CN109340953A - 储能型吸收式可调节供暖及供冷系统 - Google Patents

储能型吸收式可调节供暖及供冷系统 Download PDF

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Abstract

本发明的一种储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，包括熔融盐蓄热系统、循环系统、供暖回路系统、供冷回路系统；供暖回路系统包括高压蒸汽制备循环回路和低压蒸汽制备循环回路，高压蒸汽制备循环回路包括热交换器，热交换器出口通道经过止回阀与高压汽液储存器相连，高压汽液储存器的出汽管道经过电磁阀分为两个通道；低压蒸汽制备循环回路包括吸收器，吸收器连接冷凝器，冷凝器的出口管道经过止回阀后通入低压汽液储存器。本发明利用蓄热罐在用电低谷加热并储存，在用电高峰或全天候情况下释放出来，达到移峰填谷的效果，能够降低对传统能源的依赖，改善生态环境，保护环境。

Description

储能型吸收式可调节供暖及供冷系统
技术领域
本发明涉及供暖、储能及制冷技术领域，具体是一种储能型吸收式可调节供暖及供冷系统。
背景技术
能源是人类生存及发展的基础，世界能源需求日益增大，能源供给日趋紧张，供需矛盾日益加大。现如今，传统的化石燃料依然在能源消耗中占主导作用，其消耗巨大，且其燃烧所带来的环境污染也越来越受到人们的重视。为应对传统能源所带来的一系列问题以及气候变化问题，发展新型清洁能源成为必然趋势。我国正在实施“以电带煤，以电带油”政策，采用煤改电可以减少传统的生态环境破坏问题。而储能技术可以解决峰谷电不匹配的问题，能够为电网调峰填谷，解决供用电矛盾。因此我们可以将低谷电用于生成热量并储存，在用电高峰或全天候提供热量，从而减少供热成本，达到调峰填谷的效果。
目前储能的形式按照其蓄热方式的不同，分为显热蓄能、潜热蓄能和化学能蓄能。利用物质的相变潜热来进行储能称为潜热蓄能，它与显热蓄能相比，单位容积下能够储存更大的能量，并且在蓄热时其温度可以保持不变，便于控制。潜热蓄能由于具有上述特点使得其装置更加小型化。化学能蓄能的方式由于其工作温度较高，故一般不用于生活用途。运用相变潜热的物质主要有金属和无机盐这两种，金属的相变温度较高，且其腐蚀较大，而熔融盐具有高使用温度、高热稳定性、高比热容、高对流传热系数、低黏度、低饱和蒸汽压、低价格等四高三低的优势，故广泛运用在太阳能热电站等工业场合。
传统的储能供热系统，直接将水与熔融盐进行热交换后将其通入室内，直接进行供暖，不能针对室内所需热负荷进行调节，其提供热负荷取决于熔融盐的状态，会造成过热或过冷的局面。并且直接供暖效率较低，会造成热量的浪费。传统的储能系统只能提供热负荷，并不能制造冷负荷，这会造成夏季储能系统关闭，尤其对于夏季这样峰谷用电差异较大的情况，不能对夏季电网提供调峰填谷。
一般余热回收主要有吸收式和吸附式两种方式，但是吸附式循环效率十分低，而吸收式循环中单效效率也很低，且其发生器温度不能太高，故一般选用双效吸收式循环。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多热源余热回收系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，包括熔融盐蓄热系统、循环系统、供暖回路系统、供冷回路系统；
供暖回路系统包括高压蒸汽制备循环回路和低压蒸汽制备循环回路，高压蒸汽制备循环回路包括热交换器，热交换器出口通道经过止回阀与高压汽液储存器相连，高压汽液储存器的出汽管道经过电磁阀分为两个通道，其中一个通道通过止回阀通入电磁三通阀，另一通道通入到高压发生器，高压发生器连接冷凝水换热器，冷凝水换热器连接止回阀，止回阀连接截止阀；高压汽液储存器经过止回阀连接截止阀，截止阀连接泵，泵连接热交换器；止回阀通过截止阀与截止阀相连；
低压蒸汽制备循环回路包括吸收器，吸收器连接冷凝器，冷凝器的出口管道经过止回阀后通入低压汽液储存器；低压汽液储存器出汽口连接电磁三通阀，电磁三通阀的出口通过泵与室内换热器或室外换热器相连，室内外换热器的切换通过调整管道及其相关阀门设置。供暖时，室内换热器与低压汽液储存器连接截止阀，截止阀连接泵，泵连接吸收器。供冷时，换热器切换为室外换热器。供暖回路系统还包括水箱，水箱连接止回阀，止回阀连接电磁阀。
其中，电磁阀一端与止回阀相连，另一端与泵连接；止回阀另一端与泵相连。
其中，热交换器上设置有热水出水管，热水出水管上设置电磁阀相连。
其中，高压汽液储存器与低压汽液储存器上均分别设置有压力计、液位计、安全排气阀、温度计。
其中，供冷回路系统包括蒸发器，供暖时，蒸发器通过泵与室外换热器相连；供冷时，换热器切换为室内换热器。
其中，熔融盐蓄热系统包括蓄热罐，蓄热罐内设置有螺旋电加热器和熔融盐，蓄热罐通过高温熔融盐泵连接电磁阀，电磁阀与热交换器连接；热交换器通过电磁阀连接低温熔融盐泵，低温熔融盐泵接入蓄热罐；蓄热罐上设置温度计。
其中，循环系统包括高压发生器、低压发生器、冷凝器、凝水换热器、高温回热器、低温回热器、吸收器、溶液泵、蒸发器、节流阀；高压发生器与低压发生器、凝水换热器、高温回热器连接；低压发生器与高压发生器、冷凝器、凝水换热器、低温回热器连接；冷凝器与截止阀、低压发生器以及经过低压发生器的来自高压发生器蒸汽管道连接；吸收器与高温回热器、低温回热器、溶液泵和蒸发器连接；蒸发器一端与吸收器，另一端通过节流阀与冷凝器连接；溶液泵一端与吸收器连接，另一端与高温回热器、低温回热器的输入管道连接。
其中，电磁三通阀的出口在供暖时与室内换热器相连，在制冷时与室外换热器相连；所述供冷回路系统在供暖时与室外换热器相连，在供冷时与室内换热器相连。
有益效果：本发明具有以下有益效果：
1、本发明利用蓄热罐在用电低谷加热并储存，在用电高峰或全天候情况下释放出来，达到移峰填谷的效果，能够降低对传统能源的依赖，改善生态环境，保护环境。
2、本发明利用双效吸收式循环提升供暖的热负荷，能够改善传统直接供暖效率低的缺点，提高整体系统的效率，能够减少成本，更好的满足住户供暖的需求。
3、本发明通过利用两个电磁阀对系统的蒸汽量进行调节，可以实时调整运行中的供暖负荷，避免过暖造成的浪费及过冷不足造成的矛盾，降低能耗浪费。
4、本发明通过在运行初期先通过吸收式热泵提供热量，再逐渐在正常运行时，通过电磁阀调整直接供暖和吸收式的供暖量，再到运行末期，通过改变阀门直接采用液态水循环供暖，达到整体热负荷变化不大的效果，使得整体系统运行可靠、稳定。
5、本发明在夏季供冷时，通过改变阀门，使得热量全部通入吸收式循环中，全部用于制冷，能够在夏季也达到移峰填谷的效果。
附图说明
图1为本发明在供暖时的系统运行图；
图2为本发明在制冷时的系统运行图。
图中：1-螺旋电加热器，2-蓄热罐，3-温度计，4-高温熔融盐泵，5-低温熔融盐泵，6-热交换器，7-压力计，8-液位计，9-安全排气阀，10-温度计，11-高压汽液储存器，12、31-热水泵，13-高压发生器，14-凝水换热器，15-高温回热器，16-低温回热器，17-溶液泵，18-低压发生器，19-冷凝器，20-吸收器，21-水箱，22-热水泵，23-蒸发器，24-节流器，25-低压汽液储存器，26-室内换热器，27-室外换热器，28、29-风扇，30-冷水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明在供暖情况下的系统运行图，图2为本发明在供冷情况下的系统运行图。图1和图2的不同在于两个室内及室外换热器位置的不同，在冬季供冷时，供暖回路连接着室内换热器，供冷回路连接着室外换热器；在夏季供冷时，供冷回路连接着室内换热器，供暖回路连接着室外换热器。阀门的开关也略有不同，在供暖时，电磁三通阀SV7控制着供暖回路的开度；在供冷时，一般供暖回路进口直接关闭，让热量全部进入高温发生器。
如下图1和2所示，本发明包括熔融盐蓄热系统、循环系统、供暖回路系统、供冷回路系统；
供暖回路系统包括高压蒸汽制备循环回路和低压蒸汽制备循环回路，高压蒸汽制备循环回路包括热交换器6，热交换器6出口通道经过止回阀CV1与高压汽液储存器11相连，高压汽液储存器11的出汽管道经过电磁阀SV4分为两个通道，其中一个通道通过止回阀CV4通入电磁三通阀SV7，另一通道通入到高压发生器13，高压发生器13连接冷凝水换热器14，冷凝水换热器14连接止回阀CV3，止回阀CV3连接截止阀HV1；高压汽液储存器11经过止回阀CV2连接截止阀HV1，截止阀连接泵12，泵12连接热交换器6；止回阀CV4通过截止阀HV2与截止阀HV1相连；低压蒸汽制备循环回路包括吸收器20，吸收器20连接冷凝器19，冷凝器19的出口管道经过止回阀CV6后通入低压汽液储存器25；低压汽液储存器25出汽口连接电磁三通阀SV7，电磁三通阀SV7的出口通过泵31与室内换热器26或室外换热器27相连，室内外换热器的切换通过调整管道及其相关阀门设置。供暖时，室内换热器26与低压汽液储存器25连接截止阀HV3，截止阀HV3连接泵22，泵22连接吸收器20。供冷时，换热器切换为室外换热器27。供暖回路系统还包括水箱21，水箱21连接止回阀CV5，止回阀CV5连接电磁阀SV6。电磁阀SV5一端与止回阀CV7相连，另一端与泵12连接；止回阀CV7另一端与泵22相连。热交换器6上设置有热水出水管，热水出水管上设置电磁阀SV3相连。高压汽液储存器11与低压汽液储存器25上均分别设置有压力计、液位计、安全排气阀、温度计。供冷回路系统包括蒸发器23，供暖时，蒸发器23通过泵30与室外换热器27相连；供冷时，换热器切换为室内换热器26。
熔融盐蓄热系统包括蓄热罐2，蓄热罐2内设置有螺旋电加热器1和熔融盐，蓄热罐2通过高温熔融盐泵4连接电磁阀SV1，电磁阀SV1与热交换器6连接；热交换器6通过电磁阀SV2连接低温熔融盐泵5，低温熔融盐泵5接入蓄热罐2；蓄热罐2上设置温度计2。
循环系统包括高压发生器13、低压发生器18、冷凝器19、凝水换热器14、高温回热器15、低温回热器16、吸收器20、溶液泵17、蒸发器23、节流阀24；高压发生器13与低压发生器18、凝水换热器14、高温回热器15连接；低压发生器18与高压发生器13、冷凝器19、凝水换热器14、低温回热器16连接；冷凝器19与截止阀24、低压发生器18以及经过低压发生器18的来自高压发生器13蒸汽管道连接；吸收器20与高温回热器15、低温回热器16、溶液泵17和蒸发器23连接；蒸发器23一端与吸收器20，另一端通过节流阀24与冷凝器19连接；溶液泵17一端与吸收器20连接，另一端与高温回热器15、低温回热器16的输入管道连接。电磁三通阀SV7的出口在供暖时与室内换热器26相连，在制冷时与室外换热器27相连；所述供冷回路系统在供暖时与室外换热器27相连，在供冷时与室内换热器26相连。
在电价低谷时，启动螺旋电加热器加热1，温度计3记录熔融盐的温度，当温度较高时一般为500度左右，保证熔融盐不会在管道中凝固，满足输出时，在电价较贵时段所述的供暖回路系统中高温熔融盐泵4和低温熔融盐泵5启动，使熔融盐流动，在热交换器6中和水进行热交换，将热量传送给供暖回路中的水循环。
所述的双效吸收式制冷循环为双效并联循环，其循环包括高压发生器13、低压发生器18、冷凝器19、凝水换热器14、高温回热器15、低温回热器16、吸收器20、溶液泵17、蒸发器23、节流阀24。低压蒸汽制备循环中的水进入吸收器20和冷凝器19中吸收热量，高压汽液储存器11中的蒸汽进入高压发生器13中进行传热。
所述的供暖回路中包括一系列部件，主要包括高压汽液储存器11、低压汽液储存器25、电磁阀SV4、电磁三通阀SV7、两个水泵12、22、换热器及其他一些阀门等。其中，在热交换器6中吸收完熔融盐热量的水变为汽液混合物，进入到高压汽液储存器11中存储并进行汽水分离，液态水通过阀CV2和泵12进行循环，源源不断产生蒸汽，而制备好的蒸汽通过电磁阀CV4调节开度来控制蒸汽总流量，然后一部分进入电磁三通阀SV7以调节，作为直接供暖；另一部分直接进入到高压发生器13中，传递热量给吸收式循环系统，并经过凝水换热器14后和变成液态水，和高压汽液储存器11中的液态水混合，继而回到回路，继续进行循环。在制冷时，直接供暖蒸汽管道通过电磁三通阀SV7关闭，多有蒸汽直接进入吸收式循环。所述的低压汽液储存器25中汽液混合物来自于经吸收器20和冷凝器19吸收热量后经过阀CV6的循环水，汽液储存器25的蒸汽进入电磁三通阀SV7，阀中调节来自高压汽液储存器11的直接供暖蒸汽和低压气液储存器25的蒸汽比例，并进行输出，传到室内换热器26中进行供暖。在制冷时，电磁三通阀SV7蒸汽只来源于低压汽液储存器25，且出口蒸汽传到室外换热器27。低压气液储存器25中的液态水和供暖回路后的液态水汇合后进入到供暖回路，经过泵22，继续进行循环，源源不断产生汽液混合物。所述的两个汽液储存器都中装有压力计7、液位计8、安全排气阀9、温度计10。当液位过低时，则需要往供暖回路中加水；当液位过高时，则水泵12、22需要动作，减小泵功，而电磁阀SV4、SV7也要动作，增加阀门开度，以增加蒸汽出气量；当汽压过大时，则安全排气阀9则需要排气，避免安全事故。温度计10检测蒸汽质量，方便通过电磁阀SV4、SV7调节负荷。
所述的供暖回路中水来自于水箱21，水的补充也来自于它，刚开始水的供应时，电磁阀SV5开启，电磁阀SV4和电磁三通阀SV7蒸汽出口关闭，供热水阀SV3和热水循环阀HV2也关闭，水箱21中的水通过电磁阀SV6供应给回路，泵12和泵22分别调节两个循环的水量，水量可以由两个汽液储存器11、25中液位计查看，一般维持在1/2左右。当两个汽液储存器中的水量满足要求时，关闭阀SV6和阀SV5，关闭水的供应。当高压汽液储存器中11的水位低于大约1/5时，此时阀SV6、SV5开启并调节开度，增大泵12的泵功，将更多的水进入到高压蒸汽制备循环。当低压汽液储存器25中液位低于大约1/5时，阀SV6开启，阀SV5关闭，以增加低压蒸汽制备循环中水量。
所述的供暖回路在运行末期，供暖回路中产生不了蒸汽时，即全为液态水，此时因为温度太低不能制冷，但依然可以进行供暖，将阀HV2、SV5打开，将阀HV1、SV4、HV4关闭，此时构成纯热水供暖回路系统，将纯热水用于供暖。且在运行中或运行结束时，电磁阀SV3可以动作，随时将热水作为生活热水供应到用户。
所述的供冷回路系统在供暖时，其连接到室外换热器，在供冷时，连接到室内换热器。
具体供暖工作过程：
1.蓄热罐蓄热阶段：
将无机盐放置于蓄热罐中，在用电低谷时段，一般为23：00-7:00，打开螺旋电加热器1进行加热，生成熔融盐，温度计检测温度情况，当温度处于400-500摄氏度时，制备完成。
2.供暖回路准备阶段:
将阀SV5、SV6、HV1、HV3、HV4打开，将阀SV3、HV2关闭，水箱21为供暖回路提供水源，利用泵12、22调节水量，当高压气液储存器11中水量达到3/4，低压气液储存器25达到1/2即可。此时关闭阀SV5、SV6，停止水供应。
3.高压蒸汽制备阶段：
打开阀SV1、SV2，启动泵4、5，电磁阀SV4关闭，让熔融盐进入热交换器进行热交换，此时熔融盐和水进行换热。水通过泵12循环，不断产生蒸汽，进入到高压汽液储存器11，在里面进行储存及汽液分离。时刻关注液位计8的高度，当其液位低于到大约1/5时，打开阀SV5和SV6，进行水量补充，使之维持到1/2左右，补充完毕关闭SV5和SV6。当汽液储存器11中压力过大时，安全排放阀9动作，排出蒸汽。当高压汽液储存器11中温度计10检测出蒸汽的温度达到170℃时，表明蒸汽制备完成。
4.供热初期阶段：
供热初期蒸汽制备功率较低，故蒸汽全部用于吸收式循环。当高压蒸汽制备完成后，先打开吸收式循环各项设备，并打开供冷回路中泵30，使供冷回路运行。此时打开阀SV4，让制备好的蒸汽传热。调节电磁阀SV7开度，令直接供暖蒸汽进汽管道关闭。此时高压蒸汽全部进入高压发生器13。电磁阀SV7的输出蒸汽管道关闭。
在低压蒸汽制备循环中，水在吸收器20和冷凝器19吸收完热量在阀CV6的作用下，变为汽液混合物，在低压气液储存器25中进行蒸汽存储和气液分离。液态水经过泵22继续流进吸收器20，构成低压蒸汽制备循环。
当汽液储存器25中液位过低，低于大约1/5时，阀SV6打开，水箱对低压蒸汽制备回路补充水，使之维持在1/2左右，补充完关闭阀SV6。
当低压汽液储存器25中温度计检测到温度达到110℃时，表明低压蒸汽制备完成。制备完成后打开电磁阀SV7的出汽管道，对室内进行供暖。
5.供热正常运行阶段：
当供热正常运行时，高压汽液储存器11的蒸汽制备功率较大时，室内热负荷提供过剩时，此时可以控制阀SV4对总进汽量进行控制，同时，将电磁阀SV7的直接供热管道开度进行调节，调整后的直接供暖管道中的蒸汽和低压汽液储存器25中的低压蒸汽混合后，输出到室内换热器26进行换热，从而可以调节供应室内热负荷。
6.供热末期阶段：
当供热的后期，此时蓄热罐2中熔融盐的温度已经快达到其凝固点，此时泵4、5关闭，熔融盐系统关闭运行。供暖回路中蒸汽也逐渐全部变为液态水，此时，关闭阀HV1、HV4，开启阀HV2，进行纯液态水循环供热。
具体的供冷工作过程和上述步骤类似，仅仅在运行时进入阀SV7的直接供暖管道关闭，即所有蒸汽直接用于吸收式循环。且供暖回路和供冷回路接入的换热器不同，供冷时，供暖回路接入的室外换热器，供冷回路接入的是室内换热器。

Claims (9)

1.一种储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，其特征在于：包括熔融盐蓄热系统、循环系统、供暖回路系统、供冷回路系统；
供暖回路系统包括高压蒸汽制备循环回路和低压蒸汽制备循环回路，高压蒸汽制备循环回路包括热交换器(6)，热交换器(6)出口通道经过止回阀(CV1)与高压汽液储存器(11)相连，高压汽液储存器(11)的出汽管道经过电磁阀(SV4)分为两个通道，其中一个通道通过止回阀(CV4)通入电磁三通阀(SV7)，另一通道通入到高压发生器(13)，高压发生器(13)连接冷凝水换热器(14)，冷凝水换热器(14)连接止回阀(CV3)，止回阀(CV3)连接截止阀(HV1)；高压汽液储存器(11)经过止回阀(CV2)连接截止阀(HV1)，截止阀连接泵(12)，泵(12)连接热交换器(6)；止回阀(CV4)通过截止阀(HV2)与截止阀(HV1)相连；
低压蒸汽制备循环回路包括吸收器(20)，吸收器(20)连接冷凝器(19)，冷凝器(19)的出口管道经过止回阀(CV6)后通入低压汽液储存器(25)；低压汽液储存器(25)出汽口连接电磁三通阀(SV7)，电磁三通阀(SV7)的出口通过泵(31)与室内换热器(26)或室外换热器(27)相连，室内外换热器的切换通过调整管道及其相关阀门设置，供暖时，室内换热器(26)与低压汽液储存器(25)连接截止阀(HV3)，截止阀(HV3)连接泵(22)，泵(22)连接吸收器(20)，供冷时，换热器切换为室外换热器(27)。
2.根据权利1所述的储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，其特征在于：供暖回路系统还包括水箱(21)，水箱(21)连接止回阀(CV5)，止回阀(CV5)连接电磁阀(SV6)。
3.根据权利1所述的储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，其特征在于：电磁阀(SV5)一端与止回阀(CV7)相连，另一端与泵(12)连接；止回阀(CV7)另一端与泵(22)相连。
4.根据权利1所述的储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，其特征在于：热交换器(6)上设置有热水出水管，热水出水管上设置电磁阀(SV3)相连。
5.根据权利1所述的储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，其特征在于：高压汽液储存器(11)与低压汽液储存器(25)上均分别设置有压力计、液位计、安全排气阀、温度计。
6.根据权利1所述的储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，其特征在于：供冷回路系统包括蒸发器(23)，供暖时，蒸发器(23)通过泵(30)与室外换热器(27)相连；供冷时，换热器切换为室内换热器(26)。
7.根据权利1所述的储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，其特征在于：熔融盐蓄热系统包括蓄热罐(2)，蓄热罐(2)内设置有螺旋电加热器(1)和熔融盐，蓄热罐(2)通过高温熔融盐泵(4)连接电磁阀(SV1)，电磁阀(SV1)与热交换器(6)连接；热交换器(6)通过电磁阀(SV2)连接低温熔融盐泵(5)，低温熔融盐泵(5)接入蓄热罐(2)；蓄热罐(2)上设置温度计(2)。
8.根据权利1所述的储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，其特征在于：循环系统包括高压发生器(13)、低压发生器(18)、冷凝器(19)、凝水换热器(14)、高温回热器(15)、低温回热器(16)、吸收器(20)、溶液泵(17)、蒸发器(23)、节流阀(24)；高压发生器(13)与低压发生器(18)、凝水换热器(14)、高温回热器(15)连接；低压发生器(18)与高压发生器(13)、冷凝器(19)、凝水换热器(14)、低温回热器(16)连接；冷凝器(19)与截止阀(24)、低压发生器(18)以及经过低压发生器(18)的来自高压发生器(13)蒸汽管道连接；吸收器(20)与高温回热器(15)、低温回热器(16)、溶液泵(17)和蒸发器(23)连接；蒸发器(23)一端与吸收器(20)，另一端通过节流阀(24)与冷凝器(19)连接；溶液泵(17)一端与吸收器(20)连接，另一端与高温回热器(15)、低温回热器(16)的输入管道连接。
9.根据权利1所述的储能型吸收式可调节供暖及供冷系统，其特征在于：电磁三通阀(SV7)的出口在供暖时与室内换热器(26)相连，在制冷时与室外换热器(27)相连；所述供冷回路系统在供暖时与室外换热器(27)相连，在供冷时与室内换热器(26)相连。
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