CN204648753U - 一种三联供与热泵余热利用耦合系统 - Google Patents

一种三联供与热泵余热利用耦合系统 Download PDF

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Abstract

一种三联供与热泵余热利用耦合系统,它包括燃气发电机、吸收式冷热水机组,所述燃气发电机的排烟道与吸收式冷热水机组的烟道进口相连,燃气发电机的高温缸套水出水管与吸收式冷热水机组的进水口相连,燃气发电机的排烟道和锅炉的排烟道与三通阀的两端连接,该三通阀的另一端与引风机一端连接,该引风机的另一端与烟水换热器的烟气输入端连接;吸收式冷热水机组的冷却水出水管与低温水换热器的进水端连接;热泵供水出口依次与高温水换热器、低温水换热器以及烟水换热器的进出口相连,最后接至热泵供水进口。本实用新型可以广泛应用于提供冷暖负荷的供能中心的余热回收,尤其适用于全年有大容量冷负荷需求能源中心的余热回收处理。

Description

一种三联供与热泵余热利用耦合系统
技术领域
本实用新型涉及一种三联供与热泵余热利用耦合系统,特别针对燃气冷热电三联供系统中的烟气余热以及机组的冷却水余热与吸收式热泵机组的耦合系统。
背景技术
天然气冷热电三联供系统因其独有的优势以及较高的能源利用率,开始在环境日益恶化的今天被逐渐重视。冷热电三联供系统主要利用天然气驱动发电机产生电力,由吸收式冷热水机组利用发电机排出的高温烟气以及高温缸套水的余热进行制冷或供热,此部分利用的烟气余热主要为显热,由于天然气成分主要为甲烷,燃烧后烟气中含有大量的水蒸气,其冷凝过程会释放大量潜热,潜热占天然气燃烧放热量的10%左右,因此潜热回收对于提高天然气利用率有重要作用。
一般三联供能源站需设置电制冷机组以及锅炉作为调峰设备,保障用户末端负荷供能。燃气锅炉排放的烟气同样包含大量的显热以及潜热,目前回收部分主要为烟气显热。
热泵利用发电机余热后供能不足部分需要进行部分补燃,吸收式冷热水机组以及电制冷机组需设置冷却塔提供冷却水对冷凝器进行降温以保证机组正常工作,冷却水带走大量热量通过冷却塔散失在外界环境中,造成资源的浪费。
而热泵系统可以通过输入少量的高品位能源(如电能)实现将能源由低品位热能向高品位热能转移,是一种无污染可再生能源技术,以地源热泵为例,其需要进行打井抽取环境中的低品位热源,打井费用及占地成本较高。
作为两种清洁能源的供应方式,三联供系统与热泵系统一直被割裂开来分别供能。为解决三联供低品位热量的浪费问题,以及热泵系统占地、费用问题,本实用新型进行创新性研究两者相互耦合的方式。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种回收烟气潜热及冷却水余热的三联供与热泵余热利用耦合系统。
本实用新型的技术方案如下:
一种三联供与热泵余热利用耦合系统,其特征在于:它包括燃气发电机(1)、吸收式冷热水机组(2)、热泵(10)、锅炉(3)、冷却塔(11)、散热水箱(5)、烟水换热器(7)、高温水换热器(9)、低温水换热器(8)、引风机(4);
燃气发电机(1)的排烟道与吸收式冷热水机组(2)的烟道进口相连,燃气发电机(1)的高温缸套水出水管与吸收式冷热水机组(2)的进水口相连,燃气发电机(1)的排烟道和锅炉(3)的排烟道与三通阀的两端连接,该三通阀的另一端与引风机(4)一端连接,该引风机(4)的另一端与烟水换热器(7)的烟气输入端(7-2)连接;
吸收式冷热水机组(2)的冷却水出水管与低温水换热器(8)的进水端连接,该低温水换热器(8)的出水管与吸收式冷热水机组(2)的回水端连接;
燃气发电机(1)的中冷水管出水管(22)与高温水换热器(9)的进水端连接,该高温水换热器(9)的出水管(23)与燃气发电机(1)的中冷水回水端连接;
热泵(10)供水出口依次与高温水换热器、低温水换热器以及烟水换热器的进出口相连,最后接至热泵(10)供水进口。
其中,所述热泵(10)出水管依次经过高温水换热器(9)、温水换热器(8)、烟气换热器(7),流进热泵供水管,形成串联封闭系统;在热泵(10)两端并联有冷却塔(11)。
其中,所述烟水换热器采用分层设计,烟气流通通道与水流通道相互间隔,且流通方向一致。
其中,所述烟水换热器采用防腐蚀材料制成,换热板(7-6)顶面以及烟水换热器底面为坡度设计,回收冷凝水;换热板(7-6)上表面及烟水换热器(7)底面均为斜坡形与水平面的夹角分别为小于90度的B和A。
其中,所述烟水换热器冷凝水出口连接一水质处理装置,对冷凝水进行处理后回收。
其中,吸收式冷热水机组(2)与燃气发电机(1)之间连接有缸套水回水管(21),在燃气发电机(1)的高温缸套水出水管(20)上串联有第一电动三通阀(14)和第二电动三通阀(19),在第一电动三通阀(14)与缸套水回水管(21)之间并联有散热水箱(5),在中冷水管出水管(22)上串联有第三电动三通阀(6),该第三电动三通阀(6)的第三端与第二电动三通阀(19)的第三端连接;在高温水换热器(9)的出水管(23)上串联有第四电动三通阀(24),该第四电动三通阀(24)的第三端与缸套水回水管(21)连接。
本实用新型的有益效果是:所述耦合系统将三联供系统所排放的低品位的能源创新性的应用于热泵系统,并通过自身发电满足热泵系统的电负荷需求:冬季,发电机、直燃机以及锅炉共同开机向用户提供热负荷,此时热泵通过提取发电机、直燃机冷却水余热以及锅炉、直燃机烟气余热进行制热,供给用户端热负荷,此时发电机及直燃机冷却水温度下降,再次返回机组进行降温,如此循环从而提高能源综合利用率;夏季,由三联供系统及热泵系统共同满足用户端冷负荷需求,三联供冷却水及热泵系统进水均由冷却塔进行散热。
附图说明
图1是三联供系统与热泵系统耦合原理图;其中1、燃气发电机,2、吸收式冷热水机组,3、锅炉,4、引风机,5、散热水箱,6、电动三通阀,7、烟水换热器,8、低温水换热器,9、高温水换热器,10、热泵,11、冷却塔,12、用户末端。
图2是烟水换热器7的结构示意图;其中7-1、预热水进口,7-2、烟气进口,7-3、烟气出口(排烟),7-4、预热水出口,7-5、水质处理箱,7-6、换热板。
具体实施方式
下面结合三联供与热泵系统耦合原理图及实施例来说明本实用新型的具体实施方式。
参见图1、图2所示:一种三联供与热泵余热利用耦合系统,它包括燃气发电机1、吸收式冷热水机组2、热泵10、锅炉3、冷却塔11、散热水箱5、烟水换热器7、高温水换热器9、低温水换热器8、引风机4;
燃气发电机1的排烟道与吸收式冷热水机组2的烟道进口相连,燃气发电机1的高温缸套水出水管与吸收式冷热水机组2的进水口相连,燃气发电机1的排烟道和锅炉3的排烟道与三通阀的两端连接,该三通阀的另一端与引风机4一端连接,该引风机4的另一端与烟水换热器7的烟气输入端7-2连接;
吸收式冷热水机组2的冷却水出水管与低温水换热器8的进水端连接,该低温水换热器8的出水管与吸收式冷热水机组2的回水端连接;
燃气发电机1的中冷水管出水管与高温水换热器9的进水端连接,该高温水换热器9的出水管与燃气发电机1的中冷水回水端连接;
热泵10供水出口依次与高温水换热器、低温水换热器以及烟水换热器的进出口相连,最后接至热泵10供水进口。
其中,所述热泵10出水管依次经过高温水换热器9、温水换热器8、烟气换热器7,流进热泵供水管,形成串联封闭系统;在热泵10两端并联有冷却塔11。
其中,所述烟水换热器采用分层设计,烟气流通通道与水流通道相互间隔,且流通方向一致。
其中,所述烟水换热器采用防腐蚀材料制成,换热板顶面以及烟水换热器底面为坡度设计,回收冷凝水;换热板上表面及烟水换热器底面均为斜坡形与水平面的夹角分别为小于90度的B和A。
其中,所述烟水换热器冷凝水出口连接一水质处理装置(具体实施结构是水处理箱7-5),处理冷凝水后进行回收。
其中,吸收式冷热水机组2与燃气发电机1之间连接有缸套水回水管21,在燃气发电机1的高温缸套水出水管20上串联有第一电动三通阀14和第二电动三通阀19,在第一电动三通阀14与缸套水回水管21之间并联有散热水箱5,在中冷水管出水管22上串联有第三电动三通阀6,该第三电动三通阀6的第三端与第二电动三通阀19的第三端连接;在高温水换热器9的出水管23上串联有第四电动三通阀24,该第四电动三通阀24的第三端与缸套水回水管21连接。
如图1所示,本实施例在冬天供暖季时,燃气发电机1的高温烟气经烟道进入吸收式冷热水机组2经过三通阀13与来自锅炉3的烟气一起由引风机4驱动进入烟水换热器7经过与来热泵10的水换热之后排出循环;燃气发电机1的缸套水及中冷水分别经过电动三通阀6汇合至高温水换热器9,放出热量后再次回到发电机组进行循环冷却;吸收式冷热水机组2吸收缸套水后,产生的冷却水经过缸套水进入低温水换热器8,放出热量后返回低温水换热器8循环冷却;热泵10的出水依次经过高温水换热器9,低温水换热器8以及烟水换热器7最后返回热泵10,热量被利用后再次通过热泵10出水端进行循环,热泵10经过利用从三联供系统获得的低品位能量转化为高品位能量供用户末端12使用。
如图1所示,本实施例在夏天制冷季时,燃气发电机1高温烟气继续被吸收式冷热机组2吸收利用,利用后的低温烟气经过常规处理后直接排放,缸套水经过三通阀14送至散热水箱5进行散热,恢复冷却能力的冷却水送至燃气发电机1进行循环;吸收式冷热水机组2冷却水经过三通阀15、16送至冷却塔17进行散热,恢复冷却能力的冷却水送至吸收式冷热水机组2进行循环;热泵10供水经三通阀18、19送至冷却塔11进行散热,保持热泵10另一侧制冷工况为用户末端12提供稳定冷负荷。
如图2所示,上述实施例中,烟水换热器7构造如图2,其中热泵10出水经烟水换热器7的进水管7-1进入烟水换热器7内部被从烟道进口7-2来的烟气在分层设计的换热板7-6内加热后,通过烟水换热器的出水管7-4将从烟气中吸收的热量带给热泵10。其中,换热板7-6是由一组采用表面处理防腐蚀材料的换热板构成,换热板内部流通液体,换热板之间流通烟气,有效的增加了烟气与水的换热面积。烟气与水的流向相同,从而可以增加烟水换热时间。换热板上表面及烟水换热器底面均为斜坡形与水平面的夹角分别为小于90度的B、A,保证烟气余热回收过程中的冷凝水汇集到水质处理箱7-5中,通过处理后再次利用。
上述各实施例用于说明本实用新型,本实用新型适用于冬季供暖夏季供冷的建筑业态,尤其适用于在冬季仍然有大量供冷负荷需求的建筑业态。
上面结合附图对本实用新型优选的具体实施方式和实施例作了详细说明,但是本实用新型并不现于上述实施方式和实施例,在本领域技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本实用新型的构思的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种三联供与热泵余热利用耦合系统,其特征在于:它包括燃气发电机(1)、吸收式冷热水机组(2)、热泵(10)、锅炉(3)、冷却塔(11)、散热水箱(5)、烟水换热器(7)、高温水换热器(9)、低温水换热器(8)、引风机(4);
燃气发电机(1)的排烟道与吸收式冷热水机组(2)的烟道进口相连,燃气发电机(1)的高温缸套水出水管与吸收式冷热水机组(2)的进水口相连,吸收式冷热水机组(2)的排烟道和锅炉(3)的排烟道与三通阀的两端连接,该三通阀的另一端与引风机(4)一端连接,该引风机(4)的另一端与烟水换热器(7)的烟气输入端(7-2)连接;
吸收式冷热水机组(2)的冷却水出水管与低温水换热器(8)的进水端连接,该低温水换热器(8)的出水管与吸收式冷热水机组(2)的回水端连接;
燃气发电机(1)的中冷水管出水管(22)与高温水换热器(9)的进水端连接,该高温水换热器(9)的出水管(23)与燃气发电机(1)的中冷水回水端连接;
热泵(10)供水出口依次与高温水换热器、低温水换热器以及烟水换热器的进出口相连,最后接至热泵(10)供水进口。
2.如权利要求1所述的三联供与热泵余热利用耦合系统,其特征在于:所述热泵(10)出水管依次经过高温水换热器(9)、温水换热器(8)、烟气换热器(7),流进热泵供水管,形成串联封闭系统;在热泵(10)两端并联有冷却塔(11)。
3.如权利要求1所述的三联供与热泵余热利用耦合系统,其特征在于:所述烟水换热器采用分层设计,烟气流通通道与水流通道相互间隔,且流通方向一致。
4.如权利要求3所述的三联供与热泵余热利用耦合系统,其特征在于:所述烟水换热器采用防腐蚀材料制成,换热板(7-6)顶面以及烟水换热器(7)底面为坡度设计,回收冷凝水;换热板(7-6)上表面及烟水换热器(7)底面均为斜坡形与水平面的夹角分别为小于90度的B和A。
5.如权利要求1或2或3或4所述的三联供与热泵余热利用耦合系统,其特征在于:所述烟水换热器冷凝水出口连接一水质处理装置,回收处理后的冷凝水。
6.如权利要求5所述的三联供与热泵余热利用耦合系统,其特征在于:吸收式冷热水机组(2)与燃气发电机(1)之间连接有缸套水回水管(21),在燃气发电机(1)的高温缸套水出水管(20)上串联有第一电动三通阀(14)和第二电动三通阀(19),在第一电动三通阀(14)与缸套水回水管(21)之间并联有散热水箱(5),在中冷水管出水管(22)上串联有第三电动三通阀(6),该第三电动三通阀(6)的第三端与第二电动三通阀(19)的第三端连接;在高温水换热器(9)的出水管(23)上串联有第四电动三通阀(24),该第四电动三通阀(24)的第三端与缸套水回水管(21)连接。
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