一种复合热泵装置及供热系统的制作方法

专利2026-01-02  15


本发明涉及能源环保,尤其涉及一种复合热泵装置及供热系统。


背景技术:

1、城市供热系统中用水为供热介质,以蒸汽为热媒,从热源携带热量,靠蒸汽本身的压力输送,经蒸汽管道进入散热器,放热后,凝结水经疏水器由凝结水管流入凝结水箱,然后由凝结水泵送入锅炉重新加热产生蒸汽。为实现绿色低碳发展,要向低品位余热为主的能源结构转型。

2、余热再利用是实现低碳目标的重要途径之一,其中低品位余热需要热泵提升后再利用。热泵可以从低温余热中取热,产生较高温度热量,实现热量从低温到高温的传递。这个过程不能自发实现,需要输入高品位能源驱动。热泵驱动能源包括机械能和高温热能,压缩式热泵以机械能驱动,其中较为常见的是电动压缩式热泵;热能驱动热泵以吸收式热泵最为常见。

3、然而,在现有技术中,热泵对于蒸汽热量的利用率较低,蒸汽耗量大,从而导致热泵运行区间较窄,热能利用率低下。


技术实现思路

1、本发明提供了一种复合热泵装置及供热系统,以扩大热泵的运行区间,提高热能利用率。

2、根据本发明的一方面,提供了一种复合热泵装置,该复合热泵装置包括:汽轮机、一次加热组件、二次加热组件和辅热组件;

3、所述汽轮机的入口与高压蒸汽管路连接;所述汽轮机的出口与所述一次加热组件的低压蒸汽入口连接;所述汽轮机的机械传动端与所述辅热组件连接;所述一次加热组件的低压蒸汽出口与蒸汽回收管路连接;所述一次加热组件的加热蒸汽出口与所述二次加热组件的蒸汽入口连接;所述一次加热组件的水入口与热网水管路连接;所述一次加热组件的水出口与所述二次加热组件的水入口连接;所述二次加热组件的水出口与用户侧管网连接;所述二次加热组件的凝水出口与所述辅热组件的凝水入口连接;所述辅热组件的蒸汽出口与所述一次加热组件的蒸汽入口连接;所述辅热组件的余热水入口与余热水进水管路连接;所述辅热组件的余热水出口与余热水出水管路连接;

4、所述汽轮机用于利用高压蒸汽驱动所述辅热组件;所述一次加热组件用于加热热网水以及为所述二次加热组件提供加热蒸汽;所述二次加热组件用于加热热网水;所述辅热组件用于利用余热水将所述二次加热组件输出的凝水转化为蒸汽,以为所述一次加热组件提供加热蒸汽。

5、可选地,所述一次加热组件包括:吸收式吸收器、吸收式发生器和溶液泵;

6、所述吸收式吸收器的水入口与所述热网水管路连接;所述吸收式吸收器的水出口与所述二次加热组件的水入口连接;所述吸收式吸收器的溶液出口与所述溶液泵的输入端连接;所述溶液泵的输出端与所述吸收式发生器的溶液入口连接;所述吸收式发生器的溶液出口与所述吸收式吸收器的溶液入口连接;所述吸收式发生器的低压蒸汽入口与所述汽轮机的出口连接;所述吸收式发生器的低压蒸汽出口与所述蒸汽回收管路连接;所述吸收式发生器的加热蒸汽出口与所述二次组件的蒸汽入口连接;

7、所述吸收式发生器用于利用低压蒸汽加热第一工质,以为所述二次加热组件提供加热蒸汽;所述吸收式吸收器用于加热所述热网水,以及为所述第一工质补充水分;所述溶液泵用于为所述第一工质增压,以使所述第一工质在所述吸收式发生器和所述吸收式吸收器中循环。

8、可选地,所述一次加热组件还包括:溶液换热器;

9、所述溶液换热器的第一入口与所述溶液泵的输出端连接;所述溶液换热器第一出口与所述吸收式发生器的溶液入口连接;所述溶液换热器的第二入口与所述吸收式发生器的溶液出口连接;所述溶液换热器的第二出口与所述吸收式吸收器的溶液入口连接;

10、所述溶液换热器用于将所述吸收式发生器流出的第一工质的热量交换至所述吸收式吸收器流出的第一工质中。

11、可选地,所述第一工质包括溴化锂溶液。

12、可选地,所述二次加热组件包括:吸收式冷凝器;

13、所述吸收式冷凝器的水入口与所述一次加热组件的水出口连接;所述吸收式冷凝器的水出口与所述用户侧管网连接;所述吸收式冷凝器的蒸汽入口与所述一次加热组件的加热蒸汽出口连接;所述吸收式冷凝器的凝水出口与所述辅热组件的凝水入口连接;

14、所述吸收式冷凝器用于利用所述一次加热组件提供的加热蒸汽加热所述热网水。

15、可选地,所述辅热组件包括:蒸发冷凝复合换热器、压缩式蒸发器、压缩机、压缩式节流装置和冷剂泵;

16、所述蒸发冷凝复合换热器的凝水入口与所述二次加热组件的凝水出口连接;所述蒸发冷凝复合换热器的蒸汽出口与所述一次加热组件的蒸汽入口连接;所述蒸发冷凝复合换热器的凝水循环出口与所述冷剂泵的输入端连接;所述冷剂泵的输出端与所述蒸发冷凝复合换热器的凝水循环入口连接;所述蒸发冷凝复合换热器的溶液出口与所述压缩式节流装置的入口连接;所述压缩式节流装置的出口与所述压缩式蒸发器的溶液入口连接;所述压缩式蒸发器的溶液出口与所述压缩机的入口连接;所述压缩机的出口与所述蒸发冷凝复合换热器的溶液入口连接;所述压缩机的驱动端与所述汽轮机的机械传动端连接;所述压缩式蒸发器的余热水入口与余热水进水管路连接;所述压缩式蒸发器的余热水出口与余热水出水管路连接;

17、所述压缩式蒸发器用于利用所述余热水将第二工质转化为气态;所述压缩机用于对气态的所述第二工质进行加压,使所述第二工质在所述蒸发冷凝复合换热器和所述压缩式蒸发器内循环;所述蒸发冷凝复合换热器用于利用气态的所述第二工质将所述二次加热组件输出的凝水转化为蒸汽,以为所述一次加热组件提供加热蒸汽;所述冷剂泵用于驱动所述凝水在所述蒸发冷凝复合换热器内循环;所述压缩式节流装置用于为所述第二工质进行降压。

18、可选地,该复合热泵装置还包括:吸收式节流装置;

19、所述吸收式节流装置设置于所述蒸发冷凝复合换热器的凝水入口与所述二次加热组件的凝水出口之间;

20、所述吸收式节流装置用于限制所述二次加热组件输出的凝水的流速。

21、可选地,所述第二工质包括卤代烃制冷剂。

22、可选地,该复合热泵装置还包括:管道连接件和凝水换热器;

23、所述管道连接件的第一端与所述热网水管路连接;所述管道连接件的第二端与所述凝水换热器的水入口;所述管道连接件的第三端与所述一次加热组件的水入口连接;所述凝水换热器的水出口与所述二次加热组件的水出口连接;所述凝水换热器的蒸汽入口与所述一次加热组件的低压蒸汽出口连接;所述凝水换热器的凝水出口与所述蒸汽回收管路连接;

24、所述管道连接件用于分流所述热网水管路的热网水;所述凝水换热器用于加热所述热网水。

25、根据本发明的另一方面,还提供了一种供热系统,该供热系统包括以上任一实施例所述的复合热泵装置。

26、本发明实施例中的汽轮机对高压蒸汽管路输出的高温高压蒸汽进行降压,并带动辅热组件工作,辅热组件利用余热水的热量为一次加热组件提供蒸汽,一次加热组件将辅热组件所提供的蒸汽对热网水进行一次加热;一次加热组件利用汽轮机输出的低压蒸汽的余热量为二次加热组件提供蒸汽,以便二次加热组件对热网水进行二次加热。本发明实施例通过一次加热组件、二次加热组件和辅热组件实现吸收式循环和压缩式循的环耦合运行,并利用汽轮机带动辅热组件运作,有利于降低高温高压蒸汽降温减压的节流损失,扩大热泵的运行区间,提高热能利用率。

27、应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。


技术特征:

1.一种复合热泵装置,其特征在于,包括:汽轮机、一次加热组件、二次加热组件和辅热组件;

2.根据权利要求1所述的复合热泵装置,其特征在于,所述一次加热组件包括:吸收式吸收器、吸收式发生器和溶液泵;

3.根据权利要求2所述的复合热泵装置,其特征在于,所述一次加热组件还包括:溶液换热器;

4.根据权利要求2或3任一项所述的复合热泵装置,其特征在于,所述第一工质包括溴化锂溶液。

5.根据权利要求1所述的复合热泵装置,其特征在于,所述二次加热组件包括:吸收式冷凝器;

6.根据权利要求1所述的复合热泵装置,其特征在于,所述辅热组件包括:蒸发冷凝复合换热器、压缩式蒸发器、压缩机、压缩式节流装置和冷剂泵;

7.根据权利要求6所述的复合热泵装置,其特征在于,还包括:吸收式节流装置;

8.根据权利要求6所述的复合热泵装置,其特征在于,所述第二工质包括卤代烃制冷剂。

9.根据权利要求1所述的复合热泵装置,其特征在于,还包括:管道连接件和凝水换热器;

10.一种供热系统,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的复合热泵装置。


技术总结
本发明公开了一种复合热泵装置及供热系统。该复合热泵装置包括:汽轮机、一次加热组件、二次加热组件和辅热组件;汽轮机连接于高压蒸汽管路与一次加热组件的低压蒸汽入口之间;汽轮机的机械传动端与辅热组件连接;一次加热组件的低压蒸汽出口连接蒸汽回收管路;一次加热组件的水入口连接热网水管路;二次加热组件的蒸汽入口和水入口对应连接一次加热组件的加热蒸汽出口和水出口;二次加热组件的水出口连接用户侧管网;二次加热组件的凝水出口连接辅热组件的凝水入口;辅热组件的蒸汽出口连接一次加热组件的蒸汽入口;辅热组件的余热水入口和余热水出口均连接至余热水管路。本发明实施例的复合热泵装置有利于扩大热泵的运行区间,提高热能利用率。

技术研发人员:李绍飞,黄国华,谷再丰,杜伟伟,赵金姊,段文凯
受保护的技术使用者:同方智慧能源有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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