一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统，包括烟气余热利用子系统、吸热式热泵子系统、土壤源利用子系统；土壤源利用子系统包括浅层地热能换热装置；吸热式热泵子系统包括制热机和制冷机；制热机接收烟气余热利用子系统的排烟和经过浅层地热能换热装置换热后的循环水对进入制热机的用户供暖循环水的回水进行加热后，作为用户供暖循环水的给水输出；制冷机接收烟气余热利用子系统的排烟进行热‑冷交换后，对进入制冷机的用户制冷循环的回水进行冷却后，作为用户制冷循环水的给水输出。本实用新型专利技术通过多能互补耦合，既可灵活调节浅层地热能源的利用量，又能保证用户的用能需求，提高了可再生能源的供能稳定性，减小了余热浪费和热污染。

【技术实现步骤摘要】
一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统
本技术涉及低品位余热利用
，特别是涉及一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统。
技术介绍
能源和环境问题是制约经济社会可持续发展的两大突出问题。分布式能源系统通常是以可再生能源和清洁燃料为能源，布置在需求侧附近，直接面向用户，按需供应多种能量的绿色综合供能系统。可再生能源具有能流密度低、分布较为分散、规模较小的特点，常规能源利用方式难以对其高效利用，因此，研究以清洁化石燃料和可再生能源互为补充的新型分布式供能系统意义重大。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能，土壤源是近乎无限的可再生能源，也是清洁能源。单独的土壤源利用方案受土壤性能影响较大，如何实现浅层地热能源和燃气分布式能源的高效耦合成为本领域技术人员亟待解决的实际技术问题。
技术实现思路
本技术解决的技术问题：本技术提供了一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统，实现浅层地热能源和燃气分布式能源的高效耦合。本技术采用的技术方案：一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统，包括：提供排烟的烟气余热利用子系统；获取烟气余热利用子系统的排烟的吸热式热泵子系统；与吸热式热泵子系统连通进行换热的土壤源利用子系统；所述土壤源利用子系统包括对地热和吸热式热泵子系统进行换热的浅层地热能换热装置5；所述吸热式热泵子系统包括制热机3和制冷机4；制热机3接收烟气余热利用子系统的排烟和经过浅层地热能换热装置5换热后的循环水对进入制热机3的用户供暖循环水的回水进行加热后，作为用户供暖循环水的给水输出，同时将经过换热冷却的浅层地热能换热装置5的循环水重新送入到浅层地热能换热装置5进行换热升温；制冷机4接收烟气余热利用子系统的排烟进行热-冷交换后，对进入制冷机4的用户制冷循环的回水进行冷却后，作为用户制冷循环水的给水输出；同时，冷却过程中产生的热量将经过浅层地热能换热装置5的循环水进行加热后，重新送入到浅层地热能换热装置5进行换热降温。进一步，所述土壤源利用子系统还包括U型地埋管装置6，U型地埋管装置6的管道内的介质进入到浅层地热能换热装置5进行换热后，重新进入到U型地埋管装置6中。进一步，所述吸热式热泵子系统的制热机3为第一类增热型吸收式热泵，包括发生器ⅠGH、冷凝器ⅠCH、蒸发器ⅠEH、吸收器ⅠAH；发生器ⅠGH的进气口接收烟气余热利用子系统的排烟，发生器ⅠGH出气口的排烟排入大气；蒸发器ⅠEH的入水口连接浅层地热能换热装置5的循环水出水，蒸发器EH的出水口连接浅层地热能换热装置5的循环水进水；吸收器ⅠAH的入水口连接用户供暖循环水的回水，冷凝器ⅠCH的出水口连接用户供暖循环水的给水；所述吸热式热泵子系统的制冷机4为吸收式制冷装置，包括发生器ⅡGC、冷凝器ⅡCC、蒸发器ⅡEC、吸收器ⅡAC；发生器ⅡGC的进气口接收烟气余热利用子系统的排烟，发生器ⅡGC出气口的排烟排入大气；蒸发器ⅡEC的入水口连接用户制冷循环水的回水，蒸发器ⅡEC的出水口连接用户制冷循环水的给水，吸收器ⅡAH的入水口连接浅层地热能换热装置5的循环水出水，冷凝器ⅡCH的出水口连接浅层地热能换热装置5的循环水进水。进一步，所述烟气余热利用子系统与制热机3的发生器ⅠGH进气口连通的管道上设置有阀ⅠVG1，所述蒸发器ⅠEH的出水口与浅层地热能换热装置5的循环水进水口连通的管道上设置有阀ⅢVH2，所述浅层地热能换热装置5的循环水出水口与蒸发器ⅠEH的进水口连通的管道上设置有阀ⅤVH1；所述烟气余热利用子系统与制冷机4的发生器ⅡGC进气口连通的管道上设置有阀ⅡVG2；所述冷凝器ⅡCC的出水口与浅层地热能换热装置5的循环水进水口之间的管道上设置有阀ⅣVC2，所述浅层地热能换热装置5的循环水出水口与吸收器ⅡAC的进水口连通的管道上设置有阀ⅥVC1；在制热机3工作时，阀ⅠVG1、阀ⅢVH2、阀ⅤVH1开启，阀ⅡVG2、阀ⅣVC2、阀ⅥVC1关闭；在制冷机4工作时，阀ⅡVG2、阀ⅣVC2、阀ⅥVC1开启，阀ⅠVG1、阀ⅢVH2、阀ⅤVH1关闭。进一步，所述烟气余热利用子系统包括依次连接的燃料动力转换装置1和余热制冷供热装置2，所述燃料动力转换装置1为内燃机组；所述余热制冷供热装置2为烟气热水型吸收式热泵。本技术的有益效果：（1）利用吸收式热泵技术实现了低品位烟气余热和浅层地热能源的高效回收和利用，实现了燃气冷热电三联供技术和土壤源热泵技术的耦合，提高了可再生能源供能稳定性，减小了余热浪费和热污染；（2）吸收式热泵以烟气为驱动热源，吸收式热泵能耗小于电驱动土壤源热泵，提高了多能互补系统综合能源利用率。（3）通过多能互补耦合，既可灵活调节浅层地热能源的利用量，又能保证用户的用能需求，维持土壤中的能量平衡，实现可再生能源的持续利用。附图说明图1为本技术的结构示意图。其中，1-燃料动力转换装置；2-余热制冷供热装置；3-制热机；4-制冷机；5-浅层地热能换热装置；6-U型地埋管装置；S1、S2、S3、S4、S5、S6为烟气；W1、W2、W3、W4、W5、W6为浅层地热能换热器循环水；D1、D2为U型地埋管循环水；L1、L2、L3、L4为用户空调循环水；VG1、VG2、VC1、VC2、VH1、VH2为阀门。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。本技术实施例公开了一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统，实现了燃气冷热电三联供技术和土壤源热泵技术的互补耦合，提高了可再生能源供能稳定性，减小了余热浪费和热污染。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。具体来说，如图1所示，本技术提供一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统，包括烟气余热利用子系统，该烟气余热利用子系统使用燃气冷热电三联供系统提供排烟S2作为吸热式热泵子系统的驱动热源；排烟S2进入到吸热式热泵子系统进行加热，同时还包括与吸热式热泵子系统连通进行换热的土壤源利用子系统。其中，土壤源利用子系统包括对地下热和地上的吸热式热泵子系统进行换热的浅层地热能换热装置5，还包括埋在地下的U型地埋管装置6，其中，U型地埋管装置6的U型管内的介质D1（如循环热水）进入到浅层地热能换热装置5进行换热，换热后的介质D2返回U型管内。浅层地热能换热装置5内部可设置换热管，该换热管与U型地埋管装置6的介质管道连通，还与吸热式热泵子系统连通。吸热式热泵子系统包括制热机3和制冷机4，制热机3用于对用户供暖循环水进行加热后对用户进行供暖，制冷机4用于对用户制冷循环水冷却后对用户进行制冷，其中，用户供暖循环水和用户制冷循环水可采用同一条循环管道，在不同的季节连接制热机3或者制冷机4，实现制热或者制冷。制热机3以排烟S2作为驱动热源，以浅层地热能换热装置5的循环水W5作为低温热源实现供热，而制冷机4则以排烟S2作为高温热源，以浅层地热能换热装置5的循环水W2作为冷却水实现供冷。其中，如图1所示的系统中，制热机3接收烟气余热利用子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统，其特征在于，包括：提供排烟的烟气余热利用子系统；获取烟气余热利用子系统的排烟的吸热式热泵子系统；与吸热式热泵子系统连通进行换热的土壤源利用子系统；所述土壤源利用子系统包括对地热和吸热式热泵子系统进行换热的浅层地热能换热装置（5）；所述吸热式热泵子系统包括制热机（3）和制冷机（4）；所述吸热式热泵子系统的制热机（3）为第一类增热型吸收式热泵，包括发生器Ⅰ（GH）、冷凝器Ⅰ（CH）、蒸发器Ⅰ（EH）、吸收器Ⅰ（AH）；发生器Ⅰ（GH）的进气口接收烟气余热利用子系统的排烟，发生器Ⅰ（GH）出气口的排烟排入大气；蒸发器Ⅰ（EH）的入水口连接浅层地热能换热装置（5）的循环水出水，蒸发器（EH）的出水口连接浅层地热能换热装置（5）的循环水进水；吸收器Ⅰ（AH）的入水口连接用户供暖循环水的回水，冷凝器Ⅰ（CH）的出水口连接用户供暖循环水的给水；所述吸热式热泵子系统的制冷机（4）为吸收式制冷装置，包括发生器Ⅱ（GC）、冷凝器Ⅱ（CC）、蒸发器Ⅱ（EC）、吸收器Ⅱ（AC）；发生器Ⅱ（GC）的进气口接收烟气余热利用子系统的排烟，发生器Ⅱ（GC）出气口的排烟排入大气；蒸发器Ⅱ（EC）的入水口连接用户制冷循环水的回水，蒸发器Ⅱ（EC）的出水口连接用户制冷循环水的给水，吸收器Ⅱ（AH）的入水口连接浅层地热能换热装置（5）的循环水出水，冷凝器Ⅱ（CH）的出水口连接浅层地热能换热装置（5）的循环水进水；所述烟气余热利用子系统与制热机（3）的发生器Ⅰ（GH）进气口连通的管道上设置有阀Ⅰ（VG1），所述蒸发器Ⅰ（EH）的出水口与浅层地热能换热装置（5）的循环水进水口连通的管道上设置有阀Ⅲ（VH2），所述浅层地热能换热装置（5）的循环水出水口与蒸发器Ⅰ（EH）的进水口连通的管道上设置有阀Ⅴ（VH1）；所述烟气余热利用子系统与制冷机（4）的发生器Ⅱ（GC）进气口连通的管道上设置有阀Ⅱ（VG2）；所述冷凝器Ⅱ（CC）的出水口与浅层地热能换热装置（5）的循环水进水口之间的管道上设置有阀Ⅳ（VC2），所述浅层地热能换热装置（5）的循环水出水口与吸收器Ⅱ（AC）的进水口连通的管道上设置有阀Ⅵ（VC1）；在制热机（3）工作时，阀Ⅰ（VG1）、阀Ⅲ（VH2）、阀Ⅴ（VH1）开启，阀Ⅱ（VG2）、阀Ⅳ（VC2）、阀Ⅵ（VC1）关闭；在制冷机（4）工作时，阀Ⅱ（VG2）、阀Ⅳ（VC2）、阀Ⅵ（VC1）开启，阀Ⅰ（VG1）、阀Ⅲ（VH2）、阀Ⅴ（VH1）关闭。...

【技术特征摘要】
1.一种烟气余热驱动的双级吸收式土壤源热泵系统，其特征在于，包括：提供排烟的烟气余热利用子系统；获取烟气余热利用子系统的排烟的吸热式热泵子系统；与吸热式热泵子系统连通进行换热的土壤源利用子系统；所述土壤源利用子系统包括对地热和吸热式热泵子系统进行换热的浅层地热能换热装置（5）；所述吸热式热泵子系统包括制热机（3）和制冷机（4）；所述吸热式热泵子系统的制热机（3）为第一类增热型吸收式热泵，包括发生器Ⅰ（GH）、冷凝器Ⅰ（CH）、蒸发器Ⅰ（EH）、吸收器Ⅰ（AH）；发生器Ⅰ（GH）的进气口接收烟气余热利用子系统的排烟，发生器Ⅰ（GH）出气口的排烟排入大气；蒸发器Ⅰ（EH）的入水口连接浅层地热能换热装置（5）的循环水出水，蒸发器（EH）的出水口连接浅层地热能换热装置（5）的循环水进水；吸收器Ⅰ（AH）的入水口连接用户供暖循环水的回水，冷凝器Ⅰ（CH）的出水口连接用户供暖循环水的给水；所述吸热式热泵子系统的制冷机（4）为吸收式制冷装置，包括发生器Ⅱ（GC）、冷凝器Ⅱ（CC）、蒸发器Ⅱ（EC）、吸收器Ⅱ（AC）；发生器Ⅱ（GC）的进气口接收烟气余热利用子系统的排烟，发生器Ⅱ（GC）出气口的排烟排入大气；蒸发器Ⅱ（EC）的入水口连接用户制冷循环水的回水，蒸发器Ⅱ（EC）的出水口连接用户制冷循环水的给水，吸收器Ⅱ（AH）的入水口连接浅层地热能换热装置（5）的循环水出水，冷凝器Ⅱ（CH）的出水口连接浅层地热能换热装置（5）的循环水进水；所述烟气余热利用子系统与制热机（3）的发生器Ⅰ（...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘媛媛，丁五洲，曾庆仪，姚俊威，陆华，李芳，
申请(专利权)人：华电郑州机械设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41