一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统及方法，热网回水母管依次连接烟气换热器的水侧入口，烟气换热器的水侧出口分两路，一路连接余热锅炉水侧入口，另一路通过吸收式热泵单元的热侧入口连接热网供水母管，余热锅炉的水侧出口一路通过吸收式热泵单元的水侧入口连接热网供水母管，另一路连接热网供水母管；太阳能单元的出口和地热井单元的出口均与吸收式热泵单元低温侧入口连接，吸收式热泵单元低温侧出口分别连接太阳能单元和地热井单元入口。将内燃机、太阳能和地热能耦合利用，根据不同情况可进行多种运行方式灵活切换，降低了供能成本和碳排放量，提高了清洁能源的利用率，解决了现有技术中能量匹配不合理、清洁能源利用率低的问题。清洁能源利用率低的问题。清洁能源利用率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统及方法


[0001]本专利技术属于综合能源利用
，涉及一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统及方法。

技术介绍

[0002]近年能源供应企业正进行大力改革，首要目标是提高能源利用率、降低碳排放、提高系统灵活性。另一方面，城市规模迅速扩张，各地对热电等多种负荷需求不断增加，其中建筑能耗增长尤为迅速，我国公共机构建筑能耗所占比例最大，碳排放强度最高，以传统化石能源为主的能源结构与政策规划冲突愈专利技术显，引入可再生能源，并根据区域负荷对系统进行合理配置，不仅能促进节能减排，还可降低用能成本。
[0003]在此背景下，热电联供系统以其供能类型多、能源利用率高、碳排放量小的优点成为主流，但目前应用的联供系统存在搭配种类繁多、用能不合理、系统灵活性低、清洁能源占比不足造成污染物排放量相对较高等问题，如何根据用户负荷合理配置系统，实现供能成本与碳排放量同步降低，提高系统综合能源利用率是亟待解决的主要问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中用能不合理，系统灵活性低，清洁能源占比不足的问题，提供一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统及方法。系统满足用户热、电负荷需求时，内燃发电机组供电的同时排烟依次经余热锅炉与烟气换热器进行余热回收，制取热水用于直接供热或驱动吸收式热泵，吸收式热泵提取低温热源热量用于实现对外供热，系统循环水泵等用电设备耗电量由内燃发电机组承担，低温热源在室外温度较高且光照充足时由太阳能集热器独立承担，在室外温度低且光照条件不足时由集热器和地热井共同承担。清洁能源低温热源高效利用太阳能与地热能资源，缩小热泵工作温差，提高制热性能系数，降低供热能耗与碳排放，采用内燃机排烟余热驱动吸收式热泵，实现了能量梯级利用，提高综合能源利用率与系统灵活性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统，包括内燃机、余热锅炉、烟气换热器、吸收式热泵单元、热网回水母管、热网供水母管、热网回水母管、太阳能单元和地热井单元；
[0007]所述燃气机的烟气出口依次连接余热锅炉和烟气换热器的烟气入口；
[0008]所述热网回水母管依次连接烟气换热器的水侧入口，烟气换热器的水侧出口分两路，一路连接余热锅炉水侧入口，另一路通过吸收式热泵单元的热侧入口连接热网供水母管，余热锅炉的水侧出口分两路，一路通过吸收式热泵单元的水侧入口连接热网供水母管，另一路连接热网供水母管；
[0009]太阳能单元的出口和地热井单元的出口均与吸收式热泵单元低温侧入口连接，吸收式热泵单元低温侧出口分别连接太阳能单元和地热井单元的入口。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：
[0011]所述太阳能单元包括太阳能集热器，所述太阳能集热器的入口与吸收式热泵单元低温侧出口之间设置有低温热源循环泵；
[0012]所述太阳能集热器的出口与吸收式热泵单元低温侧入口之间依次设置有第三电动调节阀和第七球阀。
[0013]所述低温热源循环泵与太阳能集热器之间依次设置有第五球阀和第六球阀。
[0014]所述地热井单元包括热井地埋管道，所述热井地埋管道的入口连接吸收式热泵单元低温侧出口，热井地埋管道的入口与吸收式热泵单元低温侧出口之间设置有热井循环泵；
[0015]所述热井地埋管道的出口与吸收式热泵单元低温侧入口之间设置有过滤器。
[0016]所述热井循环泵与吸收式热泵单元低温侧出口之间设置有第九球阀和第四电动调节阀。
[0017]所述吸收式热泵单元包括发生器、溶液热交换器、吸收器、蒸发器和冷凝器；
[0018]所述发生器的水侧入口连接余热锅炉的水侧出口，发生器的水侧出口连接热网供水母管，发生器的溶液出口连接溶液交换器第一侧溶液入口，在溶液交换器中，换热后的溶液依次进入吸收器溶液入口、溶液交换器第二侧溶液入口和发生器的溶液入口；
[0019]所述余热锅炉的水侧出口连接吸收器的热侧入口，吸收器的热侧出口连接冷凝器的热侧入口，冷凝器的热侧出口连接热网供水母管，冷凝器的蒸汽入口连接发生器的蒸汽出口，冷凝器的冷凝水出口连接蒸发器的冷凝水入口，蒸发器的蒸汽出口连接吸收器的蒸汽入口，蒸发器低温侧出口分别连接太阳能集热器和热井地埋管道的入口；太阳能集热器和热井地埋管道的出口均连接蒸发器低温侧入口；
[0020]所述热网回水母管连接吸收器的热侧入口。
[0021]所述热网回水母管的输出端设置有热网循环水泵。
[0022]所述热网循环水泵和吸收器热侧入口之间设置有第三球阀和第二电动调节阀。
[0023]所述冷凝器的热侧出口与热网供水母管之间设置有第四球阀。
[0024]一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供方法，包括以下步骤：
[0025]燃气机产生的烟气依次进入余热锅炉和烟气换热器中将热量传递给热网回水，降温后烟气直接排出，在烟气换热器中吸热后的循环水分两路，一路通过余热锅炉吸热后做为吸收式热泵单元的驱动热源进入吸收式热泵单元，驱动热源后汇至热网供水母管，另一路进入吸收式热泵单元的热侧入口，吸热后汇至热网供水母管；
[0026]当光照条件充足时，吸收式热泵单元低温侧的循环水经过太阳能单元吸热后将热量传输至吸收式热泵单元；
[0027]当光照条件不充足时，吸收式热泵单元低温侧的循环水依次经过太阳能单元和地热井单元吸热后将热量传输至吸收式热泵单元。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术公开了一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统，将烟气换热器、余热锅炉、吸收式热泵单元、太阳能单元和地热井单元配合连接，根据不同的功能需求，选择不同的功能模式，吸收式热泵单元工作时，配合太阳能单元和地热井单元对加热热网回水，实现对用户的供热，既能降低尾部烟气排放的温度，可以根据光照条件选择性的开启太阳
能单元和地热井单元，对天气和环境的适应性强，功能模式更灵活，在吸收式热泵单元不工作时，热网水通过吸收烟气余热实现供热，太阳能单元将采集的热量回灌至地热井单元，实现了能源的跨时段或跨季节储热，也提高了热泵的低温热源温度，本专利技术供能设备和清洁能源的使用和分配更加合理，清洁能源和燃机设备的耦合保证了供能的稳定性，也降低了燃料消耗，提高了清洁能源的利用率和占比。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1为本专利技术的结构示意图；
[0032]其中：1
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内燃机；2
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发电机；3
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余热锅炉；4
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烟气换热器；5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统，其特征在于，包括内燃机(1)、余热锅炉(3)、烟气换热器(4)、吸收式热泵单元、热网回水母管、热网供水母管、热网回水母管、太阳能单元和地热井单元；所述燃气机(1)的烟气出口依次连接余热锅炉(3)和烟气换热器(4)的烟气入口；所述热网回水母管依次连接烟气换热器(4)的水侧入口，烟气换热器(4)的水侧出口分两路，一路连接余热锅炉(3)水侧入口，另一路通过吸收式热泵单元的热侧入口连接热网供水母管，余热锅炉(3)的水侧出口分两路，一路通过吸收式热泵单元的水侧入口连接热网供水母管，另一路连接热网供水母管；太阳能单元的出口和地热井单元的出口均与吸收式热泵单元低温侧入口连接，吸收式热泵单元低温侧出口分别连接太阳能单元和地热井单元的入口。2.根据权利要求1所述的一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统，其特征在于，所述太阳能单元包括太阳能集热器(24)，所述太阳能集热器(24)的入口与吸收式热泵单元低温侧出口之间设置有低温热源循环泵(21)；所述太阳能集热器(24)的出口与吸收式热泵单元低温侧入口之间依次设置有第三电动调节阀(25)和第七球阀(26)。3.根据权利要求2所述的一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统，其特征在于，所述低温热源循环泵(21)与太阳能集热器(24)之间依次设置有第五球阀(22)和第六球阀(23)。4.根据权利要求2所述的一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统，其特征在于，所述地热井单元包括热井地埋管道(31)，所述热井地埋管道(31)的入口连接吸收式热泵单元低温侧出口，热井地埋管道(31)的入口与吸收式热泵单元低温侧出口之间设置有热井循环泵(30)；所述热井地埋管道(31)的出口与吸收式热泵单元低温侧入口之间设置有过滤器(32)。5.根据权利要求4所述的一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统，其特征在于，所述热井循环泵(30)与吸收式热泵单元低温侧出口之间设置有第九球阀(28)和第四电动调节阀(29)。6.根据权利要求5所述的一种内燃机耦合太阳能地热能的热电联供系统，其特征在于，所述吸收式热泵单元包括发生器(13)、溶液热交换器(15)、吸收器(17)、蒸发器(18)和冷凝器(20)；所述发生器(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：达布希拉图，王钰泽，耿如意，高宇，王志强，刘耀翔，马彦，王磊，乔磊，尚海军，胡利辉，刘明杰，刘圣冠，贺凯，苏虹，郝宇丹，齐建芬，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司西安西热节能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：