Система централизованного тепло- и водоснабжения

Изобретение относится к энергетике, а именно к централизованному теплоснабжению на основе использования низкопотенциальной теплоты отработавшей воды турбин ГЭС с помощью теплонасосных установок (ТНУ). Технический результат: улучшение экологии за счет вытеснения топливных теплоисточников и снижения испарения речной воды, а также повышение экономических показателей системы ГЭС-ТНУ за счет дополнительной продажи теплоты и химочищенной воды, что в целом также будет способствовать улучшению имиджа гидроэнергетики. Система централизованного тепло- и водоснабжения включает парокомпрессионные теплонасосные установки с электрическим приводом, имеющие в качестве рабочего тела термодинамического цикла Лоренца вещество с низкими критическими параметрами, например диоксид углерода, магистральные теплопроводы, поставляющие нагретую сетевую воду в обслуживаемый город и внутригородские системы, и устройства, использующие теплоту и химочищенную воду для городских нужд. В качестве низкопотенциального источника теплоты для ТНУ используется отработавшая в турбинах ГЭС речная вода, имеющая повышенный температурный потенциал, а в качестве нагреваемой в ТНУ сетевой воды - вода из того же источника. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к энергетике, а именно к централизованному теплоснабжению с помощью электроприводных теплонасосных установок (ТНУ) на основе использования в качестве низкопотенциального источника теплоты (НПИТ) нагреваемой в ТНУ сетевой воды, отработавшей в турбинах ГЭС.

Прототипом изобретения является изобретение [1], предназначенное для дальнего тепло- и водоснабжения с помощью ТНУ, рабочим телом термодинамического цикла которого служит диоксид углерода, а в качестве НПИТ используется отработавшая теплота турбин тепловых и атомных электростанций. Сетевая вода здесь подается в обслуживаемый город по незамкнутой однотрубной схеме, то есть используются только подающие теплопроводы, а ее температурный потенциал используется для обеспечения двух групп потребителей теплоты: сначала по обычной схеме теплоснабжения с помощью центральных тепловых пунктов (ЦТП), где температура сетевой воды снижается до 40-45°C, и затем в городских ТНУ, снижающих температуру воды до температуры 10-15°C, достаточной для ее использования для городских нужд. В результате один теплопровод по теплопроизводительности замещает не два - по сравнению с обычными двухтрубными ТЭЦ и котельными, а до четырех. Что особенно важно для систем дальнего теплоснабжения.

Целями предлагаемого изобретения являются:

- расширение области применения теплонасосного однотрубного тепло- и водоснабжения за счет его использования в системах ГЭС-ТНУ, причем предлагаемая технология позволяет их создавать как на новых, так и на действующих ГЭС;

- масштабное улучшение экологии: в местах размещения ТНУ - за счет дополнительного охлаждения отработавшей речной воды и снижения площади ее испарения, а также в обслуживаемых городах - за счет вытеснения топливных теплоисточников;

- снижение выбросов главного источника изменения климата Земли - парникового газа CO2 городскими системами теплоснабжения;

- снижение тарифов на теплоту и воду для потребителей;

- улучшение экономических показателей системы ГЭС-ТНУ за счет продаж дополнительной продукции - теплоты и сетевой воды;

- как итог: улучшение общественного имиджа гидроэнергетики.

Указанные цели достигаются тем, что нагретая с помощью гидротурбин и превращения кинетической энергии сбросной воды в теплоту речная вода используется в качестве источника низкопотенциальной теплоты, которая после охлаждения в испарителях ТНУ (ТНУ-1) возвращается в речную воду ниже по течению, обеспечивая ее дополнительное охлаждение так, что при создании последовательного ряда теплонасосных станций может быть достигнута степень охлаждения речной воды, достаточная для сокращения свободной от льда площади испарения, а в качестве источника сетевой воды, которая после частичного нагрева (до 40-35°C) поступает на химводоочистку и после окончательного нагрева в ТНУ-1 направляется по магистральному теплопроводу в обслуживаемый город, где используется в качестве теплоносителя для теплоснабжения двух групп потребителей (от ЦТП и от городских ТНУ-2) и в качестве химводоочищенной воды для нужд городского водоснабжения; при этом в качестве рабочего тела термодинамического цикла ТНУ-1 служит вещество с низкими критическими параметрами, например диоксид углерода, который после сжатия в компрессоре находится при сверхкритических параметрах, образуя так называемый треугольный цикл Лоренца, эффективность которого тем выше, чем ниже температура сетевой воды (теплоносителя) на входе в теплообменник-нагреватель ТНУ-1, которая имеет место в проектном зимнем режиме работы ТНУ, что обеспечивает их значительно более высокие показатели энергоэффективности по сравнению с традиционно используемыми ТНУ, работающими по обратному циклу Ренкина.

Схема системы тепло- и водоснабжения ГЭС-ТНУ приведена на чертеже. Она работает следующим образом. Теплота отработавшей воды ГЭС 1 с помощью разомкнутого контура 2 поступает в испаритель рабочего тела ТНУ-1 3а и после охлаждения возвращается в реку. Одновременно с помощью компрессора 3б ТНУ-1, питаемого электроэнергией от ГЭС 1, осуществляется частичный и - после химводоочистки 5 - полный нагрев сетевой воды 4, поступающей по магистральному теплопроводу 6 в обслуживаемый город. Далее сетевая вода делится на два потока: предназначенного для теплоснабжения потребителей ЖКХ 9, 12 (с использованием пиковых электрокотлов 9-11) и для обеспечения промышленных тепловых нагрузок. 14. Поскольку температура после ЦТП 7 потребителей 9 составляет 40-50°C, то этот температурный потенциал используется с помощью городских ТНУ-2 10, имеющих своих потребителей 12. Охлажденная в испарителях ТНУ-2 сетевая вода далее направляется в систему городского водоснабжения 13.

Источник информации

1. В.П.Проценко. Система однотрубного теплоснабжения. Патент №2320930 (приоритет от 08 ноября 2006 г.).

1. Система централизованного тепло- и водоснабжения, включающая парокомпрессионные теплонасосные установки (ТНУ) с электрическим приводом, имеющие в качестве рабочего тела термодинамического цикла Лоренца вещество с низкими критическими параметрами, например, диоксид углерода, магистральные теплопроводы, поставляющие нагретую сетевую воду в обслуживаемый город и внутригородские системы и устройства, использующие теплоту и химочищенную воду для городских нужд, отличающаяся тем, что в качестве низкопотенциального источника теплоты для ТНУ используется отработавшая в турбинах ГЭС речная вода, имеющая повышенный температурный потенциал, а в качестве нагреваемой в ТНУ сетевой воды - вода из того же источника.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что начиная с площадки ГЭС по течению реки создается ряд теплонасосных станций.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для повышения эффективности и надежности работы системы горячего водоснабжения с тепловым насосом, утилизирующим тепло наружного воздуха.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетического и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам отопления и горячего водоснабжения небольших производственных помещений, индивидуальных жилых домов, отдельных сооружений при использовании низкопотенциальных природных источников тепла, хозбытовых стоков и других тепловых отходов.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к централизованному теплоснабжению на основе использования отработавшей теплоты турбин КЭС и АЭС с помощью теплонасосных установок.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в комбинированных системах теплоэлектроснабжения для повышения эффективности утилизации тепловых отходов и источников низкопотенциального тепла.

Изобретение относится к установке для подогрева сетевой воды с устройством для нагрева воды под воздействием энергии окружающей среды, причем вода может накапливаться в резервуаре, например в цистерне для дождевой воды и т.п.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и водоснабжения городов и может быть использовано при снабжении потребителей теплотой для отопления, горячей и холодной водой питьевого качества.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при теплоснабжении. .

Изобретение относится к технологиям и средствам автономного отопления объектов различного назначения с комплексным использованием, на основе скважинных циркуляционных систем закрытого типа и тепловых насосов, низкопотенциальных возобновляемых тепловых источников из окружающей среды

Изобретение относится к теплоаккумуляционной системе. Теплоаккумуляционная система содержит, по меньшей мере, один тепловой резервуар и, по меньшей мере, одно устройство передачи тепловой энергии, выполненное с возможностью, по меньшей мере, время от времени передавать тепловую энергию, по меньшей мере, от одной первой секции теплового резервуара к по меньшей мере, одной второй секции теплового резервуара. По меньшей мере, одно из указанных устройств передачи тепловой энергии представляет собой активное устройство передачи тепловой энергии. Тепловой резервуар имеет выпускное отверстие с разделением на две подающие линии, из которых одна подающая линия присоединена к низкотемпературной части, а другая подающая линия присоединена к высокотемпературной части активного устройства передачи тепловой энергии. Изобретение относится также к способу изменения распределения энергии теплового резервуара, при котором тепловую энергию передают, по меньшей мере, от одной первой секции теплового резервуара, по меньшей мере, к одной второй секции теплового резервуара. 3 н., 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам аккумулирования энергии в когенерационных системах, работающих в цикле тригенерации, в системах извлечения геотермальной энергии абсорбционным тепловым насосом, в системах использования низкопотенциальной тепловой энергии с помощью абсорбционного теплового насоса. Согласно способу избыточно выработанная электрическая энергия переводится в тепловую энергию и с избыточно выработанной тепловой энергией используется для хемотермического аккумулирования энергии в абсорбционном тепловом насосе. При этом для получения тепла аккумулированный в конденсаторе жидкий хладагент направляется в абсорбер. Технический результат - возможность аккумулирования как тепловой, так и электрической энергии при суточном маневрировании отпуска энергии потребителю. 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и систем водоснабжения и может быть использовано при обеспечении потребителей теплотой, горячей и холодной водой. Система централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, включающая ТЭЦ, соединенную трубопроводами сетевой воды с рядом удаленных тепловых пунктами, каждый из которых оборудован теплонасосной установкой системы отопления и теплонасосной установкой системы горячего водоснабжения, содержащей испаритель и конденсатор. Вход испарителя подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, а указанный конденсатор своим входом подключен к трубопроводу прямой сетевой воды Выход испарителя подключен к трубопроводу обратный сетевой воды, а выход конденсатора подключен к тепловому потребителю. Таким образом обеспечивается снижение удельного расхода топлива на отпуск потребителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагается устройство, содержащее теплонасосное оборудование и систему сбора низкопотенциальной теплоты грунта, состоящую из двух и более зон, параллельно подключенных к теплонасосному оборудованию, каждая из которых, в свою очередь, включает один и более вертикальных герметичных грунтовых теплообменников коаксиального типа с внутренней трубой, покрытой теплоизолирующим слоем пористого материала с замкнутыми порами. Каждая из зон грунтового теплообменника имеет гидравлически обособленный циркуляционный контур, соединенный с содержащим запас теплоносителя баком через питательный насос с обратным клапаном и байпасной линией, содержащей электроуправляемый сбросной вентиль. В каждой зоне питательный насос и сбросной клапан для автоматического управления подключены к контроллеру, соединенному с датчиком температуры на выходе из соответствующей зоны термоскважин. Кроме того, для повышения эффективности термоскважин эластичный материал с замкнутыми порами имеет профилированную наружную поверхность с кольцевыми или спиральными выступами. Использование изобретения позволяет повысить эффективность грунтового теплообменника. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения зданий и сооружений различного назначения с применением тепловых насосов, обеспечивающих отопление, подогрев приточного вентиляционного воздуха и производство бытовой горячей воды. Осуществляют дополнительный подогрев грунта путем подачи стороннего источника тепла, в качестве которого используют солнечную радиацию, внутрь массива грунта, поглощения сконцентрированной солнечной радиации в приемнике солнечной радиации и передачи тепла в объем галечно-водяного теплообменника-накопителя, находящегося в тепловом контакте с грунтом. В течение всего года отбор низкопотенциального тепла и преобразование его с помощью теплонасосного цикла до более высокого уровня, удовлетворяющего требованиям систем отопления и горячего водоснабжения, проводят путем передачи тепла через теплообменник, подключенный к контуру испарителя теплового насоса. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность процессов теплообмена, расширить области применения и снизить трудоемкость реализации способа. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системе аккумулирования тепловой энергии, содержащей аккумулятор (2) энергии, обладающий вертикальным температурным градиентом, и внутреннюю комбинированную холодильно-нагревательную машину (15). Данная машина адаптирована для выведения энергии, соответствующей первой температуре, из аккумулятора энергии с одновременным возвратом энергии, соответствующей, после подогрева, второй, более высокой температуре, и энергии, соответствующей, после охлаждения, третьей, более низкой температуре. Изобретение относится также к способу использования системы аккумулирования тепловой энергии. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройству рекуперации отводимого отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке и к способу его работы. Устройство содержит внутреннюю секцию энергетической установки и теплообменную секцию, причем указанная внутренняя секция содержит теплообменник, электрический тепловой насос для рекуперации отработанного тепла, электрический тепловой насос для аккумуляции энергии, высокотемпературный /низкотемпературный баки для хранения воды, нагреватель тепловых контуров, клапаны и циркуляционные водяные насосы. Теплообменная секция содержит высокотемпературный и низкотемпературный баки для хранения воды, электрический тепловой насос, теплообменник, клапаны и циркуляционный водяной насос. Устройство может работать соответственно в периоды провала электрической нагрузки, неизменной электрической нагрузки и пиковой электрической нагрузки путем комбинации различных клапанных переключателей, причем высокотемпературный бак для хранения воды используют для балансировки разницы между количеством подводимого тепла в систему и тепловой нагрузкой, а низкотемпературный бак используют для стабилизации количества извлекаемого рекуперированного отведенного тепла, тем самым, решая проблему ограничения способности выработки электроэнергии при пиковой нагрузке из-за зависимости выработки электроэнергии и теплоснабжения в традиционном режиме работы «тепло обуславливает электричество», причем СНР устройство может участвовать в регулировании мощности энергосистемы, которое может быть улучшено таким образом, чтобы иметь дело с условием постоянно растущей разности между максимумом и минимумом электрической нагрузки, причем поглощающая способность энергосистемы для ветроэнергетики может быть улучшена, с тем чтобы снизить явление «приостановки вентилятора». 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к использованию низкопотенциальной тепловой энергии грунтового массива с помощью тепловых насосов. Способ работы системы грунтовых теплообменников, использующей с помощью теплового насоса тепловую энергию или хладоресурс грунтового массива. При этом в грунтовом массиве размещено несколько грунтовых теплообменников вертикального типа с применением в качестве низконотенциального теплоносителя «ледяной воды». Так, в качестве теплоносителя используется вода, содержащая ледяную шугу, что позволяет обеспечить адаптацию системы к изменяющимся условиям поступления низкопотенциальной теплоты из грунтового массива. Также представлено устройство для реализации способа. Изобретение позволяет обеспечить авторегулирование системы грунтовых теплообменников без использования специальной регулирующей аппаратуры. 2 н. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике, а именно к централизованному теплоснабжению на основе использования низкопотенциальной теплоты отработавшей воды турбин ГЭС с помощью теплонасосных установок

Наверх