燃气能源梯级利用供暖系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种燃气能源梯级利用供暖系统，实现了燃气能源的充分梯级利用。热网回水口与热泵冷凝器回水入口连接，热泵冷凝器回水出口分两路，一路经燃气内燃机、锅炉烟气换热器、燃气锅炉与热网供暖口连接，另一路经内燃机烟气换热器与热网供暖口连接，锅炉烟气换热器回水入口与热网回水口连接。燃气入口分两路，一路经燃气内燃机、内燃机烟气换热器与直接接触喷淋式换热器烟气入口连接，另一路经燃气锅炉、锅炉烟气换热器与直接接触喷淋式换热器烟气入口连接，直接接触喷淋式换热器烟气出口经排烟风机与烟囱连接而排放口与排污降温池入口连接，排污降温池出口经低温热源水循环泵、热泵蒸发器与直接接触喷淋式换热器喷淋液入口连接。淋液入口连接。淋液入口连接。

【技术实现步骤摘要】
燃气能源梯级利用供暖系统


[0001]本技术涉及一种用于实现天然气(又称“天燃气”)梯级利用的供暖系统，属于燃气资源利用


技术介绍

[0002]近年来北方地区为抑制大气污染，许多城市都开展了“煤改气”(燃煤锅炉改为燃气锅炉)工程，燃气供暖相比燃煤虽减少了污染物排放，但同样也存在排烟冷凝热回收不彻底、烟羽问题、NOx排放等问题。
[0003]现有的采暖燃气锅炉采用天然气直接高温燃烧放热加热采暖回水方式，最终获取的仅是采暖需要的相对低温热水，从热力学能量梯级利用角度来看是一种低效、不经济的利用方式。由于天然气主要成分是CH4，天然气锅炉排烟中水蒸气体积分数可达15％～20％，水蒸气的汽化潜热占天然气高位发热量的10％～11％，可见，烟气余热回收汽化潜热回收至关重要。从实际来看，要最大化回收利用这部分潜热的话，必须将烟气温度降到远低于露点温度以下(过量空气系数在1.05时，露点约为58℃)，这就需要提供温度足够低的低温冷源来和排烟进行换热。目前较大的燃气锅炉房烟气余热利用系统大多令一级热网回水(水温一般在55℃～60℃)和烟气通过换热器换热，回水再进入燃气锅炉的方式，但是因冷却水温和烟气中露点温度接近，在实际工程中考虑到成本、安装位置、换热端差等因素，大多工程的排烟温度在60℃～80℃，即只回收了烟气的显热和少部分潜热，烟气的汽化潜热未被完全回收利用。另外，由于烟气中水蒸汽冷凝不彻底，在排至室外空气中后，遇低温冷空气降低至露点温度后会随烟气流动迹象出现大量微小液滴，呈现出烟羽现象。可见，如何充分、便捷地回收利用烟气余热，对燃气做到充分利用，是目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种燃气能源梯级利用供暖系统，其实现了燃气能源的充分梯级利用，成本低，适于推广。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：
[0006]一种燃气能源梯级利用供暖系统，其特征在于：它包括水环热泵单元、燃气内燃发电机组单元和燃气锅炉单元，水环热泵单元包括热泵冷凝器、热泵膨胀阀、热泵压缩机和热泵蒸发器，燃气内燃发电机组单元包括燃气内燃机、内燃机烟气换热器和发电机，燃气锅炉单元包括锅炉烟气换热器和燃气锅炉，其中：
[0007]与一级热网连接的热网回水口与热泵冷凝器的回水入口连接，热泵冷凝器的回水出口分两路，一路依次经由燃气内燃机、锅炉烟气换热器、燃气锅炉与热网供暖口连接，另一路依次经由内燃机烟气换热器与热网供暖口连接，锅炉烟气换热器的回水入口同样与热网回水口连接；
[0008]与燃气管道连接的燃气入口分两路，一路依次经由燃气内燃机、内燃机烟气换热器与直接接触喷淋式换热器的烟气入口连接，另一路依次经由燃气锅炉、锅炉烟气换热器
同样与直接接触喷淋式换热器的烟气入口连接，直接接触喷淋式换热器的烟气出口经由排烟风机与烟囱的入口连接，直接接触喷淋式换热器的排放口与排污降温池的入口连接，排污降温池的出口依次经由低温热源水循环泵、热泵蒸发器与直接接触喷淋式换热器的喷淋液入口连接，热泵蒸发器与直接接触喷淋式换热器之间的管道通过碱液入口与碱液供给设备连接，在直接接触喷淋式换热器的喷淋液入口位置安装有PH监测仪；
[0009]在水环热泵单元内，热泵压缩机、热泵冷凝器、热泵膨胀阀与热泵蒸发器之间依次连接形成一闭环。
[0010]本技术的优点是：
[0011]本技术实现了对燃气能源的充分梯级利用，其中对烟气的显热，特别是潜热，做到了深度提取与利用，烟气余热得到了充分地回收利用，且具有消除排放烟气烟羽(烟气消白)、一定程度上脱除烟气内NOx的效果，大大减少了污染排放量，还具有降低供暖电力费用，提升电力安全保障的作用，实施成本低，适于推广。
附图说明
[0012]图1是本技术燃气能源梯级利用供暖系统的组成示意图。
具体实施方式
[0013]如图1所示，本技术燃气能源梯级利用供暖系统包括水环热泵单元10、燃气内燃发电机组单元20和燃气锅炉单元30，水环热泵单元10包括热泵冷凝器11、热泵膨胀阀12、热泵压缩机13和热泵蒸发器14，燃气内燃发电机组单元20包括燃气内燃机21、内燃机烟气换热器22和发电机23，燃气锅炉单元30包括锅炉烟气换热器31和燃气锅炉32，其中：
[0014]与一级热网(图中未示出)连接的热网回水口81与热泵冷凝器11的回水入口连接，热泵冷凝器11的回水出口分两路，一路依次经由燃气内燃机21、锅炉烟气换热器31、燃气锅炉32与热网供暖口83连接，另一路依次经由内燃机烟气换热器22与热网供暖口83连接，锅炉烟气换热器31的回水入口同样与热网回水口81连接，即，一级热网的回水经由热网回水口81后分成两路送入；
[0015]与燃气管道(图中未示出)连接的燃气入口82分两路，一路依次经由燃气内燃机21、内燃机烟气换热器22与直接接触喷淋式换热器50的烟气入口连接，另一路依次经由燃气锅炉32、锅炉烟气换热器31同样与直接接触喷淋式换热器50的烟气入口连接，直接接触喷淋式换热器50的烟气出口经由排烟风机60与烟囱70的入口连接，直接接触喷淋式换热器50的排放口与排污降温池40的入口连接，排污降温池40的出口依次经由低温热源水循环泵90、热泵蒸发器14与直接接触喷淋式换热器50的喷淋液入口连接，热泵蒸发器14与直接接触喷淋式换热器50之间的管道通过碱液入口与碱液供给设备(图中未示出)连接，在直接接触喷淋式换热器50的喷淋液入口位置安装有PH监测仪55；
[0016]在水环热泵单元10内，热泵压缩机13、热泵冷凝器11、热泵膨胀阀12与热泵蒸发器14之间依次连接形成一闭环。
[0017]在实际设计中，燃气内燃机21的出力轴连接有发电机23，发电机23为低温热源水循环泵90、热泵压缩机13供电，其中：实际应用时，发电机23所发电力送入锅炉房总配电母线，发电机23上设有逆功率保护装置来确保发电机自发自用，不向电网送电，发电机23除向
低温热源水循环泵90、热泵压缩机13提供电力外，还应满足锅炉房内热网主循环泵、锅炉燃烧风机的用电需求。此种做法适合在峰平电价较高时段运行，可实现锅炉房自备电源功能，提高了电网故障时锅炉房的用电保障性，同时在气电比适宜区域通过自发电也大大节省了锅炉房的用电费用，并且此种做法在不增加锅炉房配电容量的前提下实现了用电负荷的增加，有效解决了传统燃气锅炉房配电容量紧张的问题。
[0018]如图1，直接接触喷淋式换热器50包括喷淋室51，其中：喷淋室51内的上部安装有朝下喷洒碱性冷水的喷淋装置52，喷淋装置52与直接接触喷淋式换热器50的烟气入口连接；喷淋室51内的下部安装有朝上输出烟气的烟气管道53，烟气管道53与直接接触喷淋式换热器50的烟气入口连接；在喷淋室51内与直接接触喷淋式换热器50的烟气出口相对应的位置安装有气液分离装置54；直接接触喷淋式换热器50的排放口设置在喷淋室51的底部。
[0019]进一步来说，气液分离装置54可设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气能源梯级利用供暖系统，其特征在于：它包括水环热泵单元、燃气内燃发电机组单元和燃气锅炉单元，水环热泵单元包括热泵冷凝器、热泵膨胀阀、热泵压缩机和热泵蒸发器，燃气内燃发电机组单元包括燃气内燃机、内燃机烟气换热器和发电机，燃气锅炉单元包括锅炉烟气换热器和燃气锅炉，其中：与一级热网连接的热网回水口与热泵冷凝器的回水入口连接，热泵冷凝器的回水出口分两路，一路依次经由燃气内燃机、锅炉烟气换热器、燃气锅炉与热网供暖口连接，另一路依次经由内燃机烟气换热器与热网供暖口连接，锅炉烟气换热器的回水入口同样与热网回水口连接；与燃气管道连接的燃气入口分两路，一路依次经由燃气内燃机、内燃机烟气换热器与直接接触喷淋式换热器的烟气入口连接，另一路依次经由燃气锅炉、锅炉烟气换热器同样与直接接触喷淋式换热器的烟气入口连接，直接接触喷淋式换热器的烟气出口经由排烟风机与烟囱的入口连接，直接接触喷淋式换热器的排放口与排污降温池的入口连接，排污降温池的出口依次经由低温热源水循环泵、热泵蒸发器与直接接触喷淋式换热器的喷淋液入口连接，热泵蒸发器与直接接触喷淋式换热器之间的管道通过碱液入口与碱液供给设备连接，在直接接触喷淋式换热器的喷淋液入口位置安装有PH监测仪；在水环热泵单元内，热泵压缩机、热泵冷凝器、热泵膨胀阀与热泵蒸发器之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维龙，陈钧，陈斌，刘锐，郭俊永，王晓瑞，杨佳鑫，
申请(专利权)人：北京燃气能源发展有限公司，
类型：新型
国别省市：