低温热供暖发电联合系统的制作方法
低温热供暖发电联合系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及石油化工企业中低温余热回收利用技术领域，具体地，涉及一种 低温热供暖发电联合系统。
【背景技术】
[0002] 石油化工企业存在大量的温度低于200°C的低品位热能资源，目前石油化工企业 低温热资源主要存在同级利用与升级利用两种方式，同级利用方式包括罐区维温、管道伴 热、气体加工装置分馏塔再沸器热源和区域供暖等；升级利用方式包括发电、制冷、海水淡 化等。其中，为企业所在地周边区域供暖可以避免区域内供暖锅炉的设置，直接降低区域供 暖季煤、天然气的消耗，可以有效节约能源，同时降低环境压力。
[0003] 区域供暖的特点是需要的热媒水温度介于60-80°C之间，是石油化工企业在采暖 季的优质低温热用户，但在非采暖季，这部分热媒水很难找到合适的用户，许多企业只能设 置冷却器冷却这些热媒水，导致供暖效益与冷却成本基本持平，甚至亏损，一定程度上降低 了石油化工企业为所在区域供暖的积极性。
[0004] 低温热发电技术是今年来低温热升级利用的一种重要方式，取得了一定进展，卡 琳娜循环、有机朗肯循环、螺旋杆发电机、涡轮发电机等都实现了国产化和工业化生产。研 宄发现，同等温差的低温热资源，低温热的温位越高，发电效率也越高。对于温度介于60至 80°的供暖用热媒水，应用其进行发电的经济性较差。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供一种低温热供暖发电联合系统，该低温热供暖发电联合 系统能够提高低温余热在非采暖季的利用率。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种低温热供暖发电联合系统，其中，该低温 热供暖发电联合系统包括供暖发电联合单元、可选择地与该供暖发电联合单元连通的发电 机组和采暖用户以及与所述供暖发电联合单元连通的机泵，该供暖发电联合单元包括多个 换热器和控制阀，通过所述控制阀的开闭，各个所述换热器能够可选择地串联或并联以对 应采暖季和非采暖季热媒水的大流量和小流量的切换。
[0007] 优选地，所述供暖发电联合单元包括连接在给水端和回水端之间且相互并联的第 一支路和第二支路，所述换热器包括设置在该第一支路上的第一换热器和设置在该第二支 路上的第二换热器，所述控制阀包括设置在所述第一支路上的第一控制阀和所述第二支路 上的第三控制阀，所述第一换热器和所述第一控制阀沿水流方向依次设置，所述第三控制 阀和第二换热器沿水流方向依次设置，所述控制阀还包括第二控制阀，该第二控制阀的一 端连接在所述第一换热器和所述第一控制阀之间，另一端连接在所述第三控制阀和所述第 二换热器之间。
[0008] 优选地，该系统中包括多个串联和/或并联的所述供暖发电联合单元。
[0009] 优选地，所述供暖发电联合单元的下游还设置有蒸汽加热器。
[0010] 优选地，所述蒸汽加热器上还设置有温控开关。
[0011] 优选地，所述系统包括由三个所述供暖发电联合单元组成的第一组，在该第一组 中，两个所述供暖发电联合单元并联后与第三个所述供暖发电联合单元串联。
[0012] 优选地，所述系统还包括由四个所述供暖发电联合单元组成的第二组，以及由两 个串联的所述供暖发电联合单元组成的第三组，在所述第二组中，三个所述供暖发电联合 单元并联后与第四个所述供暖发电联合单元串联，且所述第一组、所述第二组以及所述第 三组相互并联。
[0013] 优选地，所述给水端设置有流量调节阀，通过所述流量调节阀的调节使得采暖季 时所述系统通过的热媒水总流量是非采暖季的1. 5-2. 5倍。
[0014] 优选地，所述发电机组和采暖用户分别串联有第四控制阀和第五控制阀，该第四 控制阀和第五控制阀可选择性地打开。
[0015] 通过上述技术方案，控制控制阀的关闭，以调节控制所述多个换热器的串联或并 联，同时结合热媒水流量设置的不同，来实现供暖和发电的双重目的，具体地，采暖季时，多 个换热器相互并联，在系统中通入大流量热媒水，小温差回收工艺物流的低温热，可供居民 供暖，而非采暖季时，多个换热器相互串联，在系统中通入小流量热媒水，大温差回收工艺 物流的低温热，可供发电机发电。
[0016] 本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0017] 附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面 的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0018] 图1是本实用新型第一优选实施方式提供的低温热供暖发电联合系统的流程示 意图；
[0019] 图2是本实用新型第二优选实施方式提供的低温热供暖发电联合系统的流程示 意图；
[0020] 图3是本实用新型第三优选实施方式提供的低温热供暖发电联合系统的流程示 意图
[0021] 附图标记说明
[0022] 10供暖发电联合单元 11发电机组 12采暖用户
[0023] 13机泵 14换热器 15控制阀
[0024] 16第一支路 17第二支路 18第一换热器
[0025] 19第一控制阀 20第三控制阀 21第二换热器
[0026] 22第二控制阀 23蒸汽加热器 24第四控制阀
[0027] 25第五控制阀 31第一组 32第二组
[0028] 33第三组
【具体实施方式】
[0029] 以下结合附图对本实用新型的【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实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0030] 在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如"上游、下游"是根 据热媒水的水流方向而言的，具体的，朝向水流的方向为下游，与水流流向相反的方向为下 游。
[0031] 如图1至图3所示，本实用新型提供一种低温热供暖发电联合系统，其中，该低温 热供暖发电联合系统包括供暖发电联合单元10、可选择地与该供暖发电联合单元10连通 的发电机组11和采暖用户12以及与所述供暖发电联合单元10连通的机泵13,该供暖发电 联合单元10包括多个换热器14和控制阀15,通过所述控制阀15的开闭，各个所述换热器 14能够可选择地串联或并联以对应采暖季和非采暖季热媒水的大流量和小流量的切换。
[0032] 其中，机泵13用于为热媒水在整个系统中循环往复的流动提供动力，换热器14可 以为本领域技术人员所熟知的换热器结构，本实用新型对此不作限制。
[0033] 控制阀15可以为一个实现多个阀的功能的阀组或多个换向阀，本实用新型对此 不作限制。
[0034] 因此，控制控制阀15的关闭，以调节控制所述多个换热器14的串联或并联，同时 结合热媒水流量设置的不同，来实现供暖和发电的双重目的。具体地，在采暖季和非采暖 季，为保证每台换热器稳定运行，一般设置通过每台换热器的热媒水的流速相同，以保证每 台换热器的传热系数相同。采暖季时，采暖用户多，且每个采暖用户所需的热量小，因此在 系统中通入大流量热媒水，小温差回收工艺物流的低温热，多个换热器14相互并联，每条 支路的热媒水通过一个单位的换热面积，供暖的小热量通过并联的每个换热器实现；而非 采暖季时，即，用热媒水的热量发电时，基于发电效率的考虑，所需的回收热量大，在系统中 通入小流量热媒水，大温差回收工艺物流的低温热，多个换热器14相互串联，热媒水可以 通过多个单位的换热面积，发电的大热量通过串联多个换热器实现。
[0035] 根据实际工艺物流的参数和用户居民的范围，供暖发电联合单元10可以为由多 个控制阀15对多个控制的换热器14进行串联或并联的调控，例如，可以选择三个或四个换 热器14串联或并联调节。优选地，所述供暖发电联合单元10包括连接在给水端和回水端 之间且相互并联的第一支路16和第二支路17,所述换热器14包括设置在该第一支路16上 的第一换热器18和设置在该第二支路17上的第二换热器21，所述控制阀15包括设置在所 述第一支路16上的第一控制阀19和所述第二支路17上的第三控制阀20,所述第一换热 器18和所述第一控制阀19沿水流方向依次设置，所述第三控制阀20和第二换热器21沿 水流方向依次设置，所述控制阀15还包括第二控制阀22,该第二控制阀22的一端连接在所 述第一换热器18和所述第一控制阀19之间，另一端连接在所述第三控制阀20和第二换热 器21之间。因此，可以仅仅通过三个的控制阀就可以第一换热器18和第二换热器21的串 并联，连接结构简单。
[0036] 其中，采暖季时，打开第一控制阀19和第三控制阀20,并关闭第二控制阀22,使得 第一换热器18和第二换热器21并联连通；非采暖季时，打开第二控制阀22,并关闭第一控 制阀19和第三控制阀20,使得第一换热器18和第二换热器21串联连通。
[0037] 进一步地，为适应实际生产规模的需求，该系统中包括多个串联和/或并联的所 述供暖发电联合单元10。因此，可以根据炼油企业周边居民区的范围和工艺物流的参数信 息，将上述供暖发电联合单元10进行串联和/或并联地连通，即，整个系统中可以为多个串 联的供暖发电联合单元10,也可以为多个并联的供暖发电联合单元10,还可以为串联和并 联相结合的供暖发电联合单元10。
[0038] 为保证该系统的运行稳定性，所述供暖发电联合单元10的下游还设置有蒸汽加 热器23。例如，当热媒水流过换热器14后吸收的热量不能满足发电机组11和采暖用户12 的需求时，可以用加热介质为1.0 MPa的饱和蒸汽的蒸汽加热器23来对热媒水进行加热。
[0039] 由于居民采暖所需的热媒水的温度范围一般为60°C -80°C，而当回水温度太低 时，发电效率会受影响，一般送给发电机组的热媒水温度需要高于90°C，因此，为适应居民 采暖和发电机组的特定需求，所述蒸汽加热器23上还设置有温控开关。采暖季时，当温控 开关监测的热媒水的回水温度低于60°C时，开启上述蒸汽加热器23,非采暖季时，当温控 开关监测的热媒水的回水温度低于90°C时，开启上述蒸汽加热器23。
[0040] 另外，需要说明的是，本系统中所说的低温热主要是指，温度范围一般介于 80°C -160°C的范围之间，且在设计低温热供暖发电联合系统的具体连接形式时，一般 会结合低温热资源的参数信息和供暖用户的范围，使得采暖季时，热媒水的给水温度控 制在60°C -80°C， 回水温度控制在40°C -60°C，非采暖季时，热媒水的给水温度控制在 90°C _120°C，回水温度控制在70°C -90°C，以便整个系统能够稳定持续地运行，且同时满足 发电效率和用户供暖的需求。
[0041] 在第二种实施例中，如图2所述，所述系统包括由三个所述供暖发电联合单元10 组成的第一组31，在该第一组31中，两个所述供暖发电联合单元10并联后与第三个所述供 暖发电联合单元10串联。例如，为充分回收、利用余热资源，企业拟在采暖季为周边约8万 平方米的居民区供暖；在非采暖季，应用低温热资源发电。某炼油装置包含3个富余热源， 用除盐水作为热媒水，具体参数见表1。
[0042] 表1热源物流信息
[0043]
[0044] 采暖季流程：第一控制阀19和第三控制阀20闭合，第二控制阀22打开，蒸汽加热 器备用。65°C，800t/h的除盐水分两路换热，其中，620t/h除盐水与Hl换热，180t/h除盐水 与H2换热，换热后合并为一路，混后温度约为73°C的除盐水与H3换热，温度提升至80°C。 80°C的热水送至居民区采暖，热水采暖后降至65°C，回水循环取热。
[0045] 非采暖季流程：第一控制阀19和第三控制阀20打开，第二控制阀22闭合，蒸汽 加热器备用。70°C，350t/h的除盐水分两路换热，其中，250t/h除盐水与Hl换热，100t/h 除盐水与H2换热，换热后合并为一路，混后温度约为89°C的除盐水与H3换热，温度提升至 105°C。105°C的热水送至发电机组发电，热水发电后降至70°C，回水循环取热。发电机组每 小时净发电约I. 0MW。
[0046] 以不回收低温热，居民区采用LOMPa蒸汽供暖为工况1 ;回收低温热供居民区采 暖，不设置发电机组为工况2 ;本实用新型设计为工况3,对比分析3种工况的节能效果，本 实用新型设计节能效果最佳。
[0047] 表2节能效果对比表
[0049] 在第三种实施例中，如图3所述，所述系统还包括由四个所述供暖发电联合单元 10组成的第二组32,以及由两个串联的所述供暖发电联合单元10组成的第三组33,在所述 第二组32中，三个所述供暖发电联合单元10并联后与第四个所述供暖发电联合单元10串 联，且所述第一组31、第二组32以及第三组33相互并联。
[0050] 例如，企业拟在采暖季为周边约55-65万平方米的居民区供暖；在非采暖季，应用 低温热资源发电。某炼油装置包含10个富余热源，用除盐水作为热媒水，具体参数见表3。
[0051] 表3热源物流信息
[0052]
[0053] 采暖季流程：第一控制阀19和第三控制阀20闭合，第二控制阀22打开，蒸汽加热 器备用。60°C，3000t/h的除盐水分3路换热分别流通至第一组31、第二组32以及第三组 33。在第一组31中，1020t/h除盐水分为2支，680t/h与Hl换热，340t/h与H2换热，换热 后合并，混合温度约75°C的热水与H3换热，温度提升至80°C;在第二组31中，1470t/h除盐 水分为3支，440t/h与H4换热，590t/h与H5换热，440t/h与H6换热，换热后合并，混合温 度约74°C的热水与H7换热，温度提升至80°C;在第一组31中，510t/h除盐水依次与H8、H9 换热，温度提升至80°C。之后，3路热水合并，合并后温度约为80°C的热水经蒸汽加热器正 常工况不开后可以送至机泵增压后送至居民区采暖，热水采暖后降至60°C，回水循环取热。
[0054] 非采暖季流程：第一控制阀19和第三控制阀20打开，第二控制阀22闭合，蒸汽加 热器备用。75°C，1700t/h的除盐水分3路换热分别流通至第一组31、第二组32以及第三 组33。在第一组31中，560t/h除盐水分为2支，380t/h与Hl换热，180t/h与H2换热，换 热后合并，混合温度约102°C的热水与H3换热，温度提升至111°C ;在第二组32中，850t/h 除盐水分为3支，255t/h与H4换热，340t/h与H5换热，255t/h与H6换热，换热后合并，混 合温度约99°C的热水与H7换热，温度提升至110°C ;在第三组33中，290t/h除盐水依次与 H8、H9换热，温度提升至109°C。之后，3路热水合并，合并后温度约为IKTC的热水可以经 机泵增压后送至发电机组发电，热水发电后降至75°C，回水循环取热。发电机组每小时净发 电约4. 9丽。
[0055] 以不回收低温热，居民区采用燃料气供暖为工况1 ;回收低温热供居民区采暖，不 设置发电机组为工况2 ;本实用新型设计为工况3,对比分析3种工况的节能效果，本实用新 型设计节能效果最佳。
[0056] 表4节能效果对比表
[0058] 在换热器14所提供的热量一定的情况下，为使得非采暖季小温差回收工艺物流， 采暖季大温差回收工艺物流，所述给水端设置有流量调节阀，通过所述流量调节阀的调节 使得采暖季时所述系统通过的热媒水总流量是非采暖季的1. 5至2. 5倍。更为优选的，通 过所述流量调节阀的调节使得采暖季时所述系统通过的热媒水总流量是非采暖季的2倍， 因此，能够保证采暖季和非采暖季每台换热器通过的热媒水的流量相同，以保证每台换热 器的换热系统相同。
[0059] 如图1所示，所述发电机组11和采暖用户12分别串联有第四控制阀24和第五控 制阀25,该第四控制阀24和第五控制阀25可选择性地打开。当采暖季时，第五控制阀25 打开，当非采暖季时，第四控制阀24打开。
[0060] 其中，第四换向阀24和第五换向阀25也可以用一个换向阀来实现可选择性地打 开。
[0061] 以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技 术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0062] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各 种可能的组合方式不再另行说明。
[0063] 此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违 背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1. 一种低温热供暖发电联合系统，其特征在于，包括供暖发电联合单元（10)、可选择 地与该供暖发电联合单元（10)连通的发电机组（11)和采暖用户（12)以及与所述供暖发 电联合单元（10)连通的机泵（13)，该供暖发电联合单元（10)包括多个换热器（14)和控制 阀（15)，通过所述控制阀（15)的开闭，各个所述换热器（14)能够可选择地串联或并联以对 应采暖季和非采暖季热媒水的大流量和小流量的切换。2. 根据权利要求1所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述供暖发电联合 单元（10)包括连接在给水端和回水端之间且相互并联的第一支路（16)和第二支路（17)， 所述换热器（14)包括设置在该第一支路（16)上的第一换热器（18)和设置在该第二支路 (17)上的第二换热器（21)，所述控制阀（15)包括设置在所述第一支路（16)上的第一控制 阀（19)和所述第二支路（17)上的第三控制阀（20)，所述第一换热器（18)和所述第一控制 阀（19)沿水流方向依次设置，所述第三控制阀（20)和第二换热器（21)沿水流方向依次设 置，所述控制阀（15)还包括第二控制阀（22)，该第二控制阀（22)的一端连接在所述第一换 热器（18)和所述第一控制阀（19)之间，另一端连接在所述第三控制阀（20)和所述第二换 热器（21)之间。3. 根据权利要求2所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，该系统中包括多个 串联和/或并联的所述供暖发电联合单元（10)。4. 根据权利要求1所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述供暖发电联合 单元（10)的下游还设置有蒸汽加热器（23)。5. 根据权利要求4所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述蒸汽加热器 (23)上还设置有温控开关。6. 根据权利要求3所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述系统包括由三 个所述供暖发电联合单元（10)组成的第一组（31)，在该第一组（31)中，两个所述供暖发电 联合单元（10)并联后与第三个所述供暖发电联合单元（10)串联。7. 根据权利要求6所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述系统还包括由 四个所述供暖发电联合单元（10)组成的第二组（32)，以及由两个串联的所述供暖发电联 合单元（10)组成的第三组（33)，在所述第二组（32)中，三个所述供暖发电联合单元（10) 并联后与第四个所述供暖发电联合单元（10)串联，且所述第一组（31)、所述第二组（32)以 及所述第三组（33)相互并联。8. 根据权利要求3所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述给水端设置有 流量调节阀，通过所述流量调节阀的调节使得采暖季时所述系统通过的热媒水总流量是非 采暖季的1. 5-2. 5倍。9. 根据权利要求1所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述发电机组（11) 和采暖用户（12)分别串联有第四控制阀（24)和第五控制阀（25)，该第四控制阀（24)和第 五控制阀（25)可选择性地打开。
【专利摘要】本实用新型公开了一种低温热供暖发电联合系统，其中，包括供暖发电联合单元(10)、可选择地与该供暖发电联合单元(10)连通的发电机组(11)和采暖用户(12)以及与所述供暖发电联合单元(10)连通的机泵(13)，该供暖发电联合单元(10)包括多个换热器(14)和多个控制阀(15)，通过各个所述控制阀(15)的开闭，各个所述换热器(14)能够可选择地串联或并联以对应采暖季和非采暖季热媒水的大流量和小流量的切换。因此，控制各个控制阀的关闭，以调节控制所述多个换热器的串联或并联，同时结合热媒水流量设置的不同，来实现供暖和发电的双重目的。
【IPC分类】F24D3/10, F24D19/10
【公开号】CN204704905
【申请号】CN201520333169
【发明人】魏志强, 孙丽丽, 袁忠勋, 范传宏, 周宁, 王剑波
【申请人】中国石化工程建设有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月21日
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及石油化工企业中低温余热回收利用技术领域，具体地，涉及一种 低温热供暖发电联合系统。
【背景技术】
[0002] 石油化工企业存在大量的温度低于200°C的低品位热能资源，目前石油化工企业 低温热资源主要存在同级利用与升级利用两种方式，同级利用方式包括罐区维温、管道伴 热、气体加工装置分馏塔再沸器热源和区域供暖等；升级利用方式包括发电、制冷、海水淡 化等。其中，为企业所在地周边区域供暖可以避免区域内供暖锅炉的设置，直接降低区域供 暖季煤、天然气的消耗，可以有效节约能源，同时降低环境压力。
[0003] 区域供暖的特点是需要的热媒水温度介于60-80°C之间，是石油化工企业在采暖 季的优质低温热用户，但在非采暖季，这部分热媒水很难找到合适的用户，许多企业只能设 置冷却器冷却这些热媒水，导致供暖效益与冷却成本基本持平，甚至亏损，一定程度上降低 了石油化工企业为所在区域供暖的积极性。
[0004] 低温热发电技术是今年来低温热升级利用的一种重要方式，取得了一定进展，卡 琳娜循环、有机朗肯循环、螺旋杆发电机、涡轮发电机等都实现了国产化和工业化生产。研 宄发现，同等温差的低温热资源，低温热的温位越高，发电效率也越高。对于温度介于60至 80°的供暖用热媒水，应用其进行发电的经济性较差。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供一种低温热供暖发电联合系统，该低温热供暖发电联合 系统能够提高低温余热在非采暖季的利用率。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种低温热供暖发电联合系统，其中，该低温 热供暖发电联合系统包括供暖发电联合单元、可选择地与该供暖发电联合单元连通的发电 机组和采暖用户以及与所述供暖发电联合单元连通的机泵，该供暖发电联合单元包括多个 换热器和控制阀，通过所述控制阀的开闭，各个所述换热器能够可选择地串联或并联以对 应采暖季和非采暖季热媒水的大流量和小流量的切换。
[0007] 优选地，所述供暖发电联合单元包括连接在给水端和回水端之间且相互并联的第 一支路和第二支路，所述换热器包括设置在该第一支路上的第一换热器和设置在该第二支 路上的第二换热器，所述控制阀包括设置在所述第一支路上的第一控制阀和所述第二支路 上的第三控制阀，所述第一换热器和所述第一控制阀沿水流方向依次设置，所述第三控制 阀和第二换热器沿水流方向依次设置，所述控制阀还包括第二控制阀，该第二控制阀的一 端连接在所述第一换热器和所述第一控制阀之间，另一端连接在所述第三控制阀和所述第 二换热器之间。
[0008] 优选地，该系统中包括多个串联和/或并联的所述供暖发电联合单元。
[0009] 优选地，所述供暖发电联合单元的下游还设置有蒸汽加热器。
[0010] 优选地，所述蒸汽加热器上还设置有温控开关。
[0011] 优选地，所述系统包括由三个所述供暖发电联合单元组成的第一组，在该第一组 中，两个所述供暖发电联合单元并联后与第三个所述供暖发电联合单元串联。
[0012] 优选地，所述系统还包括由四个所述供暖发电联合单元组成的第二组，以及由两 个串联的所述供暖发电联合单元组成的第三组，在所述第二组中，三个所述供暖发电联合 单元并联后与第四个所述供暖发电联合单元串联，且所述第一组、所述第二组以及所述第 三组相互并联。
[0013] 优选地，所述给水端设置有流量调节阀，通过所述流量调节阀的调节使得采暖季 时所述系统通过的热媒水总流量是非采暖季的1. 5-2. 5倍。
[0014] 优选地，所述发电机组和采暖用户分别串联有第四控制阀和第五控制阀，该第四 控制阀和第五控制阀可选择性地打开。
[0015] 通过上述技术方案，控制控制阀的关闭，以调节控制所述多个换热器的串联或并 联，同时结合热媒水流量设置的不同，来实现供暖和发电的双重目的，具体地，采暖季时，多 个换热器相互并联，在系统中通入大流量热媒水，小温差回收工艺物流的低温热，可供居民 供暖，而非采暖季时，多个换热器相互串联，在系统中通入小流量热媒水，大温差回收工艺 物流的低温热，可供发电机发电。
[0016] 本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0017] 附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面 的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0018] 图1是本实用新型第一优选实施方式提供的低温热供暖发电联合系统的流程示 意图；
[0019] 图2是本实用新型第二优选实施方式提供的低温热供暖发电联合系统的流程示 意图；
[0020] 图3是本实用新型第三优选实施方式提供的低温热供暖发电联合系统的流程示 意图
[0021] 附图标记说明
[0022] 10供暖发电联合单元 11发电机组 12采暖用户
[0023] 13机泵 14换热器 15控制阀
[0024] 16第一支路 17第二支路 18第一换热器
[0025] 19第一控制阀 20第三控制阀 21第二换热器
[0026] 22第二控制阀 23蒸汽加热器 24第四控制阀
[0027] 25第五控制阀 31第一组 32第二组
[0028] 33第三组
【具体实施方式】
[0029] 以下结合附图对本实用新型的【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实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0030] 在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如"上游、下游"是根 据热媒水的水流方向而言的，具体的，朝向水流的方向为下游，与水流流向相反的方向为下 游。
[0031] 如图1至图3所示，本实用新型提供一种低温热供暖发电联合系统，其中，该低温 热供暖发电联合系统包括供暖发电联合单元10、可选择地与该供暖发电联合单元10连通 的发电机组11和采暖用户12以及与所述供暖发电联合单元10连通的机泵13,该供暖发电 联合单元10包括多个换热器14和控制阀15,通过所述控制阀15的开闭，各个所述换热器 14能够可选择地串联或并联以对应采暖季和非采暖季热媒水的大流量和小流量的切换。
[0032] 其中，机泵13用于为热媒水在整个系统中循环往复的流动提供动力，换热器14可 以为本领域技术人员所熟知的换热器结构，本实用新型对此不作限制。
[0033] 控制阀15可以为一个实现多个阀的功能的阀组或多个换向阀，本实用新型对此 不作限制。
[0034] 因此，控制控制阀15的关闭，以调节控制所述多个换热器14的串联或并联，同时 结合热媒水流量设置的不同，来实现供暖和发电的双重目的。具体地，在采暖季和非采暖 季，为保证每台换热器稳定运行，一般设置通过每台换热器的热媒水的流速相同，以保证每 台换热器的传热系数相同。采暖季时，采暖用户多，且每个采暖用户所需的热量小，因此在 系统中通入大流量热媒水，小温差回收工艺物流的低温热，多个换热器14相互并联，每条 支路的热媒水通过一个单位的换热面积，供暖的小热量通过并联的每个换热器实现；而非 采暖季时，即，用热媒水的热量发电时，基于发电效率的考虑，所需的回收热量大，在系统中 通入小流量热媒水，大温差回收工艺物流的低温热，多个换热器14相互串联，热媒水可以 通过多个单位的换热面积，发电的大热量通过串联多个换热器实现。
[0035] 根据实际工艺物流的参数和用户居民的范围，供暖发电联合单元10可以为由多 个控制阀15对多个控制的换热器14进行串联或并联的调控，例如，可以选择三个或四个换 热器14串联或并联调节。优选地，所述供暖发电联合单元10包括连接在给水端和回水端 之间且相互并联的第一支路16和第二支路17,所述换热器14包括设置在该第一支路16上 的第一换热器18和设置在该第二支路17上的第二换热器21，所述控制阀15包括设置在所 述第一支路16上的第一控制阀19和所述第二支路17上的第三控制阀20,所述第一换热 器18和所述第一控制阀19沿水流方向依次设置，所述第三控制阀20和第二换热器21沿 水流方向依次设置，所述控制阀15还包括第二控制阀22,该第二控制阀22的一端连接在所 述第一换热器18和所述第一控制阀19之间，另一端连接在所述第三控制阀20和第二换热 器21之间。因此，可以仅仅通过三个的控制阀就可以第一换热器18和第二换热器21的串 并联，连接结构简单。
[0036] 其中，采暖季时，打开第一控制阀19和第三控制阀20,并关闭第二控制阀22,使得 第一换热器18和第二换热器21并联连通；非采暖季时，打开第二控制阀22,并关闭第一控 制阀19和第三控制阀20,使得第一换热器18和第二换热器21串联连通。
[0037] 进一步地，为适应实际生产规模的需求，该系统中包括多个串联和/或并联的所 述供暖发电联合单元10。因此，可以根据炼油企业周边居民区的范围和工艺物流的参数信 息，将上述供暖发电联合单元10进行串联和/或并联地连通，即，整个系统中可以为多个串 联的供暖发电联合单元10,也可以为多个并联的供暖发电联合单元10,还可以为串联和并 联相结合的供暖发电联合单元10。
[0038] 为保证该系统的运行稳定性，所述供暖发电联合单元10的下游还设置有蒸汽加 热器23。例如，当热媒水流过换热器14后吸收的热量不能满足发电机组11和采暖用户12 的需求时，可以用加热介质为1.0 MPa的饱和蒸汽的蒸汽加热器23来对热媒水进行加热。
[0039] 由于居民采暖所需的热媒水的温度范围一般为60°C -80°C，而当回水温度太低 时，发电效率会受影响，一般送给发电机组的热媒水温度需要高于90°C，因此，为适应居民 采暖和发电机组的特定需求，所述蒸汽加热器23上还设置有温控开关。采暖季时，当温控 开关监测的热媒水的回水温度低于60°C时，开启上述蒸汽加热器23,非采暖季时，当温控 开关监测的热媒水的回水温度低于90°C时，开启上述蒸汽加热器23。
[0040] 另外，需要说明的是，本系统中所说的低温热主要是指，温度范围一般介于 80°C -160°C的范围之间，且在设计低温热供暖发电联合系统的具体连接形式时，一般 会结合低温热资源的参数信息和供暖用户的范围，使得采暖季时，热媒水的给水温度控 制在60°C -80°C， 回水温度控制在40°C -60°C，非采暖季时，热媒水的给水温度控制在 90°C _120°C，回水温度控制在70°C -90°C，以便整个系统能够稳定持续地运行，且同时满足 发电效率和用户供暖的需求。
[0041] 在第二种实施例中，如图2所述，所述系统包括由三个所述供暖发电联合单元10 组成的第一组31，在该第一组31中，两个所述供暖发电联合单元10并联后与第三个所述供 暖发电联合单元10串联。例如，为充分回收、利用余热资源，企业拟在采暖季为周边约8万 平方米的居民区供暖；在非采暖季，应用低温热资源发电。某炼油装置包含3个富余热源， 用除盐水作为热媒水，具体参数见表1。
[0042] 表1热源物流信息
[0043]
[0044] 采暖季流程：第一控制阀19和第三控制阀20闭合，第二控制阀22打开，蒸汽加热 器备用。65°C，800t/h的除盐水分两路换热，其中，620t/h除盐水与Hl换热，180t/h除盐水 与H2换热，换热后合并为一路，混后温度约为73°C的除盐水与H3换热，温度提升至80°C。 80°C的热水送至居民区采暖，热水采暖后降至65°C，回水循环取热。
[0045] 非采暖季流程：第一控制阀19和第三控制阀20打开，第二控制阀22闭合，蒸汽 加热器备用。70°C，350t/h的除盐水分两路换热，其中，250t/h除盐水与Hl换热，100t/h 除盐水与H2换热，换热后合并为一路，混后温度约为89°C的除盐水与H3换热，温度提升至 105°C。105°C的热水送至发电机组发电，热水发电后降至70°C，回水循环取热。发电机组每 小时净发电约I. 0MW。
[0046] 以不回收低温热，居民区采用LOMPa蒸汽供暖为工况1 ;回收低温热供居民区采 暖，不设置发电机组为工况2 ;本实用新型设计为工况3,对比分析3种工况的节能效果，本 实用新型设计节能效果最佳。
[0047] 表2节能效果对比表
[0049] 在第三种实施例中，如图3所述，所述系统还包括由四个所述供暖发电联合单元 10组成的第二组32,以及由两个串联的所述供暖发电联合单元10组成的第三组33,在所述 第二组32中，三个所述供暖发电联合单元10并联后与第四个所述供暖发电联合单元10串 联，且所述第一组31、第二组32以及第三组33相互并联。
[0050] 例如，企业拟在采暖季为周边约55-65万平方米的居民区供暖；在非采暖季，应用 低温热资源发电。某炼油装置包含10个富余热源，用除盐水作为热媒水，具体参数见表3。
[0051] 表3热源物流信息
[0052]
[0053] 采暖季流程：第一控制阀19和第三控制阀20闭合，第二控制阀22打开，蒸汽加热 器备用。60°C，3000t/h的除盐水分3路换热分别流通至第一组31、第二组32以及第三组 33。在第一组31中，1020t/h除盐水分为2支，680t/h与Hl换热，340t/h与H2换热，换热 后合并，混合温度约75°C的热水与H3换热，温度提升至80°C;在第二组31中，1470t/h除盐 水分为3支，440t/h与H4换热，590t/h与H5换热，440t/h与H6换热，换热后合并，混合温 度约74°C的热水与H7换热，温度提升至80°C;在第一组31中，510t/h除盐水依次与H8、H9 换热，温度提升至80°C。之后，3路热水合并，合并后温度约为80°C的热水经蒸汽加热器正 常工况不开后可以送至机泵增压后送至居民区采暖，热水采暖后降至60°C，回水循环取热。
[0054] 非采暖季流程：第一控制阀19和第三控制阀20打开，第二控制阀22闭合，蒸汽加 热器备用。75°C，1700t/h的除盐水分3路换热分别流通至第一组31、第二组32以及第三 组33。在第一组31中，560t/h除盐水分为2支，380t/h与Hl换热，180t/h与H2换热，换 热后合并，混合温度约102°C的热水与H3换热，温度提升至111°C ;在第二组32中，850t/h 除盐水分为3支，255t/h与H4换热，340t/h与H5换热，255t/h与H6换热，换热后合并，混 合温度约99°C的热水与H7换热，温度提升至110°C ;在第三组33中，290t/h除盐水依次与 H8、H9换热，温度提升至109°C。之后，3路热水合并，合并后温度约为IKTC的热水可以经 机泵增压后送至发电机组发电，热水发电后降至75°C，回水循环取热。发电机组每小时净发 电约4. 9丽。
[0055] 以不回收低温热，居民区采用燃料气供暖为工况1 ;回收低温热供居民区采暖，不 设置发电机组为工况2 ;本实用新型设计为工况3,对比分析3种工况的节能效果，本实用新 型设计节能效果最佳。
[0056] 表4节能效果对比表
[0058] 在换热器14所提供的热量一定的情况下，为使得非采暖季小温差回收工艺物流， 采暖季大温差回收工艺物流，所述给水端设置有流量调节阀，通过所述流量调节阀的调节 使得采暖季时所述系统通过的热媒水总流量是非采暖季的1. 5至2. 5倍。更为优选的，通 过所述流量调节阀的调节使得采暖季时所述系统通过的热媒水总流量是非采暖季的2倍， 因此，能够保证采暖季和非采暖季每台换热器通过的热媒水的流量相同，以保证每台换热 器的换热系统相同。
[0059] 如图1所示，所述发电机组11和采暖用户12分别串联有第四控制阀24和第五控 制阀25,该第四控制阀24和第五控制阀25可选择性地打开。当采暖季时，第五控制阀25 打开，当非采暖季时，第四控制阀24打开。
[0060] 其中，第四换向阀24和第五换向阀25也可以用一个换向阀来实现可选择性地打 开。
[0061] 以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技 术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0062] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各 种可能的组合方式不再另行说明。
[0063] 此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违 背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1. 一种低温热供暖发电联合系统，其特征在于，包括供暖发电联合单元（10)、可选择 地与该供暖发电联合单元（10)连通的发电机组（11)和采暖用户（12)以及与所述供暖发 电联合单元（10)连通的机泵（13)，该供暖发电联合单元（10)包括多个换热器（14)和控制 阀（15)，通过所述控制阀（15)的开闭，各个所述换热器（14)能够可选择地串联或并联以对 应采暖季和非采暖季热媒水的大流量和小流量的切换。2. 根据权利要求1所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述供暖发电联合 单元（10)包括连接在给水端和回水端之间且相互并联的第一支路（16)和第二支路（17)， 所述换热器（14)包括设置在该第一支路（16)上的第一换热器（18)和设置在该第二支路 (17)上的第二换热器（21)，所述控制阀（15)包括设置在所述第一支路（16)上的第一控制 阀（19)和所述第二支路（17)上的第三控制阀（20)，所述第一换热器（18)和所述第一控制 阀（19)沿水流方向依次设置，所述第三控制阀（20)和第二换热器（21)沿水流方向依次设 置，所述控制阀（15)还包括第二控制阀（22)，该第二控制阀（22)的一端连接在所述第一换 热器（18)和所述第一控制阀（19)之间，另一端连接在所述第三控制阀（20)和所述第二换 热器（21)之间。3. 根据权利要求2所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，该系统中包括多个 串联和/或并联的所述供暖发电联合单元（10)。4. 根据权利要求1所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述供暖发电联合 单元（10)的下游还设置有蒸汽加热器（23)。5. 根据权利要求4所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述蒸汽加热器 (23)上还设置有温控开关。6. 根据权利要求3所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述系统包括由三 个所述供暖发电联合单元（10)组成的第一组（31)，在该第一组（31)中，两个所述供暖发电 联合单元（10)并联后与第三个所述供暖发电联合单元（10)串联。7. 根据权利要求6所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述系统还包括由 四个所述供暖发电联合单元（10)组成的第二组（32)，以及由两个串联的所述供暖发电联 合单元（10)组成的第三组（33)，在所述第二组（32)中，三个所述供暖发电联合单元（10) 并联后与第四个所述供暖发电联合单元（10)串联，且所述第一组（31)、所述第二组（32)以 及所述第三组（33)相互并联。8. 根据权利要求3所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述给水端设置有 流量调节阀，通过所述流量调节阀的调节使得采暖季时所述系统通过的热媒水总流量是非 采暖季的1. 5-2. 5倍。9. 根据权利要求1所述的低温热供暖发电联合系统，其特征在于，所述发电机组（11) 和采暖用户（12)分别串联有第四控制阀（24)和第五控制阀（25)，该第四控制阀（24)和第 五控制阀（25)可选择性地打开。
【专利摘要】本实用新型公开了一种低温热供暖发电联合系统，其中，包括供暖发电联合单元(10)、可选择地与该供暖发电联合单元(10)连通的发电机组(11)和采暖用户(12)以及与所述供暖发电联合单元(10)连通的机泵(13)，该供暖发电联合单元(10)包括多个换热器(14)和多个控制阀(15)，通过各个所述控制阀(15)的开闭，各个所述换热器(14)能够可选择地串联或并联以对应采暖季和非采暖季热媒水的大流量和小流量的切换。因此，控制各个控制阀的关闭，以调节控制所述多个换热器的串联或并联，同时结合热媒水流量设置的不同，来实现供暖和发电的双重目的。
【IPC分类】F24D3/10, F24D19/10
【公开号】CN204704905
【申请号】CN201520333169
【发明人】魏志强, 孙丽丽, 袁忠勋, 范传宏, 周宁, 王剑波
【申请人】中国石化工程建设有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月21日
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