CN207540186U - 可实现冬夏一机两用的分布式能源*** - Google Patents

可实现冬夏一机两用的分布式能源*** Download PDF

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王永超
邱赓屾
刘峰
魏子萱
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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Abstract

本实用新型涉及一种实现冬夏一机两用的分布式能源***。本实用新型提供一种高效实用水水燃气热泵余热回收利用装置，充分利用燃气机热泵的发动机烟气余热，夏季利用烟气余热驱动溴化锂制冷机组承担部分空调冷负荷；冬季提高低温工况下机组用户侧的供水温度，实现燃气机热泵在冬季低温工况下的高效运行。合理充分的利用燃气发动机余热，显著提高燃气机热泵的性能。

Description

可实现冬夏一机两用的分布式能源***
技术领域
本实用新型属于能源利用领域，具体涉及一种以天然气为驱动并可实现冬夏一机两用的分布式能源***。
背景技术
燃气机热泵可高效利用天然气，降低环境污染，有效平衡冬、夏季燃气季节负荷差，削减夏季电力负荷高峰，实现优质能源的高效利用，主要得益于对燃气发动机余热的充分利用，因此分析如何合理回收利用燃气发动机的余热对提高燃气机热泵的一次能源利用率有着十分重要的意义。
燃气发动机余热主要由缸套冷却水余热、烟气余热及发动机对周围环境的辐射余热三部分组成，中可回收的余热包括缸套冷却水余热和部分烟气余热。燃气发动机冷却水温度影响发动机的冷却效率、高温零件热负荷、发动机的热量分配和能量利用。燃气发动机在冷却水温低于65℃下运行为过冷运行，过冷运转将导致燃料燃烧过程的恶化和缸套的磨损加剧。燃气发动机在冷却水温高于95℃下运行为过热运行，此时发动机工作温度过高，也会带来一系列的危害。
发明内容
本实用新型提供一种可实现冬夏一机两用的分布式能源***，可充分利用燃气机热泵的发动机烟气余热，夏季利用烟气余热驱动溴化锂制冷机组承担部分空调冷负荷；冬季提高低温工况下机组用户侧的供水温度，实现燃气机热泵在冬季低温工况下的高效运行。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为提供一种可实现冬夏一机两用的分布式能源***，该***包括燃气机热泵机组、发动机烟气余热回收器、闭式贮水箱、盘管换热器、开式定压膨胀水箱、烟气余热型溴化锂吸收式制冷机组、电动三通阀及冷却塔；
燃气机热泵机组的冷/热能输出端与用户空调终端直接连接为用户夏天供冷冬天供热；
夏天使用时：
燃气机热泵机组的冷却水出口通过电动三通阀与冷却塔入口连接以放散其热量；
燃气机热泵机组的高温烟气余热出口与烟气余热型溴化锂吸收式制冷机组入口连接，烟气余热型溴化锂吸收式制冷机组的出口与用户空调终端连接为用户夏天供冷；
冬天使用时：
燃气机热泵机组的高温烟气余热出口还与发动机烟气余热回收器的入口连接，发动机烟气余热回收器的出口与带有盘管换热器的闭式贮水箱入口连接，闭式贮水箱的出口与发动机烟气余热回收器的入口连接从而形成加热循环为用户冬季供暖及提供生活用水；
燃气机热泵机组的冷却水出口通过电动三通阀旁路连接至带有盘管换热器的闭式贮水箱，闭式贮水箱的出水口连接回燃气机热泵机组以提高冬季燃气机热泵机组的供水温度。
所述的燃气机热泵机组内含发动机及压缩机。
本实用新型的具有如下的有益效果：
(1)合理充分利用燃气发动机余热可以显著提高燃气机热泵的性能。
(2)对燃气机热泵***的推广和改进具有实践性指导价值。
(3)实现热回收装置的高效结合，进一步提高一次能源利用率，相对于燃气锅炉，一次能源利用率可提高70％以上。
(4)在相同燃气消耗量下，燃气机热泵的供热量约为燃气锅炉的1.8倍。
附图说明
图1为本实用新型***原理图。
图中：1、燃气机热泵机组；2、机组燃气发动机部分；3、机组压缩机部分；4、发动机烟气余热回收器；5、闭式贮水箱；6、盘管换热器；7、开式定压膨胀水箱；8、烟气余热型溴化锂吸收式制冷机组；9、过滤器；10、循环水泵；11、止回阀；12、蝶阀；13、补水箱；14、软水器；15、电动三通阀；16、冷却塔。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型做进一步的说明。
如图1所示为本实用新型***原理图。
燃气机热泵机为冬夏两用，热泵主机的冷(热)水供回水管路实际是冬夏合用一套管路。而发动机烟气余热回收器4在冬夏两季均只能产生热水，因此本方案将热泵主机的冷(热)水供回水管路和发动机烟气余热回收器4的供回水管路分成两路***，二者并不混合，发动机烟气余热回收器4仅用于供冬季供暖。夏季燃气机产生高温烟气将通过烟气余热型溴化锂机组8制取空调或工艺用冷水。
考虑到夏季空调***以供冷为主，热量相对富裕较多，因此燃气机热泵的燃气发动机冷却热量全年不回收，其发动机冷却水管路并入燃气机热泵冷凝器的冷却水***。夏季制冷循环时发动机冷却余热随冷却塔16排至室外大气环境，冬季制热循环时则作为室外环境温度过低时热泵制热的辅助热源。
由于冷却塔16为开式水***，容易造成藻类和细菌污染，因此燃气发动机冷却水***不与用户的闭式水***相混合。通过带盘管换热器6的闭式贮水箱5和电动三通阀15的联合作用提高机组在冬季低温工况时的冷却水供水温度，既保证用户供水温度的稳定和水***的水质，又利用燃气发动机的烟气余热保证机组在冬季低温工况下的高效运行。
本实用新型在夏季工作时：
1)燃气机热泵机组1夏季制冷所产生冷冻水供给空调用户(管路及附属设备配置与目前的中央空调冷水机组水***原理相同)。
2)电动三通阀15旁通常闭(与带盘管换热器6的闭式贮水箱5无热交换)，燃气发动机冷却水与主机冷却水在循环泵的作用下至屋顶冷却塔16向室外大气环境散热。
3)发动机高温烟气余热驱动烟气余热型溴化锂制冷机组8，以溴化锂溶液为吸收剂，水作为制冷剂，制取空气调节或工艺用冷水，承担部分燃气热泵机组的制冷量。
本实用新型在冬季工作时：
1)燃气机热泵机组1冬季制热产生热水供给空调用户(管路及附属设备配置同夏季)。
2)发动机烟气热回收器4中的冷却水从发动机烟气热回收器4中吸热，经热用户后返回至带盘管换热器6的闭式贮水箱5，再由循环水10送回发动机烟气热回收器进4行循环加热，为用户端供暖及提供生活热水。
3)当冬季环境温度过低时,利用燃气发动机冷却水和发动机烟气热回收器4的部分热量提高冬季燃气机热泵蒸发器(实际为夏季制冷循环的冷凝器)的供水温度，保证燃气机热泵在冬季低温工况下的高效运行。当冬季燃气机热泵蒸发器(实际为夏季制冷循环的冷凝器)的循环水与发动机的冷却水(已吸收了发动机余热)混合后经检测水温仍未达到额定要求时，电动三通阀15旁通开启，部分循环水进入带盘管换热器6的闭式贮水箱5，通过盘管换热器6与水箱中的热用户回水(相当于再次吸收烟气回收器中的余热)进行热交换吸收热升温后,返回直接供给燃气机热泵蒸发器(实际为夏季制冷循环冷凝器)。

Claims (1)

1.可实现冬夏一机两用的分布式能源***，其特征在于，该***包括燃气机热泵机组(1)，燃气机热泵机组(1)内含发动机(2)及压缩机(3)、发动机烟气余热回收器(4)、闭式贮水箱(5)、盘管换热器(6)、开式定压膨胀水箱(7)、烟气余热型溴化锂吸收式制冷机组(8)、电动三通阀(15)及冷却塔(16)；
燃气机热泵机组(1)的冷/热能输出端与用户空调终端直接连接为用户夏天供冷冬天供热；
夏天使用时：
燃气机热泵机组(1)的冷却水出口通过电动三通阀(15)与冷却塔(16)入口连接以放散其热量；
燃气机热泵机组(1)的高温烟气余热出口与烟气余热型溴化锂吸收式制冷机组(8)入口连接，烟气余热型溴化锂吸收式制冷机组(8)的出口与用户空调终端连接为用户夏天供冷；
冬天使用时：
燃气机热泵机组(1)的高温烟气余热出口还与发动机烟气余热回收器(4)的入口连接，发动机烟气余热回收器(4)的出口与带有盘管换热器(6)的闭式贮水箱(5)入口连接，闭式贮水箱(5)的出口与发动机烟气余热回收器(4)的入口连接从而形成加热循环为用户冬季供暖及提供生活用水；
燃气机热泵机组(1)的冷却水出口通过电动三通阀(15)旁路连接至带有盘管换热器(6)的闭式贮水箱(5)，闭式贮水箱(5)的出水口连接回燃气机热泵机组(1)以提高冬季燃气机热泵机组(1)的供水温度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113915950A (zh) * 2020-07-10 2022-01-11 上海电力大学 燃气-空气联合循环分布式能源***

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