【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于清洁供热，尤其涉及一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统。
技术介绍
1、随着社会经济快速发展，节能降碳成为能源体系发展的主要方向，工业余热利用、地热能、热泵采暖均属于清洁供热领域。
2、工业余热是指工业生产过程中产生的热能，在生产过程中没有得到充分利用而被排放或浪费掉的热能。工业余热的产生主要来源于工业炉窑、锅炉、高温烟气、冷却水等。这些热能一般以高温的形式存在，具有较大的潜在利用价值。工业余热作为一种典型的二次能源，在各类工业生产过程中均大量产生，通过合理的技术手段进行余热回收利用是实现节能减排的有效手段。
3、地热能指的是地球深部的热能资源，可以用于发电、供暖和其他能源需求。地热能是一种可再生能源，因为它在地球内部自然产生，并且持续存在。地热能的利用方式主要有两种：直接利用和间接利用。直接利用是指将地下的热能直接提取出来，用于供暖、温泉浴场等。而间接利用则是通过地热发电，将地热能转化为电能。地热资源以其清洁环保、可再生性强、能源储备量大、开发利用方式简单的特点，近年来正逐渐广泛应用于供热市场，但单独利用地热能供暖在连续取热后会造成地下温度场衰退的现象，影响供暖设备经济性，甚至使地下出现冻土层，影响设备寿命及安全。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，通过将地热能与工业余热耦合，解决了地热能供暖在连续取热后会造成地下温度场衰退的现象，从而影响供暖设备经济性，提高了
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，包括，
4、双级压缩式热泵机组，厂区热网循环水系统，地热井和喷淋塔；
5、所述双级压缩式热泵机组的中温环路与喷淋塔连接；所述双级压缩式热泵机组的低温环路与地热井连接，所述双级压缩式热泵机组的驱动热源侧与厂区热网循环水系统连接。
6、优选地，所述双级压缩式热泵机组包括冷凝器、第一膨胀阀、工质热交换器、中间换热器、高压级压缩机、第二膨胀阀、蒸发器、低压级压缩机；
7、所述冷凝器，第一膨胀阀，工质热交换器，中间换热器和高压级压缩机依次连接构成中温环路；
8、所述冷凝器、工质热交换器、第二膨胀阀、蒸发器、低压级压缩机和高压级压缩机依次连接构成低温环路。
9、优选地，所述冷凝器的水侧进口与厂区热网循环水系统的厂区热网回水管道连接；所述冷凝器的水侧出口与厂区热网循环水系统的厂区热网供水管道连接。
10、优选地，所述蒸发器的水侧与地热井连接。
11、优选地，所述地热井的出口与蒸发器的水侧进口之间的管道上设置有闭式循环水泵。
12、优选地，所述中间换热器的水侧与喷淋塔连接。
13、优选地，所述喷淋塔的底部的循环水管道与中间换热器之间的管道上设置有喷淋水泵。
14、优选地，所述地热井埋藏于地下土壤层中。
15、优选地，所述喷淋塔的内部喷淋管道上设置有喷头。
16、优选地，所述厂区热网循环水系统的厂区热网回水管道上设置有热网循环水泵。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
18、本专利技术旨在提供一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，以电驱动的双级压缩式热泵耦合地热能与工业余热，建立一种清洁能源梯级回收利用供热系统，将热泵、工业余热、地热能供暖三种清洁供热类型技术融合，热泵采用电驱动的双级压缩式热泵，将内部工质分为中、低温两环路分别进行换热和分级压缩，由于工业余热温度相较于地热能更高，因此中温环路的余热热源为工业余热，低温环路的余热热源为地热能，对两种清洁热源分级提取后进行分级压缩、混合，然后对外供热，通过提高热泵中低温热源温度并进行梯级利用的方式降低压缩机电耗，提高热泵cop与供热能力；地热能利用方式采用地下埋管，通过闭式循环水与地下土壤换热的方式提取地热能，然后出口循环水作为低温余热为热泵提供低品位热能，被热泵提热降温后送回地热井继续提取地热能升温；工业余热回收方式采用烟气喷淋法，通过设置烟气喷淋塔对工厂尾部排烟进行喷淋降温处理，利用下落后升温的喷淋水作为中温热源为热泵提供中品位热能，被热泵提热降温后送回喷淋塔重复对尾部烟气进行喷淋。将工业余热、地热能与热泵供暖联合起来，利用一种新型双级压缩式热泵对不同温度的两种余热进行梯级余热利用，然后参与工业厂区供热，不仅可以节约厂内供热成本，还能够提高清洁能源利用率，降低厂区供暖带来的污染物排放，达到节能减碳的目的。使其参与工业厂区供热，可以提高清洁能源利用率，降低厂区供热成本与污染物排放，同时余热回收量自主可控，能积极响应多变的热负荷需求，具有较高运行调节灵活性。
19、进一步，利用地热能参与供热，提高供热系统清洁化程度，降低供热成本与污染物排放，实现清洁低碳供热。
20、进一步，双级压缩式热泵将压缩过程分为两级，内部循环工质也分为中低温两环路，以地热能作为低温环路余热热源，以工业烟气余热作为中温环路余热热源，通过三种清洁供暖类型耦合的方式供热，不仅充分利用地热与工业余热两种清洁能源，通过回收烟气余热还提高了厂区热效率，双级压缩式以更低耗功和更高cop进一步强化节能减排效果，构建清洁低碳供热系统。
21、进一步，利用工业余热参与供热，对尾部烟气余热进行回收再利用，提高厂内热效率，降低供热成本，还可减少烟气中有害污染气体成分；
22、进一步，采用双级压缩式热泵加热热网循环水，将热泵压缩过程分为两级，减少压缩机耗功，提高热泵cop与供热能力；
23、进一步，以工业余热与地热能作为热泵中低温热源，对其进行梯级利用，提高能源利用率与热泵cop，进一步扩大系统供热能力，降低电耗与供热成本，同时降低碳排放指标，多级余热回收量可自由调控，又提高了供热系统灵活性，保障供热安全与精度。
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1.一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述双级压缩式热泵机组包括冷凝器(2)、第一膨胀阀(3)、工质热交换器(4)、中间换热器(5)、高压级压缩机(6)、第二膨胀阀(7)、蒸发器(8)、低压级压缩机(9)；
3.根据权利要求2所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述冷凝器(2)的水侧进口与厂区热网循环水系统的厂区热网回水管道连接；所述冷凝器(2)的水侧出口与厂区热网循环水系统的厂区热网供水管道连接。
4.根据权利要求2所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述蒸发器(8)的水侧与地热井(14)连接。
5.根据权利要求4所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述地热井(14)的出口与蒸发器(8)的水侧进口之间的管道上设置有闭式循环水泵(13)。
6.根据权利要求2所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述中
7.根据权利要求6所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述喷淋塔(12)的底部的循环水管道与中间换热器(5)之间的管道上设置有喷淋水泵(10)。
8.根据权利要求1所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述地热井(14)埋藏于地下土壤层(15)中。
9.根据权利要求1所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述喷淋塔(12)的内部喷淋管道上设置有喷头(11)。
10.根据权利要求1所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述厂区热网循环水系统的厂区热网回水管道上设置有热网循环水泵(1)。
...【技术特征摘要】
1.一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述双级压缩式热泵机组包括冷凝器(2)、第一膨胀阀(3)、工质热交换器(4)、中间换热器(5)、高压级压缩机(6)、第二膨胀阀(7)、蒸发器(8)、低压级压缩机(9)；
3.根据权利要求2所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述冷凝器(2)的水侧进口与厂区热网循环水系统的厂区热网回水管道连接；所述冷凝器(2)的水侧出口与厂区热网循环水系统的厂区热网供水管道连接。
4.根据权利要求2所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述蒸发器(8)的水侧与地热井(14)连接。
5.根据权利要求4所述的一种工业余热利用耦合地热能梯级加热的供热系统，其特征在于，所述地热井(14)的出口与蒸发器(8...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺凯，王泽广，王延生，孙风伟，宋万利，康敬德，陈崇武，李明喜，姜远昭，乔磊，王钰泽，刘圣冠，尚海军，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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