CN207600012U - 一种燃料/电的联合供热装置 - Google Patents

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郑海燕
何振勇
寇伟伟
郑忠英
李占越
王小宁
杨建�
卞泽州
王锡坤
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Abstract

本实用新型涉及一种燃料/电的联合供热装置，所述装置包括供热装置、热泵冷热联供装置以及相应的连接管道，满足夏季供冷及常年热水供给需求；所述供热装置同时设置燃料燃烧器配合盘管换热器供热和电加热器直接供热两种方式，通过经济分析合理选择其中一种加热方式，从而提高企业经济效益，符合节能减排的要求。

Description

一种燃料/电的联合供热装置
技术领域
本实用新型涉及一种燃料/电的联合供热装置，具体涉及一种采用燃料或电驱动的热泵同时供热供冷的装置。
背景技术
空气源热泵技术因其节能降耗以及环保方面的优势，越来越受到关注，应用越来越广泛。其结构简单、安装使用方便，运行费用为仅为单纯用电或者天然气供暖的三分之一甚至四分之一。
中国专利CN101059290A公开了氨水吸收式制冷与热泵两用系统及供冷与供热方法涉及以氨水为工质，利用低品位热能的制冷和热泵系统及采用该系统的供冷与供热方法，该系统包括发生器、精馏器、分凝器、溶液节流阀、吸收器、第一溶液换热器、第一溶液泵、贮液槽、过冷器、氨节流阀，该系统还包括再吸器、解析器、平衡液管、第二溶液换热器和第二溶液泵，其中，发生器、精馏器和分凝器串连连接，分凝器的氨气输出端通过氨气管线与再吸器的氨气输入端相连，使该装置在保证供热温度的前提下，系统内最高压力参数与制冷模式基本相同，从而在同一套氨水吸收式系统上，根据不同的季节，可以安全地实现制冷或热泵两用功能。该装置在供冷和供热两种模式下，系统内最高压力参数基本相同，供热模式和供冷模式同一时间只能二选一，不能同时实现供热供冷，无法满足同时供热供冷需求。
实用新型内容
本实用新型提出一种用于满足夏季供冷及常年热水供给需求的燃料/电的联合供热装置，其包括供热装置和热泵冷热联供装置；
所述供热装置包括用于容纳氨水溶液的壳体、位于壳体下部的稀氨水出口接管、设置于壳体中的盘管换热器和电加热器、与盘管换热器一端连接的(优选位于壳体外部的)燃料燃烧器、与盘管换热器另一端连接的烟气排放接口；燃料燃烧器上设置燃料及空气进料接口；
所述供热装置同时设置燃料燃烧器配合盘管换热器供热和电加热器直接供热两种方式；
所述热泵冷热联供装置包括发生器、氨气/氨水换热器(亦称精馏器)、分离器、氨水/稀氨换热器、溶液泵、吸收器、冷水取热换热器、过冷器、储液罐、蒸发器、高低压减压阀、制冷节流阀，其中氨气/氨水换热器包括氨气侧和氨水侧(通道)，过冷器包括液氨侧通道和氨气侧通道，氨水/稀氨换热器包括氨水侧通道和稀氨侧通道，冷水取热换热器包括水通道和氨气侧通道，吸收器包括冷水进口、热水出口以及设置在吸收器内并与冷水进口和热水出口相连接的换热管(盘管)；
所述发生器(氨气发生器)设置于供热装置壳体的顶部，优选与供热装置壳体制成一体，即发生器底部与供热装置壳体顶部相连接，并且形成一个相通的空间，
所述的热泵冷热联供装置，其发生器顶部出口连接氨气/氨水换热器氨气侧后接分离器，分离器底部接回至发生器的顶部液相入口，分离器顶部气相出口依次通过冷水取热换热器的氨气侧通道、过冷器的液氨侧通道、储液罐、制冷节流阀、蒸发器、过冷器的氨气侧通道依次连接至吸收器，吸收器出口连接溶液泵，溶液泵出口再依次连接氨气/氨水换热器氨水侧、氨水/稀氨换热器氨水侧通道，进一步返回至发生器顶部液相入口，组成同时供热及供冷的第一封闭循环，供热通过冷水取热换热器实现，供冷通过蒸发器实现；
发生器底部的稀氨水出口经由供热装置壳体底部连接氨水/稀氨换热器的稀氨侧通道、高低压减压阀，连接至吸收器的液相入口(稀氨水在吸收器吸收氨气形成溶液)，组成供热的第二封闭循环，冷水经吸收器上设置的冷水接口进入吸收器取热。
当采用燃料燃烧器配合盘管换热器供热方式时，其燃料及空气进入燃料燃烧器，燃料燃烧器连接盘管换热器的一端，火焰和烟气进入盘管换热器内部向进入供热装置内的氨水溶液供热，盘管换热器的另一端连接烟气排放管道；当采用电加热时，停掉燃烧器及天然气进料，打开电加热器进行电加热。
进一步地，所述分离器顶部气相出口管道分出一个支路，连接除霜阀，除霜阀后连接至蒸发器的入口。
进一步地，燃烧器位于壳体外部。
进一步地，发生器与供热装置制成一体。
所述供热装置设置的燃料燃烧器可以是天然气燃烧器、煤粉燃烧器、燃油燃烧器以及其它等价的燃烧器；所述供热装置还可采用烟气、蒸气等等价供热介质供热，供热装置壳体上设置供热介质入口，直接连接壳体内部的盘管换热器。
供热装置的供热方式通过经济分析合理选择，以天然气作为燃料为例，假设天然气热值为36MJ/Nm3，电价为n元/kWh，天然气价格为m元/Nm3，则：
当m>10n时，优先采用电加热；
当m<10n时，优先采用燃气加热。
使用上述燃料/电的联合供热装置同时供热供冷的方法包括：
当采用燃料燃烧器配合盘管换热器供热方式时，以天然气、煤粉、燃油等燃料进入燃料器中燃烧，当采用电加热方式时，则关闭天然气等燃料供应，打开电加热器直接供热，加热位于供热装置壳体内的氨水溶液，受热产生的氨气(大约1.5～3.5MPa，进一步2.0～3.0MPa， 100～170℃，进一步120～160℃)自发生器顶部引出后冷凝、分液，液相自分离器返回发生器，气相则依次通过冷水取热换热器(在冷水取热换热器降温至55～80℃，进一步60～75℃)和过冷器(在过冷器降温至-5～35℃，进一步-2～15℃液化)降温、液化、过冷成为液氨，液氨存于储液罐中，其中气相通过冷水取热换热器时实现供热；液氨经制冷节流阀节流降温，通过调节操作条件，此温度最低可降至-5～-20℃，优选-10～-15℃，优选约-15℃，通过蒸发器向环境供冷，液氨蒸发并进入过冷器进一步升温(至大约0～35℃，进一步5-20℃)、进入吸收器与稀氨水混合重新成为溶液；
蒸发出氨气的稀氨水(大约170～230℃)出供热装置后经氨气/稀氨换热器回收部分热量，经高低压减压阀降压(至0.02～2.5MPa，进一步至0.1～1.0MPa)，然后进入吸收器与氨气混合，通过吸收器实现供热(例如冷水通过设置于吸收器中的换热装置盘管)；生成的氨水溶液经溶液泵增压后依次经氨气/氨水换热器(经氨气/氨水换热器升温至大约60～130℃，进一步 80～110℃)和氨气/稀氨换热器(经氨气/稀氨换热器升温至100～200℃，进一步130～170℃) 升温，然后循环回发生器。
冷水经冷水取热换热器和吸收器的冷水换热管(盘管)后分别可得到例如50～65℃，优选约60℃的热水。
冬季气温较低而湿度较高时(如环境温度低于5℃，湿度高于70％时)，蒸发器表面易于结霜，则开启除霜阀对蒸发器除霜。
本实用新型的供热装置，与上述现有技术相比，利用了热泵的优势，同时又能最大限度的降低能耗。本实用新型可以实现以下三种模式：
夏季单独供冷；
夏季供冷及生活热水；
全年(适用于冬季环境温度高于-5℃的情况)单独供热。
附图说明
图1是本实用新型所述装置的装置图。
其中：1、发生器；2、氨气/氨水换热器；3、分离器；4、冷水取热换热器；5、过冷器；6、储液罐；7、制冷节流阀；8、蒸发器；9、吸收器；10、溶液泵；11、供热装置；12、氨水/稀氨换热器；13、高低压减压阀；14、盘管；15、燃料燃烧器；16、盘管换热器；17、电加热器；18、除霜阀；19、壳体；20、烟气排放接口；21、稀氨水出口接管。
具体实施方式
本实用新型涉及一种燃料/电的联合供热装置，其包括供热装置和热泵冷热联供装置，满足夏季供冷及常年热水供给需求；
所述供热装置包括用于容纳氨水溶液的壳体19、位于壳体下部的稀氨水出口接管21、设置于壳体中的盘管换热器16和电加热器17、与盘管换热器一端连接的(优选位于壳体外部的)燃料燃烧器15、与盘管换热器另一端连接的烟气排放接口20；燃料燃烧器上设置燃料及空气进料接口；
所述供热装置同时设置燃料燃烧器配合盘管换热器供热和电加热器直接供热两种方式；
所述热泵冷热联供装置包括发生器1、氨气/氨水换热器2、分离器3、氨水/稀氨换热器 12、溶液泵10、吸收器9、冷水取热换热器4、过冷器5、储液罐6、蒸发器8、高低压减压阀13、制冷节流阀7，其中氨气/氨水换热器2包括氨气侧和氨水侧(通道)，过冷器5包括液氨侧通道和氨气侧通道，氨水/稀氨换热器12包括氨水侧通道和稀氨侧通道，冷水取热换热器4包括水通道和氨气侧通道，吸收器9包括冷水进口、热水出口以及设置在吸收器9内并与冷水进口和热水出口相连接的盘管14；
所述发生器(氨气发生器)1设置于供热装置壳体19的顶部，优选与供热装置壳体制成一体，即发生器1底部与供热装置壳体18顶部相连接，并且形成一个相通的空间，
所述的热泵冷热联供装置，其发生器1顶部出口连接氨气/氨水换热器2氨气侧后接分离器3，分离器3底部接回至发生器1的顶部液相入口，分离器3顶部气相出口依次通过冷水取热换热器4的氨气侧通道、过冷器5的液氨侧通道、储液罐6、制冷节流阀7、蒸发器8、过冷器5的氨气侧通道依次连接至吸收器9，吸收器9出口连接溶液泵10，溶液泵10出口再连接氨气/氨水换热器2氨水侧、氨水/稀氨换热器12氨水侧通道，进一步返回至发生器1顶部液相入口，组成同时供热及供冷的第一封闭循环，供热通过冷水取热换热器4实现，供冷通过蒸发器8实现；
发生器1底部的稀氨水出口21经由供热装置壳体19底部连接氨水/稀氨换热器12的稀氨侧通道、高低压减压阀13，连接至吸收器9的液相入口(稀氨水在吸收器吸收氨气形成溶液)，组成供热的第二个封闭循环，冷水经吸收器9上设置的冷水接口进入吸收器9取热。
当采用燃料燃烧器配合盘管换热器供热方式时，其燃料及空气进入燃料燃烧器，燃料燃烧器连接盘管换热器的一端，火焰和烟气进入盘管换热器内部向进入供热装置内的氨水溶液供热，盘管换热器的另一端连接烟气排放管道；当采用电加热时，停掉燃烧器及天然气进料，打开电加热器进行电加热。
进一步地，所述分离器顶部气相出口管道分出一个支路，连接除霜阀，除霜阀后连接至蒸发器的入口。
燃烧器优选位于壳体19外部。
发生器1优选与供热装置制成一体。
所述供热装置设置的燃料燃烧器可以是天然气燃烧器、煤粉燃烧器、燃油燃烧器以及其它等价的燃烧器；所述供热装置还可采用烟气、蒸气等等价供热介质供热，供热装置壳体上设置供热介质入口，直接连接壳体内部的盘管换热器。
供热装置的供热方式通过经济分析合理选择，以天然气作为燃料为例，假设天然气热值为36MJ/Nm3，电价为n元/kWh，天然气价格为m元/Nm3，则：
当m>10n时，优先采用电加热；
当m<10n时，优先采用燃气加热。
使用所述燃料/电的联合供热装置同时供热供冷的方法包括：
当采用燃料燃烧器配合盘管换热器供热方式时，以天然气、煤粉、燃油等燃料进入燃料器中燃烧，当采用电加热方式时，则关闭天然气等燃料供应，打开电加热器直接供热，加热位于供热装置壳体内的氨水溶液，受热产生的氨气(大约1.5～3.5MPa，100～170℃)自发生器顶部引出后冷凝、分液，液相自分离器返回发生器，气相则依次通过冷水取热换热器(在冷水取热换热器降温至55～80℃)和过冷器(在过冷器降温至-5～35℃液化)降温、液化、过冷成为液氨，液氨存于储液罐中，其中气相通过冷水取热换热器时实现供热；液氨经制冷节流阀节流降温，通过调节操作条件，此温度最低可降至-5～-20℃，优选-10～-15℃，优选约-15℃，通过蒸发器向环境供冷，液氨蒸发并进入过冷器进一步升温(至大约0～35℃)、进入吸收器与稀氨水混合重新成为溶液；
蒸发出氨气的稀氨水(大约170～230℃)出供热装置后经氨气/稀氨换热器回收部分热量，经高低压减压阀降压(至0.02～2.5MPa)，然后进入吸收器与氨气混合，通过设置于吸收器中的盘管实现供热；生成的氨水溶液经溶液泵增压后依次经氨气/氨水换热器(经氨气/氨水换热器升温至大约60～130℃)和氨气/稀氨换热器(经氨气/稀氨换热器升温至100～200℃)升温，然后循环回发生器。
冷水经冷水取热换热器4和吸收器9的冷水盘管14后分别可得到约60℃的热水。
冬季气温较低而湿度较高时(如环境温度低于5℃，湿度高于70％时)，蒸发器表面易于结霜，则开启除霜阀对蒸发器除霜。
本实用新型可以实现以下三种模式：
夏季单独供冷；
夏季供冷及生活热水；
全年(适用于冬季环境温度高于-5℃的情况)单独供热。

Claims (6)

1.一种燃料/电的联合供热装置，其包括供热装置和热泵冷热联供装置；
所述供热装置包括用于容纳氨水溶液的壳体、位于壳体下部的稀氨水出口接管、设置于壳体中的盘管换热器和电加热器、与盘管换热器一端连接的燃料燃烧器、与盘管换热器另一端连接的烟气排放接口；燃料燃烧器上设置燃料及空气进料接口；
所述供热装置同时设置燃料燃烧器配合盘管换热器供热和电加热器直接供热两种方式；
所述热泵冷热联供装置包括发生器、氨气/氨水换热器、分离器、氨水/稀氨换热器、溶液泵、吸收器、冷水取热换热器、过冷器、储液罐、蒸发器、高低压减压阀、制冷节流阀，其中氨气/氨水换热器包括氨气侧和氨水侧通道，过冷器包括液氨侧通道和氨气侧通道，氨水/稀氨换热器包括氨水侧通道和稀氨侧通道，冷水取热换热器包括水通道和氨气侧通道，吸收器包括冷水进口、热水出口以及设置在吸收器内并与冷水进口和热水出口相连接的换热管；
所述发生器设置于供热装置壳体的顶部，
所述的热泵冷热联供装置，其发生器顶部出口连接氨气/氨水换热器氨气侧后接分离器，分离器底部接回至发生器的顶部液相入口，分离器顶部气相出口依次通过冷水取热换热器的氨气侧通道、过冷器的液氨侧通道、储液罐、制冷节流阀、蒸发器、过冷器的氨气侧通道依次连接至吸收器，吸收器出口连接溶液泵，溶液泵出口再连接氨气/氨水换热器氨水侧、氨水/稀氨换热器氨水侧通道，进一步返回至发生器顶部液相入口，组成同时供热及供冷的第一封闭循环，供热通过冷水取热换热器实现，供冷通过蒸发器实现；
发生器底部的稀氨水出口经由供热装置壳体底部连接氨水/稀氨换热器的稀氨侧通道、高低压减压阀，连接至吸收器的液相入口，组成供热的第二个封闭循环，冷水经吸收器上设置的冷水接口进入吸收器取热。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，发生器与供热装置壳体制成一体，发生器底部与供热装置壳体顶部相连接，并且形成一个相通的空间。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述分离器顶部气相出口管道分出一个支路，连接除霜阀，除霜阀后连接至蒸发器的入口。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，燃烧器位于壳体外部。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述供热装置设置的燃料燃烧器是天然气燃烧器、煤粉燃烧器、或燃油燃烧器。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于；所述供热装置采用烟气、蒸气或等价供热介质供热，供热装置壳体上设置供热介质入口，直接连接壳体内部的盘管换热器。
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CN111795420A (zh) * 2020-06-03 2020-10-20 优艾特仪表科技成都有限公司 一种气电混合加热控制系统及其控制方法

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