燃气锅炉大温差高效供热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种清洁、高效的燃气锅炉大温差高效供热系统，属于能源技术领域。所述燃气锅炉大温差高效供热系统由燃气锅炉、间壁式换热器、直接接触式换热器、热泵、大温差换热机组、循环泵、连接管路及其它附件组成；所述的连接管路分为一次侧管路、二次侧管路和三次侧管路。该系统是一种清洁、高效供热系统，可实现大温差远距离高效供热，并采用换热器和热泵技术高效回收燃气锅炉烟气余热，提高供热系统能源利用效率，该系统的推广应用有助于消除北方地区冬季雾霾现象，提高城市大气环境质量，也有利于实现供热系统节能减排目标。

【技术实现步骤摘要】
燃气锅炉大温差高效供热系统
本专利技术涉及一种清洁、高效的燃气锅炉大温差高效供热系统，属于能源
。
技术介绍
随着城市化进程的快速发展，我国北方城镇供热负荷需求急剧增长，集中供热系统的供热密度越来越大，供热半径越来越大。北方城镇供热能耗约占全国城镇建筑总能耗的60%，是建筑节能的重要组成部分。然而鉴于环境保护及冬季治理雾霾要求，北方城镇在供热系统实施了 “煤改气”，大量的燃气锅炉相继投入使用。燃气锅炉排放烟气的温度在150°C，其排放的废热约占燃气输入能量的11%左右，由此可见燃气锅炉节能潜力较大。目前，常规的锅炉房供热技术难以满足当前高密度供热发展的需求。对于集中供热系统，废热回收利用是提高能源利用效率，降低供热领域的化石能源消耗的有效措施，从而有助于消除北方城市冬季雾霾天气。采用何种“高效换热”技术及装备回收燃气锅炉烟气余热是大温差集中供热领域亟待解决的难题。
技术实现思路
针对目前我国北方城镇燃气锅炉房区域供热系统存在的问题，本专利技术提供了一种燃气锅炉大温差高效供热系统，以提高既有一次热网热量输送能力，并回收利用燃气锅炉烟气废热，进而降低供热系统化石能源消耗。本专利技术米用的第一种方案为:所述高效供热系统是由供热首站、一次侧管路、热力站、二次侧管路、三次侧管路组成；所述供热首站由燃气锅炉、间壁式换热器、接触式换热器、热泵、循环泵、连接管路组成；所述热力站由大温差换热机组、循环泵、连接管路组成；所述燃气锅炉的烟气依次流经间壁式换热器、接触式换热器放热降温后，由烟囱直接排放至大气；所述一次侧管路的连接方式为:来自燃气锅炉的高温供水进入一次侧供水干管，然后输配至各个热力站，并进入各个热力站的大温差换热机组，在大温差换热机组内与二次侧低温循环水进行换热后，返回至一次侧回水的干管，并被输送至供热首站，经循环泵加压后，依次流经热泵、间壁式换热器、燃气锅炉，被依次加热升温后，最后送至一次侧供水干管，完成一次侧管路循环；所述二次侧管路的连接方式为:在热力站中，二次侧回水管路与大温差换热机组的冷媒进口连接；二次侧供水管路与大温差换热机组的冷媒出口连接；二次侧低温循环水在大温差换热机组中被一次侧高温循环水加热升温，与此同时，一次侧循环水温度得到大幅度的降低；所述三次侧管路的连接方式为:三次侧管路将接触式换热器和热泵连接起来，并在接触式换热器出口的管道上设置加药罐；三次侧低温循环水进入接触式换热器中与燃气锅炉烟气直接接触回收其废热，并被加热升温后，进入加药罐，然后经循环泵的加压后进入热泵的蒸发器放热降温后再返回至接触式换热器，完成三次侧管路循环。所述热泵为电驱动单级或双级压缩式热泵、单效或双效吸收式热泵、或者为单级或双级喷射式热泵。所述热泵进一步为直燃型吸收式热泵或热水型吸收式热泵；所述热泵为热水型吸收式热泵时，被燃气锅炉加热后的高温热水分为两路:第一路进入热水型吸收式热泵，驱动吸收式热泵回收烟气废热；第二路与出自热水型吸收式热泵的发生器的第一路热水混合，然后作为一次侧高温供水由一次侧管路输配至各个热力站。本专利技术提供的第二种技术方案为:所述高效供热系统是由供热首站、一次侧管路、热力站、二次侧管路组成；所述供热首站由燃气锅炉、间壁式换热器、循环泵、连接管路组成；所述热力站由大温差换热机组、循环泵、连接管路组成；所述燃气锅炉的烟气直接进入间壁式换热器被一次侧管路的低温回水冷却而降温后，由烟囱排放至大气；所述一次侧管路的连接方式为:来自燃气锅炉的高温供水进入一次侧供水干管，然后通过输配至各个热力站，并进入各个大温差换热机组，在大温差换热机组内与二次侧低温循环水进行换热后，返回至一次侧回水干管，并被输送至供热首站，经循环泵加压后，依次进入间壁式换热器、燃气锅炉，被依次加热升温，最后送回至一次侧供水干管，完成一次侧管路循环；所述二次侧管路的连接方式为:在热力站中，二次侧回水支管与大温差换热机组冷媒进口连接，二次侧供水支管与大温差换热机组冷媒出口连接；二次侧低温循环水在大温差换热机组中被一次侧高温循环水加热升温，与此同时，一次侧循环水温度得到大幅度的降低。第一种方案和第二种方案中所述大温差换热机组为吸附式换热机组、或压缩式换热机组、或喷射式换热机组、或吸收式换热机组。所述吸附式换热机组由两个或两个以上吸附式热泵与一个水水换热器构成；其中，吸附式热泵主要由吸附床、冷凝器、蒸发器、阀门及其它附件构成；一次侧高温供水依次进入第I级、第2级的吸附床内置换热器、水水换热器、第2级、第I级吸附式热泵的蒸发器，实现逐级放热、降温；二次侧回水或分别进入水水换热器、第I级、第2级吸附式热泵的冷凝器被加热升温，或先进入第2级、第I级吸附式热泵的冷凝器被加热升温后，再进入水水换热器被加热升温，或分为两路:一路二次侧回水进入水水换热器，另一路二次侧回水依次进入第2级、第I级吸附式热泵的冷凝器，被水水换热器和冷凝器加热升温后的二次侧循环水汇合后,作为二次侧供水。所述压缩式换热机组由一个或两个压缩式热泵与一个水水换热器构成；其中，压缩式热泵主要由压缩机、冷凝器、高压蒸发器、低压蒸发器、引射器、节流装置及其它附件构成，其工质流程:出自压缩机的高压工质蒸气进入冷凝器被冷凝为液态工质后，分两路:一路液态工质经节流装置进入高压蒸发器被冷媒加热，变成中压工质蒸气；另一路液态工质经节流装置进入低压蒸发器被冷媒加热，变成低压工质蒸气，来自高压蒸发器的工质蒸气作为工作流体进入引射器，引射来自低压蒸发器的工质蒸气，然后混合、减速增压后，进入压缩机，工质如此完成一个热泵循环；一次侧高温供水依次进入水水换热器、压缩式热泵的高压蒸发器、低压蒸发器，实现逐级放热、降温；压缩式热泵另一种构成:主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、引射器、节流装置、气液分离器及其它附件构成，其工质流程:来自压缩机的高压工质蒸气进入冷凝器被冷凝为液态工质后，作为工作流体进入引射器，引射来自蒸发器的低压工质蒸气后，混合、减速增压后进入气液分离器，气态工质进入压缩机，气液分离罐的液态工质经节流装置进入蒸发器被冷媒加热为低压工质蒸气，如此完成一个热泵循环；一次侧高温供水依次进入水水换热器、压缩式热泵的蒸发器，实现逐级放热、降温；二次侧回水或分别进入水水换热器、压缩式热泵的冷凝器被加热升温，或先进入压缩式热泵的冷凝器被加热升温后，再进入水水换热器被加热升温。所述吸收式换热机组由一个或两个吸收式热泵与一个水水换热器构成；一次侧高温供水依次进入吸收式热泵的发生器、水水换热器、吸收式热泵的蒸发器实现逐级放热、降温；二次侧回水或分别进入水水换热器、吸收式热泵机组中的冷凝器被加热升温，或先进入吸收式热泵的冷凝器被加热升温后，再进入水水换热器被加热升温。所述喷射式换热机组由一个或两个增效型喷射式热泵与一个水水换热器构成。其中，增效型喷射式热泵主要由发生器、冷凝器、喷射器、蒸发器、增压机、节流装置构成，其工质流程有两种:第一种，来自发生器的高压工质作为工作流体进入喷射器，引射来自蒸发器的低压工质蒸气后，混合、减速增压，然后进入增压机二次增压后，进入冷凝器冷凝为液态工质，再经节流装置进入蒸发器；第二种，来自发生器的高压工质作为工作流体进入喷射器，引射来自增压机的工质蒸气后，混合、减速增压，然后进入冷凝器冷凝为液态本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃气锅炉大温差高效供热系统，其特征在于：所述高效供热系统是由供热首站(PHS)、一次侧管路(PHN)、热力站(SHS)、二次侧管路(SHN)、三次侧管路(THN)组成；所述供热首站(PHS)由燃气锅炉(NGB)、间壁式换热器(IHE)、接触式换热器(DHE)、热泵(HP)、循环泵、连接管路组成；所述热力站(SHS)由大温差换热机组(LTHE)、循环泵、连接管路组成；所述燃气锅炉(NGB)的烟气依次流经间壁式换热器(IHE)、接触式换热器(DHE)放热降温后，由烟囱直接排放至大气；所述一次侧管路(PHN)的连接方式为：来自燃气锅炉(NGB)的高温供水进入一次侧供水干管，然后输配至各个热力站(SHS)，并进入各个热力站(SHS)的大温差换热机组(LTHE)，在大温差换热机组(LTHE)内与二次侧低温循环水进行换热后，返回至一次侧回水的干管，并被输送至供热首站(PHS)，经循环泵加压后，依次流经热泵(HP)、间壁式换热器(IHE)、燃气锅炉(NGB)，被依次加热升温后，最后输送至一次侧供水干管，完成一次侧管路循环；所述二次侧管路(SHN)的连接方式为：在热力站(SHS)中，二次侧回水管路与大温差换热机组(LTHE)的冷媒进口连接；二次侧供水管路与大温差换热机组(LTHE)的冷媒出口连接；二次侧低温循环水在大温差换热机组(LTHE)中被一次侧高温循环水加热升温，与此同时，一次侧循环水温度得到大幅度的降低；所述三次侧管路(THN)的连接方式为：三次侧管路将接触式换热器(DHE)和热泵(HP)连接起来，并在接触换热器(DHE)出口的管道上设置加药罐(T)；三次侧低温循环水进入接触式换热器(DHE)中与燃气锅炉(NGB)烟气直接接触回收其废热，并被加热升温后，进入加药罐(T)，然后经循环泵的加压后进入热泵(HP)的蒸发器放热降温后再返回至接触式换热器(DHE)，完成三次侧管路循环。...

【技术特征摘要】
1.燃气锅炉大温差高效供热系统，其特征在于:所述高效供热系统是由供热首站(PHS)、一次侧管路(PHN)、热力站(SHS)、二次侧管路(SHN)、三次侧管路(THN)组成； 所述供热首站(PHS)由燃气锅炉(NGB)、间壁式换热器(IHE)、接触式换热器(DHE)、热泵(HP)、循环泵、连接管路组成；所述热力站(SHS)由大温差换热机组(LTHE)、循环泵、连接管路组成； 所述燃气锅炉(NGB)的烟气依次流经间壁式换热器(IHE)、接触式换热器(DHE)放热降温后，由烟囱直接排放至大气； 所述一次侧管路(PHN)的连接方式为:来自燃气锅炉(NGB)的高温供水进入一次侧供水干管，然后输配至各个热力站(SHS)，并进入各个热力站(SHS)的大温差换热机组(LTHE)，在大温差换热机组(LTHE)内与二次侧低温循环水进行换热后，返回至一次侧回水的干管，并被输送至供热首站(PHS)，经循环泵加压后，依次流经热泵(HP)、间壁式换热器(IHE)、燃气锅炉(NGB)，被依次加热升温后，最后输送至一次侧供水干管，完成一次侧管路循环； 所述二次侧管路(SHN)的连接方式为:在热力站(SHS)中，二次侧回水管路与大温差换热机组(LTHE)的冷媒进口连接；二次侧供水管路与大温差换热机组(LTHE)的冷媒出口连接；二次侧低温循环水在大温差换热机组(LTHE)中被一次侧高温循环水加热升温，与此同时，一次侧循环水温度 得到大幅度的降低； 所述三次侧管路(THN)的连接方式为:三次侧管路将接触式换热器(DHE)和热泵(HP)连接起来，并在接触换热器(DHE)出口的管道上设置加药罐(T);三次侧低温循环水进入接触式换热器(DHE)中与燃气锅炉(NGB)烟气直接接触回收其废热，并被加热升温后，进入加药罐(T)，然后经循环泵的加压后进入热泵(HP)的蒸发器放热降温后再返回至接触式换热器(DHE)，完成三次侧管路循环。2.根据权利要求1所述的燃气锅炉大温差高效供热系统，其特征在于:所述热泵(HP)为单级或双级喷射式热泵、单效或双效吸收式热泵、或者为电驱动单级或双级压缩式热泵。3.根据权利要求2所述的燃气锅炉大温差高效供热系统，其特征在于:所述热泵(HP)进一步为直燃型吸收式热泵或热水型吸收式热泵；所述热泵(HP)为热水型吸收式热泵时，被燃气锅炉加热后的高温热水分为两路:第一路进入热水型吸收式热泵，驱动吸收式热泵回收烟气废热；第二路与来自热水型吸收式热泵的发生器的第一路热水混合，然后作为一次侧高温供水由一次侧管路(PHN)输配至各个热力站(SHS)。4.燃气锅炉大温差高效供热系统，其特征在于:所述高效供热系统是由供热首站(PHS)、一次侧管路(PHN)、热力站(SHS)、二次侧管路(SHN)组成； 所述供热首站(PHS)由燃气锅炉(NGB)、间壁式换热器(IHE)、循环泵、连接管路组成；所述热力站(SHS)由大温差换热机组(LTHE)、循环泵、连接管路组成； 所述燃气锅炉(NGB)的烟气直接进入间壁式换热器(IHE)被一次侧管路(PHN)的低温回水冷却而降温后，由烟囱排放至大气； 所述一次侧管路(PHN)的连接方式为:来自燃气锅炉(NGB)的高温供水进入一次侧供水干管，然后通过输配至各个热力站(SHS)，并进入各个大温差换热机组(LTHE)，在大温差换热机组(LTHE)内与二次侧低温循环水进行换热后，返回至一次侧回水干管，并被输送至供热首站(PHS)，经循环泵加压后，依次进入间壁式换热器(IHE)、燃气锅炉(NGB)，被依次加热升温，最后送回至一次侧供水干管，完成一次侧管路循环； 所述二次侧管路(SHN)的连接方式为:在热力站(SHS)中，二次侧回水支管与大温差换热机组(LTHE)冷媒进口连接，二次侧供水支管与大温差换热机组(LTHE)冷媒出口连接；二次侧低温循环水在大温差换热机组(LTHE)中被一次侧高温循环水加热升温，与此同时，一次侧循...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙方田，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京;11