CN109084356A - 一种需冷工艺介质高温位提取热量循环冷却的集中供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明专利提供了一种集中供热系统，涉及集中供热的技术领域，包括工艺介质放热装置、用热装置、热泵加热装置、温度调节装置；工艺介质放热装置与用热装置之间设有热媒至用热装置管线；用热装置与热泵加热装置之间设有热媒至热泵加热装置管线；热泵加热装置与温度调节装置之间设有热媒至温度调节装置管线；温度调节装置与工艺介质放热装置之间设有热媒至工艺介质放热装置管线；需冷工艺介质进口管线与需冷工艺介质出口管线分别连通所述工艺介质放热装置；本发明专利将原通过冷却塔排至环境中的工艺介质废热通过新建循环系统循环降温，成为外输周边热用户的直接热源，节约大量加热使用的能源，同时大幅降低了冷却循环水处理的资源消耗。

Description

一种需冷工艺介质高温位提取热量循环冷却的集中供热系统

技术领域

本发明专利涉及集中供热技术领域，尤其是涉及一种集中供热系统。

背景技术

目前，耗能企业需冷工艺介质所含的热能多由水冷换热器传至冷却循环水中，由冷却塔弃至环境中，排放过程需消耗大量水、电、药剂资源，这一过程使原本可直接利用的热能变成了企业的巨大负担。现有的热泵技术需大量投资，运行需驱动能源；“梯次利用冷凝、冷却热量的集中供热系统”虽能取得可直接利用的热能，但需要建设大量管路和换热设备，同时介质水对工艺介质的影响，热用户负荷波动难以保证工艺介质温度参数等原因而难以实施。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明专利的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种需冷工艺介质高温位提取热量循环冷却的集中供热系统，是将原通过冷却塔排至环境中的工艺介质废热通过新建循环系统循环降温，成为外输周边热用户直接热源，节约大量加热使用的能源，同时大幅降低了冷却循环水处理的资源消耗。本发明将大幅降低供热投资和运行成本，极大降低了换热介质的输配能耗，本发明系统方法一定会成为“热企联产——城市热能利用综合体”建设的利器。

为实现上述目的，本发明专利提供以下技术方案：

一种集中供热系统，其中包括工艺介质放热装置；用热装置；热泵加热装置；温度调节装置；

需冷工艺介质进口管线与需冷工艺介质出口管线分别连通工艺介质放热装置；其中：所述需冷工艺介质通过需冷工艺介质进口管线进入所述工艺介质放热装置向热媒放热冷却达到原工艺温度要求后，通过所述需冷工艺介质出口管线输送至原工艺流程；

所述工艺介质放热装置与所述用热装置之间设有热媒至用热装置管线；其中：所述热媒至用热装置管线用于将通过所述工艺介质放热装置加热后的热媒输送至所述用热装置；

所述热泵加热装置与所述用热装置之间设有热媒至热泵加热装置管线、热泵热水管线和热泵回水管线；其中：所述热媒至热泵加热装置管线用于将在所述用热装置中释放热量后得热媒输送至所述热泵加热装置作为热泵的低温热源；所述热泵热水管线用于将热泵加热装置产生的热量输送至所述用热装置；所述热泵回水管线用于将所述用热装置降温后的热泵系统回水输送至所述热泵加热装置；

所述热泵加热装置与所述温度调节装置之间设有热媒至温度调节装置管线；其中：所述热媒至温度调节装置管线用于将通过所述热泵加热装置再次降温后的热媒输送至所述温度调节装置；

所述温度调节装置分别连通高温冷却循环水来水管线与高温冷却循环水回水管线；其中：所述高温冷却循环水来水管线用于将高温冷却循环水输送至所述温度调节装置中的热媒高温冷却循环水换热器，充当热源加热热媒；所述高温冷却循环水回水管线用于将降温后的高温冷却循环水输送至原冷却循环水冷却流程处理后重新利用；

低温冷却工艺介质进口管线与低温冷却工艺介质出口管线分别连通所述温度调节装置；其中：低温冷却工艺介质通过所述低温冷却工艺介质进口管线进入所述温度调节装置中的热媒低温工艺介质换热器降温后，通过所述低温冷却工艺介质出口管线回至原工艺流程；

所述温度调节装置与所述工艺介质放热装置之间设有热媒至工艺介质放热装置管线；其中：所述热媒至工艺介质放热装置管线用于将通过所述温度调节装置调整到Trm的热媒输送至所述工艺介质放热装置完成热媒闭式循环；

更进一步地，本集中供热系统还可包括低温用热装置；热媒至低温用热装置管线与低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线依次连通所述低温用热装置；所述低温用热装置与所述热泵加热装置之间设有低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线；其中：热媒通过所述热媒至低温用热装置管线进入所述低温用热装置继续降温后，通过所述低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线输送至所述热泵加热装置为热泵提供低温热源；

更进一步地，本集中供热系统还可包括热媒再热装置；所述热媒再热装置依次连通热媒至热媒再热装置管线与热媒再热装置加热后至用热装置管线；所述热媒再热装置与所述用热装置中间设有热媒再热装置加热后至用热装置管线；热媒再热加热介质进口管与热媒再热加热介质出口管分别连通所述热媒再热装置；其中：所述热媒通过热媒再热装置管线进入所述热媒再热装置再次加热，然后通过所述热媒再热装置加热后至用热装置管线进入所述用热装置放热降温；热媒再热加热介质通过所述热媒再热加热介质进口管进入所述热媒再热装置降热放温后，通过所述热媒再热加热介质出口管返回原工艺流程；

更进一步地，本集中供热系统还可包括再冷装置；工艺介质至再冷装置管与达标后工艺介质出口管线依次连通所述再冷装置；低温冷却循环水来水管线与低温冷却循环水回水管线分别连通所述再冷装置；其中：所述工艺介质通过工艺介质至再冷装置管进入所述再冷装置降温放热确保满足工艺介质的工艺要求后，通过所述达标后工艺介质出口管线返回原工艺流程；循环冷却水通过所述低温冷却循环水来水管线进入所述再冷装置换热升温后，通过所述低温冷却循环水回水管线回至冷却系统降温冷却；

更进一步地，所述温度调节装置分别连通所述高温冷却循环水来水管线与所述高温冷却循环水回水管线；其中，当热媒进入所述温度调节装置的温度高于Trm时，开启所述温度调节装置中的高温冷却循环水转向设备，所述高温冷却循环水回水管线用于将冷却循环水输送至所述温度调节装置充当冷源吸收热媒释放的热量使之达到Trm；所述高温冷却循环水来水管线用于将升温后的高温冷却循环水输送至原冷却循环水冷却流程降温处理重新利用。

本发明专利提供的集中供热系统具有以下有益效果：

本系统将原通过冷却塔排至环境中的工艺介质废热通过新建循环系统循环降温，成为外输周边热用户的直接热源，节约大量加热使用的能源，同时大幅降低了冷却循环水处理的资源消耗。本发明专利与热泵冷却循环水供热系统比，大幅降低了投资和运行成本；与“梯次利用冷凝、冷却热量的集中供热系统”相比减少了多级换热设备和管网建设投资，解决了设备位置及管线路由，换热介质自身处理以及工艺介质间的系列问题，极大降低了换热介质的输配能耗，解决了工艺需冷与热用户负荷不匹配等问题，充分利用原有冷却装置的能力，在保证工艺温度参数的前提下取到了直接热源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明专利具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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专利的一些实施方式，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。

图1为本发明专利实施例提供的集中供热系统的基础原理图；

图2为本发明专利实施例提供的集中供热系统增加低温用热装置的原理图；

图3为本发明专利实施例提供的集中供热系统怎加热媒再热装置的原理图；

图4为本发明专利实施例提供的集中供热系统的完整原理图。

图标:

100-工艺介质放热装置；

200-用热装置；

300-热泵加热装置；

400-温度调节装置；

500-低温用热装置；

600-热媒再热装置；

700-再冷装置；

110-热媒至用热装置管线；

120-需冷工艺介质进口管线；

130-需冷工艺介质出口管线；

140-热媒至热媒再热装置管线；

150-工艺介质至再冷装置管线；

210-热媒至热泵加热装置管线；

220-热媒至低温用热装置管线；

230-热泵回水管线

310热媒至温度调节装置管线；

320-热泵热水管线；

410-热媒至工艺介质放热装置管线；

420-低温冷却工艺介质进口管线；

430-低温冷却工艺介质出口管线；

440-高温冷却循环水来水管线

450-高温冷却循环水回水管线

510-低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线；

610-热媒再热装置加热后至用热装置管线；

620-热媒再热加热介质进口管线；

630-热媒再热加热介质出口管线；

710-达标后工艺介质出口管线；

720-低温冷却循环水来水管线；

730-低温冷却循环水回水管线；

热媒：新建密闭自循环水，供热系统水及可与工艺介质换热的供热介质；

Trm：热媒进入放热装置100的设定温度；

高温冷却循环水：原工艺设计流程完成冷却任务升温后将输送至冷却循环水厂降温处理的温度较高的冷却循环水；

低温工艺介质：温度高于Trm但低于需冷工艺介质进口管线120中的需冷介质温度的工艺介质；

高温工艺介质：温度高于需冷工艺介质进口管线120需冷介质温度的工艺介质。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

以下结合附图对本发明专利的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明专利，并不用于限制本发明专利。

下面将结合附图对本发明专利实施例提供的集中供热系统作详细说明。

请参照图1，本发明专利的实施例提供了一种集中供热系统，其中包括工艺介质放热装置100；用热装置200；热泵加热装置300；温度调节装置400；

需冷工艺介质进口管线120与需冷工艺介质出口管线130分别连通工艺介质放热装置100；其中：需冷工艺介质通过需冷工艺介质进口管线120进入工艺介质放热装置100向热媒放热冷却达到原工艺温度要求后，通过需冷工艺介质出口管线130输送至原工艺流程；

工艺介质放热装置100与用热装置200之间设有热媒至用热装置管线110；其中：热媒至用热装置管线110用于将通过工艺介质放热装置100加热后的热媒输送至用热装置200；

热泵加热装置300与用热装置200之间设有热媒至热泵加热装置管线210、热泵热水管线320和热泵回水管线240；其中：热媒至热泵加热装置管线210用于将在用热装置200中释放热量后得热媒输送至热泵加热装置300作为热泵的低温热源；热泵热水管线320用于将热泵加热装置产生的热量输送至用热装置200；热泵回水管线240用于将用热装置200降温后的热泵系统回水输送至热泵加热装置300；

热泵加热装置300与温度调节装置400之间设有热媒至温度调节装置管线310；其中：热媒至温度调节装置管线310用于将通过热泵加热装置300再次降温后的热媒输送至温度调节装置400；

所述的温度调节装置400由高温冷却循环水流向切换设备，热媒高温冷却循环水换热器，热媒低温工艺介质换热器，截止旁通阀、泵、控制设备等组成；

温度调节装置400分别连通高温冷却循环水来水管线440与高温冷却循环水回水管线450；其中：当热媒进入温度调节装置400的温度低于Trm时，高温冷却循环水来水管线440用于将高温冷却循环水输送至温度调节装置400中的热媒高温冷却循环水换热器，充当热源加热热媒；高温冷却循环水回水管线450用于将降温后的高温冷却循环水输送至原冷却循环水冷却流程处理后重新利用；当热媒进入温度调节装置400的温度高于Trm时，开启温度调节装置400中的高温冷却循环水转向设备，高温冷却循环水回水管线450用于将冷却循环水输送至温度调节装置400充当冷源吸收热媒释放的热量使之达到Trm；高温冷却循环水来水管线440用于将升温后的高温冷却循环水输送至原冷却循环水冷却流程；

所述高温冷却循环水来水管线440中的冷却循环水取排自原系统冷却循环水回水管线；所述的高温冷却循环水回水管线450中的冷却循环水取排自原系统冷却循环水供水管线上；

低温冷却工艺介质进口管线420与低温冷却工艺介质出口管线430分别连通温度调节装置400；其中：低温冷却工艺介质通过低温冷却工艺介质进口管线420进入温度调节装置400中的热媒低温工艺介质换热器降温后，通过低温冷却工艺介质出口管线430回至原工艺流程；

至少一个实施例中，热媒在用热装置200释放的热量由高温冷却循环水来水管线440中冷却循环水中的热量、低温冷却工艺介质进口管线420中低温冷却介质的热量和需冷工艺介质进口管线120中需冷工艺介质的热量共同提供；

至少一个实施例中，进入温度调节装置400的热煤只由高温冷却循环水回水管线450中的冷却循环水提供冷源，在温度调节装置400中的热媒高温冷却循环水换热器中释放热量降温至Trm；

至少一个实施例中，高温冷却循环水来水管线440中的冷却循环水进入温度调节装置400的热媒高温冷却循环水换热器中充当热源将热媒加热到Trm，无需低温冷却工艺介质加热流程；

至少一个实施例中，低温冷却工艺介质进口管线420中的低温冷却工艺介质进入温度调节装置400的热媒低温冷却工艺介质换热器中充当热源将热媒加热到Trm，无需高温冷却循环水加热流程；

所述的温度调节装置400的设计，一：是考虑供热负荷浮动，通过温度调节装置400的热媒可以确保其进入放热装置100的温度Trm，进而满足工艺介质的冷却参数；二：是充分利用高温冷却循环水和低温冷却工艺介质中需要释放的废热；

温度调节装置400与工艺介质放热装置100之间设有热媒至工艺介质放热装置管线410；其中：热媒至工艺介质放热装置管线410用于将通过温度调节装置400调整到Trm的热媒输送至工艺介质放热装置100完成热媒闭式循环；

请参照图2，本发明专利可选的方案中，更进一步地，本集中供热系统还可包括低温用热装置500；热媒至低温用热装置管线220与低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线510依次连通低温用热装置500；低温用热装置500与热泵加热装置300之间设有低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线510；其中：热媒通过热媒至低温用热装置管线220进入低温用热装置500继续降温后，通过低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线510输送至热泵加热装置300为热泵提供低温热源；

所述的低温用热装置500设计可使高温冷却循环水来水管线440中冷却循环水中的热量、低温冷却工艺介质进口管线420中低温冷却介质的热量和需冷工艺介质进口管线120中需冷工艺介质的热量成为低温用热装置500的直接热源，符合梯级利用，品位对应的能源利用原则。

请参照图3，本发明专利可选的方案中，更进一步地，本集中供热系统还可包括热媒再热装置600；热媒再热装置600依次连通热媒至热媒再热装置管线140与热媒再热装置加热后至用热装置管线610；热媒再热装置600与用热装置200中间设有热媒再热装置加热后至用热装置管线610；热媒再热加热介质进口管620与热媒再热加热介质出口管630分别连通热媒再热装置600；其中：热媒通过热媒再热装置管线140进入热媒再热装置600再次加热，然后通过热媒再热装置加热后至用热装置管线610进入用热装置200放热降温；热媒再热加热介质通过热媒再热加热介质进口管620进入热媒再热装置600降热放温后，通过热媒再热加热介质出口管630返回原工艺流程；

所述的再热装置600的设计是考虑生产企业有更高温度、品位的余热、废热，通过再热装置600可以提高热媒的温度，提升其可用空间。

请参照图4，本发明专利可选的方案中，更进一步地，本集中供热系统还可包括再冷装置700；工艺介质至再冷装置管150与达标后工艺介质出口管线710依次连通再冷装置700；低温冷却循环水来水管线720与低温冷却循环水回水管线730分别连通再冷装置700；其中：工艺介质通过工艺介质至再冷装置管150进入再冷装置700降温放热确保满足工艺介质的工艺要求后，通过达标后工艺介质出口管线710返回原工艺流程；循环冷却水通过低温冷却循环水来水管线720进入再冷装置700换热升温后，通过低温冷却循环水回水管线730回至冷却系统降温冷却；

所述的再冷装置700的设计是考虑需完全满足工艺介质的温度设计要求，通过再冷装置700再次降温的工艺介质可确保稳定其工艺生产要求；

本发明专利一种需冷工艺介质高温位提取热量循环冷却的集中供热系统将原通过冷却塔排至环境中的工艺介质废热通过新建循环系统循环降温，成为外输周边热用户的直接热源，节约大量加热使用的能源，同时大幅降低了冷却循环水处理的资源消耗。本发明专利与热泵冷却循环水供热系统比，大幅降低了投资和运行成本；与“梯次利用冷凝、冷却热量的集中供热系统”相比减少了多级换热设备和管网建设投资，解决了设备位置及管线路由，换热介质自身处理以及工艺介质间的系列问题，极大降低了换热介质的输配能耗，解决了工艺需冷与热用户负荷不匹配等问题，充分利用原有冷却装置的能力，在保证工艺温度参数的前提下取到了直接热源。

以上对本发明专利的集中供热系统进行了说明，但是，本发明专利不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明专利包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明专利的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明专利进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明专利各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种集中供热系统，其中包括工艺介质放热装置；用热装置；热泵加热装置；温度调节装置；

需冷工艺介质进口管线与需冷工艺介质出口管线分别连通工艺介质放热装置；其中：所述需冷工艺介质通过需冷工艺介质进口管线进入所述工艺介质放热装置向热媒放热冷却达到原工艺温度要求后，通过所述需冷工艺介质出口管线输送至原工艺流程；

所述工艺介质放热装置与所述用热装置之间设有热媒至用热装置管线；其中：所述热媒至用热装置管线用于将通过所述工艺介质放热装置加热后的热媒输送至所述用热装置；

所述热泵加热装置与所述用热装置之间设有热媒至热泵加热装置管线、热泵热水管线和热泵回水管线；其中：所述热媒至热泵加热装置管线用于将在所述用热装置中释放热量后得热媒输送至所述热泵加热装置作为热泵的低温热源；所述热泵热水管线用于将热泵加热装置产生的热量输送至所述用热装置；所述热泵回水管线用于将所述用热装置降温后的热泵系统回水输送至所述热泵加热装置；

所述热泵加热装置与所述温度调节装置之间设有热媒至温度调节装置管线；其中：所述热媒至温度调节装置管线用于将通过所述热泵加热装置再次降温后的热媒输送至所述温度调节装置；

所述温度调节装置分别连通高温冷却循环水来水管线与高温冷却循环水回水管线；其中：所述高温冷却循环水来水管线用于将高温冷却循环水输送至所述温度调节装置中的热媒高温冷却循环水换热器，充当热源加热热媒；所述高温冷却循环水回水管线用于将降温后的高温冷却循环水输送至原冷却循环水冷却流程处理后重新利用；

低温冷却工艺介质进口管线与低温冷却工艺介质出口管线分别连通所述温度调节装置；其中：低温冷却工艺介质通过所述低温冷却工艺介质进口管线进入所述温度调节装置中的热媒低温工艺介质换热器降温后，通过所述低温冷却工艺介质出口管线回至原工艺流程；

所述温度调节装置与所述工艺介质放热装置之间设有热媒至工艺介质放热装置管线；其中：所述热媒至工艺介质放热装置管线用于将通过所述温度调节装置调整到Trm的热媒输送至所述工艺介质放热装置完成热媒闭式循环。

2.根据权利要求书1所述的集中供热系统，其特征在于，本集中供热系统还可包括低温用热装置；热媒至低温用热装置管线与低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线依次连通所述低温用热装置；所述低温用热装置与所述热泵加热装置之间设有低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线；其中：热媒通过所述热媒至低温用热装置管线进入所述低温用热装置继续降温后，通过所述低温用热装置降温后热媒至热泵加热装置管线输送至所述热泵加热装置为热泵提供低温热源。

3.根据权利要求书1所述的集中供热系统，其特征在于，本集中供热系统还可包括热媒再热装置；所述热媒再热装置依次连通热媒至热媒再热装置管线与热媒再热装置加热后至用热装置管线；所述热媒再热装置与所述用热装置中间设有热媒再热装置加热后至用热装置管线；热媒再热加热介质进口管与热媒再热加热介质出口管分别连通所述热媒再热装置；其中：所述热媒通过热媒再热装置管线进入所述热媒再热装置再次加热，然后通过所述热媒再热装置加热后至用热装置管线进入所述用热装置放热降温；热媒再热加热介质通过所述热媒再热加热介质进口管进入所述热媒再热装置降热放温后，通过所述热媒再热加热介质出口管返回原工艺流程。

4.根据权利要求书1所述的集中供热系统，其特征在于，本集中供热系统还可包括再冷装置；工艺介质至再冷装置管与达标后工艺介质出口管线依次连通所述再冷装置；低温冷却循环水来水管线与低温冷却循环水回水管线分别连通所述再冷装置；其中：所述工艺介质通过工艺介质至再冷装置管进入所述再冷装置降温放热确保满足工艺介质的工艺要求后，通过所述达标后工艺介质出口管线返回原工艺流程；循环冷却水通过所述低温冷却循环水来水管线进入所述再冷装置换热升温后，通过所述低温冷却循环水回水管线回至冷却系统降温冷却。

5.根据权利要求书1所述的集中供热系统，其特征在于，所述温度调节装置分别连通所述高温冷却循环水来水管线与所述高温冷却循环水回水管线；其中，当热媒进入所述温度调节装置的温度高于Trm时，开启所述温度调节装置中的高温冷却循环水转向设备，所述高温冷却循环水回水管线用于将冷却循环水输送至所述温度调节装置充当冷源吸收热媒释放的热量使之达到Trm；所述高温冷却循环水来水管线用于将升温后的高温冷却循环水输送至原冷却循环水冷却流程降温处理重新利用。