出的供熱回水再次降溫，將熱量傳遞至用戶。由此，熱力站不僅完成了熱量的傳遞，還實現(xiàn)了對市政供熱管網(wǎng)熱能的梯度利用，降低了回水溫度，增大了供熱回水的溫差，有利于實現(xiàn)市政供熱管網(wǎng)的大溫差、小流量的運行，提高污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)能效。本實用新型中板式換熱器的一次出水端分別連接雙級水源高溫?zé)岜煤臀鬯礋岜茫虼嗽陔p級水源高溫?zé)岜脵z修或者停用時，也能夠保證供熱廠與用戶之間的供熱工作及供熱回水的循環(huán)流通。
其中，用熱建筑5包括遠(yuǎn)程熱用戶51和熱力站周邊熱用戶52，板式換熱器41與遠(yuǎn)程熱用戶51連通，雙級水源高溫?zé)岜?2的冷凝端與熱力站周邊熱用戶52連通。熱用戶為現(xiàn)在市政污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)的熱用戶。由于熱力站將供熱能的梯度利用，所以板式換熱器可為遠(yuǎn)程熱用戶供熱，雙級水源高溫?zé)岜每蔀榫嚯x較近的熱力站周邊熱用戶供熱。
其中，板式換熱器41的二次進(jìn)水端與二次出水端分別與雙級水源高溫?zé)岜?2的冷凝端的進(jìn)水口與出水口連通。通過雙級水源高溫?zé)岜孟驘崃φ局苓厽嵊脩籼峁┑墓峄厮藭r供熱回水還可返回補充板式換熱器向遠(yuǎn)程熱用戶通入的供熱回水，以提高輸向遠(yuǎn)程熱用戶的供水溫度。
其中，污水處理廠1的原生污水和二級出水均與污水源熱泵2的蒸發(fā)端連接。污水處理廠1的二級出水口分別與污水源熱泵2的回水端和供熱廠3的進(jìn)水口連接。污水處理廠1的二級出水口與污水源熱泵2的回水端和供熱廠3的進(jìn)水口連接的管道上設(shè)有泵6。污水處理廠的原生污水與二級出水均可作為污水源熱泵的熱源，污水處理廠的二級出水因水質(zhì)達(dá)到了要求，可以作為市政污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)的補水，經(jīng)補水泵加壓后進(jìn)入供熱廠中，從而進(jìn)入供熱管網(wǎng)的回水管網(wǎng)中，節(jié)約了水資源。經(jīng)過板式換熱器的供熱回水經(jīng)過雙級水源高溫?zé)岜眉訜幔蛴脩艄岷蠡厮?，由回水端流入與污水源熱泵回水端連接的回水管網(wǎng)，經(jīng)過污水處理廠的二級出水口補水后進(jìn)入污水源熱泵系統(tǒng)，也能夠節(jié)約水資源的利用。由此本實用新型在污水源熱泵檢修或停用時，也能夠使污水處理廠的二級出水口的補水順利進(jìn)入供熱廠，為污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)提供良好的水循環(huán)保證。
其中，供熱廠3與污水源熱泵2均通過一次供熱管網(wǎng)7與所述熱力站連接，熱力站4與用熱建筑5通過二次供熱管網(wǎng)8連接。市政一次供熱管網(wǎng)為現(xiàn)在城鎮(zhèn)在使用的管網(wǎng)系統(tǒng)，熱力站與供熱站和污水源熱泵之間連接的供熱網(wǎng)管均屬于一次供熱管網(wǎng)，市政二次供熱管網(wǎng)也為現(xiàn)在城鎮(zhèn)在使用的管網(wǎng)系統(tǒng)，熱力站與用熱建筑之間連接的供熱網(wǎng)管均屬于二次供熱網(wǎng)管。雙級水源高溫?zé)岜玫睦淠伺c二次供熱管網(wǎng)相連以及熱力站周邊熱用戶的供熱管網(wǎng)相連。在熱力站添加的雙級水源高溫?zé)岜貌粌H能夠降低一次供熱管網(wǎng)的供回水溫差，還能夠用于加熱二次供熱管網(wǎng)的回水以及滿足周邊用戶的供熱需求。
其中，污水源熱泵2包括多個熱泵機(jī)組21，熱泵機(jī)組21的蒸發(fā)端的換熱器為污水源換熱器。污水源熱泵由多個雙級熱泵機(jī)組組成，其蒸發(fā)端的換熱器為污水源換熱器，與污水處理廠的原生污水或二級出水相連，根據(jù)利用污水情況的不同，可有不同的運行工況；冷凝端與供熱廠相連，用一次供熱管網(wǎng)管的回水作為冷卻水。優(yōu)選的，熱泵機(jī)組均為電驅(qū)動熱泵。
本實用新型將污水源熱泵蒸發(fā)端與污水處理廠相連，冷凝端與供熱廠相連，系統(tǒng)進(jìn)行供熱運行時，通過污水源熱泵系統(tǒng)回收污水處理廠中污水中的熱能，并將制得的熱量傳送至市政一次供熱管網(wǎng)的回水中，市政一次供熱管網(wǎng)中回水溫度為35℃，經(jīng)過污水源熱泵加熱到55℃，單級加熱10℃；經(jīng)過供熱廠的鍋爐加熱的回水再次進(jìn)入市政一次供熱管網(wǎng)，回水的溫度由55℃加熱到130℃；在熱力站經(jīng)過板式換熱器將熱量傳遞給市政二次供熱管網(wǎng)，溫度降至55℃；經(jīng)過板式換熱器的市政一次供熱管網(wǎng)的供水，經(jīng)過雙級水源高溫?zé)岜眉訜?，市政二次供熱管網(wǎng)回水后進(jìn)入回水管網(wǎng)，將二次供熱管網(wǎng)以及熱力站周邊熱用戶供熱管網(wǎng)的回水溫度由50℃分別加熱到60℃和65℃，一次供熱管網(wǎng)回水溫度降到35℃；再經(jīng)過污水處理廠二級出水補水后進(jìn)入污水源熱泵；二供熱次管網(wǎng)的回水經(jīng)過熱力站加熱后，最終將熱量輸送到各個熱用戶。
綜上所述，本實用新型污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)的污水處理廠為一般城鎮(zhèn)污水處理廠，將不同溫度的污水，如原生污水或污水廠二級出水作為低品位熱源，采用直接換熱或間接換熱方式進(jìn)入污水源熱泵中，在系統(tǒng)供熱運行時，通過污水源熱泵系統(tǒng)回收污水中的熱能，并將制得的熱量傳送至供熱廠，經(jīng)過供熱廠的鍋爐加熱的回水再次進(jìn)入熱力站，在熱力站將熱量最終傳遞給用戶。供熱廠為現(xiàn)在城鎮(zhèn)一般的熱源站，用于為城鎮(zhèn)供暖系統(tǒng)提供熱量，其回水包括兩部分，一部分為市政供熱管網(wǎng)的回水，另一部分為經(jīng)污水源熱泵加熱后的回水。本實用新型污水源熱泵復(fù)合型集中供熱系統(tǒng)將污水處理廠、供熱廠、熱力站和污水源熱泵復(fù)合成系統(tǒng)集中為市政建筑供熱，具有大規(guī)模梯級利用污水處理廠余熱、長距離供熱和節(jié)約水資源的特點，利用污水源熱泵回收污水處理廠中污水的熱能，能夠減少或抵消污水廠的碳排放量，實現(xiàn)碳中和效果。由于污水源熱泵作為初級熱源，供熱距離有限，通過與供熱廠聯(lián)合運行，通過污水源熱泵的作用回收污水中的余熱資源，并將熱量輸送到供熱廠中，提高了供熱廠回水的溫度，相對于為供熱廠鍋爐進(jìn)水進(jìn)行了預(yù)熱，減少了供熱廠能源的消耗，實現(xiàn)污水廠余熱梯級利用，還能夠解決污水源熱泵供熱距離受限的問題。
最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。