CN210512248U - 一种基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统，包括燃气轮机发电系统和污水源热泵系统，还包括能量转换系统，本实用新型采用燃气轮机发电系统与污水源热泵联合运行，解决了分布式能源发电不能上网的问题，降低了电网供电负荷，采用能源梯级利用的方式，能量转换系统的设置，提高了能源利用率。

Description

一种基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统
技术领域
本实用新型涉及分布式能源领域，具体涉及一种基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统。
背景技术
现阶段分布式能源系统的研究越来越多，然而禁止分布式能源系统上网给分布式能源系统的应用带来的很大的局限，尤其对于以热定电的系统，分布式能源系统产生的多余电量无法消化，此外，由于燃气轮机发电机组具有效率高、造价低、环境友好、占地少及调控灵活等优点，燃气蒸汽联合循环系统或者以燃气轮机发电机组为主机的多联产工程已经成为世界各国为实现节能减排而积极发展的发电技术，燃气蒸汽联合循环系统，是在燃气轮机发电机组中混合空气和燃料并通过燃烧一定参数的燃料，产生的烟气做功发电，其排烟将剩余的热量带入余热锅炉内加热介质水变为蒸汽，高参数蒸汽进入蒸汽轮机做功发电或者供热，蒸汽做功后在凝汽器内被循环冷却水冷却，蒸汽冷凝成凝结水重新进入余热锅炉升温升压变为蒸汽，形成蒸汽热力循环，随着热泵系统应用的推广，热泵系统耗电量占城市用电比重越来越高，从而增大了用电高峰期电网负荷，因此，如何满足用户的供热供冷需求，同时能够降低能源消耗量已成为急需解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种将蒸汽热量充分利用的基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统，包括燃气轮机发电系统和污水源热泵系统，还包括能量转换系统，所述能量转换系统包括与所述燃气轮机发电系统连接的吸收式制冷机、汽水换热器和预热器，所述吸收式制冷机和所述汽水换热器均通过第一网管的供水管道和回水管道与换热站连接，所述预热器设置在所述第一网管的回水管道上，所述预热器的凝水口、所述吸收式制冷机的凝水口和所述汽水换热器的凝水口均通过管道与水水换热器连接，水水换热器的回水口与燃气轮机发电系统连接，所述换热站与所述污水源热泵系统连接，所述换热站通过第二管网与用户端连接。
所述燃气轮机发电系统包括气压机、与所述气压机连接的燃气轮机、与所述燃气轮机连接的第一发电机、与所述燃气轮机的排烟口连接的余热锅炉、与所述余热锅炉排烟口连接的烟气换热器、与所述余热锅炉的排气口连接的蒸汽轮机、与所述蒸汽轮机连接的第二发电机，所述吸收式制冷机的进气口和所述汽水换热器的进气口均与所述蒸汽轮机的抽汽出气口通过管道连接，所述预热器的进气口与所述蒸汽轮机的乏汽出气口通过管道连接，所述水水换热器的回水口与所述余热锅炉的回水口通过管道连接。
所述污水源热泵系统包括压缩机、与所述压缩机连接蒸发器、与所述蒸发器连接的冷凝器、与所述冷凝器连接的四通换向阀，所述冷凝器的出水口和回水口分别与所述换热站的通过管道连接，城市污水源与蒸发器通过管道连接。
所述水水换热器的自来水进口和自来水出口分别与自来水源和生活用水端连接。
所述第一发电机和所述第二发电机与所述污水源热泵系统连接，所述第一发电机和所述第二发电机为污水源热泵系统提供电源。
所述用户端包括散热器、辐射换热板、风机盘管、辐射制冷板，热水依次经过二次管网的供水管道、散热器、辐射换热板、二次管网的回水管道回到换热站，冷冻水依次经过二次管网的供水管道、风机盘管、辐射制冷板和二次管网的回水管道回到换热站。
积极有益效果：本实用新型采用燃气轮机发电系统与污水源热泵联合运行，解决了分布式能源发电不能上网的问题，降低了电网供电负荷，采用能源梯级利用的方式，能量转换系统的设置，提高了能源利用率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型用户端与换热站连接的结构示意图；
图中为：燃气轮机发电系统1、能量转换系统2、污水源热泵系统3、吸收式制冷机4、汽水换热器5、水水换热器6、预热器7、换热站8、气压机9、燃气轮机10、第一发电机11、余热锅炉12、烟气换热器13、蒸汽轮机14、第二发电机15、冷凝器16、压缩机17、蒸发器18、四通换向阀19、用户端20、散热器21、辐射换热板22、风机盘管23、辐射制冷板24。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1和图2所示，一种基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统，包括燃气轮机发电系统1和污水源热泵系统3，还包括能量转换系统2，所述能量转换系统2包括与所述燃气轮机发电系统1连接的吸收式制冷机4、汽水换热器5和预热器7，所述吸收式制冷机4和所述汽水换热5器均通过第一网管的供水管道和回水管道与换热站8连接，所述预热器7设置在所述第一网管的回水管道上，所述预热器7的凝水口、所述吸收式制冷机4的凝水口和所述汽水换热器5的凝水口均通过管道与水水换热器6连接，水水换热器6的回水口与燃气轮机发电系统4连接，所述水水换热器6的自来水进口和自来水出口分别与自来水源和生活用水端连接，所述换热站8与所述污水源热泵系统3连接，所述换热站8通过第二管网与用户端20连接，所述燃气轮机发电系统1包括气压机9、与所述气压机9连接的燃气轮机10、与所述燃气轮机10连接的第一发电机11、与所述燃气轮机10的排烟口连接的余热锅炉12、与所述余热锅炉12排烟口连接的烟气换热器13、与所述余热锅炉12的排气口连接的蒸汽轮机14、与所述蒸汽轮机14连接的第二发电机15，所述第一发电机11和所述第二发电机15与所述污水源热泵系统3连接，所述第一发电机11和所述第二发电机15为污水源热泵系统3提供电源，所述吸收式制冷机4的进气口和所述汽水换热器5的进气口均与所述蒸汽轮机14的抽汽出气口通过管道连接，所述预热器7的进气口与所述蒸汽轮机14的乏汽出气口通过管道连接，所述水水换热器6的回水口与所述余热锅炉12的回水口通过管道连接，将10-100kPa的天然气与压缩空气混合燃烧，高温高压的烟气在燃气轮机10中做功，推动第一发电机11发电，发电后的烟气通入余热锅炉12制取高温蒸汽，余热锅炉12产生的高温蒸汽通入蒸汽轮机14做功，推动第二发电机15发电，依次采用燃气轮机10、蒸汽轮机14发电，实现了能量的梯级利用，提高了能源利用率。采用蒸汽轮机14发电的同时，从蒸汽轮机14中抽取做功后的部分蒸汽用于能量转换系统，
冬季时，将从蒸汽轮机14中抽取的蒸汽通入汽水换热器5制取供暖热水，汽水换热器5为间接式换热器，蒸汽在汽水换热器5中与通入汽水换热器5中的水换热，再将汽水换热器5制取的供暖热水通过一次管网供水管道输送到换热器站8，夏季时，将从蒸汽轮机14中抽取的蒸汽通入吸收式制冷机4制取冷冻水，吸收式制冷机制取4的冷冻水通过一次管网供水管道输送到换热站8，蒸汽在汽水换热器5及吸收式制冷机4中换热后凝结为凝水，将凝水通入水水换热器6中，凝水将热量释放给通入水水换热器6中的自来水，从而制取生活热水，生活热水可以供站内使用，也可通过管道输送到用户端20。预热器7设置在一次管网回水管道上，用于预热从换热站8回到汽水换热器5的回水，预热器7的热源采用在蒸汽轮机14中发电后的乏汽，预热器7采用间接式汽水换热器。
所述污水源热泵系统包括压缩机17、与所述压缩机17连接蒸发器18、与所述蒸发器18连接的冷凝器16、与所述冷凝器16连接的四通换向阀19，所述冷凝器16的出水口和回水口分别与所述换热站20的通过管道连接，城市污水源与蒸发器18通过管道连接，冬季时，高温城市污水作为热源，蒸发器与城市污水换热并吸收污水中的热量，夏季时，清洁后的低温城市污水作为冷源，冷凝器与城市污水换热并将热量排放到污水中。污水源热泵系统3的用电来自于燃气轮机发电系统的发电，使污水源热泵系统3消化部分电量，解决了分布式能源系统的发电不能上网的问题，降低了用电高峰期电网的供电负荷，同时，采用污水源热泵系统3与燃气轮机发电系统1耦合，提高了能源利用率，增大了系统供热量和制冷量，解决了供热季热源不足的问题。
污水源热泵系统3与燃气轮机发电系统1联合使用，或单独使用燃气轮机发电系统1。根据采暖室外计算温度计算设计热负荷，燃气轮机发电系统1根据设计热负荷选型，在采暖期，当室外温度高于采暖室外计算温度时，单独采用燃气轮机发电系统1，当室外温度低于采暖室外计算温度时，同时启动燃气轮机发电系统1和污水源热泵系统3，利用污水源热泵系统3补充不足的热量。
所述用户端20包括散热器21、辐射换热板22、风机盘管23、辐射制冷板24，热水依次经过二次管网的供水管道、散热器21、辐射换热板22、二次管网的回水管道回到换热站8，冷冻水依次经过二次管网的供水管道、风机盘管23、辐射制冷板24、二次管网的回水管道回到换热站8，辐射供暖相对于散热器供暖所需的热水温度低，将散热器21流出的热水通入辐射换热板22实现了能量的梯级利用，提高了能源利用率。同样，在采用冷冻水制冷时，先将冷冻水通入风机盘管23，再将从风机盘管23流出的冷水输送到辐射制冷板24中。
本实用新型采用燃气轮机发电系统与污水源热泵联合运行，解决了分布式能源发电不能上网的问题，降低了电网供电负荷，采用能源梯级利用的方式，能量转换系统的设置，提高了能源利用率。
本实用新型的其他实施例中，上述的吸收式制冷机制取的冷冻水还可以输送到其他用冷末端；上述余热锅炉产生的蒸汽直接用于供热或通入吸收式制冷机中制冷，此时系统中不采用蒸汽轮机发电，适用于对热量/冷量需求较大的情况；上述燃气轮机发电系统的发电还用于城市污水处理；上述的基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统还包括蓄电池，燃气轮机及蒸汽轮机多余的发电量存储在蓄电池中，电网供电停电时，利用蓄电池为基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统供电。电网正常供电时，燃气轮机发电系统采用电网供电，燃气轮机发电的发电供给污水源热泵系统及城市污水处理厂，并将多余的电量储存在蓄电池中，电网停电时，由蓄电池为基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统及城市污水处理厂供电。

Claims (6)

1.一种基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统，包括燃气轮机发电系统和污水源热泵系统，其特征在于：还包括能量转换系统，所述能量转换系统包括与所述燃气轮机发电系统连接的吸收式制冷机、汽水换热器和预热器，所述吸收式制冷机和所述汽水换热器均通过第一网管的供水管道和回水管道与换热站连接，所述预热器设置在所述第一网管的回水管道上，所述预热器的凝水口、所述吸收式制冷机的凝水口和所述汽水换热器的凝水口均通过管道与水水换热器连接，水水换热器的回水口与燃气轮机发电系统连接，所述换热站与所述污水源热泵系统连接，所述换热站通过第二管网与用户端连接。
2.根据权利要求1所述的基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统，其特征在于：所述燃气轮机发电系统包括气压机、与所述气压机连接的燃气轮机、与所述燃气轮机连接的第一发电机、与所述燃气轮机的排烟口连接的余热锅炉、与所述余热锅炉排烟口连接的烟气换热器、与所述余热锅炉的排气口连接的蒸汽轮机、与所述蒸汽轮机连接的第二发电机，所述吸收式制冷机的进气口和所述汽水换热器的进气口均与所述蒸汽轮机的抽汽出气口通过管道连接，所述预热器的进气口与所述蒸汽轮机的乏汽出气口通过管道连接，所述水水换热器的回水口与所述余热锅炉的回水口通过管道连接。
3.根据权利要求1所述的基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统，其特征在于： 所述污水源热泵系统包括压缩机、与所述压缩机连接蒸发器、与所述蒸发器连接的冷凝器、与所述冷凝器连接的四通换向阀，所述冷凝器的出水口和回水口分别与所述换热站的通过管道连接，城市污水源与所述蒸发器通过管道连接。
4.根据权利要求2所述的基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统，其特征在于：所述水水换热器的自来水进口和自来水出口分别与自来水源和生活用水端连接。
5.根据权利要求2所述的基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统，其特征在于：所述第一发电机和所述第二发电机与所述污水源热泵系统连接，所述第一发电机和所述第二发电机为污水源热泵系统提供电源。
6.根据权利要求1所述的基于燃气和污水源热泵的分布式能源系统，其特征在于：所述用户端包括散热器、辐射换热板、风机盘管、辐射制冷板，热水依次经过二次管网的供水管道、散热器、辐射换热板、二次管网的回水管道回到换热站，冷冻水依次经过二次管网的供水管道、风机盘管、辐射制冷板和二次管网的回水管道回到换热站。
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