CN105757763A - 一种复合型清洁能源集中供能、供生活热水及供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合型清洁能源集中供能、供生活热水及供电系统，包括太阳能热水器、水泵一、进水阀一、热水保温水箱、燃气轮机、燃气泵、燃气调节阀；本发明包含3个子系统：供能系统、供生活热水系统、发电供电系统；本发明利用天然气及太阳能这两种清洁能源，并对天然气产生的余热烟气加以利用，提高了能源的利用效率，节能效果好；通过余热烟气换热以及太阳能热水器产生热水，能够满足区域用户需求；通过燃气轮机发电机组发电可以为整个系统部分设备提供电能，也可以并入外部主电网，有效降低了整个系统的运行成本。

Description

一种复合型清洁能源集中供能、供生活热水及供电系统
技术领域
本发明属集中供能、供生活热水及供电领域，具体涉及一种复合型清洁能源集中供能、供生活热水及供电系统。
背景技术
随着《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》的出台，其中提到“鼓励用户侧建设冷热电三联供、热泵、工业余热余压利用等综合能源利用基础设施，推动分布式可再生能源与天然气分布式能源协同发展，提高分布式可再生能源综合利用水平”，这有利于推动分布式能源、清洁能源、集中供能等领域的快速发展。常见的集中供能技术形式有江（河、湖）水源热泵、风冷热泵、地源热泵以及冷热电三联供等，天然气与太阳能作为一种清洁能源，在集中供冷（热）、发电等领域被广泛使用。随着用户需求的多样化发展以及技术形式的不断进步，功能单一的系统已经无法满足用户的需求，在客观条件允许的前提下，采用多种清洁能源的多功能系统既符合节能环保要求，也能满足用户的多样化需求，集供冷（热）、供生活热水以及供电等多种功能于一体的系统应运而生。
但现有集中供能系统提供的能源形式单一，通常只提供冷源、热源，不能满足用户的多种需求；风冷热泵集中供能系统受空气温度限制较大，冬季能效比低；地源热泵集中供能系统受地质、政策等客观条件约束大，成本高；单一的太阳能热水器系统提供的热水量有限，无法满足多个用户的需求；普通电加热热水系统运行成本高、经济性差；大多数集中供能及供生活热水系统需要接外部电源，运行成本较高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种利用天然气及太阳能两种清洁能源，具备供能、供生活热水及供电等三种功能的系统，本发明的技术方案如下：
一种复合型清洁能源集中供能、供生活热水及供电系统，包括太阳能热水器、水泵一、进水阀一、热水保温水箱、燃气轮机、燃气泵、燃气调节阀；
所述水泵一与太阳能热水器连接，所述进水阀一与水泵一连接；
所述太阳能热水器通过热水进水调节阀一与热水保温水箱连接；
所述燃气泵与燃气轮机连接，所述燃气调节阀与燃气泵连接；
所述烟气余热换热器通过烟气调节阀一与燃气轮机连接，燃气轮机产生的高温余热烟气可以通过烟气调节阀一进入烟气余热换热器中进行换热；
所述烟气余热换热器通过热水进水调节阀二与热水保温水箱连接；
所述烟气余热换热器的进水口与水泵二连接，水泵二与进水阀二连接；
所述燃气轮机还通过烟气调节阀二和烟气泵与烟气型溴化锂机组连接；
烟气型溴化锂机组通过空调侧循环泵、冷（热）水调节阀与用户端的空调末端连接；
热水保温水箱通过热水调节阀和热水循环泵与用户端的热水末端连接；
此外燃气轮机还与并网装置连接。
本发明的复合型清洁能源集中供能、供生活热水及供电系统包含3个子系统：供能系统、供生活热水系统、发电供电系统；
其中供能系统包括燃气轮机、燃气泵、燃气调节阀、烟气调节阀二、烟气泵、烟气型溴化锂机组、空调侧循环泵、冷（热）水调节阀、空调末端、用户端。供能系统的工作原理是：运行燃气泵、启动燃气轮机，天然气就会经过燃气调节阀、燃气泵进入燃气轮机中进行燃烧，再启动烟气泵，天然气燃烧后产生的高温余热烟气就会通过烟气调节阀二、烟气泵进入烟气型溴化锂机组中驱动其制冷（热），再启动空调侧循环泵，由烟气型溴化锂机组处理产生的冷（热）水就会经空调侧循环泵、冷（热）水调节阀进入安装于用户端中的空调末端中为用户端提供冷（热）服务。
其中供生活热水系统包含太阳能热水器、水泵一、进水阀一、热水进水调节阀一、热水保温水箱、热水进水调节阀二、进水阀二、水泵二、烟气余热换热器、烟气调节阀一、燃气轮机、燃气泵、燃气调节阀、热水末端、用户端、热水循环泵、热水调节阀。在该系统中，生活热水的来源一共有两个：（1）太阳能热水器产生热水；（2）烟气余热换热器通过换热产生热水。供生活热水系统的工作原理是：（1）启动水泵一、太阳能热水器，冷水就会由进水阀一、水泵一进入太阳能热水器中加热，热水再由热水进水调节阀一流入热水保温水箱中保存；（2）启动燃气泵及燃气轮机，天然气就会由燃气调节阀、燃气泵进入燃气轮机中进行燃烧，天然气燃烧产生的高温余热烟气就会通过烟气调节阀一进入烟气余热换热器中进行换热，从而对由进水阀二、水泵二进入烟气余热换热器中的冷水进行加热，产生的热水再由热水进水调节阀二流入热水保温水箱中保存；由（1）及（2）两组设备产生的热水均汇集在热水保温水箱中，在用户端需要使用热水时，启动热水循环泵，热水保温水箱中的热水就会由热水调节阀、热水循环泵流入安装于用户端中的热水末端为用户端提供生活热水服务。通常情况下，可以将热水保温水箱安装在建筑物的高点位置，根据每个设备的具体位置，可以在热水保温水箱和烟气余热换热器中间安装水泵，在太阳能热水器和热水保温水箱中间安装水泵。总之，在实际应用过程中，可以根据每个设备安装的具体位置增加或者减少水泵以及阀门等设备，从而满足用户的冷（热）以及生活热水需求。
其中发电供电系统包含并网装置、燃气轮机、燃气泵、燃气调节阀。工作原理是：运行燃气泵及燃气轮机，天然气就会由燃气调节阀、燃气泵进入燃气轮机中进行燃烧，天然气在燃气轮机中燃烧产生的高温、高压烟气会驱动发电机组发电，再通过输电线路与并网装置等设备并入外部主电网；除此之外，发电机组产生的电能还可用于整个系统中的太阳能热水器、水泵、电动阀门等部分需要用电的设备中。
本发明的有益效果如下：利用天然气及太阳能这两种清洁能源，并对天然气产生的余热烟气加以利用，提高了能源的利用效率，节能效果好；通过余热烟气换热以及太阳能热水器产生热水，能够满足区域用户需求；通过燃气轮机发电机组发电可以为整个系统部分设备提供电能，也可以并入外部主电网，有效降低了整个系统的运行成本。
（1）复合型系统，功能较多，能够满足用户多样化需求。该发明同时具备了供冷（热）、供生活热水以及发电供电等3个功能，能够为用户同时提供冷（热）以及生活热水服务，还可以将燃气轮机发电机组产生的电能用于整个系统部分用电设备或者与外部主网并网。
（2）利用清洁能源，节能环保，利用余热烟气，能源利用率高。天然气与太阳能都是清洁能源，采用这两种能源形式符合节能环保要求；此外，对天然气燃烧产生的余热烟气进行充分的利用，能源的利用率很高。
附图说明
图1是本发明整体结构原理示意图；
附图标号说明：阳能热水器1、水泵一2、进水阀一3、热水进水调节阀一4、热水保温水箱5、热水进水调节阀二6、进水阀二7、水泵二8、烟气余热换热器9、烟气调节阀一10、并网装置11、燃气轮机12、燃气泵13、燃气调节阀14、烟气调节阀二15、烟气泵16、烟气型溴化锂机组17、空调侧循环泵18、冷（热）水调节阀19、热水末端20、空调末端21、用户端22、热水循环泵23、热水调节阀24。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明，如图1所示，一种复合型清洁能源集中供能、供生活热水及供电系统，包括太阳能热水器1、水泵一2、进水阀一3、热水保温水箱5、燃气轮机12、燃气泵13、燃气调节阀14；
水泵一2与太阳能热水器1连接，进水阀一3与水泵一2连接；太阳能热水器1通过热水进水调节阀一4与热水保温水箱5连接；燃气泵13与燃气轮机12连接，所述燃气调节阀14与燃气泵13连接；烟气余热换热器9通过烟气调节阀一10与燃气轮机12连接，燃气轮机12产生的高温余热烟气可以通过烟气调节阀一10进入烟气余热换热器9中进行换热；烟气余热换热器9通过热水进水调节阀二6与热水保温水箱5连接；烟气余热换热器9的进水口与水泵二8连接，水泵二8与进水阀二7连接；燃气轮机12还通过烟气调节阀二15和烟气泵16与烟气型溴化锂机组17连接；烟气型溴化锂机组17通过空调侧循环泵18、冷（热）水调节阀19与用户端22的空调末端21连接；热水保温水箱5通过热水调节阀24和热水循环泵23与用户端22的热水末端20连接；此外燃气轮机12还与并网装置11连接。
参见图1，实心箭头代表天然气或烟气输送方向，空心箭头代表冷（热）水输送方向，虚线空心箭头代表输电方向。本发明提供的一种复合型清洁能源集中供能、供生活热水及供电系统具备三个功能，即包含三个子系统：一是供能系统；二是供生活热水系统；三是发电供电系统。
参见图1，针对供能系统，其主要包括了燃气轮机12、燃气泵13、燃气调节阀14、烟气调节阀二15、烟气泵16、烟气型溴化锂机组17、空调侧循环泵18、冷（热）水调节阀19、空调末端21、用户端22。供能系统的工作原理是：运行燃气泵13、启动燃气轮机12，天然气就会经过燃气调节阀14、燃气泵13进入燃气轮机12中进行燃烧，再启动烟气泵16，天然气燃烧后产生的高温余热烟气就会通过烟气调节阀二15、烟气泵16进入烟气型溴化锂机组17中驱动其制冷（热），再启动空调侧循环泵18，由烟气型溴化锂机组17处理产生的冷（热）水就会经空调侧循环泵18、冷（热）水调节阀19进入安装于用户端22中的空调末端21中为用户端22提供冷（热）服务。
参见图1，针对供生活热水系统，其主要包含了太阳能热水器1、水泵一2、进水阀一3、热水进水调节阀一4、热水保温水箱5、热水进水调节阀二6、进水阀二7、水泵二8、烟气余热换热器9、烟气调节阀一10、燃气轮机12、燃气泵13、燃气调节阀14、热水末端20、用户端22、热水循环泵23、热水调节阀24。在该系统中，生活热水的来源一共有两个：（1）太阳能热水器产生热水；（2）烟气余热换热器通过换热产生热水。供生活热水系统的工作原理是：（1）启动水泵一2、太阳能热水器1，冷水就会由进水阀一3、水泵一2进入太阳能热水器1中加热，热水再由热水进水调节阀一4流入热水保温水箱5中保存；（2）启动燃气泵13及燃气轮机12，天然气就会由燃气调节阀14、燃气泵13进入燃气轮机12中进行燃烧，天然气燃烧产生的高温余热烟气就会通过烟气调节阀一10进入烟气余热换热器9中进行换热，从而对由进水阀二7、水泵二8进入烟气余热换热器9中的冷水进行加热，产生的热水再由热水进水调节阀二6流入热水保温水箱5中保存；由（1）及（2）两组设备产生的热水均汇集在热水保温水箱5中，在用户端22需要使用热水时，启动热水循环泵23，热水保温水箱5中的热水就会由热水调节阀24、热水循环泵23流入安装于用户端22中的热水末端20为用户端22提供生活热水服务。通常情况下，可以将热水保温水箱5安装在建筑物的高点位置，根据每个设备的具体位置，可以在热水保温水箱5和烟气余热换热器9中间安装水泵，在太阳能热水器1和热水保温水箱5中间安装水泵。总之，在实际应用过程中，可以根据每个设备安装的具体位置增加或者减少水泵以及阀门等设备，从而满足用户的冷（热）以及生活热水需求。
参见图1，针对发电供电系统，其主要包含并网装置11、燃气轮机12、燃气泵13、燃气调节阀14。工作原理是：运行燃气泵13及燃气轮机12，天然气就会由燃气调节阀14、燃气泵13进入燃气轮机12中进行燃烧，天然气在燃气轮机12中燃烧产生的高温、高压烟气会驱动发电机组发电，再通过输电线路与并网装置11等设备并入外部主电网；除此之外，发电机组产生的电能还可用于整个系统中的太阳能热水器、水泵、电动阀门等部分需要用电的设备中。
以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种复合型清洁能源集中供能、供生活热水及供电系统，其特征在于，包括太阳能热水器（1）、水泵一（2）、进水阀一（3）、热水保温水箱（5）、燃气轮机（12）、燃气泵（13）、燃气调节阀（14）；
所述水泵一（2）与太阳能热水器（1）连接，所述进水阀一（3）与水泵一（2）连接；
所述太阳能热水器（1）通过热水进水调节阀一（4）与热水保温水箱（5）连接；
所述燃气泵（13）与燃气轮机（12）连接，所述燃气调节阀（14）与燃气泵（13）连接；
所述烟气余热换热器（9）通过烟气调节阀一（10）与燃气轮机（12）连接，燃气轮机（12）产生的高温余热烟气可以通过烟气调节阀一（10）进入烟气余热换热器（9）中进行换热；
所述烟气余热换热器（9）通过热水进水调节阀二（6）与热水保温水箱（5）连接；
所述烟气余热换热器（9）的进水口与水泵二（8）连接，水泵二（8）与进水阀二（7）连接；
所述燃气轮机（12）还通过烟气调节阀二（15）和烟气泵（16）与烟气型溴化锂机组（17）连接；
烟气型溴化锂机组（17）通过空调侧循环泵（18）、冷（热）水调节阀（19）与用户端（22）的空调末端（21）连接；
热水保温水箱（5）通过热水调节阀（24）和热水循环泵（23）与用户端（22）的热水末端（20）连接；
此外燃气轮机（12）还与并网装置（11）连接。
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