[实用新型]燃气能源梯级利用供暖系统

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型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领域。

背景技术

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。

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。

实用新型内容

本实用新型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。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

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依次连接形成一闭环。

本实用新型的优点是：