CN112762501A - 热冷电联供系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及热泵系统技术领域，尤其是涉及一种热冷电联供系统。热冷电联供系统包括热泵机组、燃气发动机和烟气余热回收装置；所述燃气发动机的第一驱动端用于连接所述热泵机组的压缩机；所述烟气余热回收装置与所述燃气发动机的排烟管连通；所述烟气余热回收装置包括至少一级换热器，低温水流经所述换热器以和所述燃气发动机的烟气换热，低温水加热后用于对用户供热。本申请提供的热冷电联供系统，通过设置烟气余热回收装置，以对燃气发动机排放的高温烟气回收热量，提升了系统的能量利用率；且能够对烟气降温，以使烟气满足排放标准的要求。
Description
技术领域
本申请涉及热泵系统技术领域，尤其是涉及一种热冷电联供系统。
背景技术
燃气发动机热泵(Gas engine Heat Pump，简称GHP)是以城市燃气作为能源，通过燃气发动机做功驱动压缩机，使冷媒循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热，在冷凝器中液化放热，实现热泵循环，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热和制冷功能的切换。
燃气发动机在运行时存在能量利用率低的情况，不利于节能减排。
发明内容
本申请的目的在于提供一种热冷电联供系统，用于对用户供暖、制冷，且能够提升系统的能量利用率。
本申请提供了一种热冷电联供系统，包括热泵机组、燃气发动机和烟气余热回收装置；
所述燃气发动机的第一驱动端用于连接所述热泵机组的压缩机；
所述烟气余热回收装置与所述燃气发动机的排烟管连通；所述烟气余热回收装置包括至少一级换热器，低温水流经所述换热器以和所述燃气发动机的烟气换热，低温水加热后用于对用户供热。
在上述技术方案中，进一步地，所述烟气余热回收装置包括相连通的第一换热器和第二换热器；
所述燃气发动机的烟气依次流经所述第一换热器以形成中温烟气，及所述第二换热器以形成低温烟气。
在上述技术方案中，进一步地，所述热泵机组的用于连通用户端的回水管与所述第一换热器连通，以使低温回水经所述第一换热器与所述燃气发动机的烟气换热，低温回水加热后汇入所述热泵机组的用于连通用户端的供水管。
在上述技术方案中，进一步地，所述第二换热器与所述热泵机组的蒸发器之间设置有连通管道，低温水流经所述第二换热器加热后对所述蒸发器除霜。
在上述技术方案中，进一步地，还包括补水设备；
所述第二换热器设置有凝结水管，所述凝结水管与所述补水设备连通，所述补水设备用于向设置于用户端的分水器和集水器补水。
在上述技术方案中，进一步地，还包括第三换热器；
所述第三换热器与所述燃气发动机的缸套连接，低温水流经所述第三换热器以和所述燃气发动机的缸套水换热，低温水加热后用于对用户供热。
在上述技术方案中，进一步地，所述热泵机组的用于连通用户端的回水管与所述第三换热器连通，以使低温回水经所述第三换热器与所述燃气发动机的缸套水换热，低温回水加热后汇入所述热泵机组的用于连通用户端的供水管。
在上述技术方案中，进一步地，所述第三换热器与所述燃气发动机之间设置有缸套水循环泵；
所述第三换热器的低温水供水管处设置有缸套水二次水泵。
在上述技术方案中，进一步地，还包括发电装置和储能装置；
所述燃气发动机的第二驱动端用于连接发电装置的输入端，以使所述发电装置输出电能；
所述储能装置与所述发电装置的输出端连接以存储电能。
在上述技术方案中，进一步地，还包括能源塔；
所述能源塔能够与所述热泵机组的蒸发器进行热量交换。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供的热冷电联供系统，通过设置烟气余热回收装置，以对燃气发动机排放的高温烟气回收热量，提升了系统的能量利用率；且能够对烟气降温，以使烟气满足排放标准的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的热冷电联供系统的第一结构示意图；
图2为本申请提供的热冷电联供系统的第二结构示意图；
图3为本申请提供的热冷电联供系统的第三结构示意图；
图4为本申请提供的发电装置的结构示意图。
图中：101-燃气发动机；102-烟气余热回收装置；103-排烟管；104-第一换热器；105-第二换热器；106-凝结水管；107-分水器；108-集水器；109-第三换热器；110-缸套水循环泵；111-缸套水二次水泵；112-发电装置；113-储能装置；114-能源塔；115-压缩机；116-冷凝器；117-蒸发器；118-市政供水；119-自来水管；120-软化水装置；121-软化水箱；122-定压补水装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例一
参见图1至图4所示，本申请提供的热冷电联供系统包括热泵机组、燃气发动机101和烟气余热回收装置102。
其中，热泵机组是从低温热源吸热送往高温热源的循环设备，以消耗一部分低品位能源(机械能、电能或高温热能)为补偿，使热能从低温热源向高温热源传递的装置。其实质是借助降低一定量的功的品位，提供品位较低而数量更多的能量。
由于热泵机组能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热、利用环境介质(地下水、地表水、土壤和室外空气等)中储存的能量的重要途径。如图1至图4所示所示，本申请的热泵机组与能源塔114进行换热。能源塔热泵技术是通过能源塔114的热交换和热泵机组作用，实现供暖、制冷以及提供热水的技术。冬天它利用低于冰点载体介质，高效提取冰点以下的湿球水热能。通过能源塔114、热泵机组输入少量高品位能源，实现冰点以下低温热能向高温位转移，实现制热；夏天由于能源塔114的特殊设计，起到高效冷却塔的作用，将热量排到大气实现制冷。
热泵机组包括压缩机115、冷凝器116、节流装置及蒸发器117等。燃气通过燃气管道输入燃气发动机101，燃气发动机101的第一驱动端用于连接热泵机组的压缩机115以对压缩机115做功；压缩机115出气为高温高压气体，经冷凝器116换热变为高压低温汽液混合物，失去的热量由热水带走为用户供热，经节流装置变为低压低温气体进入蒸发器117蒸发吸热，吸收能源塔114的热能，能源塔114可提供水源热能(图1)或者空气源热能(图2)，最后蒸发器117出来的低压气体进入压缩机115完成循环。供冷过程中工质的流向与供热过程中工质的流向相反，冷凝器116和蒸发器117功能互换，从而实现对用户端制冷，热量被冷却塔带走。
下文以供热过程为例对热冷电联供系统进行说明。
燃气发动机101运行过程中产生大量的高温烟气，温度可达485℃左右。在燃气发动机101的排烟管103处设置烟气余热回收装置102，用于获取烟气的热量。具体地，烟气余热回收装置102包括至少一级换热器，低温水(相对于加热后的水温)流经换热器以和燃气发动机101的烟气换热，低温水加热后用于对用户供热。且换热后的烟气温度降低，以满足排放标准，从而可排放到大气中。
具体地，烟气余热回收装置102包括相连通的第一换热器104和第二换热器105；燃气发动机101的烟气依次流经第一换热器104和第二换热器105。具体地，烟气流经第一换热器104换热后形成中温烟气，中温烟气温度为85℃左右，高于排放标准；中温烟气经过第二换热器105冷凝换热完成后形成低温烟气，可满足排放标准，低温烟气能够排放到大气中。
该实施例可选的方案中，热泵机组的用于连通用户端的回水管与第一换热器104连通，以使低温回水经第一换热器104与燃气发动机101的烟气换热，低温回水加热后汇入热泵机组的用于连通用户端的供水管。
在该实施例中，将第一换热器104的供水管连入热泵机组的供水管路中，且将第一换热器104的回水管连入热泵机组的回水管路中，第一换热器104和热泵机组产生的热水同时流向用户端，用户端的回水可分别流回第一换热器104和热泵机组循环，第一换热器104和热泵机组可共同给建筑供暖，达到高温烟气余热利用供暖的目的。
需要说明的是，在制冷过程中，经由第一换热器104加热后产生的热水可回收储存，做为生活用热水。
该实施例可选的方案中，第二换热器105与热泵机组的蒸发器117之间设置有连通管道，低温水流经第二换热器105加热后对蒸发器117除霜。
在该实施例中，流通第二换热器105的低温水获取的热量相对较少，可将这部分热水通过连通管道输送至热泵机组的蒸发器117(制冷作用)，用于对蒸发器117除霜。供给第二换热器105的低温水可来自冷却塔。
该实施例可选的方案中，热冷电联供系统还包括补水设备。具体地，补水设备通过自来水管119从市政供水118处取水，补水设备包括软化水装置120、软化水箱121和定压补水装置122，以向设置于用户端的分水器107和集水器108补水。
进一步地，第二换热器105设置有凝结水管106，凝结水管106与补水设备连通，第二换热器105产生的冷凝水汇入补水设备，以对冷凝水合理利用。
实施例二
该实施例二中的热冷电联供系统是在上述实施例基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于该实施例二公开的内容。
参见图1至图3所示，该实施例可选的方案中，热冷电联供系统还包括第三换热器109；第三换热器109与燃气发动机101的缸套连接，低温水流经第三换热器109以和燃气发动机101的缸套水换热，低温水加热后用于对用户供热。
燃气发动机101在运行过程中可产生的高温缸套水，温度为85℃左右。在该实施例中，在燃气发动机101的缸套处设置第三换热器109，用于获取缸套水的热量，从而可对低温水加热后以对用户供热。
该实施例可选的方案中，热泵机组的用于连通用户端的回水管与第三换热器109连通，以使低温回水经第三换热器与燃气发动机101的缸套水换热，低温回水加热后汇入热泵机组的用于连通用户端的供水管。
在该实施例中，将第三换热器109的供水管连入热泵机组的供水管路中，将第三换热器109的回水管连入热泵机组的回水管路中，第三换热器109、第一换热器104和热泵机组产生的热水同时流向用户端，用户端的回水可分别流回第三换热器109、第一换热器104和热泵机组循环，第三换热器109、第一换热器104和热泵机组可共同给建筑供暖，达到高温缸套水余热利用供暖的目的。
该实施例可选的方案中，第三换热器109与燃气发动机101之间设置有缸套水循环泵110，以加快缸套水流动，提升换热速度。第三换热器109的低温水供水管处设置有缸套水二次水泵111，以将热泵机组的回水管路中的低温水泵入第三换热器109，进一步提升换热速度。
需要说明的是，在制冷过程中，经由第三换热器109加热后产生的热水可回收储存，做为生活用热水。
实施例三
该实施例三中的热冷电联供系统是在上述任一实施例基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于该实施例三公开的内容。
参见图3和图4所示，该实施例可选的方案中，热冷电联供系统还包括发电装置112和储能装置113；燃气发动机101的第二驱动端用于连接发电装置112的输入端，以使发电装置112输出电能；储能装置113与发电装置112的输出端连接以存储电能。
在该实施例中，在用户端供热需求低的情况，燃气发动机101可将一部分能量传递至发电装置112侧，燃气发动机101的第二驱动端连接发电装置112的输入端，以使发电装置112输出电能，可以给系统中的相关设备供电。
在输出的电能较多的情况，还可将电能通过储能装置113存储起来。具体地，储能装置113可为锂电池，锂电池具有高储存能量密度、使用寿命长、自放电率很低及高低温适应性强等优势。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。
Claims (10)
1.一种热冷电联供系统，其特征在于，包括热泵机组、燃气发动机和烟气余热回收装置；
所述燃气发动机的第一驱动端用于连接所述热泵机组的压缩机；
所述烟气余热回收装置与所述燃气发动机的排烟管连通；所述烟气余热回收装置包括至少一级换热器，低温水流经所述换热器以和所述燃气发动机的烟气换热，低温水加热后用于对用户供热。
2.根据权利要求1所述的热冷电联供系统，其特征在于，所述烟气余热回收装置包括相连通的第一换热器和第二换热器；
所述燃气发动机的烟气依次流经所述第一换热器以形成中温烟气，及所述第二换热器以形成低温烟气。
3.根据权利要求2所述的热冷电联供系统，其特征在于，所述热泵机组的用于连通用户端的回水管与所述第一换热器连通，以使低温回水经所述第一换热器与所述燃气发动机的烟气换热，低温回水加热后汇入所述热泵机组的用于连通用户端的供水管。
4.根据权利要求2所述的热冷电联供系统，其特征在于，所述第二换热器与所述热泵机组的蒸发器之间设置有连通管道，低温水流经所述第二换热器加热后对所述蒸发器除霜。
5.根据权利要求2所述的热冷电联供系统，其特征在于，还包括补水设备；
所述第二换热器设置有凝结水管，所述凝结水管与所述补水设备连通，所述补水设备用于向设置于用户端的分水器和集水器补水。
6.根据权利要求4所述的热冷电联供系统，其特征在于，还包括第三换热器；
所述第三换热器与所述燃气发动机的缸套连接，低温水流经所述第三换热器以和所述燃气发动机的缸套水换热，低温水加热后用于对用户供热。
7.根据权利要求6所述的热冷电联供系统，其特征在于，所述热泵机组的用于连通用户端的回水管与所述第三换热器连通，以使低温回水经所述第三换热器与所述燃气发动机的缸套水换热，低温回水加热后汇入所述热泵机组的用于连通用户端的供水管。
8.根据权利要求7所述的热冷电联供系统，其特征在于，所述第三换热器与所述燃气发动机之间设置有缸套水循环泵；
所述第三换热器的低温水供水管处设置有缸套水二次水泵。
9.根据权利要求1所述的热冷电联供系统，其特征在于，还包括发电装置和储能装置；
所述燃气发动机的第二驱动端用于连接发电装置的输入端，以使所述发电装置输出电能；
所述储能装置与所述发电装置的输出端连接以存储电能。
10.根据权利要求1所述的热冷电联供系统，其特征在于，还包括能源塔；
所述能源塔能够与所述热泵机组的蒸发器进行热量交换。
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| CN215863668U (zh) * | 2021-01-22 | 2022-02-18 | 中益能(北京)供热技术有限公司 | 热冷电联供系统 |
-
2021
- 2021-01-22 CN CN202110087992.6A patent/CN112762501A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105841390A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-08-10 | 山东省食品发酵工业研究设计院 | 一种用于集中供热系统的燃气驱动空气源热泵供热机组 |
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| Title |
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| 上海市能效中心: "《工业锅炉清洁能源替代及节能改造实用手册》", 31 January 2015, 上海世纪出版股份有限公司、上海科学技术出版社, pages: 142 - 143 * |
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