CN208688027U - 一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，涉及集中制冷加热系统领域，包括水源热泵冷热水机组单元Ⅰ、冷水循环泵单元Ⅱ、热水循环泵单元Ⅲ、冷却加热水循环泵单元Ⅳ、换热器单元Ⅴ、至少两个补水定压排气单元Ⅵ、天然气加热单元Ⅶ、切换阀门组Ⅷ、低温工业循环冷却水系统Ⅸ、空调末端装置Ⅹ、分水器Ⅺ和集水器Ⅻ。本实用新型的有益效果是，基于水源热泵冷热水机组的原理，结合天然气加热及空调系统制冷加热过程的能量转移特点，可以将水源热泵冷热水机组单元Ⅰ作为纽带，将低温工业循环冷却水系统Ⅸ、空调末端装置Ⅹ、天然气加热单元Ⅶ整合在一起，消耗少量电能，实现热量在建筑中、循环水中、天然气中相互转移。

Description

一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统

技术领域

本实用新型涉及集中制冷加热系统领域，特别是一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统。

背景技术

燃气－蒸汽联合循环电厂采用天然气作为燃料。通常燃气－蒸汽联合循环机组对入口天然气温度有一定要求，但冬季环境温度较低，并且经过调压站的减压过程，将导致天然气温度进一步降低，无法满足机组对入口天然气温度的要求。因此，需要对进入机组的天然气进行加热处理，常规的加热方案有电加热、水浴炉加热等，这些加热方案均需额外消耗一定的能源。

和燃煤电厂的湿冷发电机组类似，燃气－蒸汽联合循环电厂也存在一套为汽轮机及其他辅机服务的循环冷却水系统，此系统通过循环水冷却汽轮机发电之后的乏汽和一些辅助机械设备，利用水的蒸发冷却原理，将乏汽和辅机设备中的废热通过循环冷却水与空气的热质交换过程排放到环境空气中。

燃机电厂为了维持正常生产或是为给员工提供舒适的工作生活环境，均需要根据室外气象条件和生产工艺要求为生产厂区的工艺建筑及生产附属辅助建筑或员工生活休息建筑供冷和/或供热。

当燃机电厂仅有供冷需求时，通常可选用风冷式或冷却塔式冷水机组及与其关联应用的末端装置为建筑或工艺设备供冷。对于风冷式冷水机组，夏季室外环境空气温度较高，冷凝温度升高，使得机组效率降低。对于冷却塔式冷水机组，需要设置相应的冷却塔及相关系统，增加投资，占用建筑空间。

当燃机电厂根据季节特点分别有供冷供热需求时，通常可选用空气源热泵冷热水机组及与其关联应用的末端装置为建筑或工艺设备供冷供热。但冬季室外环境空气温度较低，蒸发温度降低，能效比也降低，某些地区甚至会出现蒸发器结霜现象，严重影响制热效果；夏季室外环境空气温度较高，冷凝温度升高，使得机组能效降低。当选用锅炉生产的热媒供热，由于锅炉能源利用率较低，节能效果远不如热泵供热系统。

无论是供冷工况还是供热工况均需消耗一定的能源，其中用于驱动制冷或供热设备的能源是必不可少的，对于制冷工况还将向外界排放一定的余热，这部分余热属于低品质热能很难被重新利用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了降低能源消耗，设计了一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，包括水源热泵冷热水机组单元Ⅰ、冷水循环泵单元Ⅱ、热水循环泵单元Ⅲ、冷却加热水循环泵单元Ⅳ、换热器单元Ⅴ、至少两个补水定压排气单元Ⅵ、天然气加热单元Ⅶ、切换阀门组Ⅷ、低温工业循环冷却水系统Ⅸ、空调末端装置Ⅹ、分水器Ⅺ和集水器Ⅻ，其中，所述切换阀门组Ⅷ包括阀门组ⅧA、阀门组ⅧB、阀门组ⅧC、阀门组ⅧD、阀门组ⅧE、阀门组ⅧF、阀门组ⅧG、阀门组ⅧH、阀门组ⅧI、阀门组ⅧJ、阀门组ⅧK、阀门组ⅧM和阀门组ⅧN；所述水源热泵冷热水机组单元Ⅰ包括出口ⅠA、出口ⅠB、进口ⅠA和进口ⅠB，所述出口ⅠA并联支路ⅠAA、支路ⅠAB和支路ⅠAC，所述出口ⅠB并联支路ⅠBA和支路ⅠBB，所述支路ⅠAA通过阀门组ⅧD连通分水器Ⅺ，所述支路ⅠAB通过阀门组ⅧC连通天然气加热单元Ⅶ，所述支路ⅠAC通过阀门组ⅧF连通换热器单元Ⅴ，所述支路ⅠBA通过阀门组ⅧA连通分水器Ⅺ，所述支路ⅠBB通过阀门组ⅧG连通换热器单元Ⅴ；所述天然气加热单元Ⅶ出口端连通热水循环泵单元Ⅲ，其中一所述补水定压排气单元Ⅵ连通热水循环泵单元Ⅲ，所述换热器单元Ⅴ的出口端通过阀门组ⅧI连通热水循环泵单元Ⅲ且通过阀门组ⅧH连通冷水循环泵单元Ⅱ，所述热水循环泵单元Ⅲ的出口端连通进口ⅠA,所述冷水循环泵单元Ⅱ的出口端连通进口ⅠB，所述分水器Ⅺ的出口端依次连通空调末端装置Ⅹ和集水器Ⅻ，所述集水器Ⅻ的出口端通过阀门组ⅧE连通热水循环泵单元Ⅲ，所述集水器Ⅻ的出口端通过阀门组ⅧB连通冷水循环泵单元Ⅱ，另一所述补水定压排气单元Ⅵ连通冷水循环泵单元Ⅱ，所述换热器单元Ⅴ、冷却加热水循环泵单元Ⅳ和低温工业循环冷却水系统Ⅸ形成闭合回路。

另外，本系统运行所需的其它辅助管道、阀门、附件等在此不做一一说明。其主要包括用于连接各个单元的管道、用于调节和关断系统的各种手动和电动阀门、用于显示温度和压力的温度计和压力表、用于实现各末端装置和工艺设备环路水力平衡的平衡阀等。

进一步的，所述水源热泵冷热水机组单元Ⅰ设有出口ⅠA、出口ⅠB、进口ⅠA和进口ⅠB；所述水源热泵冷热水机组单元Ⅰ中所并联的每台水源热泵冷热水机组均包括蒸发器Ⅰ、压缩机Ⅰ、冷凝器Ⅰ和膨胀阀Ⅰ，所述蒸发器Ⅰ、压缩机Ⅰ、冷凝器Ⅰ和膨胀阀Ⅰ依次顺序连通形成制冷剂的闭合环路，所述冷凝器Ⅰ还分别与出口ⅠA和进口ⅠA连接，所述蒸发器Ⅰ还分别与出口ⅠB和进口ⅠB连接。该水源热泵冷热水机组单元Ⅰ选型应根据制冷制热量范围，经过性能价格综合比较后确定，总装机容量应根据计算负荷确定。该机组单元的机型通常有涡旋式、活塞式、螺杆式、离心式，其属于成套设备，可以直接购买。

进一步的，所述冷水循环泵单元Ⅱ由数套冷水循环泵组并联而成，所述冷水循环泵组Ⅱ包括连通形成单一通路的水泵Ⅱ、可曲挠软连接Ⅱ、过滤器Ⅱ、止回阀Ⅱ和关断阀门Ⅱ。冷水循环泵单元Ⅱ主要功能是实现蒸发器Ⅰ与空调末端装置Ⅹ(夏季和春秋季部分时段)和/或水水换热器Ⅴ(春秋季、冬季)之间的水循环。水泵Ⅱ的台数和流量宜与水源热泵冷热水机组单元Ⅰ的台数和流量相对应，扬程根据所处系统的阻力确定。关断阀门Ⅱ可选用蝶阀、截止阀等。

进一步的，所述热水循环泵单元Ⅲ由数套热水循环泵组并联而成，所述热水循环泵组Ⅲ包括连通形成单一通路的水泵Ⅲ、过滤器Ⅲ、可曲挠软连接Ⅲ、止回阀Ⅲ和关断阀门Ⅲ。热水循环泵单元Ⅲ主要功能是实现冷凝器Ⅰ与天然气加热装置(全年)或分水器Ⅺ、集水器Ⅻ(冬季空调供热)之间的水循环。水泵Ⅲ的台数和流量宜与水源热泵冷热水机组单元Ⅰ的台数和流量相对应，扬程根据所处系统的阻力确定。关断阀门Ⅲ可选用蝶阀、截止阀等。

进一步的，所述冷却加热水循环泵单元Ⅳ包括冷却水循环泵单元Ⅳ和加热水循环泵单元Ⅳ；所述冷却水循环泵单元Ⅳ通过阀门组ⅧJ连通换热器单元Ⅴ，所述加热水循环泵单元Ⅳ通过阀门组ⅧK连通换热器单元Ⅴ；所述冷却水循环泵单元Ⅳ至少包括两套冷却水循环泵组Ⅳ，所述加热水循环泵单元Ⅳ至少包括两套加热水循环泵组Ⅳ，所述冷却水循环泵组Ⅳ和加热水循环泵组Ⅳ均包括连通形成单一通路的水泵Ⅳ、过滤器Ⅳ、可曲挠软连接Ⅳ、止回阀Ⅳ和关断阀门Ⅳ。冷却加热水循环泵单元Ⅳ共分两类，一类为冷却水循环泵单元Ⅳ，其功能是从循环水前池Ⅸ取水，经过滤处理后进入水水换热器Ⅴ冷却热水，最后通过管道排入水工专业循环水的回水管；另一类为加热水循环泵单元Ⅳ，其功能是从循环水的回水管上取水，经过滤处理后进入水水换热器Ⅴ加热冷水，最后通过管道排入水工专业的循环水前池Ⅸ。水泵Ⅳ的流量根据计算得到的冷却量和加热量确定，扬程根据所处系统的阻力确定。关断阀门Ⅳ可选用蝶阀、截止阀等。

进一步的，所述换热器单元Ⅴ由数套换热器组Ⅴ并联而成，所述换热器组Ⅴ包括水水换热器Ⅴ、关断阀门Ⅴ、温度计和压力表。所述换热器单元Ⅴ主要功能是将水工专业的循环水与其他系统的循环水隔离，既使系统间的热量充分交换，又保证其他闭式系统的水质不被污染。此单元可以由若干套水水换热器Ⅴ和关断阀门Ⅴ并联而成，并联数量根据换热量确定，同时出于安全运行角度的考虑，水水换热器Ⅴ留有一定的备用。

进一步的，所述补水定压排气单元Ⅵ包括常压隔膜罐Ⅵ、补水泵Ⅵ、补水箱Ⅵ、控制单元Ⅵ和除盐水补水管Ⅵ。补水定压排气单元Ⅵ主要功能是实现水系统的补水、定压、排气以及接纳膨胀水。定压点设在冷水循环泵单元Ⅱ和热水循环泵单元Ⅲ入口，定压压力根据所在系统高度确定并留有一定裕量，补水量通常按系统循环水量2％考虑，补水水源来自化学专业提供的除盐水补水管。其属于成套设备，可以直接购买，也可以由各个部件自行组装连接。

进一步的，所述天然气加热单元Ⅶ为水-天然气换热装置。天然气加热单元Ⅶ为全年用热装置，实现提高天然气温度的功能，可采用水-天然气换热装置，如盘管表面式加热器。根据季节不同，加热装置加热量会有所区别，夏季气温较高，天然气温度随之升高，达到入口温度要求所需加热量最小；冬季气温较低，天然气温度随之降低，达到入口温度要求所需加热量最大；春秋季所需加热量居中。

进一步的，切换阀门组Ⅷ分布于系统中各处管道上，主要由关断阀门和电动二通阀组成，部分阀门组还包含电动调节阀，这些阀门组不同的启闭组合可以使系统实现不同的功能，满足不同季节电厂的不同运行需求。包含电动调节阀的阀门组还起到调节水量的功能。

进一步的，所述低温工业循环冷却水系统Ⅸ包括第一自然通风冷却塔Ⅸ、两个循环水池Ⅸ、循环水前池Ⅸ、两个循环水泵Ⅸ、两个凝汽器Ⅸ、第二自然通风冷却塔Ⅸ、第一联锁阀门组Ⅸ和第二联锁阀门组Ⅸ，所述第一自然通风冷却塔Ⅸ和第二自然通风冷却塔Ⅸ分别对应一个循环水池Ⅸ，所述第一自然通风冷却塔Ⅸ的循环冷却水供水管通过第一联锁阀门组Ⅸ连接阀门组ⅧM和加热水循环泵单元Ⅳ，所述第二自然通风冷却塔Ⅸ的循环冷却水供水管通过第二联锁阀门组Ⅸ连接阀门组ⅧM和加热水循环泵单元Ⅳ，；每一个所述循环水池Ⅸ均与循环水前池Ⅸ连通；所述循环水前池Ⅸ依次连接循环水泵Ⅸ和凝汽器Ⅸ，所述循环水前池Ⅸ还通过阀门组ⅧN连通换热器单元Ⅴ，所述循环水前池Ⅸ与冷却加热水循环泵单元Ⅳ连通。低温工业循环冷却水系统Ⅸ主要功能是将汽轮机排汽冷凝成水供锅炉重新使用并在汽轮机排汽处提供一定真空度。

进一步的，空调末端装置Ⅹ通常指组合空调、风机盘管、新风机组、空气处理机组等应用冷热水作为冷热媒的空调设备。

进一步的，分水器和集水器Ⅻ用于分配和收集空调末端装置所用的冷热媒，并起到一定的压力平衡作用。分水器Ⅺ和集水器Ⅻ之间宜通过管道连接并设置压差控制阀。

进一步的，所述冷水循环泵单元Ⅱ并联一套旁流综合水处理器Ⅱ。其作用是对冷水进行处理，保持冷水水质，保证进入水水换热器Ⅴ和蒸发器Ⅰ的冷水满足机组和设备对进水水质的要求，对水水换热器Ⅴ和水源热泵冷热水机组Ⅰ起到保护作用。

进一步的，所述热水循环泵单元Ⅲ并联一套旁流综合水处理器Ⅲ。其作用是对热水进行处理，保持热水水质，保证进入天然气加热单元Ⅶ和冷凝器Ⅰ的热水满足机组和设备对进水水质的要求，对天然气加热单元Ⅶ和水源热泵冷热水机组Ⅰ起到保护作用。

本实用新型的有益效果是：

水源热泵冷热水机组单元在夏季将建筑物或工艺设备中的余热一部分转移到水源中另一部分用于加热天然气，由于水源温度低且水的比热较大，所以可以高效地带走热量；而冬季，水源热泵冷热水机组单元则从水源中提取能量，根据热泵原理通过载冷剂提升温度后送到建筑物中或工艺设备上以及天然气加热装置中。通常水源热泵冷热水机组单元组消耗1kW的能量，空调末端装置Ⅹ和(或)天然气加热装置可以得到4kW以上的热量或冷量。

在燃气－蒸汽联合循环电厂，由于生产工艺特点，往往存在低温工业循环冷却水，可选用水源热泵冷热水机组利用低温工业循环冷却水为厂区供冷或供热。冬季低温工业循环冷却水比环境空气温度高，使得蒸发温度提高，能效比提高；夏季低温工业循环冷却水比环境空气温度低，使得冷凝温度降低，机组效率提高；而且水源热泵使用低温工业循环冷却水和建筑中的余热供热，一定程度地回收利用了难以利用的废热，提高能源利用效率，起到高效节能的效果。同时水源热泵机组可以一机多用，既可制冷又可供热，特定环境下省去了其他供热系统。再有，低温工业循环冷却水温度相对稳定，热容量巨大，保证了系统的高效性和经济性，不存在冬季除霜和夏季主机高温的工作环境恶劣问题。

基于水源热泵冷热水机组的原理，结合天然气加热及空调系统制冷加热过程的能量转移特点，可以将水源热泵冷热水机组单元Ⅰ作为纽带，将低温工业循环冷却水系统Ⅸ、空调末端装置Ⅹ、天然气加热单元Ⅶ整合在一起，消耗少量电能，实现热量在建筑中、循环水中、天然气中相互转移，相比各自独立的常规系统，可以显著地节能降耗。应用本系统，天然气获得的热量和空调末端装置的制冷制热量是系统所消耗电能的数倍。

附图说明

图1是本实用新型一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统的连接示意简图；

图2是本实用新型一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统的完整流程图；

图3是本实用新型图2中水源热泵冷热水机组单元Ⅰ的连接示意图；

图4是本实用新型图2中冷水循环泵单元Ⅱ的连接示意图；

图5是本实用新型图2中热水循环泵单元Ⅲ的连接示意图；

图6是本实用新型图2中冷却加热水循环泵单元Ⅳ的连接示意图；

图7是本实用新型图2中换热器单元Ⅴ的连接示意图；

图8是本实用新型图2中补水定压排气单元Ⅵ的连接示意图；

图9是本实用新型图2中天然气加热单元Ⅶ的连接示意图；

图10是本实用新型图2中低温工业循环冷却水系统Ⅸ的连接示意图；

图11是本实用新型图2中空调末端装置Ⅹ、分水器Ⅺ和集水器Ⅻ的连接示意图；

图12是本实用新型夏季燃气加热及空调供冷工况连接示意简图；

图13是本实用新型春、秋季燃气加热及空调供冷工况连接示意简图；

图14是本实用新型春、秋季燃气加热工况连接示意简图；

图15是本实用新型冬季燃气加热及空调供热工况连接示意简图；

图16是本实用新型燃机停运及空调供冷工况连接示意简图；

图17是本实用新型燃机停运及空调供热工况连接示意简图。

以上各图中，

1、水源热泵冷热水机组单元Ⅰ；101、蒸发器Ⅰ；102、压缩机Ⅰ；103、冷凝器Ⅰ；104、膨胀阀Ⅰ；

2、冷水循环泵单元Ⅱ；201、水泵Ⅱ；202、过滤器Ⅱ；203、可曲挠软连接Ⅱ；204、止回阀Ⅱ；205、关断阀门Ⅱ；206、旁流综合水处理器Ⅱ；

3、热水循环泵单元Ⅲ；301、水泵Ⅲ；302、过滤器Ⅲ；303、可曲挠软连接Ⅲ；304、止回阀Ⅲ；305、关断阀门Ⅲ；306、旁流综合水处理器Ⅲ；

4、冷却加热水循环泵单元Ⅳ；41、冷却水循环泵单元Ⅳ；42、加热水循环泵单元Ⅳ；401、水泵Ⅳ；402、过滤器Ⅳ；403、可曲挠软连接Ⅳ；404、止回阀Ⅳ；405、关断阀门Ⅳ；

5、换热器单元Ⅴ；501、水水换热器Ⅴ；502、关断阀门Ⅴ；503、温度计Ⅴ；504、压力表Ⅴ；

6、补水定压排气单元Ⅵ；601、常压隔膜罐；602、补水泵；603、补水箱；604、控制单元；

7、天然气加热单元Ⅶ；

8、切换阀门组Ⅷ；801、阀门组ⅧA；802、阀门组ⅧB；803、阀门组ⅧC；804、阀门组ⅧD；805、阀门组ⅧE；806、阀门组ⅧF；807、阀门组ⅧG；808、阀门组ⅧH；809、阀门组ⅧI；810、阀门组ⅧJ；811、阀门组ⅧK；812、阀门组ⅧM；813、阀门组ⅧN；

9、低温工业循环冷却水系统Ⅸ；901、第一自然通风冷却塔Ⅸ；902、循环水池Ⅸ；903、循环水前池Ⅸ；904、循环水泵Ⅸ；905、凝汽器Ⅸ；906、第二自然通风冷却塔Ⅸ；907、第一联锁阀门组Ⅸ；908、第二联锁阀门组Ⅸ；

10、空调末端装置Ⅹ；

11、分水器Ⅺ；

12、集水器Ⅻ。

管道标记：LG-冷水供水管，LH-冷水回水管，RG-热水供水管，RH-热水回水管，LQG-冷却水供水管，LQH-冷却水回水管，RYG-热源水供水管，RYH-热源水回水管，M-补水管。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

本申请的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，如图1和图2所示，包括水源热泵冷热水机组单元Ⅰ1、冷水循环泵单元Ⅱ2、热水循环泵单元Ⅲ3、冷却加热水循环泵单元Ⅳ4、换热器单元Ⅴ5、至少两个补水定压排气单元Ⅵ6、天然气加热单元Ⅶ7、切换阀门组Ⅷ8、低温工业循环冷却水系统Ⅸ9、空调末端装置Ⅹ10、分水器Ⅺ11和集水器Ⅻ12，其中，切换阀门组Ⅷ8包括阀门组ⅧA801、阀门组ⅧB802、阀门组ⅧC803、阀门组ⅧD804、阀门组ⅧE805、阀门组ⅧF806、阀门组ⅧG807、阀门组ⅧH808、阀门组ⅧI809、阀门组ⅧJ810、阀门组ⅧK811、阀门组ⅧM812和阀门组ⅧN813；水源热泵冷热水机组单元Ⅰ1包括出口ⅠA、出口ⅠB、进口ⅠA和进口ⅠB，出口ⅠA并联支路ⅠAA、支路ⅠAB和支路ⅠAC，出口ⅠB并联支路ⅠBA和支路ⅠBB，支路ⅠAA通过阀门组ⅧD804连通分水器Ⅺ11，支路ⅠAB通过阀门组ⅧC803连通天然气加热单元Ⅶ7，支路ⅠAC通过阀门组ⅧF806连通换热器单元Ⅴ5，支路ⅠBA通过阀门组ⅧA801连通分水器Ⅺ11，支路ⅠBB通过阀门组ⅧG807连通换热器单元Ⅴ5；天然气加热单元Ⅶ7出口端连通热水循环泵单元Ⅲ3，其中一补水定压排气单元Ⅵ6连通热水循环泵单元Ⅲ3，换热器单元Ⅴ5的出口端通过阀门组ⅧI809连通热水循环泵单元Ⅲ3且通过阀门组ⅧH808连通冷水循环泵单元Ⅱ2，热水循环泵单元Ⅲ3的出口端连通进口ⅠA,冷水循环泵单元Ⅱ2的出口端连通进口ⅠB，分水器Ⅺ11的出口端依次连通空调末端装置Ⅹ10和集水器Ⅻ12，集水器Ⅻ12的出口端通过阀门组ⅧE805连通热水循环泵单元Ⅲ3，集水器Ⅻ12的出口端通过阀门组ⅧB802连通冷水循环泵单元Ⅱ2，另一补水定压排气单元Ⅵ6连通冷水循环泵单元Ⅱ2，换热器单元Ⅴ5、冷却加热水循环泵单元Ⅳ4和低温工业循环冷却水系统Ⅸ9形成闭合回路。其中，水源热泵冷热水机组单元Ⅰ1、冷水循环泵单元Ⅱ2、热水循环泵单元Ⅲ3、冷却加热水循环泵单元Ⅳ4、换热器单元Ⅴ5、补水定压排气单元Ⅵ6、天然气加热单元Ⅶ7、切换阀门组Ⅷ8、低温工业循环冷却水系统Ⅸ9、空调末端装置Ⅹ10、分水器Ⅺ11和集水器Ⅻ12的具体连接示意图参考图2至图11。

本申请的控制系统主要由水源热泵冷热水机组单元Ⅰ自带的机组控制系统、补水定压排气单元Ⅵ自带的控制系统、空调末端装置Ⅹ自带的控制系统等成套设备自带的控制系统以及将他们连接起来进行集中控制的控制系统组成，集中控制系统同时还通过有线或无线连接的方式接收温度、流量、压力等测量仪表反馈的信号，并根据信号控制各个水泵、电动阀门、成套设备等进行相关动作以达到自动控制系统运行的目的，减少人为操作工作量。

根据季节不同会有如下几种运行模式。

一：夏季燃气加热及空调供冷工况

如图12所示，夏季，空调末端装置Ⅹ10无供热需求且供冷需求达到最大的设计值，同时天然气加热单元Ⅶ7所需供热量最小，此时空调系统向外排出的余热不足以完全被天然气加热单元Ⅶ7利用，剩余部分余热将被低温工业循环冷却水系统Ⅸ9吸收排放。系统主要包含四个循环。

冷水循环：由蒸发器Ⅰ101制备出的冷水通过分水器Ⅺ11和管道送至空调末端装置Ⅹ10处，为房间和工艺设备制冷，吸收余热后的冷水温度升高，经由管道、集水器Ⅻ12冷水循环泵单元Ⅱ2回到蒸发器Ⅰ101，将吸收的余热释放给制冷剂温度降低，重新进入分水器Ⅺ11开始新的循环。

制冷剂循环：低温低压气液两相制冷剂在蒸发器Ⅰ101中吸收了冷水带来的余热变成低压制冷剂蒸气进入压缩机Ⅰ102，被压缩的制冷剂变成高温高压蒸气后进入冷凝器Ⅰ103，受到热水的冷却将余热和压缩机Ⅰ102做功传递给热水，自身凝结成高压液体，再经膨胀阀Ⅰ104节流后变成低温低压气液两相状态重新进入蒸发器Ⅰ101开始新的循环。

热水循环：由冷凝器Ⅰ103制备出的热水一部分通过管道进入天然气加热单元Ⅶ7将余热和压缩机Ⅰ102做功传递给天然气使其温度升高，热水失去热量后温度降低，经由管道、热水循环泵单元Ⅲ3回到冷凝器Ⅰ103，吸收制冷剂释放的余热和压缩机Ⅰ102做功温度升高开始新的循环。另一部分通过管道进入换热器单元Ⅴ5，将余热和压缩机Ⅰ102做功传递给低温工业循环冷却水系统Ⅸ9后温度降低，经由管道、热水循环泵单元Ⅲ回到冷凝器Ⅰ103，吸收制冷剂释放的余热和压缩机Ⅰ102做功温度升高开始新的循环，此部分水量可通过阀门组ⅧI809进行调节。两部分热水出冷凝器Ⅰ103后分离，在进入热水循环泵单元Ⅲ3前汇合。

低温工业循环冷却水循环：冷却水在换热器单元Ⅴ5吸收余热和压缩机Ⅰ102做功后温度升高，之后回到自然通风冷却塔901或(和)906被冷却，温度降低后经循环水池902、循环水前池903和冷却加热水循环泵单元4进入换热器单元Ⅴ5开始新的循环。

此种运行模式不包括燃机发电供热机组停运状况，切换阀门组启闭状态如下：开启的有阀门组ⅧA801、阀门组ⅧB802、阀门组ⅧC803、阀门组ⅧF806、阀门组ⅧI809、阀门组ⅧJ810、阀门组ⅧM812；关闭的有阀门组ⅧG807、阀门组ⅧH808、阀门组ⅧD804、阀门组ⅧE805、阀门组ⅧK811、阀门组ⅧN813。第一联锁阀门组Ⅸ907、第二联锁阀门组Ⅸ908的启闭与其所对应的第一自然通风冷却塔Ⅸ901、第二自然通风冷却塔Ⅸ906的运行与否对应。

二、春、秋季燃气加热及空调供冷工况

如图13所示，春秋季，空调末端装置Ⅹ10无供热需求，只有部分供冷需求，同时天然气加热单元Ⅶ7所需供热量居中，此时空调系统向外排出的余热不能满足天然气加热单元Ⅶ7所需的热量，加热天然气所需热量的不足部分将从低温工业循环冷却水系统Ⅸ9中提取。系统主要包含四个循环。

冷水循环：由蒸发器Ⅰ101制备出的冷水一部分通过分水器Ⅺ11和管道送至空调末端装置Ⅹ10处，为房间和工艺设备制冷，吸收余热后的冷水温度升高，经由管道、集水器Ⅻ12、冷水循环泵单元Ⅱ2回到蒸发器Ⅰ101，将吸收的余热释放给制冷剂温度降低，重新进入分水器Ⅺ11开始新的循环。另一部分通过管道进入换热器单元Ⅴ5，吸收低温工业循环冷却水中凝汽器Ⅸ905余热温度升高，经由管道、冷水循环泵单元Ⅱ2回到蒸发器Ⅰ101，将吸收的余热释放给制冷剂温度降低重新开始新的循环，此部分水量可通过切换阀门组808进行调节。两部分冷水出蒸发器Ⅰ101后分离，在进入冷水循环泵单元Ⅱ2前汇合。

制冷剂循环：低温低压气液两相制冷剂在蒸发器Ⅰ101中吸收了冷水带来的两种余热变成低压制冷剂蒸气进入压缩机Ⅰ102，被压缩的制冷剂变成高温高压蒸气后进入冷凝器Ⅰ103，受到热水的冷却将两种余热和压缩机Ⅰ102做功传递给热水，自身凝结成高压液体，再经膨胀阀Ⅰ104节流后变成低温低压气液两相状态重新进入蒸发器Ⅰ101开始新的循环。

热水循环：由冷凝器Ⅰ103制备出的热水通过管道进入天然气加热单元Ⅶ7将两种余热和压缩机Ⅰ102做功传递给天然气使其温度升高，热水失去热量后温度降低，经由管道、热水循环泵单元Ⅲ3回到冷凝器Ⅰ103，吸收制冷剂释放的两种余热和压缩机Ⅰ102做功温度升高开始新的循环。

低温工业循环冷却水循环：此模式低温工业循环冷却水为本系统的热源水。热源水在换热器单元Ⅴ5释放凝汽器余热后温度降低，回到循环水前池Ⅸ903用于冷却凝汽器Ⅸ905，在凝汽器Ⅸ905中吸收余热后温度升高，经冷却加热水循环泵单元Ⅳ4进入换热器单元Ⅴ5开始新的循环。

此种运行模式不包括燃机发电供热机组停运状况，切换阀门组启闭状态如下：开启的有阀门组ⅧA801、阀门组ⅧB802、阀门组ⅧG807、阀门组ⅧH808、阀门组ⅧC803、阀门组ⅧK811、阀门组ⅧN813；关闭的有阀门组ⅧD804、阀门组ⅧE805、阀门组ⅧF806、阀门组ⅧI809、阀门组ⅧJ810、阀门组ⅧM812。第一联锁阀门组Ⅸ907、第二联锁阀门组Ⅸ908的启闭与其所对应的第一自然通风冷却塔Ⅸ901、第二自然通风冷却塔Ⅸ906的运行与否对应。

三、春、秋季燃气加热工况

如图14所示，春秋季，空调末端装置Ⅹ10无供冷、供热需求，同时天然气加热单元Ⅶ7所需供热量居中，加热天然气所需热量全部从低温工业循环冷却水中提取。系统主要包含四个循环。

冷水循环：由蒸发器Ⅰ101制备出的冷水通过管道进入换热器单元Ⅴ5，吸收低温工业循环冷却水中凝汽器Ⅸ905余热温度升高，经由管道、冷水循环泵单元Ⅱ2回到蒸发器Ⅰ101，将吸收的余热释放给制冷剂温度降低重新开始新的循环。

制冷剂循环：低温低压气液两相制冷剂在蒸发器Ⅰ101中吸收了冷水带来的凝汽器Ⅸ905余热变成低压制冷剂蒸气进入压缩机Ⅰ102，被压缩的制冷剂变成高温高压蒸气后进入冷凝器Ⅰ103，受到热水的冷却将凝汽器Ⅸ905余热和压缩机Ⅰ102做功传递给热水，自身凝结成高压液体，再经膨胀阀Ⅰ104节流后变成低温低压气液两相状态重新进入蒸发器Ⅰ101开始新的循环。

热水循环：由冷凝器Ⅰ103制备出的热水通过管道进入天然气加热单元Ⅶ7将凝汽器Ⅸ905余热和压缩机Ⅰ102做功传递给天然气使其温度升高，热水失去热量后温度降低，经由管道、热水循环泵单元Ⅲ3回到冷凝器Ⅰ103，吸收制冷剂释放的凝汽器Ⅸ9余热和压缩机Ⅰ102做功温度升高开始新的循环。

低温工业循环冷却水循环：此模式低温工业循环冷却水为本系统的热源水。热源水在换热器单元Ⅴ5释放凝汽器Ⅸ9余热后温度降低，回到循环水前池Ⅸ903用于冷却凝汽器Ⅸ905，在凝汽器Ⅸ905中吸收余热后温度升高，经冷却加热水循环泵单元Ⅳ4进入换热器单元Ⅴ5开始新的循环。

此种运行模式不包括燃机发电供热机组停运状况，切换阀门组启闭状态如下：开启的有阀门组ⅧC803、阀门组ⅧG807、阀门组ⅧH808、阀门组ⅧK811、阀门组ⅧN813；关闭的有阀门组ⅧA801、阀门组ⅧB802、阀门组ⅧD804、阀门组ⅧE805、阀门组ⅧF806、阀门组ⅧI809、阀门组ⅧJ810、阀门组ⅧM812。第一联锁阀门组Ⅸ907、第二联锁阀门组Ⅸ908的启闭与其所对应的第一自然通风冷却塔Ⅸ901、第二自然通风冷却塔Ⅸ906的运行与否对应。

四、冬季燃气加热及空调供热工况

如图15所示，冬季空调末端装置Ⅹ10无供冷需求但有供热需求，同时天然气加热单元Ⅶ7所需供热量最大，空调供热和加热天然气所需热量全部从低温工业循环冷却水中提取。系统主要包含四个循环。

冷水循环：由组蒸发器Ⅰ101制备出的冷水通过管道进入换热器单元Ⅴ5，吸收低温工业循环冷却水中凝汽器Ⅸ905余热温度升高，经由管道、冷水循环泵单元2回到蒸发器Ⅰ101，将吸收的凝汽器Ⅸ905余热释放给制冷剂温度降低重新开始新的循环。

制冷剂循环：低温低压气液两相制冷剂在蒸发器Ⅰ101中吸收了冷水带来的凝汽器余热变成低压制冷剂蒸气进入压缩机Ⅰ102，被压缩的制冷剂变成高温高压蒸气后进入冷凝器Ⅰ103，受到热水的冷却将凝汽器余热和压缩机做功传递给热水，自身凝结成高压液体，再经膨胀阀Ⅰ104节流后变成低温低压气液两相状态重新进入蒸发器Ⅰ101开始新的循环。

热水循环：由冷凝器Ⅰ103制备出的热水一部分通过管道进入天然气加热单元Ⅶ7将凝汽器余热和压缩机做功传递给天然气使其温度升高，热水失去热量后温度降低，经由管道、热水循环泵单元Ⅲ3回到冷凝器Ⅰ103，吸收制冷剂释放的凝汽器余热和压缩机做功温度升高开始新的循环。另一部分通过分水器11和管道送至空调末端装置Ⅹ10处，为房间和工艺设备供热，释放凝汽器余热和压缩机做功后的热水温度降低，经由管道、集水器Ⅻ12、热水循环泵单元Ⅲ3回到冷凝器Ⅰ103，吸收制冷剂释放的凝汽器Ⅸ905余热和压缩机Ⅰ102做功温度升高重新进入分水器Ⅺ11开始新的循环，此部分水量可通过阀门组ⅧE805进行调节。两部分热水出冷凝器Ⅰ103后分离，在进入热水循环泵单元Ⅲ3前汇合。

低温工业循环冷却水循环：此模式低温工业循环冷却水为本系统的热源水。热源水在换热器单元Ⅴ5释放凝汽器余热后温度降低，回到循环水前池Ⅸ903用于凝汽器Ⅸ905，在凝汽器Ⅸ905中吸收余热后温度升高，经冷却加热水循环泵单元Ⅳ4进入换热器单元Ⅴ5开始新的循环。

此种运行模式不包括燃机发电供热机组停运状况，切换阀门组启闭状态如下：开启的有阀门组ⅧC803、阀门组ⅧD804、阀门组ⅧE805、阀门组ⅧG807、阀门组ⅧH808、阀门组ⅧK811、阀门组ⅧN813；关闭的有阀门组ⅧA801、阀门组ⅧB802、阀门组ⅧF806、阀门组ⅧI809、阀门组ⅧJ810、阀门组ⅧM812。第一联锁阀门组Ⅸ907、第二联锁阀门组Ⅸ908的启闭与其所对应的第一自然通风冷却塔Ⅸ901、第二自然通风冷却塔Ⅸ906的运行与否对应。

五、燃机停运及空调供冷或供热工况

当燃气－蒸汽联合循环机组停运时，没有天然气使用需求，故不需要对天然气进行加热。空调末端装置Ⅹ10在冬、夏季和春秋季的部分时段，有少量的值班和生活供冷供热需求；其余时段空调末端装置Ⅹ10无供冷供热需求，整个系统停运。

如图16所示，供冷时，水源热泵冷热水机组单元Ⅰ将为空调末端装置Ⅹ10提供冷水，并将余热传递给低温工业循环冷却水，由于是短暂临时措施，冷却水取排水均在循环水前池Ⅸ903进行。此模式切换阀门组启闭状态如下：开启的有阀门组ⅧA801、阀门组ⅧB802、阀门组ⅧF806、门ⅧI809、阀门组ⅧJ810、阀门组ⅧN813；关闭的有阀门组ⅧC803、阀门组ⅧD804、阀门组ⅧE805、阀门组ⅧG807、阀门组ⅧH808、阀门组ⅧK811、阀门组ⅧM812。第一联锁阀门组Ⅸ907、第二联锁阀门组Ⅸ908全部关闭。

如图17所示，供热时，水源热泵冷热水机组单元Ⅰ将从低温工业循环冷却水中提取热量为空调末端装置Ⅹ10提供热水供热，由于是短暂临时措施，低温工业循环冷却水取排水均在循环水前池Ⅸ903进行。此模式切换阀门组启闭状态如下：开启的有阀门组ⅧD804、阀门组ⅧE805、阀门组ⅧG807、阀门组ⅧH808、阀门组ⅧJ810、阀门组ⅧN813；关闭的有阀门组ⅧA801、阀门组ⅧB802、阀门组ⅧC803、阀门组ⅧF806、门ⅧI809、阀门组ⅧK811、阀门组ⅧM812。第一联锁阀门组Ⅸ907、第二联锁阀门组Ⅸ908全部关闭。

该系统不仅可以应用在燃机电厂中，在石油化工、电力、钢铁、冶金等存在低温工业循环冷却水可利用的行业，当有空调供冷供热需求和不高于55℃持续加热需求时，均可使用该系统；在非工业领域，当有低温热源水可供使用，同时又有空调供冷供热需求和不高于55℃持续加热需求时，也可以使用该系统。

以上参考了优选实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型的保护范围并不限制于此，在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，包括水源热泵冷热水机组单元Ⅰ(1)、冷水循环泵单元Ⅱ(2)、热水循环泵单元Ⅲ(3)、冷却加热水循环泵单元Ⅳ(4)、换热器单元Ⅴ(5)、至少两个补水定压排气单元Ⅵ(6)、天然气加热单元Ⅶ(7)、切换阀门组Ⅷ(8)、低温工业循环冷却水系统Ⅸ(9)、空调末端装置Ⅹ(10)、分水器Ⅺ(11)和集水器Ⅻ(12)，其中，所述切换阀门组Ⅷ(8)包括阀门组ⅧA(801)、阀门组ⅧB(802)、阀门组ⅧC(803)、阀门组ⅧD(804)、阀门组ⅧE(805)、阀门组ⅧF(806)、阀门组ⅧG(807)、阀门组ⅧH(808)、阀门组ⅧI(809)、阀门组ⅧJ(810)、阀门组ⅧK(811)、阀门组ⅧM(812)和阀门组ⅧN(813)；

所述水源热泵冷热水机组单元Ⅰ(1)包括出口ⅠA、出口ⅠB、进口ⅠA和进口ⅠB，所述出口ⅠA并联支路ⅠAA、支路ⅠAB和支路ⅠAC，所述出口ⅠB并联支路ⅠBA和支路ⅠBB，所述支路ⅠAA通过阀门组ⅧD(804)连通分水器Ⅺ(11)，所述支路ⅠAB通过阀门组ⅧC(803)连通天然气加热单元Ⅶ(7)，所述支路ⅠAC通过阀门组ⅧF(806)连通换热器单元Ⅴ(5)，所述支路ⅠBA通过阀门组ⅧA(801)连通分水器Ⅺ(11)，所述支路ⅠBB通过阀门组ⅧG(807)连通换热器单元Ⅴ(5)；

所述天然气加热单元Ⅶ(7)出口端连通热水循环泵单元Ⅲ(3)，其中一所述补水定压排气单元Ⅵ(6)连通热水循环泵单元Ⅲ(3)，所述换热器单元Ⅴ(5)的出口端通过阀门组ⅧI(809)连通热水循环泵单元Ⅲ(3)且通过阀门组ⅧH(808)连通冷水循环泵单元Ⅱ(2)，所述热水循环泵单元Ⅲ(3)的出口端连通进口ⅠA,所述冷水循环泵单元Ⅱ(2)的出口端连通进口ⅠB，所述分水器Ⅺ(11)的出口端依次连通空调末端装置Ⅹ(10)和集水器Ⅻ(12)，所述集水器Ⅻ(12)的出口端通过阀门组ⅧE(805)连通热水循环泵单元Ⅲ(3)，所述集水器Ⅻ(12)的出口端通过阀门组ⅧB(802)连通冷水循环泵单元Ⅱ(2)，另一所述补水定压排气单元Ⅵ(6)连通冷水循环泵单元Ⅱ(2)，所述换热器单元Ⅴ(5)、冷却加热水循环泵单元Ⅳ(4)和低温工业循环冷却水系统Ⅸ(9)形成闭合回路。

2.根据权利要求1所述的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，所述水源热泵冷热水机组单元Ⅰ(1)设有出口ⅠA、出口ⅠB、进口ⅠA和进口ⅠB；所述水源热泵冷热水机组单元Ⅰ(1)中所并联的每台水源热泵冷热水机组均包括蒸发器Ⅰ(101)、压缩机Ⅰ(102)、冷凝器Ⅰ(103)和膨胀阀Ⅰ(104)，所述蒸发器Ⅰ(101)、压缩机Ⅰ(102)、冷凝器Ⅰ(103)和膨胀阀Ⅰ(104)依次顺序连通形成制冷剂的闭合环路，所述冷凝器Ⅰ(103)还分别与出口ⅠA和进口ⅠA连接，所述蒸发器Ⅰ(101)还分别与出口ⅠB和进口ⅠB连接。

3.根据权利要求1所述的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，所述冷水循环泵单元Ⅱ(2)由数套冷水循环泵组并联而成，所述冷水循环泵组Ⅱ包括连通形成单一通路的水泵Ⅱ(201)、可曲挠软连接Ⅱ(203)、过滤器Ⅱ(202)、止回阀Ⅱ(204)和关断阀门Ⅱ(205)。

4.根据权利要求1所述的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，所述热水循环泵单元Ⅲ(3)由数套热水循环泵组并联而成，所述热水循环泵组Ⅲ包括连通形成单一通路的水泵Ⅲ(301)、过滤器Ⅲ(302)、可曲挠软连接Ⅲ(303)、止回阀Ⅲ(304)和关断阀门Ⅲ(305)。

5.根据权利要求1所述的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，所述冷却加热水循环泵单元Ⅳ(4)包括冷却水循环泵单元Ⅳ(41)和加热水循环泵单元Ⅳ(42)，所述冷却水循环泵单元Ⅳ(41)通过阀门组ⅧJ(810)连通换热器单元Ⅴ(5)，所述加热水循环泵单元Ⅳ(42)通过阀门组ⅧK(811)连通换热器单元Ⅴ(5)；

所述冷却水循环泵单元Ⅳ至少包括两套冷却水循环泵组Ⅳ，所述加热水循环泵单元Ⅳ至少包括两套加热水循环泵组Ⅳ，所述冷却水循环泵组Ⅳ和加热水循环泵组Ⅳ均包括连通形成单一通路的水泵Ⅳ(401)、过滤器Ⅳ(402)、可曲挠软连接Ⅳ(403)、止回阀Ⅳ(404)和关断阀门Ⅳ(405)。

6.根据权利要求1所述的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，所述换热器单元Ⅴ(5)由数套换热器组Ⅴ并联而成，所述换热器组Ⅴ包括水水换热器Ⅴ(501)、关断阀门Ⅴ(502)、温度计Ⅴ(503)和压力表Ⅴ(504)。

7.根据权利要求1所述的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，所述天然气加热单元Ⅶ(7)为水-天然气换热装置。

8.根据权利要求1所述的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，所述低温工业循环冷却水系统Ⅸ(9)包括第一自然通风冷却塔Ⅸ(901)、两个循环水池Ⅸ(902)、循环水前池Ⅸ(903)、两个循环水泵Ⅸ(904)、两个凝汽器Ⅸ(905)、第二自然通风冷却塔Ⅸ(906)、第一联锁阀门组Ⅸ(907)和第二联锁阀门组Ⅸ(908)，所述第一自然通风冷却塔Ⅸ(901)和第二自然通风冷却塔Ⅸ(906)分别对应一个循环水池Ⅸ(902)，所述第一自然通风冷却塔Ⅸ(901)的循环冷却水供水管通过第一联锁阀门组Ⅸ(907)连接阀门组ⅧM(812)和加热水循环泵单元Ⅳ(42)，所述第二自然通风冷却塔Ⅸ(906)的循环冷却水供水管通过第二联锁阀门组Ⅸ(908)连接阀门组ⅧM(812)和加热水循环泵单元Ⅳ(42)，每一个所述循环水池Ⅸ(902)均与循环水前池Ⅸ(903)连通；所述循环水前池Ⅸ(903)依次连接循环水泵Ⅸ(904)和凝汽器Ⅸ(905)，所述循环水前池Ⅸ(903)还通过阀门组ⅧN(813)连通换热器单元Ⅴ(5)，所述循环水前池Ⅸ(903)与冷却加热水循环泵单元Ⅳ(4)连通。

9.根据权利要求1所述的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，所述冷水循环泵单元Ⅱ(2)并联一套旁流综合水处理器Ⅱ(206)。

10.根据权利要求1所述的一种耦合燃气加热功能的制冷加热系统，其特征在于，所述热水循环泵单元Ⅲ(3)并联一套旁流综合水处理器Ⅲ(306)。