用于地下空间的备用电站废热利用系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于地下空间的备用电站废热利用系统及方法，包括板式换热器、分别位于板式换热器两侧的热源侧设备和降温侧设备；热源侧设备包括电站气缸水套、机油散热器水套、电站冷却水循环泵；降温侧设备包括用于实现梯级降温的相互并联的三级冷源系统：用于室内空调制热的室内末端供暖系统、含有相变填充材料的相变水库储能系统、用于与土壤换热的地埋管系统：板式换热器的二次侧有三种模式；本发明专利技术可将电站余热进行储存、转化及综合利用，解决了电站余热排放易造成口部暴露的问题，能够有效提高防护工程的红外伪装效果，提高电站废热利用效率。

Waste heat utilization system and method for standby power station in underground space

The present invention provides a system and method for underground space utilization of waste heat standby power station, including heat exchanger, heat exchanger are located on both sides of the heat source side side equipment and cooling equipment; power plant equipment including a heat source side cylinder water jacket, jacket, oil radiator power plant cooling water circulating pump; cooling side device includes three stage cold source system parallel to each other to realize the cascade cooling: phase change for the reservoir indoor air conditioning indoor terminal heating system and heating filler material containing phase change energy storage system, system for buried pipe and soil heat transfer plate heat exchanger two side has three modes; the invention can be power plant waste heat storage, conversion and the comprehensive utilization of power plant waste heat emissions, solve the problems caused by the export department, can effectively improve the infrared camouflage effect of protective engineering, improve power plant waste Heat utilization efficiency.

【技术实现步骤摘要】
用于地下空间的备用电站废热利用系统及方法
本专利技术涉及一种废热利用系统，特别是一种用于地下空间的备用电站废热利用系统及方法。
技术介绍
随着城市可开发空间越来越小和节能的要求，人们对地下空间开发利用的重视程度不断提高，近年来我国出现了大量的地下工程。同时，随着国防、人防工程的迅猛发展，具有防护功能的地下工程这一特殊建筑形式越来越引起学者的关注。防护工程在战时肩负指挥等重要作战任务，是精确武器打击的重点对象。为防止战时供电中断，通常防护工程内部必须设置备用电站。电站机组运行时会产生大量高温烟气及余热。柴油发电机组燃烧废热和烟气废热加起来约占燃油燃烧发电热量的60％-70％，若不及时处理，则会对发电机功率、检修人员造成不良影响。要实现防护工程备用电站的正常运行，这些问题必须要解决的。目前，高温烟气主要通过经保温处理的排烟管直接排出，电站余热及机体内部热量通过外部循环排到电站冷却水库或者经冷却塔排到室外，两者均存在需要改进的问题：在有限时间内排放冷凝热仅仅通过水池水体与围岩间的传热所散发的热量十分有限，并且由于水库温度在不断上升，导致大大降低了机组运行的效率，因此，在正常使用过程中需要频繁大量的换水；现行于新建和改造的地下防护工程电站余热基本采用在工程外部设置冷却塔或蓄热水库作为冷凝热排放处理的终端设备，高温烟气及冷却水的直接排放严重破坏了工程红外伪装；常规电站水库单位体积蓄热密度小，不能保障电站长时间连续运行；室外冷却塔体积庞大，易被敌人侦查发现。为解决传统余热处理模式的不足，文献[王晋生,刘文杰,蔡浩,等.地下蓄冷防护型冷却塔.制冷与空调,2010,24(05):1-3.]提出一种地下蓄冷防护型冷却塔塔，文献[张华,茅靳丰,李永.人防工程地源除湿空调系统的应用分析.制冷与空调,2010,24(05):30-34.]提出了一种基于地源热泵的新型空调机组，实现电站余热的转移，可增强隐蔽性，提高能源保障能力。但上述方案仅局限于废热排放的伪装效果，没有涉及到这部分能量的综合利用，造成能源的极大浪费。如果实现这部分热量的储存、转化及其综合利用，则能更好的实现防护工程电站的节能和伪装需求。
技术实现思路
为解决防护工程电站降温问题，同时实现防护工程节能及红外伪装的功能，本专利技术提供一种用于地下空间的备用电站废热利用系统及换热方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种用于地下空间的备用电站废热利用系统，包括板式换热器、分别位于板式换热器两侧的热源侧设备和降温侧设备；所述热源侧设备包括备用电站热源、用于为水路提供循环动力的电站冷却水循环泵；板式换热器的一次侧出水口通过连接管路连接备用电站热源的入水口，备用电站热源的出水口通过管路连接板式换热器的一次侧回水口；所述降温侧设备包括用于实现梯级降温的相互并联的三级冷源系统：用于室内空调制热的室内末端供暖系统、含有相变填充材料的相变水库储能系统、用于与土壤换热的地埋管系统：所述室内末端供暖系统包括室内末端供暖进水阀、末端供热设备、室内末端供暖回水泵、室内末端供暖回水阀，板式换热器的二次侧出水口通过管路经室内末端供暖进水阀后连接至末端供热设备的入口，末端供热设备的出口通过管路经室内末端供暖回水泵、室内末端供暖回水阀后连接至板式换热器的二次侧回水口；相变水库储能系统包括二次侧出水阀、相变水库进水阀、相变水库、相变水库回水泵、相变水库回水阀，板式换热器的二次侧出水口通过管路经二次侧出水阀、相变水库进水阀后连接至相变水库的入口，相变水库的出口通过管路经相变水库回水泵、相变水库回水阀后连接至板式换热器的二次侧回水口；地埋管系统包括二次侧出水阀、地埋管第一进水阀、地埋管第二进水阀、地埋管、地埋管循环泵、地埋管第一回水阀、地埋管回水泵、地埋管第二回水阀，板式换热器的二次侧出水口通过管路经二次侧出水阀、地埋管第一进水阀、地埋管第二进水阀后连接至地埋管的进水口，地埋管的出水口通过管路经地埋管循环泵、地埋管第一回水阀、地埋管回水泵、地埋管第二回水阀后连接至板式换热器的二次侧回水口。作为优选方式，地埋管模块还包括地源热泵、地源热泵出水阀、地源热泵回水阀，板式换热器的二次侧出水口通过管路经二次侧出水阀、地埋管第一进水阀连接至地源热泵蒸发侧入水口，地源热泵蒸发侧出水口通过管路经地埋管回水泵、地埋管第二回水阀后连接至板式换热器的二次侧回水口；地源热泵冷凝侧出水口通过管路经地源热泵出水阀连接地埋管的进水口，地埋管的出水口通过管路经地埋管循环泵、地源热泵回水阀后回到地源热泵冷凝侧回水口。一次侧指温度高的那一侧，二次侧指温度低的那一侧。作为优选方式，地源热泵为1台，或者为并联的多台。作为优选方式，备用电站热源包括并联的电站气缸水套和机油散热器水套，板式换热器的一次侧出水口通过连接管路连接电站气缸水套的入水口、机油散热器水套的入水口，电站气缸水套的出水口、机油散热器水套的出水口通过管路连接板式换热器的一次侧回水口。作为优选方式，热源侧设备还包括节温器，所述节温器连接在电站气缸水套和机油散热器水套的管路上，用于通过温度监测调节水路流量。作为优选方式，所述相变水库内填充有相变填充材料，里面分层放置有换热盘管。作为优选方式，所述末端供热设备包括末端新风机组、末端风机盘管、散热器、地板供暖、毛细管辐射平板供暖系统其中一种或并联的多种。为实现上述专利技术目的，本专利技术还提供一种使用上述系统的用于地下空间的备用电站废热利用方法：板式换热器一次侧的循环水流经备用电站热源所在管路升温后流回板式换热器；板式换热器的二次侧有三种模式：模式一：室内末端供暖；此时地下空间余热通过与末端供热设备换热实现降温；板式换热器二次侧循环水从板式换热器流出，依次流经室内末端供暖进水阀、末端供热设备、末端供暖回水泵、室内末端供暖回水阀，回到板式换热器；过程中，除室内末端供暖进水阀,室内末端供暖回水阀外，其余阀门关闭；模式二：相变水库储能和室内末端供暖：此时地下空间余热通过与末端供热设备换热和由相变水库蓄积多余热量两种途径实现降温：板式换热器二次循环水从板式换热器流出后，流经两个并联环路，环路一依次流经室内末端供暖进水阀、末端供热设备、末端供暖回水泵、室内末端供暖回水阀，而后回到板式换热器；环路二依次流经二次侧出水阀、相变水库进水阀、相变水库、相变水库回水泵、相变水库回水阀，而后回到板式换热器；过程中，除二次侧出水阀、室内末端供暖进水阀、相变水库回水阀、室内末端供暖回水阀、相变水库进水阀外，其余阀门关闭；模式三：地埋管换热和室内末端供暖；当相变水库不能平衡或储存循环管路多余热量、热源侧及降温侧水温持续上升时，开启地埋管，利用地埋管与土壤换热；此时，板式换热器的二次侧循环水从板式换热器流出后，流经两个并联环路：环路一依次流经室内末端供暖进水阀、末端供热设备、末端供暖回水泵、室内末端供暖回水阀，而后回到板式换热器；此时除室内末端供暖进水阀、室内末端供暖回水阀外其余阀门关闭；环路二依次流经二次侧出水阀、地埋管第一进水阀、地埋管第二进水阀、地埋管、地埋管循环泵、地埋管第一回水阀、地埋管回水泵、地埋管第二回水阀后回到板式换热器；过程中，除二次侧出水阀、室内末端供暖进水阀、地埋管第二回水阀、地埋管第一进水阀、地埋管第二进水阀、地埋管第一回水阀外其余阀门关闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于地下空间的备用电站废热利用系统，其特征在于：包括板式换热器(5)、分别位于板式换热器(5)两侧的热源侧设备和降温侧设备；所述热源侧设备包括备用电站热源、用于为水路提供循环动力的电站冷却水循环泵(4)；板式换热器(5)的一次侧出水口通过连接管路连接备用电站热源的入水口，备用电站热源的出水口通过管路连接板式换热器(5)的一次侧回水口；所述降温侧设备包括用于实现梯级降温的相互并联的三级冷源系统：用于室内空调制热的室内末端供暖系统、含有相变填充材料的相变水库储能系统、用于与土壤换热的地埋管系统：所述室内末端供暖系统包括室内末端供暖进水阀(16)、末端供热设备、室内末端供暖回水泵(9)、室内末端供暖回水阀(19)，板式换热器(5)的二次侧出水口通过管路经室内末端供暖进水阀(16)后连接至末端供热设备的入口，末端供热设备的出口通过管路经室内末端供暖回水泵(9)、室内末端供暖回水阀(19)后连接至板式换热器(5)的二次侧回水口；相变水库储能系统包括二次侧出水阀(15)、相变水库进水阀(21)、相变水库(6)、相变水库回水泵(10)、相变水库回水阀(17)，板式换热器(5)的二次侧出水口通过管路经二次侧出水阀(15)、相变水库进水阀(21)后连接至相变水库(6)的入口，相变水库(6)的出口通过管路经相变水库回水泵(10)、相变水库回水阀(17)后连接至板式换热器(5)的二次侧回水口；地埋管系统包括二次侧出水阀(15)、地埋管第一进水阀(20)、地埋管第二进水阀(24)、地埋管(14)、地埋管循环泵(13)、地埋管第一回水阀(25)、地埋管回水泵(11)、地埋管第二回水阀(18)，板式换热器(5)的二次侧出水口通过管路经二次侧出水阀(15)、地埋管第一进水阀(20)、地埋管第二进水阀(24)后连接至地埋管(14)的进水口，地埋管(14)的出水口通过管路经地埋管循环泵(13)、地埋管第一回水阀(25)、地埋管回水泵(11)、地埋管第二回水阀(18)后连接至板式换热器(5)的二次侧回水口。...

【技术特征摘要】
1.一种用于地下空间的备用电站废热利用系统，其特征在于：包括板式换热器(5)、分别位于板式换热器(5)两侧的热源侧设备和降温侧设备；所述热源侧设备包括备用电站热源、用于为水路提供循环动力的电站冷却水循环泵(4)；板式换热器(5)的一次侧出水口通过连接管路连接备用电站热源的入水口，备用电站热源的出水口通过管路连接板式换热器(5)的一次侧回水口；所述降温侧设备包括用于实现梯级降温的相互并联的三级冷源系统：用于室内空调制热的室内末端供暖系统、含有相变填充材料的相变水库储能系统、用于与土壤换热的地埋管系统：所述室内末端供暖系统包括室内末端供暖进水阀(16)、末端供热设备、室内末端供暖回水泵(9)、室内末端供暖回水阀(19)，板式换热器(5)的二次侧出水口通过管路经室内末端供暖进水阀(16)后连接至末端供热设备的入口，末端供热设备的出口通过管路经室内末端供暖回水泵(9)、室内末端供暖回水阀(19)后连接至板式换热器(5)的二次侧回水口；相变水库储能系统包括二次侧出水阀(15)、相变水库进水阀(21)、相变水库(6)、相变水库回水泵(10)、相变水库回水阀(17)，板式换热器(5)的二次侧出水口通过管路经二次侧出水阀(15)、相变水库进水阀(21)后连接至相变水库(6)的入口，相变水库(6)的出口通过管路经相变水库回水泵(10)、相变水库回水阀(17)后连接至板式换热器(5)的二次侧回水口；地埋管系统包括二次侧出水阀(15)、地埋管第一进水阀(20)、地埋管第二进水阀(24)、地埋管(14)、地埋管循环泵(13)、地埋管第一回水阀(25)、地埋管回水泵(11)、地埋管第二回水阀(18)，板式换热器(5)的二次侧出水口通过管路经二次侧出水阀(15)、地埋管第一进水阀(20)、地埋管第二进水阀(24)后连接至地埋管(14)的进水口，地埋管(14)的出水口通过管路经地埋管循环泵(13)、地埋管第一回水阀(25)、地埋管回水泵(11)、地埋管第二回水阀(18)后连接至板式换热器(5)的二次侧回水口。2.根据权利要求1所述的一种用于地下空间的备用电站废热利用系统，其特征在于：地埋管模块还包括地源热泵(12)、地源热泵出水阀(22)、地源热泵回水阀(23)，板式换热器(5)的二次侧出水口通过管路经二次侧出水阀(15)、地埋管第一进水阀(20)连接至地源热泵蒸发侧入水口(121)，地源热泵蒸发侧出水口(124)通过管路经地埋管回水泵(11)、地埋管第二回水阀(18)后连接至板式换热器(5)的二次侧回水口；地源热泵冷凝侧出水口(122)通过管路经地源热泵出水阀(22)连接地埋管(14)的进水口，地埋管(14)的出水口通过管路经地埋管循环泵(13)、地源热泵回水阀(23)后回到地源热泵冷凝侧回水口(123)。3.根据权利要求1所述的一种用于地下空间的备用电站废热利用系统，其特征在于：地源热泵为1台，或者为并联的多台。4.根据权利要求1所述的一种用于地下空间的备用电站废热利用系统，其特征在于：备用电站热源包括并联的电站气缸水套(1)和机油散热器水套(2)，板式换热器(5)的一次侧出水口通过连接管路连接电站气缸水套(1)的入水口、机油散热器水套(2)的入水口，电站气缸水套(1)的出水口、机油散热器水套(2)的出水口通过管路连接板式换热器(5)的一次侧回水口。5.根据权利要求4所述的一种用于地下空间的备用电站废热利用系统，其特征在于：热源侧设备还包括节温器(3)，所述节温器(3)连接在电站气缸水套(1)和机油散热器水套(2)的管路上，用于通过温度监测调节水路流量。6.根据权利要求1所述的一种用于地下空间的备用电站废热利用系统，其特征在于：所述相变水库...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁艳平，曾超，曹晓玲，余南阳，高祥骙，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51