CN218469622U - 一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统，包括管壳式换热器，所述管壳式换热器的出水端通过第一管道安装有热水循环泵，所述热水循环泵一端通过第二管道安装有太阳能热水器，所述太阳能热水器通过第三管道插入管壳式换热器内，所述第二管道上安装有第四管道，所述第四管道连接有土壤源热泵机组，本实用新型利用太阳能系统和地源热泵系统耦合，分别利用太阳能和土壤中的地热能制取热水，然后通过管壳式换热器将天然气进行预加热。本系统优先使用太阳能系统制取热水给天然气预加热，若太阳能系统制取的热水满足不了天然气预加热的供热需求时，启动地源热泵系统进行补充。

Description

一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统

技术领域

本实用新型涉及燃气工程技术领域，具体为一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统。

背景技术

目前工程上常用的对天然气进行加热的方法有：

1、利用防爆电加热器，通过电加热管加热换热器壳程内的热媒，然后通过热媒加热管程内的天然气。

2、利用热水循环换热器，外置燃气锅炉，通过锅炉生产热水，然后热水走换热器的壳程，加热管程内的天然气。

以上两种方式都是通过完全消耗电能或燃气来达到加热天然气的目的，电能和燃气都是高品位的优质能源，上述对天然气进行加热的方式造成能源的浪费。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统，解决了现有的天然气进行加热的方式造成能源的浪费的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：包括管壳式换热器,所述管壳式换热器的出水端通过第一管道安装有热水循环泵，所述热水循环泵一端通过第二管道安装有太阳能热水器，所述太阳能热水器通过第三管道插入管壳式换热器内，所述第二管道上安装有第四管道，所述第四管道连接有土壤源热泵机组，所述土壤源热泵机组的其中一个出水端通过第五管道与第三管道连接，所述土壤源热泵机组上的另一个出水端通过通过第六管道与第三管道连接，所述第六管道上安装有第七管道，所述第七管道与U型地埋管连接，所述U型地埋管一端连接有壤源侧循环水泵，所述壤源侧循环水泵通过第七管道插入土壤源热泵机组。

优选的，所述第三管道上且位于第六管道和第五管道之间安装有第一阀门。

优选的，所述第七管道上安装有与第二管道连接的第八管道，所述第八管道上安装有第二阀门，所述第七管道上安装有第三阀门。

优选的，所述第二管道上安装有第四阀门，所述第五管道上安装有第八阀门。

优选的，所述第三管道上安装有第五阀门。

优选的，所述第六管道上安装有第六阀门和第七阀门。

有益效果

本实用新型提供了一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统。具备以下有益效果：本实用新型利用太阳能系统和地源热泵系统耦合，分别利用太阳能和土壤中的地热能制取热水，然后通过管壳式换热器将天然气进行预加热。本系统优先使用太阳能系统制取热水给天然气预加热，若太阳能系统制取的热水满足不了天然气预加热的供热需求时，启动地源热泵系统进行补充。

由于土壤源侧的U型地埋管长期从土壤中吸取热量，造成U型地埋管周边区域温度降低，会导致地源热泵系统制热效率下降；利用本系统，可以克服这一缺陷。在夏季，由于天然气来气温度稍高，一般不需进行预加热，此时可以利用太阳能热水系统制取热水，将热水流经U型地埋管，通过U型地埋管将热量释放到土壤中，恢复该区域的土壤温度，以保证地源热泵系统的制热效率。

这种系统充分利用太阳能、地热能等自然界的清洁能源，消耗少量的电能，即可满足对天然气进行预增热，可以完全替代燃气锅炉、电锅炉等系统，大大减少了对燃气、电等能源的需求。该系统每消耗1KW电能，即可制取4~5KW的免费热量，节能效果非常可观。

附图说明

图1为本实用新型所述一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统的结构示意图。

图中：1-管壳式换热器；2-土壤源热泵机组；3-太阳能热水器；4-U型地埋管；5-热水循环泵；6-壤源侧循环水泵；7-第八阀门；8-第五阀门；9-第四阀门；10-第一阀门；11-第三阀门；12-第六阀门；13-第二阀门；14-第七阀门。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统，包括管壳式换热器1，管壳式换热器1的出水端通过第一管道安装有热水循环泵5，热水循环泵5一端通过第二管道安装有太阳能热水器3，太阳能热水器3通过第三管道插入管壳式换热器1内，第二管道上安装有第四管道，第四管道连接有土壤源热泵机组2，土壤源热泵机组2的其中一个出水端通过第五管道与第三管道连接，土壤源热泵机组2上的另一个出水端通过通过第六管道与第三管道连接，第六管道上安装有第七管道，第七管道与U型地埋管4连接，U型地埋管4一端连接有壤源侧循环水泵6，壤源侧循环水泵6通过第七管道插入土壤源热泵机组2。

作为优选的技术方案，更进一步地，第三管道上且位于第六管道和第五管道之间安装有第一阀门10。

作为优选的技术方案，更进一步地，第七管道上安装有与第二管道连接的第八管道，第八管道上安装有第二阀门13，第七管道上安装有第三阀门11。

作为优选的技术方案，更进一步地，第二管道上安装有第四阀门9，第五管道上安装有第八阀门7。

作为优选的技术方案，更进一步地，第三管道上安装有第五阀门8。

作为优选的技术方案，更进一步地，第六管道上安装有第六阀门12和第七阀门14。

需要说明的是：本实用新型利用太阳能热水系统和地源热泵系统进行耦合，优先选用太阳能热水系统，制取热水，通过水泵驱动，对进站天然气进行预热。

工作方式一：利用太阳能热水系统预热天然气

关闭第八阀门7、第五阀门8、第三阀门11、第六阀门12、第二阀门13、第七阀门14，打开第四阀门9、第一阀门10；从管壳式换热器1流出的循环热水经热水循环泵5驱动进入太阳能热水器3加热，经过加热后的循环热水进入管壳式换热器1，在管壳式换热器1内，循环热水将流经管程温度较低的天然气加热，释热后的循环热水流出管壳式换热器1，再次通过热水循环泵5驱动进入太阳能热水器3进行下一次循环。

工作方式二：利用地源热泵系统预热天然气

关闭第四阀门9、第一阀门10、第二阀门13、第七阀门14，打开第八阀门7、第五阀门8、第三阀门11、第六阀门12；

热水循环侧：从管壳式换热器1流出的循环热水经热水循环泵5驱动进入土壤源热泵机组2加热，经过加热后的循环热水进入管壳式换热器1，在管壳式换热器1内，循环热水将流经管程温度较低的天然气加热，释热后的循环热水流出管壳式换热器1，再次通过热水循环泵5驱动进入土壤源热泵机组2进行下一次循环；

土壤源侧：从土壤源热泵机组2流出的释热后循环水，通过管道进入地下U型地埋管4，通过U型地埋管4管壁从土壤中吸热，循环水温度升高，然后经过土壤源侧循环水泵6驱动，进入土壤源热泵2机组，在土壤源热泵机组2内向机组中的工作介质释热，释热后的循环水温度降低，再次从土壤源热泵机组2流出进入地下U型地埋管4进行下一次循环。

工作方式三：利用太阳能热水系统和地源热泵系统共同预热天然气

关闭13阀门、14阀门，打开7阀门、8阀门、9阀门、10阀门、11阀门、12阀门；

热水循环侧：从管壳式换热器1流出的循环热水经热水循环泵5驱动分别进入土壤源热泵机组2和太阳能热水器3加热，经过加热后的循环热水进入管壳式换热器1，在管壳式换热器1内，循环热水将流经管程温度较低的天然气加热，释热后的循环热水流出管壳式换热器1，再次通过热水循环泵5驱动分别进入土壤源热泵机组2和太阳能热水器3进行下一次循环；

土壤源侧：从土壤源热泵机组2流出的释热后循环水，通过管道进入地下U型地埋管4，通过U型地埋管4管壁从土壤中吸热，循环水温度升高，然后经过土壤源侧循环水泵6驱动，进入土壤源热泵机组2，在土壤源热泵机组2内向机组中的工作介质释热，释热后的循环水温度降低，再次从土壤源热泵机组2流出进入地下U型地埋管4进行下一次循环。

工作方式四：利用太阳能热水系统向U型地埋管的土壤侧回灌储热

关闭第八阀门7、第五阀门8、第四阀门9、第一阀门10、第三阀门11、第六阀门12，打开第二阀门13、第七阀门14；太阳能热水器3制取的热水经第七阀门14所在的管道进入土壤中的U型地埋管4，通过U型地埋管4管壁向土壤中释热，循环水温度降低，然后经过土壤源侧循环水泵6驱动，进入太阳能热水器3加热再次进行下一次循环。

工作方式一、二、三的燃气侧：

需要调压减压的天然气在调压前，先通过天然气入口进入管壳式换热器1中管程，在管程吸收壳程里热水的热能，使天然气温度升高；满足温度要求的天然气从天然气出口流出，进行下一步的减压流程。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统，包括管壳式换热器（1）,其特征在于，所述管壳式换热器（1）的出水端通过第一管道安装有热水循环泵（5），所述热水循环泵（5）一端通过第二管道安装有太阳能热水器（3），所述太阳能热水器（3）通过第三管道插入管壳式换热器（1）内，所述第二管道上安装有第四管道，所述第四管道连接有土壤源热泵机组（2），所述土壤源热泵机组（2）的其中一个出水端通过第五管道与第三管道连接，所述土壤源热泵机组（2）上的另一个出水端通过第六管道与第三管道连接，所述第六管道上安装有第七管道，所述第七管道与U型地埋管（4）连接，所述U型地埋管（4）一端连接有壤源侧循环水泵（6），所述壤源侧循环水泵（6）通过第七管道插入土壤源热泵机组（2）。

2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统，其特征在于，所述第三管道上且位于第六管道和第五管道之间安装有第一阀门（10）。

3.根据权利要求1所述的一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统，其特征在于，所述第七管道上安装有与第二管道连接的第八管道，所述第八管道上安装有第二阀门（13），所述第七管道上安装有第三阀门（11）。

4.根据权利要求1所述的一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统，其特征在于，所述第二管道上安装有第四阀门（9），所述第五管道上安装有第八阀门（7）。

5.根据权利要求1所述的一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统，其特征在于，所述第三管道上安装有第五阀门（8）。

6.根据权利要求1所述的一种利用太阳能与地热能耦合进行天然气增热的系统，其特征在于，所述第六管道上安装有第六阀门（12）和第七阀门（14）。

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