CN101832685B - 一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组 - Google Patents
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Abstract
一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组属于能源技术应用领域。该换热机组以高温热水作为吸收式热泵的驱动热源，采暖工况下深度回收热水低温余热和浅层地热，制冷工况下除供应冷冻水外，将中温热水热量制取热水用于溶液除湿系统溶液再生，同时将低温热水热量排入地埋管，以便冬季供热时再提取出来，吸收机冷却侧热量排入地埋管，减少冷却塔负荷。同时采用燃气进行补燃，以匹配调节供热、制冷能力。与现有技术相比，该换热机组实现了热水能量的梯级利用，增大了热水供回水温差，大大降低了输配能耗，提高了供热和制冷效率，并注重浅层地热应用的冬夏季平衡。
Description
技术领域
本发明属于能源技术应用领域，特别涉及一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组。
背景技术
随着城市集中供热规模的不断增加，集中热源产生高温热水往往需要经过较长距离的输送才能到达热用户处，在相同供热负荷的情况下，增大热水的供、回水温差可以减少输送的热水流量，从而降低输配管道的初投资，并减少系统运行过程中水泵的耗电量，因此，能够节约供热能耗，降低供热成本。目前，集中供热一次网热水的供、回水温差一般为130～60℃左右，其中，回水温度受到用户处用热要求的限制，利用常规的换热器已经无法再降低了。因此，如何进一步降低高温热水的回水温度以进一步增大其供、回水温差，将对扩大集中热源的供热半径，节约供热能耗，降低供热成本产生深远的意义。
为了降低热网回水温度，付林在其申报的专利(200820079020.2)中，提出了一次侧管路热水依次经过吸收式热泵的溶液发生器、中温水-水换热器、吸收式热泵的蒸发器，将热水的热量进行了梯级利用，从而大幅度增大了一次侧热水的供回水温差，有效地解决了这一问题，但是如果热水在溶液发生器以及蒸发器中散热量不匹配或者热水温度不能满足要求时，对于实现效果就会存在一定的影响，因此需要采取一定的措施来对其进行解决。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组。该机组由吸收式热泵、补燃发生器、中温水-水换热器、溶液除湿系统、低温水-水换热器，地埋管或浅层地下水井或污水换热器以及多种连接管路和阀门等附件组成。
本发明采用的技术方案如下：所述换热机组由吸收式热泵、补燃发生器、中温水-水换热器以及多种连接管路和阀门附件组成；供热工况下，高温热水依次进入吸收式热泵的溶液发生器、中温水-水换热器和吸收式热泵的蒸发器后流回至热水回水回路，吸收式热泵的冷凝及吸收器与中温水-水换热器并联接入采暖水管路；制冷工况下，高温热水进入吸收式热泵的溶液发生器后流回至热水回水回路，吸收式热泵的蒸发器接入冷冻水管路，吸收式热泵的冷凝及吸收器接入冷却塔散热；供热或供冷工况下，燃气均进入补燃发生器作为补燃以调节供热、制冷能力。
所述换热机组增加溶液除湿系统，在制冷工况下，高温热水可以依次进入吸收式热泵的溶液发生器、溶液除湿系统后流回至热水回水回路，除驱动机组制冷外并用于溶液再生，以满足一部分冷负荷。
所述换热机组增加地埋管或浅层地下水井或污水换热器，吸收式热泵内增加辅助蒸发器，在供热工况下，高温热水依次进入吸收式热泵的溶液发生器、中温水-水换热器后流回至热水回水回路，吸收式热泵的辅助蒸发器与地埋管或浅层地下水井或污水换热器通过循环水路相连，回收浅层地热或污水热量；在制冷工况下，吸收式热泵的蒸发器和辅助蒸发器均接入冷冻水管路，吸收式热泵的冷凝及吸收器与地埋管或浅层地下水井或污水换热器通过循环水路相连。
所述机组在增加地埋管或浅层地下水井或污水换热器以及吸收式热泵内增加辅助蒸发器的基础上不设置补燃发生器，同时增加低温水-水换热器，在供热工况下，高温热水依次进入吸收式热泵的溶液发生器、中温水-水换热器和吸收式热泵的蒸发器后流回至热水回水回路，吸收式热泵的辅助蒸发器与地埋管或浅层地下水井或污水换热器通过循环水路相连，回收浅层地热或污水热量；在制冷工况下，高温热水依次进入吸收式热泵的溶液发生器、溶液除湿系统、低温水-水换热器后流回至热水回水回路，并通过低温水-水换热器与地埋管或浅层地下水井或污水换热器进行换热，实现夏季热量回灌。吸收式热泵的蒸发器和辅助蒸发器接入冷冻水管路，吸收式热泵的冷凝及吸收器与地埋管或浅层地下水井或污水换热器通过循环水路相连。
所述机组在增加低温水-水换热器、地埋管或浅层地下水井或污水换热器以及吸收式热泵内增加辅助蒸发器的基础上，在供热工况下，高温热水依次进入吸收式热泵的溶液发生器、中温水-水换热器和吸收式热泵的蒸发器后流回至热水回水回路，吸收式热泵的辅助蒸发器与地埋管或浅层地下水井或污水换热器通过循环水路相连，回收浅层地热或污水热量；在制冷工况下，高温热水依次进入吸收式热泵的溶液发生器、溶液除湿系统、低温水-水换热器后流回至热水回水回路，并通过低温水-水换热器与地埋管或浅层地下水井或污水换热器进行换热，实现夏季热量回灌，吸收式热泵的蒸发器和辅助蒸发器接入冷冻水管路，吸收式热泵的冷凝及吸收器与地埋管或浅层地下水井或污水换热器通过循环水路相连。
本发明的有益效果为：本发明采用上述连接形式所构成的机组，同常规技术相比，冬夏季均较大幅度的增大了一次侧高温热水的供、回水温差，大幅度降低了热水回水温度，从而可以大大减少管路系统的初投资和水泵运行电耗，本发明还和提取地热或污水余热、溶液除湿等技术相结合，从而提高系统综合能源利用效率。
附图说明
图1为本发明以高温热水为热源的补燃型换热机组流程示意图；
图2为本发明以高温热水为热源的补燃增热型吸收式换热机组流程示意图；
图3为本发明以高温热水为热源的增热降温型吸收式换热机组流程示意图；
图4为本发明以高温热水为热源的补燃增热降温型吸收式换热机组的流程示意图。
图中标号：
1-吸收式热泵；2-溶液发生器；3-冷凝及吸收器；4-蒸发器；5-辅助蒸发器；6-补燃发生器；7-中温水-水换热器；8-溶液除湿系统；9-低温水-水换热器；10-地埋管；11-浅层地下水井；12-污水换热器；13-污水干渠。
具体实施方式
本发明提供了一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组，下面通过附图说明和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1：
如附图1所示，在供热工况下，第一阀门V1～第六阀门V6、第十阀门V10、第十一阀门V11、第二十三阀门V23、第二十八阀门V28、第二十九阀门V29开启，其余阀门关闭。130℃的高温热水作为驱动热源进入吸收式热泵1的溶液发生器2放热降温至80℃后流入中温水-水换热器7，再降温至60℃后流入吸收式热泵1的蒸发器4，最后降温至10℃流回热水回水回路，用户采暖回水并联进入吸收式热泵1的冷凝及吸收器3与中温水-水换热器7加热后供出。
制冷工况下，第七阀门V7、第八阀门V8、第十阀门V10、第十三阀门V13、第十四阀门V14、第十九阀门V19、第二十阀门V20、第二十三阀门V23、第二十四阀门V24、第二十五阀门V25、第三十二阀门V32开启，其余阀门关闭。130℃的高温热水作为驱动热源进入吸收式热泵1的溶液发生器2放热降温至80℃后流入溶液除湿系统8用于溶液再生除湿，降温至60℃后流回热水回水回路，吸收式热泵1的蒸发器4接入冷冻水管路，冷凝及吸收器3与冷却塔通过循环水路相连。同时在冬夏季采用燃气补燃的方式对供热和制冷量进行调节。
实施例2：
如附图2所示，实施例2在实施例1的基础上增加地埋管10或浅层地下水井11或污水换热器12，吸收式热泵1内增加辅助蒸发器5。供热工况下，第一阀门V1～第四阀门V4、第十阀门V10、第十二阀门V12、第十七阀门V17、第十八阀门V18、第二十三阀门V23、第二十八阀门V28、第二十九阀门V29开启，其余阀门关闭。130℃的高温热水作为驱动热源进入吸收式热泵1的溶液发生器2放热降温至80℃后流入中温水-水换热器7，降温至60℃后流回热水回水回路，用户采暖回水并联进入吸收式热泵1的冷凝及吸收器3与中温水-水换热器7加热后供出，吸收式热泵1的辅助蒸发器5与地埋管10或浅层地下水井11或污水换热器12通过循环水路相连，提取低位热源热量。
制冷工况下，第七阀门V7、第八阀门V8、第十阀门V10、第十三阀门V13、第十四阀门V14、第十九阀门V19～第二十三阀门V23、第二十六阀门V26、第二十七阀门V27、第三十二阀门V32开启，其余阀门关闭。130℃的高温热水作为驱动热源进入吸收式热泵1的溶液发生器2放热降温至80℃后流入溶液除湿系统8用于溶液再生除湿，降温至60℃后流回热水回水回路，吸收式热泵1的冷凝及发生器3与地埋管10或浅层地下水井11或污水换热器12通过循环水路相连，夏季实现热量回灌，以便于冬季提取热量，吸收式热泵1的蒸发器4和辅助蒸发器5接入冷冻水管路。同时在冬夏季采用燃气补燃的方式对供热和制冷量进行调节。
实施例3：
如附图3所示，实施例3在实施例2的基础上取消了补燃发生器6，在供热工况下，第一阀门V1～第六阀门V6、第十阀门V10、第十一阀门V11、第十七阀门V17、第十八阀门V18、第二十八阀门V28、第二十九阀门V29开启，其余阀门关闭。130℃的高温热水作为驱动热源进入吸收式热泵1的溶液发生器2放热降温至80℃后流入中温水-水换热器7，降温至60℃左右后流入吸收式热泵1的蒸发器4，最后降温至10℃左右流回热水回水回路，吸收式热泵1的辅助蒸发器5与地埋管10或浅层地下水井11或污水换热器12通过循环水路相连，提取低位热源热量，用户采暖回水并联进入吸收式热泵1的冷凝及吸收器3与中温水-水换热器7加热后供出。
制冷工况下，第七阀门V7、第八阀门V8、第十阀门V10、第十三阀门V13～第十六阀门V16、第十九阀门V19～第二十二阀门V22、第二十六阀门V26、第二十七阀门V27、第三十阀门V30、第三十一阀门V31开启，其余阀门关闭。130℃的高温热水作为驱动热源进入吸收式热泵1的溶液发生器2放热降温至80℃后流入溶液除湿系统8用于溶液再生除湿，降温至60℃后流入地埋管10或浅层地下水井11或污水换热器12，最后降温至10℃左右流回热水回水回路，吸收式热泵1的冷凝及发生器3与地埋管10或浅层地下水井11或污水换热器12通过循环水路相连，吸收式热泵1的蒸发器4和辅助蒸发器5接入冷冻水管路。
实施例4：
如附图4所示，实施例4在实施例3的基础上增加了燃气补燃发生器6，开启第二十三阀门V23，燃气在冬夏季均可进入补燃发生器6，其余机组工作过程与实施例3相同。
Claims (5)
1.一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组，其特征在于，所述换热机组由吸收式热泵(1)、补燃发生器(6)、中温水-水换热器(7)以及多种连接管路和阀门附件组成；供热工况下，高温热水依次进入吸收式热泵(1)的溶液发生器(2)、中温水-水换热器(7)和吸收式热泵(1)的蒸发器(4)后流回至热水回水回路，吸收式热泵(1)的冷凝及吸收器(3)与中温水-水换热器(7)并联接入采暖水管路；制冷工况下，高温热水进入吸收式热泵(1)的溶液发生器(2)后流回至热水回水回路，吸收式热泵(1)的蒸发器(4)接入冷冻水管路，吸收式热泵(1)的冷凝及吸收器(3)接入冷却塔散热；供热或制冷工况下，燃气均进入补燃发生器(6)作为补燃以调节供热、制冷能力。
2.根据权利要求1所述的一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组，其特征在于，所述换热机组增加溶液除湿系统(8)，在制冷工况下，高温热水可以依次进入吸收式热泵(1)的溶液发生器(2)、溶液除湿系统(8)后流回至热水回水回路，除驱动机组制冷外并用于溶液再生，以满足一部分冷负荷。
3.一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组，其特征在于，所述换热机组由吸收式热泵(1)、补燃发生器(6)、中温水-水换热器(7)、地埋管(10)或浅层地下水井(11)或污水换热器(12)以及多种连接管路和阀门附件组成，吸收式热泵(1)内设置辅助蒸发器(5)；在供热工况下，高温热水依次进入吸收式热泵(1)的溶液发生器(2)、中温水-水换热器(7)后流回至热水回水回路，吸收式热泵(1)的辅助蒸发器(5)与地埋管(10)或浅层地下水井(11)或污水换热器(12)通过循环水路相连，回收浅层地热或污水热量；在制冷工况下，吸收式热泵(1)的蒸发器(4)和辅助蒸发器(5)均接入冷冻水管路，吸收式热泵(1)的冷凝及吸收器(3)与地埋管(10)或浅层地下水井(11)或污水换热器(12)通过循环水路相连。
4.一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组，其特征在于，所述换热机组由吸收式热泵(1)、中温水-水换热器(7)、低温水-水换热器(9)、地埋管(10)或浅层地下水井(11)或污水换热器(12)以及多种连接管路和阀门附件组成，吸收式热泵(1)内设置辅助蒸发器(5)；在供热工况下，高温热水依次进入吸收式热泵(1)的溶液发生器(2)、中温水-水换热器(7)和吸收式热泵(1)的蒸发器(4)后流回至热水回水回路，吸收式热泵(1)的辅助蒸发器(5)与地埋管(10)或浅层地下水井(11)或污水换热器(12)通过循环水路相连，回收浅层地热或污水热量；在制冷工况下，高温热水依次进入吸收式热泵(1)的溶液发生器(2)、溶液除湿系统(8)、低温水-水换热器(9)后流回至热水回水回路，并通过低温水-水换热器(9)与地埋管(10)或浅层地下水井(11)或污水换热器(12)进行换热，实现夏季热量回灌。
5.一种以高温热水为驱动热源的补燃型换热机组，其特征在于，所述换热机组由吸收式热泵(1)、补燃发生器(6)、中温水-水换热器(7)、低温水-水换热器(9)、地埋管(10)或浅层地下水井(11)或污水换热器(12)以及多种连接管路和阀门附件组成，吸收式热泵(1)内设置辅助蒸发器(5)；在供热工况下，高温热水依次进入吸收式热泵(1)的溶液发生器(2)、中温水-水换热器(7)和吸收式热泵(1)的蒸发器(4)后流回至热水回水回路，吸收式热泵(1)的辅助蒸发器(5)与地埋管(10)或浅层地下水井(11)或污水换热器(12)通过循环水路相连，回收浅层地热或污水热量；在制冷工况下，高温热水依次进入吸收式热泵(1)的溶液发生器(2)、溶液除湿系统(8)、低温水-水换热器(9)后流回至热水回水回路，并通过低温水-水换热器(9)与地埋管(10)或浅层地下水井(11)或污水换热器(12)进行换热，实现夏季热量回灌。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING HUAQING TAIMENG TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO. Effective date: 20110825 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20110825 Address after: 100084 Beijing 100084-82 mailbox Applicant after: TSINGHUA University Co-applicant after: Beijing Huaqing Taimeng Technology Development Co.,Ltd. Address before: 100084 Beijing 100084-82 mailbox Applicant before: Tsinghua University Co-applicant before: Beijing Huaneng Ruitong Technology Development Co.,Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING TSINGHUA TONGHENG PLANNING + DESIGN INSTIT Free format text: FORMER OWNER: BEIJING HUAQING TAIMENG TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. Effective date: 20150604 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150604 Address after: 100084 Beijing 100084-82 mailbox Patentee after: TSINGHUA University Patentee after: BEIJING THUPDI PLANNING DESIGN INSTITUTE Co.,Ltd. Address before: 100084 Beijing 100084-82 mailbox Patentee before: Tsinghua University Patentee before: Beijing Huaqing Taimeng Technology Development Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121114 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |