一种兆瓦级二氧化碳热泵系统技术方案

本实用新型专利技术是一种兆瓦级二氧化碳热泵系统，包含：换热循环模块，包含相连通的产热设备、换热室和循环热水箱；二氧化碳换热循环模块，包含相连通的压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器，形成二氧化碳换热循环回路；所述压缩机组为若干台压缩机并联组成；所述回热器连接有回热器第一回路和回热器第二回路，所述回热器第一回路的输入端与气体冷却器相连通，输出端与蒸发器相连通；所述回热器第二回路的输入端与气液分离器相连通，输出端与压缩机相连通；供水系统，包含相连通的供水水箱、工艺水泵、冷却设备和冷水箱。该回收系统实现了工业废气余热回收利用，具有结构简单、工作稳定及经济性价比高的优点。

Megawatt grade carbon dioxide heat pump system

The utility model relates to a megawatt CO2 heat pump system, including: the heat exchanger module includes a heat production device, connected with the heat exchange chamber and circulating hot water tank; carbon dioxide heat exchanger module, including compressor, connecting gas cooler, heat exchanger, evaporator and gas-liquid separator, the formation of carbon dioxide exchange thermal cycle; the compressor unit for several compressors; the heat exchanger is connected back to the first loop heat exchangers and the regenerator second circuit, the input end and the gas cooler the loop back to the first heat exchanger is communicated with the output end of the evaporator is communicated; the input end of the regenerator the second circuit is communicated with a gas-liquid separator, and the output end of the compressor is communicated; water supply system, including connecting water tank, water pump, cooling equipment and technology of cold water tank. The recovery system realizes the recovery and utilization of waste heat of industrial waste gas, and has the advantages of simple structure, stable operation and high cost performance ratio.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及余热利用
，尤其涉及一种兆瓦级二氧化碳热泵系统。
技术介绍
节能减排已成为人类社会生存和发展的基础。现代化生产如火电厂、地热厂、污水厂、太阳能供热厂各种类型的城市建设虽然给我们的生活提供了能源，但同时也增加了对废气废水的排放，而在能源紧缺、传统能源使用费用持续走高的情势下，如何利用这些资源的余热已成为摆在人类社会面前的一个重要课题，一旦将废气废水利用起来就相当于提高了经济收益，同时还降低了大气的温室效应符合环保的理念。本技术二氧化碳热泵系统不仅能实现对各个类型的城建产出的热量进行回收，同时还对各个过程中使用的用水进行循环处理以达到重复利用；更重要的是，当今的余热回收系统大多功率太小，不适用于一些大功率大规模的工厂与企业，鉴于此，本技术使用多台压缩机并联的方式使得其热泵功率达到兆瓦级，同时压缩机的工作台数也可根据工业的功率需求进行数量上的把控避免能源浪费。该技术利用了废气里的热量，同时使用压缩机对二氧化碳进行压缩升温，结合气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器实现二氧化碳的循环利用和热量回收，最后形成一种兆瓦级二氧化碳热泵系统。
技术实现思路
为解决上述余热回收系统大多功率太小，不适用于一些大功率大规模的工厂的技术问题，本技术采用了以下技术措施：一种兆瓦级二氧化碳热泵系统，包含：换热循环模块，包含相连通的产热设备、换热室和循环热水箱，所述产热设备输出带有热量的介质至换热室中，所述循环热水箱输出待热交换用水至换热室中；二氧化碳换热循环模块，包含相连通的压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器，形成二氧化碳换热循环回路；所述压缩机组为若干台压缩机并联组成；所述回热器连接有回热器第一回路和回热器第二回路，所述回热器第一回路的输入端与气体冷却器相连通，输出端与蒸发器相连通；所述回热器第二回路的输入端与气液分离器相连通，输出端与压缩机相连通；供水系统，包含相连通的供水水箱、工艺水泵、冷却设备和冷水箱。作为进一步改进，所述换热室可实现气体-液体、液体-液体之间的热交换。作为进一步改进，所述循环热水箱上连接有循环热水箱第一回路和循环热水箱第二回路；所述循环热水箱第一回路的输入端与所述供水水箱相连通用于给循环热水箱提供用水，所述循环热水箱第一回路的输出端与换热室、循环泵依次连通，形成循环热水箱第二回路的输入端，所述换热室实现输出用水与带有热量的介质热交换；所述循环热水箱第二回路的输出回路经过一带有温度计的热水泵后分为两路，一路直接与一热水储存装置连接进而提供输出端第一阶段用水，另一路与所述气体冷却器相连通。作为进一步改进，所述压缩机组由一干燥二氧化碳气体充注装置提供二氧化碳气体，所述压缩机组的输入和输出回路上均设有压力表和温度计，二氧化碳通过所述压缩机组压缩升温后进入气体冷却器中进行热交换。作为进一步改进，所述气体冷却器上连接有气体冷却器第一回路和气体冷却器第二回路；所述气体冷却器第二回路的输入端与所述循环热水箱相连通，所述气体冷却器第一回路的输入端与压缩机相连通；所述气体冷却器实现循环热水箱第二回路输出的用水与高温二氧化碳的热交换；所述气体冷却器第二回路的输出端与一热水储存装置相连通以供给输出端第二阶段用水，所述气体冷却器第一回路的输出端与回热器相连通输出冷却后冷凝的二氧化碳冷凝水；所述气体冷却器与所述热水储存装置之间设有一温度计。作为进一步改进，所述回热器与所述气体冷却器之间设有一温度计；所述回热器与所述蒸发器之间依次设有一温度计、一节流阀、一温度计和一压力表；所述回热器将二氧化碳冷凝水过冷处理防止其在节流前汽化。作为进一步改进，所述的蒸发器上连接有蒸发器第一回路和蒸发器第二回路；所述蒸发器第一回路的输入端与所述回热器相连通，所述蒸发器第一回路的输出端与气液分离器相连通；所述蒸发器第二回路的输入端与供水水箱相连通，所述蒸发器第二回路的输出端与冷水箱相连通且输出回路上设有一温度计；所述蒸发器加热二氧化碳冷凝水使其沸腾气化，并对所述供水水箱的供应用水进行降温，最终输出冷却后的用水至冷水箱内。作为进一步改进，所述气液分离器输入端与蒸发器相连通，所述气液分离器输出端与回热器第二回路的输入端相连通；所述回热器第二回路的输出端与压缩机相连通；所述回热器将二氧化碳气体进行过热处理提高气体温度使其符合压缩机工作要求。作为进一步改进，定义所述二氧化碳换热循环模块中二氧化碳通过的线路为二氧化碳循环回路，所述二氧化碳循环回路的管道外径为89mm，厚度为6mm，其选用材料为304不锈钢。作为进一步改进，所述冷水箱向所述冷却设备供应生产需要的冷水；所述供水水箱回收冷却设备使用后的用水；所述工艺水泵设置于供水水箱的输出端。与现有技术相比较，本技术具有以下优点：1、本技术的一种兆瓦级二氧化碳热泵系统中的压缩机组采用多台压缩机并联的结构，加大了压缩机的使用功率，使其系统适用于大功率工业生产中。2、本技术的一种兆瓦级二氧化碳热泵系统使用压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器组成的循环系统来对工业余热和二氧化碳实现循环利用。3、本技术的一种兆瓦级二氧化碳热泵系统设置了二氧化碳和热量循环回收装置，将各个城建领域中的余热进行回收，并分别将余热回收的热量用于不同温度下的生产需求和二氧化碳的循环过程中，提高经济效益的同时减少工业排放导致的环境污染问题附图说明附图1是本技术一种兆瓦级二氧化碳热泵系统的系统示意图；附图2是本技术一种兆瓦级二氧化碳热泵系统在太阳能应用领域中的系统示意图；附图3是本技术一种兆瓦级二氧化碳热泵系统在污水余热回收领域中的系统示意图；附图4是本技术一种兆瓦级二氧化碳热泵系统在地热能应用领域中的系统示意图。具体实施方式在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“相连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述。实施例1：本技术一种兆瓦级二氧化碳热泵系统，包含：换热循环模块10，包含相连通的产热设备11、换热室12和循环热水箱13，所述产热设备11输出带有热量的介质至换热室12中，所述循环热水箱13输出待热交换用水至换热室12中；二氧化碳换热循环模块20，包含相连通的压缩机组21、气体冷却器22、回热器23、蒸发器25和气液分离器26，形成二氧化碳换热循环回路；所述压缩机组21为若干台压缩机并联组成；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于，包含：换热循环模块，包含相连通的产热设备、换热室和循环热水箱，所述产热设备输出带有热量的介质至换热室中，所述循环热水箱输出待热交换用水至换热室中；二氧化碳换热循环模块，包含相连通的压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器，形成二氧化碳换热循环回路；所述压缩机组为若干台压缩机并联组成；所述回热器连接有回热器第一回路和回热器第二回路，所述回热器第一回路的输入端与气体冷却器相连通，输出端与蒸发器相连通；所述回热器第二回路的输入端与气液分离器相连通，输出端与压缩机相连通；供水系统，包含相连通的供水水箱、工艺水泵、冷却设备和冷水箱。

【技术特征摘要】
1.一种兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于，包含：换热循环模块，包含相连通的产热设备、换热室和循环热水箱，所述产热设备输出带有热量的介质至换热室中，所述循环热水箱输出待热交换用水至换热室中；二氧化碳换热循环模块，包含相连通的压缩机组、气体冷却器、回热器、蒸发器和气液分离器，形成二氧化碳换热循环回路；所述压缩机组为若干台压缩机并联组成；所述回热器连接有回热器第一回路和回热器第二回路，所述回热器第一回路的输入端与气体冷却器相连通，输出端与蒸发器相连通；所述回热器第二回路的输入端与气液分离器相连通，输出端与压缩机相连通；供水系统，包含相连通的供水水箱、工艺水泵、冷却设备和冷水箱。2.根据权利要求1所述的一种兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述换热室可实现气体-液体、液体-液体之间的热交换。3.根据权利要求2所述的一种兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述循环热水箱上连接有循环热水箱第一回路和循环热水箱第二回路；所述循环热水箱第一回路的输入端与所述供水水箱相连通用于给循环热水箱提供用水，所述循环热水箱第一回路的输出端与换热室、循环泵依次连通，形成循环热水箱第二回路的输入端，所述换热室实现输出用水与带有热量的介质热交换；所述循环热水箱第二回路的输出回路经过一带有温度计的热水泵后分为两路，一路直接与一热水储存装置连接进而提供输出端第一阶段用水，另一路与所述气体冷却器相连通。4.根据权利要求1所述的一种兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述压缩机组由一干燥二氧化碳气体充注装置提供二氧化碳气体，所述压缩机组的输入和输出回路上均设有压力表和温度计，二氧化碳通过所述压缩机组压缩升温后进入气体冷却器中进行热交换。5.根据权利要求4所述的一种兆瓦级二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述气体冷却器上连接有气体冷却器第一回路和气体冷却器第二回路；所述气体冷却器第二回路的输入端与所述循环热水箱相连通，所述气体冷却器第一回路的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴继达，林锦盛，黄涛涛，郭仁德，林海，张雄，苏健民，
申请(专利权)人：厦门工源环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35