CN214148097U - 地热能提高cchp系统以电定热模式冷热调峰能力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了地热能提高CCHP系统以电定热模式冷热调峰能力装置，其包括燃气内燃发电机组、双效溴化锂吸收式热泵系统、热用户供回水系统、浅层地热井、深层地热井、回灌井、高温蓄热罐、低温蓄热罐，燃气内燃发电机组提供电力输出，排烟余热驱动双效溴化锂吸收式热泵提供冷热负荷，发电机组的缸套水提供生活热水负荷，热用户供水系统分两路，一路连接高温蓄热罐至回水管路，另一路连接至供水管路；回水管路分两路，一路连接低温蓄热罐至供水管路，一路连接至双效溴化锂吸收式热泵冷热水进口管供水管路。本实用新型采用深浅井相结合方式，通过高低温蓄热罐与CCHP系统相连，保证电力负荷调节特性，调整热用户侧供需匹配，改善系统运行性能。

Description

地热能提高CCHP系统以电定热模式冷热调峰能力装置

技术领域

本实用新型属于冷热电联供技术领域，特别涉及一种地热能提高CCHP系统以电定热模式冷热调峰能力装置。

背景技术

在楼宇分布式冷热电联供系统中，以燃气内燃机为主机结合溴化锂吸收式热泵的冷热电联供系统得到了广泛的应用。为了提高余热的利用效率，传统三联供系统的运行模式大多为“以热定电”，即以热负荷作为系统主需求进行设备配置，发电受热负荷制约，没有调整性能，此模式在热电比较低的情况下取得了较好的经济性。近年来，随着供热需求的逐渐提升，尤其是我国北方地区热电比较高，热电供需总量不匹配的情况下，以热定电的运行模式产生的电量将超过区域本身所需，同时受国家“并网不上网”政策的限制，过多的电负荷难以消化，造成能源浪费。

以电定热的运行模式电力输出调节性好，根据区域电负荷进行系统配置，在较高电价条件下可获得尽可能多的经济效益。研究表明，当区域热电比大于1.75时，系统余热利用比较充分，此时宜采用以电定热的运行模式，兼顾经济效益和余热利用效率。单纯的以电定热的运行模式虽然保证了发电的调节能力，但是由于受发电所支配的冷热供应量不能满足受环境温度变化影响的冷热负荷所需，存在较大的时间不匹配性，能源利用效率得不到有效的提高。因此，针对以上热电出力不协同的问题，通过在系统中增加冷热负荷的调峰功能，协调发电峰谷过程中冷热输出的时间匹配性，在保证发电出力调节性的前提下，提高余热利用效果。

我国具有丰富的地热资源，地热能在供暖中也得到了广泛的应用。浅层地热水温度为15-17℃，深层地热水温度高于80℃，将深浅层地热能与分布式冷热电联供系统结合，利用地热的温度特点，构建具有取热和储热功能的调峰系统，通过优化配置，提高系统综合调节性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种地热能提高CCHP系统以电定热模式冷热调峰能力装置，利用天然的中低温热源，构建冷热负荷调峰系统，保证系统电力调节性的前提下，提高系统综合协调能力。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种利用地热能提高CCHP系统以电定热运行模式冷热调峰能力的装置，其特征在于：包括燃气内燃发电机组（1）、双效溴化锂吸收式热泵（2）、低温蓄热罐（3）、高温蓄热罐（4）、浅层地热井（5）、回灌井（6）、深层地热井（7）、第一电磁阀（8）、第二电磁阀（9）、第三电磁阀（12）、第四电磁阀（16）、第一切断阀（10）、第二切断阀（11）、第三切断阀（15）、第四切断阀（13）、第五切断阀（14）、缸套水换热器（17）及热用户供回水系统；所述燃气内燃发电机组（1）的排烟口与双效溴化锂吸收式热泵（2）的烟气入口管相连，另一端通向烟道；所述的燃气内燃发电机组（1）的缸套水的出口与缸套水换热器（17）入口相连，所述缸套水换热器（17）出口端与燃气内燃发电机组（1）的缸套水的进口相连；所述的双效溴化锂吸收式热泵（2）的冷热水出口管路连接至热用户的供水系统，冷热水进口管路连接至热用户的回水系统。

所述的热用户供水系统的供水管路分为两路，其中一路连接至高温蓄热罐（4），所述的高温蓄热罐（4）出口处经第三电磁阀（12）连接到回水管路；另一路直接连接供水管路至热用户；两个支路通过第一电磁阀（8）控制。所述热用户供水系统的回水管路分为两路，其中一路经第二电磁阀（9）连接至低温蓄热罐（3）的换热盘管进口，所述低温蓄热罐（3）换热盘管出口经第二切断阀（11）与供水管相连；另一路经第一切断阀（10）连接至双效溴化锂吸收式热泵（2）的冷热水进口管；两个支路通过第二电磁阀（9）控制。

所述高温蓄热罐（4）换热盘管的进口管与浅层地热井（5）的出口管相连，地热水经换热盘管与高温蓄热罐（4）内介质进行换热后从出口管离开。所述高温蓄热罐（4）换热盘管出口管分为两路，其中一路经过第五切断阀（14）连接至低温蓄热罐（3）进口管，低温蓄热罐（3）出口管经第四电磁阀（16）与回灌井（6）进口管相连；另一路经第四切断阀（13）与回灌井（6）入口管相连。所述低温蓄热罐（3）进口管经第三切断阀（15）与深层地热井（7）相连。

本实用新型的优点和有益效果为：

1、本利用地热能提高CCHP系统以电定热运行模式冷热调峰能力的装置，燃气机进行发电，提供电力负荷，排烟余热驱动吸收式热泵提供冷热负荷，缸套水出口缸套水换热器，提供生活热水负荷。用户供回水管路根据高低峰分为两路运行，一路连接高温蓄热罐，另一路连接低温蓄热罐，通过电磁阀进行切换。浅层地热水先进入高温蓄热罐进行换热，之后分为两路，夏季时进入低温蓄热罐储存为低峰期提供冷负荷，冬季时连接至回灌井。深层地热水连接至低温蓄热罐，作为冬季低峰期的补充热源。本系统利用深浅层地热能的温差特点，将地热源和CCHP系统相结合，提高了综合系统的运行效率，系统综合性能得到提升。

2、本利用地热能提高CCHP系统以电定热运行模式冷热调峰能力的装置，针对以电定热的运行模式中发电高峰与冷热供应高峰时间不匹配的问题，利用深浅井地热能的特点进行削峰填谷。浅井地热水温度介于15-17℃之间，可消耗一部分热能和冷能，运行高峰期将多余的冷热储存到地热水中，同时夏季降温后的地热水进入低温蓄热罐储存起来可作为低峰期的补充冷源。深井地热水温度超过80℃可作为冬季低峰期的补充热源。采用深浅井相结合的方式，通过蓄热水罐与CCHP系统相连，即保证了电力负荷的调节特性，也调整了热用户侧的供需匹配，改善了系统的运行性能，综合调节效果得到有效提升。

附图说明

图1是本实用新型的系统流程图。

附图标记说明

1-燃气内燃发电机组；2-双效溴化锂吸收式热泵；3-低温蓄热罐；4-高温蓄热罐；5-浅层地热井；6-回灌井；7-深层地热井；8-第一电磁阀；9-第二电磁阀；10-第一切断阀；11-第二切断阀；12-第三电磁阀；13-第四切断阀；14-第五切断阀；15-第三切断阀；16-第四电磁阀；17-缸套水换热器

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种利用地热能提高CCHP系统以电定热运行模式冷热调峰能力的装置，其包括燃气内燃发电机组（1）、双效溴化锂吸收式热泵（2）、低温蓄热罐（3）、高温蓄热罐（4）、浅层地热井（5）、回灌井（6）、深层地热井（7）、第一电磁阀（8）、第二电磁阀（9）、第三电磁阀（12）、第四电磁阀（16）、第一切断阀（10）、第二切断阀（11）、第三切断阀（15）、第四切断阀（13）、第五切断阀（14）、缸套水换热器（17）及热用户供回水系统；所述燃气内燃发电机组（1）的排烟口与双效溴化锂吸收式热泵（2）的烟气入口管相连，另一端通向烟道；所述的燃气内燃发电机组（1）的缸套水的出口与缸套水换热器（17）入口相连，所述缸套水换热器（17）出口端与燃气内燃发电机组（1）的缸套水的进口相连；所述的双效溴化锂吸收式热泵（2）的冷热水出口管路连接至热用户的供水系统；冷热水进口管路连接至热用户的回水系统。

热用户供水系统的供水管路分为两路，其中一路连接至高温蓄热罐（4），所述的高温蓄热罐（4）出口处经第三电磁阀（12）连接到回水管路；另一路直接连接供水管路至热用户；两个支路通过第一电磁阀（8）控制。所述热用户供水系统的回水管路分为两路，其中一路经第二电磁阀（9）连接至低温蓄热罐（3）的换热盘管进口，所述低温蓄热罐（3）换热盘管出口经第二切断阀（11）与供水管相连；另一路经第一切断阀（10）连接至双效溴化锂吸收式热泵（2）的冷热水进口管；两个支路通过第二电磁阀（9）控制。

所述高温蓄热罐（4）换热盘管的进口管与浅层地热井（5）的出口管相连，地热水经换热盘管与高温蓄热罐（4）内介质进行换热后从出口管离开。所述高温蓄热罐（4）换热盘管出口管分为两路，其中一路经过第五切断阀（14）连接至低温蓄热罐（3）进口管，低温蓄热罐（3）出口管经第四电磁阀（16）与回灌井（6）进口管相连；另一路经第四切断阀（13）与回灌井（6）入口管相连。所述低温蓄热罐（3）进口管经第三切断阀（15）与深层地热井（7）相连。

本实用新型利用地热能提高CCHP系统以电定热运行模式冷热调峰能力的装置的工作方法为：

夏季工况：第五切断阀（14）开启，第四切断阀（13）、第三切断阀（15）关闭。当电力输出达到高峰时，第一电磁阀（8）开启，来自双效吸收式热泵（2）的制冷水一部分进入高温蓄热罐（4）储存。同时浅层地热井（5）的抽水泵开启，地热水进入高温蓄热罐（4）的换热盘管，吸收冷量后温度降低，经第五切断阀（14）进入低温蓄热罐（3）储存。高温蓄热罐（7）的出口管经第三电磁阀（12）与回水管相连，升温后的制冷水与用户回水汇合后进入双效吸收式热泵（2）的冷水进口，完成高峰期供回水循环。当电力输出进入低谷时，第一电磁阀（8）关闭，第二电磁阀（9）开启，来自热用户的一部分回水经第二电磁阀（9）进入低温蓄热罐（3）的盘管进口端，在此与来自高峰换热器（4）中降温后的地热水进行换热，降温后由盘管出口经第二切断阀（11）与供水管路相连，完成低峰期供回水循环。在低温蓄热罐（3）中升温后的浅层地热水经第四电磁阀（16）与回灌井（6）相连，完成尾水回灌。

冬季工况：第五切断阀（14）关闭，第四切断阀（13）、第三切断阀（15）开启。当电力输出达到高峰时，第一电磁阀（8）开启，来自双效吸收式热泵（2）的供热水一部分进入高温蓄热罐（4）储存。同时浅层地热井（5）的抽水泵开启，地热水进入高温蓄热罐（4）的换热盘管，吸收热量后温度上升，经第四切断阀（13）连接至回灌井（6）。高温蓄热罐（7）的出口管经第三电磁阀（12）与回水管相连，降温后的供热水与用户回水汇合后进入双效吸收式热泵（2）的热水进口，完成高峰期供回水循环。当电力输出进入低谷时，第一电磁阀（8）关闭，第二电磁阀（9）开启，来自热用户的一部分回水经第二电磁阀（9）进入低温蓄热罐（3）的盘管进口端，同时深层地热井（7）的抽水泵开启，地热水进入低温蓄热罐（3），两者进行换热。供热回水被加热后由盘管出口经第二切断阀（11）与供水管路相连，完成低峰期供回水循环。在低温蓄热罐（3）中降温的深层地热水经第四电磁阀（16）与回灌井（6）相连，完成尾水回灌。

举例说明：

夏季工况：

燃气和空气进入燃气内燃发电机组（1）内燃烧，高温烟气带动发电机发电，提供电力输出。85℃的缸套水进入缸套水换热器（17）与生活热水进行换热，出口温度降为80℃，回到燃气机缸套水进口处，生活热水被加热后提供给热用户。530℃的排烟进入双效溴化锂吸收式热泵（2）系统，放出热量后温度降为170℃排入烟道。双效溴化锂吸收式热泵（2）被烟气加热后生产出7℃的冷水，通过供水管道为用户提供冷负荷。

电力输出高峰期系统会产生多余冷负荷，第一电磁阀（8）开启，7℃的一部分冷水进入高温蓄热罐（4）储存，同时浅层地热井（5）抽水泵开启，15℃的地热水进入高温蓄热罐（4）的盘管换热器，与7℃的冷水进行换热，冷水吸收热量后温度上升，当出口温度达到12℃时第三电磁阀（12）开启，冷水与回水结合，回到双效溴化锂吸收式热泵（2）的冷水进口。地热水在高温蓄热罐（4）的换热盘管中放热后温度降为9℃，进入低温蓄热罐（3）储存。控制低温蓄热罐（3）液位达到限定值时第四电磁阀（16）开启，地热水经出口连接至回灌井进行回灌。电力输出的低谷期冷负荷不足，第一电磁阀（8）关闭，第二电磁阀（9）开启，12℃部分热用户回水经第二电磁阀（9）进入低温蓄热罐（3）的盘管换热器，与在高峰换热器（4）中降温后的浅层地热水进行换热，温度降为10℃后由盘管出口经第二切断阀（11）与供水管路相连，完成低峰期供回水循环。浅层地热水被加热至12后经第四电磁阀（16）与回灌井（6）相连，完成尾水回灌。

冬季工况：

燃气和空气进入燃气内燃发电机组（1）内燃烧，高温烟气带动发电机发电，提供电力输出。85℃的缸套水进入缸套水换热器（17）与生活热水进行换热，出口温度降为80℃，回到燃气机缸套水进口处，生活热水被加热后提供给热用户。530℃的排烟进入双效溴化锂吸收式热泵（2）系统，放出热量后温度降为170℃排入烟道。双效溴化锂吸收式热泵（2）被烟气加热后生产出45℃的热水，通过供水管道为用户提供热负荷。

电力输出高峰期系统会产生多余热负荷，第一电磁阀（8）开启，45℃的一部分热水进入高温蓄热罐（4）储存，同时浅层地热井（5）抽水泵开启，15℃的地热水进入高温蓄热罐（4）的盘管换热器，与45℃的热水进行换热，热水放出热量后温度降低，当出口温度达到40℃时第三电磁阀（12）开启，热水与回水结合，回到双效溴化锂吸收式热泵（2）的热水进口。地热水在高温蓄热罐（4）的换热盘管中吸热后温度升高至20℃，经第四切断阀（13）连接至回灌井（6）进行回灌。电力输出的低谷期冷负荷不足，第一电磁阀（8）关闭，第二电磁阀（9）开启，40℃部分热用户回水经第二电磁阀（9）进入低温蓄热罐（3）的盘管换热器，同时深层地热井（7）抽水泵开启，80℃的地热水进入低温蓄热罐（3），与40℃的回水进行换热，回水被加热至45℃后经第二切断阀（11）与供水管路相连，完成低峰期供回水循环。深层地热水温度降为75℃经第四电磁阀（16）与回灌井（6）相连，完成尾水回灌。

本方法利用地热能的特点，将深浅井地热水与分布式冷热电联供系统结合，针对以电定热运行方式电热负荷时间不匹配问题，利用地热水温度特点进行高峰储存和低峰补充，解决系统调峰，保证了分布式系统电力输出的调节行，能量利用效率，扩大了装置的应用范围。

本实用新型虽公开了实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (2)

1.一种地热能提高CCHP系统以电定热模式冷热调峰能力装置，其特征在于：

包括燃气内燃发电机组（1）、双效溴化锂吸收式热泵（2）、低温蓄热罐（3）、高温蓄热罐（4）、浅层地热井（5）、回灌井（6）、深层地热井（7）、第一电磁阀（8）、第二电磁阀（9）、第三电磁阀（12）、第四电磁阀（16）、第一切断阀（10）、第二切断阀（11）、第三切断阀（15）、第四切断阀（13）、第五切断阀（14）、缸套水换热器（17）及热用户供回水系统；所述燃气内燃发电机组（1）的排烟口与双效溴化锂吸收式热泵（2）的烟气入口管相连，另一端通向烟道；所述的燃气内燃发电机组（1）的缸套水的出口与缸套水换热器（17）入口相连，所述缸套水换热器（17）出口端与燃气内燃发电机组（1）的缸套水的进口相连；所述的双效溴化锂吸收式热泵（2）的冷热水出口管路连接至热用户的供水系统，冷热水进口管路连接至热用户的回水系统；

所述的热用户供水系统的供水管路分为两路，其中一路连接至高温蓄热罐（4），所述的高温蓄热罐（4）出口处经第三电磁阀（12）连接到回水管路；另一路直接连接供水管路至热用户；两个支路通过第一电磁阀（8）控制，所述热用户供水系统的回水管路分为两路，其中一路经第二电磁阀（9）连接至低温蓄热罐（3）的换热盘管进口，所述低温蓄热罐（3）换热盘管出口经第二切断阀（11）与供水管相连；另一路经第一切断阀（10）连接至双效溴化锂吸收式热泵（2）的冷热水进口管；两个支路通过第二电磁阀（9）控制。

2.根据权利要求1所述地热能提高CCHP系统以电定热模式冷热调峰能力装置，其特征在于：

所述高温蓄热罐（4）换热盘管的进口管与浅层地热井（5）的出口管相连，地热水经换热盘管与高温蓄热罐（4）内介质进行换热后从出口管离开，所述高温蓄热罐（4）换热盘管出口管分为两路，其中一路经过第五切断阀（14）连接至低温蓄热罐（3）进口管，低温蓄热罐（3）出口管经第四电磁阀（16）与回灌井（6）进口管相连；另一路经第四切断阀（13）与回灌井（6）入口管相连，所述低温蓄热罐（3）进口管经第三切断阀（15）与深层地热井（7）相连。

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