CN104864448A - 一种节能的热水供应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能的热水供应系统，包括保温水箱，所述保温水箱连接有换热系统、蒸汽加热系统、热水供应系统和注水系统，所述换热系统包括第一进水管、第一回流管和换热机构；所述蒸汽加热系统包括蒸汽换热器、进蒸汽管、第二进水管、第二出水管、冷凝水出水管；所述热水供应系统包括第三进水管、用水设备和第三回流管；所述注水系统包括冷凝水换热器、外部注水管、冷凝水排水管、换热系统注水管和保温水箱注水管。本发明优点在于将太阳能、烘丝机烟气、燃烧炉烟气、蒸汽等的余热综合利用，即保障了供应温度满足使用需求的热水，又降低了能源消耗。

Description

一种节能的热水供应系统

技术领域

本发明属于工业热供水技术领域，尤其涉及一种节能的热水供应系统。

背景技术

由于卷烟厂在烟草加工过程中，烟草中都加香精香料，职工生产过程可能接触这些，卷烟厂都建设有职工澡堂，职工下班时都要进行洗澡，一些车间还有清洗间需要热水，用来清洗胶盒上的胶类物质。传统的澡堂、清洗间需要的热水采用蒸汽与自来水换热，蒸汽将自来水加热成热水后供应洗浴、清洗间用热水。现在太阳能技术比较成熟，仅靠太阳能供应热水受天气变化的影响较大。而生产车间有烘丝机、燃烧炉、锅炉等设备，这些设备燃烧天然气后，烟囱排的烟气温度较高，直接排放到大气，烟气热能白白浪费掉。职工分几班运行，而洗澡仅在早、中、晚下班时，上班时间不用洗澡，太阳能及排烟热能不用又形成浪费。本发明将太阳能、设备排烟热能及蒸汽加热综合利用，保障供应温度满足使用需求的热水，又节约能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能的热水供应系统，将太阳能、烘丝机烟气、燃烧炉烟气、蒸汽等的余热综合利用，即保障了供应温度满足使用需求的热水，又降低了能源消耗。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种节能的热水供应系统，包括保温水箱，所述保温水箱连接有换热系统，所述换热系统包括与所述保温水箱通过第一进水管和第一回流管连接的换热机构，所述换热机构包括并联的太阳能换热器和烟气换热器，所述烟气换热器包括烘丝机烟气换热器和燃烧炉烟气换热器，烘丝机烟气换热器和燃烧炉烟气换热器之间并联或串联连接，所述第一进水管上依次设置有第一水泵和第一止回阀；

所述保温水箱还连接有蒸汽加热系统、热水供应系统和注水系统，所述蒸汽加热系统包括与所述保温水箱通过第二进水管连接的蒸汽换热器，蒸汽换热器连接有进蒸汽管，进蒸汽管上依次设置有蒸汽减压阀组和蒸汽电动调节阀，蒸汽换热器连接有与所述热水供应系统连接的第二出水管，第二出水管上设置有与所述蒸汽电动调节阀控制连接的第二温度传感器，蒸汽换热器上还连接有冷凝水出水管，所述第二进水管上依次设置有第二水泵、第二止回阀和第二电动阀；

所述热水供应系统包括第三进水管、用水设备和第三回流管，用水设备通过第三进水管与所述蒸汽加热系统的第二出水管连接，用水设备通过第三回流管与所述保温水箱连接；

所述注水系统包括与所述蒸汽加热系统的冷凝水出水管连接的冷凝水换热器，冷凝水换热器上连接有外部注水管和冷凝水排水管，冷凝水换热器与所述换热系统的第一进水管之间连接有换热系统注水管，冷凝水换热器与所述保温水箱之间连接有保温水箱注水管。

所述第一进水管上位于第一水泵和第一止回阀的两侧设置有球阀，所述第一回流管上设置有球阀，所述太阳能换热器、烘丝机烟气换热器和燃烧炉烟气换热器的两端均设置有球阀；

所述第二进水管上位于第二水泵和第二止回阀的两侧设置有球阀，所述第二进水管上位于第二电动阀和蒸汽换热器之间设置有球阀，所述进蒸汽管上位于蒸汽电动调节阀的两侧均设置有截止阀，所述第二出水管上设置有球阀，所述冷凝水出水管上依次设置有疏水阀组和球阀；

所述用水设备的两侧均设置有球阀，所述第三回流管上设置有球阀；

所述外部注水管上设置有球阀，所述冷凝水排水管上依次设置有球阀和第三止回阀，所述换热系统注水管上依次排列设置有第三电动阀、球阀和第四止回阀，所述保温水箱注水管上依次设置有第一电动阀和球阀。

所述保温水箱18上设置有水位传感器，水位传感器分别与第一电动阀和第三电动阀控制连接。

所述蒸汽电动调节阀的两端设置有第一旁通水管，第一旁通水管上设置有第一旁通阀；所述蒸汽加热系统的第二进水管和热水供应系统的第三进水管之间连接有第二旁通水管，第二旁通水管上设置有第二旁通阀。

所述热水供应系统的第三进水管上设置有稳压罐。

所述保温水箱上设置有溢流管，溢流管上设置有水封。

所述保温水箱注水管位于所述保温水箱内的管体上设置有浮球阀。

所述热水供应的用水设备包括淋浴装置、洗手装置和清洗装置，所述淋浴装置、洗手装置和清洗装置之间相互并联；所述淋浴装置、洗手装置和清洗装置的两端均设置有球阀。

所述保温水箱的底部连接有排污管，排污管上设置有球阀。

所述保温水箱上设置有与第一水泵控制连接的第一温度传感器。

本发明的有益效果：本发明供应的热水充分利用了太阳能、烘丝机烟气、燃烧炉烟气、蒸汽等的余热，降低能源消耗，保温水箱中的水利用太阳能及烘丝机烟气、燃烧炉烟气余热的换热系统、利用锅炉蒸汽加热的蒸汽加热系统均为独立的循环系统；淋浴装置、洗手装置和清洗装置之间相互并联，保温水箱给淋浴装置、洗手装置和清洗装置供热分别为一个独立的供热水系统；在热水用量不大时，热水反复循环吸收太阳能及烟气余热（烘丝机烟气、燃烧炉烟气）后可以暂存在保温水箱中，可以减少蒸汽加热，降低蒸汽消耗；当用热水高峰时，太阳能及排烟等余热不够用，可以用蒸汽加热到使用的热水温度后再供应给淋浴装置、洗手装置和清洗装置，而蒸汽加热热水后的冷凝水又能预热注水系统的外部注水，也节约了能源。

附图说明

图1是本发明中实施例一的系统原理图；

图2是本发明中实施例二的系统原理图。

具体实施方式

图1和图2中主要显示出本发明中换热系统、蒸汽加热系统、热水供应系统和注水系统的系统结构关系，其它非主体部分的功能设置不在本技术说明之列。

图1和图2中箭头方向表示管体内部的介质流向。

如图1和图2所示，本发明的一种节能的热水供应系统，包括保温水箱18，所述保温水箱18连接有换热系统，所述换热系统包括与所述保温水箱18通过第一进水管62和第一回流管63连接的换热机构，所述换热机构包括并联的太阳能换热器和烟气换热器，太阳能换热器由两块太阳能板46、50并联组成，太阳能板46的两端分别设置有球阀45、47，太阳能板50的两端分别设置有球阀48、49，所述烟气换热器包括烘丝机烟气换热器53和燃烧炉烟气换热器56，烘丝机烟气换热器53的两端设置有球阀51、52，燃烧炉烟气换热器56的两端设置有球阀58、55，烘丝机烟气换热器53与烘丝机54连接，燃烧炉烟气换热器56与燃烧炉57连接，烘丝机烟气换热器53和燃烧炉烟气换热器56之间并联或串联连接，所述第一进水管62上依次设置有第一水泵11和第一止回阀10。所述第一进水管上62位于第一水泵11和第一止回阀10的两侧设置有球阀12、9，所述第一回流管63上设置有球阀16。

所述保温水箱18还连接有蒸汽加热系统、热水供应系统和注水系统，所述蒸汽加热系统包括与所述保温水箱18通过第二进水管64连接的蒸汽换热器26，蒸汽换热器26连接有进蒸汽管65，进蒸汽管65上依次设置有蒸汽减压阀组40和蒸汽电动调节阀42，蒸汽换热器26连接有与所述热水供应系统连接的第二出水管66，第二出水管66上设置有与所述蒸汽电动调节阀42控制连接的第二温度传感器59，蒸汽换热器26上还连接有冷凝水出水管67，所述第二进水管64上依次设置有第二水泵20、第二止回阀21和第二电动阀23。所述第二进水管64上位于第二水泵20和第二止回阀21的两侧设置有球阀19、22，所述第二进水管64上位于第二电动阀23和蒸汽换热器26之间设置有球阀24，所述进蒸汽管65上位于蒸汽电动调节阀42的两侧设置有截止阀41、43，所述第二出水管66上设置有球阀27，所述冷凝水出水管67上依次设置有疏水阀组44和球阀4。

所述热水供应系统包括第三进水管68、用水设备和第三回流管69，用水设备通过第三进水管68与所述蒸汽加热系统的第二出水管66连接，用水设备通过第三回流管69与所述保温水箱18连接，用水设备包括淋浴装置36、洗手装置34和清洗装置32（淋浴装置36、洗手装置34和清洗装置32的结构和安装为本领域技术的常规技术，该处不再详述），所述淋浴装置36、洗手装置34和清洗装置之间相互并联。所述淋浴装置36的两端设置有球阀35、37，洗手装置34的两端设置有球阀33、38，清洗装置32的两端设置有球阀31、39，所述第三回流管69上设置有球阀60。所述第三进水管68上设置有稳压罐29、30。

所述注水系统包括与所述蒸汽加热系统的冷凝水出水管67连接的冷凝水换热器3，冷凝水换热器3上连接有外部注水管72和冷凝水排水管73，冷凝水换热器3与所述换热系统的第一进水管62之间连接有换热系统注水管70，冷凝水换热器3与所述保温水箱18之间连接有保温水箱注水管71。所述外部注水管72上设置有球阀1，所述冷凝水排水管73上依次设置有球阀2和第三止回阀61，所述换热系统注水管70上依次排列设置有第三电动阀6、球阀7和第四止回阀8，所述保温水箱注水管71上依次设置有第一电动阀5和球阀13。

所述蒸汽电动调节阀42的两端设置有第一旁通水管74，第一旁通水管74上设置有第一旁通阀28；所述蒸汽加热系统的第二进水管64和热水供应系统的第三进水管68之间连接有第二旁通水管75，第二旁通水管75上设置有第二旁通阀25。

所述保温水箱18上设置有溢流管17，溢流管17上设置有水封。所述保温水箱注水管71位于所述保温水箱18内的管体上设置有浮球阀15。所述保温水箱18的底部连接有排污管76，排污管76上设置有球阀14。保温水箱18上安装有与第一水泵11控制连接的第一温度传感器78。保温水箱18上设置有水位传感器77，水位传感器77分别与第一电动阀5和第三电动阀6控制连接。

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

保温水箱18的水沿第一进水管62依次经球阀12、第一水泵11、第一止回阀10、球阀9后，分别经球阀45、球阀48、球阀51、球阀58进入太阳能板46、太阳能板50、烘丝机烟气换热器53、燃烧炉烟气换热器56后，再分别经球阀47、球阀49、球阀52、球阀55汇总到和第一回流管63后，经球阀16进入保温水箱18。太阳能板46和太阳能板50采用并联安装，太阳能板不局限于2块，根据用热水量的多少，太阳能板的安装面积可以加大，很多太阳能板并联，面积达到几百平米，可以安装在生产厂房的屋顶。烘丝机烟气换热器53、燃烧炉烟气换热器56并联，若有其它如锅炉等排烟设备，也可以安装烟气换热器后与它们并联。若烘丝机54或燃烧炉57停止运行不排烟，可以将球阀51或球阀58关闭，这样保温水箱的水不再流经烘丝机烟气换热器53或燃烧炉烟气换热器56，仅经过太阳能板46、50吸收太阳能。

保温水箱18中的水太阳能换热器和烟气换热器吸热后，暂存在保温水箱18中。保温水箱18中的热水沿第二进水管64依次经球阀19、第二水泵20、第二止回阀21、球阀22后，再依次经第二电动阀23、球阀24进蒸汽换热器26。蒸汽经减蒸汽压阀组40减压变成约0.3MPa低压蒸汽，低压蒸汽沿进蒸汽管65经截止阀41、蒸汽电动调节阀42、截止阀43进蒸汽换热器26，第一旁通阀28平时处于关闭状态，仅在蒸汽电动调节阀42故障需要维修时，将第一旁通阀28打开通过第一旁通水管74临时给换热器26供汽。在蒸汽换热器26出口处的第二出水管66安装一个第二温度传感器59，当热水温度满足洗浴、清洗需求，如水温达到40℃，蒸汽电动调节阀42关闭，蒸汽不能进入蒸汽换热器26，热水虽经过蒸汽换热器26但不吸收热量。若第二温度传感器59检测到水温低于40℃，第二温度传感器59给蒸汽电动调节阀42一个信号，蒸汽电动调节阀42打开，但蒸汽电动调节阀42开度受水温控制，蒸汽经蒸汽电动调节阀42进入蒸汽换热器26与热水换热，热水在蒸汽换热器26中吸收热量水温达到40℃后，热水从蒸汽换热器出来沿第二出水管66经球阀27后，经第三进水管68管道输送，分别经球阀35、球阀33、球阀31后分别输送至淋浴装置36、洗手装置34、清洗间装置，供淋浴、洗手、清擦使用。热水经淋浴装置36、洗手装置34、清洗装置32的回水分别经球阀37、球阀38、球阀39后汇聚到第三回流管69上，经球阀60回流进保温水箱18。第二旁通阀25为蒸汽换热器26的热水旁通阀，当蒸汽换热器26故障需要维护，且保温水箱18中的水温达到使用要求如40℃，将第二电动阀23、球阀24、球阀27关闭，第二旁通阀25打开，热水直接经第一旁通水管75给淋浴装置36、洗手装置34、清洗装置32供应热水，如夏季太阳能及烟气余热基本可以满足热水加热使用要求。

在给淋浴装置36、洗手装置34、清洗装置32供应热水时，由于用水量用量有时不稳定，可能影响水压稳定性，稳压罐29、稳压罐30起到稳定水压的作用。

蒸汽经蒸汽换热器26加热热水后，冷却成冷凝水，冷凝水的温度至少应等于蒸汽换热器26进水温度，冷凝水的温度应高于保温水箱18新补充的自来水温度。蒸汽在蒸汽换热器26中冷凝后，沿冷凝水出水管67经疏水阀组44进冷凝水换热器3，自来水沿外部注水管72经球阀1进入冷凝水换热器3，自来水与冷凝水换热器3中热交换，冷凝水换热器3起到预热自来水的作用。在冷凝水换热器3中预热后自来水后温度已经等于常温，常温冷凝水从冷凝水排水管73流出经球阀2、第三止回阀61排掉。预热后的自来水从冷凝水换热器3流出后，且保温水箱18的水位处于低水位需要补水，第三电动阀6打开，第一水泵11停止运行，预热后的自来水沿换热系统注水管70分别经球阀45、球阀48、球阀51、球阀58进入太阳能板46、太阳能板50、烘丝机烟气换热器53、燃烧炉烟气换热器56后，再分别经球阀47、球阀49、球阀52、球阀55汇总到第一回流管上后，经球阀16进入保温水箱18，给保温水箱18补水，这样可以节约第一水泵11的电能，特别是在洗浴高峰期，保温水箱18需要不断补水时第一水泵11可以停泵时间长，节约电能多。当保温水箱18水位达到正常水位后，第三电动阀6关闭，第一水泵11又正常运行，不断的使保温水箱的水循环吸收太阳能和烟气热量。若保温水箱的水位低且温度较达到40℃时，第一电动阀5打开，预热后的自来水依次经第一电动阀5、球阀13、浮球阀15进保温水箱18给保温水箱补水。当给保温水箱18补水后水位太高，浮球阀15关闭，进一步保证保温水箱18不漫水。保温水箱18安装有溢流管17，当保温水箱18水位达到高水位时，水通过溢流管17从保温水箱18溢流出，防止保温水箱18被水憋坏。溢流管17有溢流水封，水封防止保温水箱18中的热汽平时沿溢流管进入室内。

实施例二

该实施例与实施例一的不同之处在于：

烘丝机烟气换热器53和燃烧炉烟气换热器56通过串联方式连接，水先经过烘丝机烟气换热器53换热后，再经燃烧炉烟气换热器56换热，以保证在烟气热量有限的情况下，提高水的温度。保温水箱18上安装有与第一水泵11控制连接的第一温度传感器78，当水箱中的水温达到45℃时，第一温度传感器78控制第一水泵11停止运行，水箱中的水不再经太阳能换热器和烟气换热器吸热。保温水箱18上设置有水位传感器77，水位传感器77分别与第一电动阀5和第三电动阀6控制连接；当预热后的自来水从冷凝水换热器3流出后，且保温水箱18的水位处于低水位需要补水，水位传感器77给第三电动阀6一个打开信号，第三电动阀6打开，水泵11停止运行，预热后的自来水沿换热系统注水管70分别经球阀45、球阀48、球阀51、球阀58进入太阳能板46、太阳能板50、烘丝机烟气换热器53和燃烧炉烟气换热器56；若保温水箱18的水位低且温度较达到40℃时，保温水箱18的水位传感器77给第一电动阀5一个打开信号，第一电动阀5打开，预热后的自来水依次经第一电动阀5、球阀13、浮球阀15进保温水箱18给保温水箱补水。第一温度传感器78和水位传感器77的设置，便于自动化控制。

本发明供应的热水充分利用了太阳能、烘丝机烟气、燃烧炉烟气、蒸汽等的余热，降低能源消耗，保温水箱18中的水利用太阳能及烘丝机烟气、燃烧炉烟气余热的换热系统、利用锅炉蒸汽加热的蒸汽加热系统均为独立的循环系统；淋浴装置36、洗手装置34、清洗装置32之间相互并联，保温水箱18给淋浴装置36、洗手装置34、清洗装置32供热分别为一个独立的供热水系统；在热水用量不大时，热水反复循环吸收太阳能及烟气余热（烘丝机烟气、燃烧炉烟气）后可以暂存在保温水箱18中，可以减少蒸汽加热，降低蒸汽消耗；当用热水高峰时，太阳能及烟气等余热不够用，可以用蒸汽加热到使用的热水温度后再供应给淋浴装置36、洗手装置34、清洗装置32，而蒸汽加热热水后的冷凝水又能预热注水系统的外部注水，也节约了能源。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种节能的热水供应系统，包括保温水箱，所述保温水箱连接有换热系统，其特征在于：所述换热系统包括与所述保温水箱通过第一进水管和第一回流管连接的换热机构，所述换热机构包括并联的太阳能换热器和烟气换热器，所述烟气换热器包括烘丝机烟气换热器和燃烧炉烟气换热器，烘丝机烟气换热器和燃烧炉烟气换热器之间并联或串联连接，所述第一进水管上依次设置有第一水泵和第一止回阀；

所述保温水箱还连接有蒸汽加热系统、热水供应系统和注水系统，所述蒸汽加热系统包括与所述保温水箱通过第二进水管连接的蒸汽换热器，蒸汽换热器连接有进蒸汽管，进蒸汽管上依次设置有蒸汽减压阀组和蒸汽电动调节阀，蒸汽换热器连接有与所述热水供应系统连接的第二出水管，第二出水管上设置有与所述蒸汽电动调节阀控制连接的第二温度传感器，蒸汽换热器上还连接有冷凝水出水管，所述第二进水管上依次设置有第二水泵、第二止回阀和第二电动阀；

所述热水供应系统包括第三进水管、用水设备和第三回流管，用水设备通过第三进水管与所述蒸汽加热系统的第二出水管连接，用水设备通过第三回流管与所述保温水箱连接；

所述注水系统包括与所述蒸汽加热系统的冷凝水出水管连接的冷凝水换热器，冷凝水换热器上连接有外部注水管和冷凝水排水管，冷凝水换热器与所述换热系统的第一进水管之间连接有换热系统注水管，冷凝水换热器与所述保温水箱之间连接有保温水箱注水管。

2.根据权利要求1所述的节能的热水供应系统，其特征在于：所述第一进水管上位于第一水泵和第一止回阀的两侧设置有球阀，所述第一回流管上设置有球阀，所述太阳能换热器、烘丝机烟气换热器和燃烧炉烟气换热器的两端均设置有球阀；

所述第二进水管上位于第二水泵和第二止回阀的两侧设置有球阀，所述第二进水管上位于第二电动阀和蒸汽换热器之间设置有球阀，所述进蒸汽管上位于蒸汽电动调节阀的两侧均设置有截止阀，所述第二出水管上设置有球阀，所述冷凝水出水管上依次设置有疏水阀组和球阀；

所述用水设备的两侧均设置有球阀，所述第三回流管上设置有球阀；

所述外部注水管上设置有球阀，所述冷凝水排水管上依次设置有球阀和第三止回阀，所述换热系统注水管上依次排列设置有第三电动阀、球阀和第四止回阀，所述保温水箱注水管上依次设置有第一电动阀和球阀。

3.根据权利要求2所述的节能的热水供应系统，其特征在于：所述保温水箱18上设置有水位传感器，水位传感器分别与第一电动阀和第三电动阀控制连接。

4.根据权利要求1或2所述的节能的热水供应系统，其特征在于：所述蒸汽电动调节阀的两端设置有第一旁通水管，第一旁通水管上设置有第一旁通阀；所述蒸汽加热系统的第二进水管和热水供应系统的第三进水管之间连接有第二旁通水管，第二旁通水管上设置有第二旁通阀。

5.根据权利要求1或2所述的节能的热水供应系统，其特征在于：所述热水供应系统的第三进水管上设置有稳压罐。

6.根据权利要求1或2所述的节能的热水供应系统，其特征在于：所述保温水箱上设置有溢流管，溢流管上设置有水封。

7.根据权利要求1或2所述的节能的热水供应系统，其特征在于：所述保温水箱注水管位于所述保温水箱内的管体上设置有浮球阀。

8.根据权利要求1所述的节能的热水供应系统，其特征在于：所述热水供应的用水设备包括淋浴装置、洗手装置和清洗装置，所述淋浴装置、洗手装置和清洗装置之间相互并联；所述淋浴装置、洗手装置和清洗装置的两端均设置有球阀。

9.根据权利要求1所述的节能的热水供应系统，其特征在于：所述保温水箱的底部连接有排污管，排污管上设置有球阀。

10.根据权利要求1所述的节能的热水供应系统，其特征在于：所述保温水箱上设置有与第一水泵控制连接的第一温度传感器。