[发明专利]通过并入水源高温热泵的汽电共生电厂废热源利用的方法及装置

说明书

技术领域

本专利申请的目标是关于组合热以及发电系统废热回收(即汽电共生电厂)的方法及装置，其中并入的水源高温热泵利用至少一个汽电共生单元的废热源。

背景技术

在现有技术中已经使用热泵通过使用废热回收来提高组合的热及电力系统的加热功率，该热泵在许多设计中已加以采用。根据US2006037349专利，使用废热来改善热泵式空调的加热性能，或者防止热泵式空调的室外热交换器损坏。EP2299098中公开另一种解决方案，其包括空气源式热泵以利用汽电共生单元的废热源，其中类似于前述的方案，与水源热泵潜力相比，所揭示方法的主要缺点是相当低的热性能系数。

发明内容

本发明是关于组合热及电力系统，其中使用至少一个并入水源高温热泵将低温热量从至少一个废热源提升到较高温度的热输出，其可以由至少一个用于空间或处理过程加热消耗器，优选地在区域加热的范围内加以使用。重要的是要注意到根据本发明的热泵用于加热及升高热分配网络的回流管线中传热介质的温度，其中当在正常操作条件下操作时，热分配网络的前向管线中热传递介质的设计(即操作)温度基本上高于60℃。可以理解，热分配网络的运作条件是在调试及预热处理过程之后提供，其中至少在至少短时间内成功地实现及维护热分配网络的基本设计温度(即建立)，因此至少一个内燃机被打开以及在连续运作中通过在燃烧处理过程中燃烧燃料来操作，以及至少一个热泵被打开以及操作作为液-气相变化热循环处理过程(即，热泵原理)及废热源利用。因而至少一个内燃机及至少一个热泵在分配网络的范围内用于各别地提供第一及第二热源，其中各别单元基本上操作于最小及最大额定值(即满载)工作电源之间范围内，最好在正常额定功率下连续运作时产生最高功率。

现在将参照附图描述本发明的示范性实施例，即在热分配网络(即优选地至少一个闭合回路加热系统)中具有并入水源高温热泵的汽电共生电厂的示意图。

附图说明

图1显示出具有并入水源高温热泵(HP)的汽电共生电厂可选实施例的示意图，其具有用于热泵原理的操作的冷凝器及蒸发器单元，其中显示出以及标记以下项目：具有原动机的汽电共生单元(CHP)，优选地具有适配发电机(G)的内燃机(ICE)，包括管线网络(P1-P19)，阀(V1-V3)及泵(PU1-PU4))的热分配回路，其与具有热交换器(HE1-HE3)，舱口(H1-H4)，风扇(F1)，外部冷却系统(CT1)，大气环境温度(O)及控制温度传感器(T1-T13)的热消耗器交互连结。

具体实施方式

参考具有并入水源高温热泵(HP)的汽电共生单元(CHP)的可选实施例，该系统包括以气体燃料运作的内燃机(ICE)，优选地为水冷式气体发动机，气体例如为天然气，液化石油气，填埋气体，木材气或沼气。虽然内燃机(ICE)及发电机(G)用于发电及产生热量，在供电时显著的热量由燃烧处理过程及其他子组件(即润滑油，注入及排气，以下称为烟道气体)内的汽缸释出，其中热量由热消耗器(HC)使用，而不是通过外部冷却系统(CT1)消散到大气环境(O)。重要的是要注意热消耗器(HC)的主要热源优选地由内燃机(ICE)冷却系统(即具有入口及出口孔径的套管式热交换器)表示，在此称为流入及流出孔径)，当内燃机(ICE)及热泵(HP)被打开及供电时，优选地为最佳效率或满载状态，多个废热源出现在汽电共生单元(CHP)及加热热泵(HP)的范围内。

废热有效回收对于提供良好的燃料能量的总利用率至关重要，因此首先及最重要废热源由排气系统中烟道气体表示，其为排气系统是内燃机(ICE)内燃烧处理过程的产物。其次，至少有两个额外的废热源以润滑油冷却系统，第一个由内燃机(ICE)润滑油冷却系统表示，第二个由热泵(HP)润滑油冷却系统(即加装压缩机润滑油冷却系统)表示。此外，存在少量的废热源，例如内燃机(ICE)的注入空气冷却系统，在某些情况下仍然对于良好的总废热源利用是重要的。

根据如图1所示的可选实施例，内燃机(ICE)冷却系统流入及流出孔径可操作地联接到到热分配回路，该热分配回路包括一个管线网络(P1-P19)，其可操作地将在汽电共生电厂范围内具有热源的热消耗器(HC)与并入水源高温热泵(HP)相互连结。热分配回路还包括主要传热介质及包括控制单元(即控制电子装置)的自动调节构件，其用于主要传热介质流量调节的阀(V1-V3)及泵(PU1-PU4)，其中热源优选地通过闭合热分配回路中主要传热介质循环的原理传递到热消耗器(HC)。