本發(fā)明屬于發(fā)電設(shè)備，具體涉及一種基于燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)的全年恒溫?zé)煔庠礋岜孟到y(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在熱能工程領(lǐng)域和熱泵技術(shù)領(lǐng)域，煙氣源熱泵技術(shù)是一種新興的技術(shù)，它利用了燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的廢煙氣作為熱源，通過(guò)熱泵技術(shù)將廢煙氣中的余熱回收。這一技術(shù)不僅可以降低燃燒污染物的排放，還可以節(jié)能降碳，減少排放，提高能源利用率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。同時(shí)，在熱電聯(lián)產(chǎn)部分，燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐通常是結(jié)合使用的，這種方式實(shí)現(xiàn)了電力與熱力的聯(lián)合供應(yīng)，節(jié)約能源，同時(shí)滿足城市的多重能源需求。

2、現(xiàn)有的技術(shù)主要是通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐的結(jié)合使用，來(lái)實(shí)現(xiàn)電力與熱力的聯(lián)合供應(yīng)。燃?xì)廨啓C(jī)在燃燒天然氣等燃料時(shí)，首先驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。而余熱鍋爐則回收燃?xì)廨啓C(jī)廢氣中的熱量，用來(lái)加熱水或蒸汽，供給城市的集中供熱系統(tǒng)。這種方式可以實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用，但是仍然存在一些問(wèn)題：首先，現(xiàn)有的技術(shù)主要是通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐的結(jié)合使用，這種方式雖然可以實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用，但是設(shè)備成本較高，維護(hù)難度大，運(yùn)行成本也較高。其次，現(xiàn)有的技術(shù)在回收廢煙氣中的余熱方面，效果并不理想，大部分的熱量都被浪費(fèi)掉了，這不僅增加了能源的消耗，也加重了對(duì)環(huán)境的污染。

3、例如，公告號(hào)為cn115095897b，名稱為《燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合閃蒸型熱泵分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)》的中國(guó)專利中，公開(kāi)了一種燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合閃蒸型熱泵分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括用戶供暖回水管道、用戶供暖供水管道、余熱鍋爐、管殼式換熱器、發(fā)生器、冷凝器、吸收器、蒸發(fā)器、凝結(jié)水泵、真空泵、凝結(jié)水罐、煙氣換熱器、熱網(wǎng)循環(huán)水泵及冷卻塔，通過(guò)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)排出煙氣進(jìn)行梯級(jí)利用，制取蒸汽和熱水，配合吸收式熱泵制冷或制熱，建立污水負(fù)壓閃蒸系統(tǒng)，在回收生活污水低品位余熱的同時(shí)，提高熱泵cop，降低熱泵汽耗，進(jìn)一步降低供能成本，提高能源利用率，提高供能質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。整體來(lái)看，該方案在煙氣梯級(jí)利用、提高能源利用率、凝結(jié)水回收等方便仍有較大的進(jìn)步空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種能根據(jù)季節(jié)進(jìn)行模式調(diào)節(jié)，節(jié)能高效，冷凝水回收量大的基于燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)的全年恒溫?zé)煔庠礋岜孟到y(tǒng)。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)的全年恒溫?zé)煔庠礋岜孟到y(tǒng)，通過(guò)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)行回收利用以減少污染并提高能量利用率，包括：溫度控制單元、余熱鍋爐、熱泵單元和冷凝水處理回收單元，余熱鍋爐與燃?xì)廨啓C(jī)的煙氣通道連通以回收煙氣高溫段余熱，余熱鍋爐的煙氣出口與熱泵單元連通，溫度控制單元向余熱鍋爐供水；熱泵單元用于回收煙氣中低溫段余熱，并對(duì)溫度控制單元管路內(nèi)的水進(jìn)行加熱；熱泵單元包括蒸發(fā)器和冷凝器；

3、所述溫度控制單元根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)切換系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣溫度至標(biāo)準(zhǔn)溫度，其控制邏輯為：

4、冬季模式：當(dāng)氣溫不高于標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，利用溫度控制單元對(duì)進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣預(yù)熱至標(biāo)準(zhǔn)溫度，同時(shí)，熱泵單元對(duì)煙氣中低溫段余熱進(jìn)行回收并傳遞給溫度控制單元管路內(nèi)的水；煙氣經(jīng)蒸發(fā)器后所產(chǎn)生的冷凝水回收至冷凝水處理回收單元；

5、夏季模式：當(dāng)氣溫高于標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，通過(guò)熱泵單元的蒸發(fā)器對(duì)進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣預(yù)冷至標(biāo)準(zhǔn)溫度，并將冷凝器所產(chǎn)生的熱傳遞給溫度控制單元管路內(nèi)的水，空氣經(jīng)蒸發(fā)器后所產(chǎn)生的冷凝水回收至冷凝水處理回收單元；

6、優(yōu)選地，所述溫度控制單元至少包括第一換熱器和第二換熱器，在冬季模式下，常溫水流經(jīng)第一換熱器、冷凝器、第二換熱器后被加熱送往余熱鍋爐，從余熱鍋爐的送出的煙氣流經(jīng)第一換熱器，空氣經(jīng)過(guò)第二換熱器的預(yù)熱后送入燃?xì)廨啓C(jī)；在夏季模式下，常溫水流經(jīng)第一換熱器、冷凝器被加熱后送往余熱鍋爐。

7、優(yōu)選地，所述蒸發(fā)器采用r410a、r417a或134a工質(zhì)作為冷媒。

8、優(yōu)選地，所述冷凝水處理回收單元通過(guò)水箱收集蒸發(fā)器所產(chǎn)生的冷凝水。

9、優(yōu)選地，所述冷凝水處理回收單元還包括用于向溫度控制單元和余熱鍋爐供水的水質(zhì)處理模塊，水質(zhì)處理模塊對(duì)水箱中的冷凝水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)投放堿性調(diào)節(jié)劑使冷凝水的ph值控制在7.5-8.5范圍內(nèi)以供二次利用。

10、優(yōu)選地，所述標(biāo)準(zhǔn)溫度為20±2℃。

11、優(yōu)選地，所述冬季模式下，常溫空氣先吸收冷凝器所回收的熱量進(jìn)行預(yù)熱后升溫到標(biāo)準(zhǔn)溫度，標(biāo)準(zhǔn)溫度空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)與天然氣混合燃燒后產(chǎn)生高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐與水進(jìn)行熱交換，從而將煙氣高溫段余熱傳遞給水，熱交換所產(chǎn)生的蒸汽供給生產(chǎn)過(guò)程中的熱需求；從余熱鍋爐送出的煙氣進(jìn)入熱泵單元，實(shí)現(xiàn)煙氣低溫段余熱的回收，最后煙氣經(jīng)主煙道排出；同時(shí)，將工業(yè)用水或冷凝水通入水質(zhì)處理模塊，經(jīng)處理的常溫水部分或全部進(jìn)入溫度控制單元進(jìn)行預(yù)熱，再進(jìn)入余熱鍋爐回水管道；煙氣在經(jīng)過(guò)熱泵單元的蒸發(fā)器時(shí)產(chǎn)生冷凝水，冷凝水進(jìn)入水處理裝置，經(jīng)處理后的冷凝水進(jìn)入水箱，重新回收利用；

12、所述夏季模式下，常溫空氣進(jìn)入煙氣源熱泵中的蒸發(fā)器，與制冷劑工質(zhì)換熱降低空氣溫度，降溫后標(biāo)準(zhǔn)溫度的空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)與天然氣混合燃燒后產(chǎn)生高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行熱交換，從而將煙氣高溫段余熱傳遞給余熱鍋爐內(nèi)的水，熱交換所產(chǎn)生的蒸汽供給生產(chǎn)過(guò)程中的熱需求；從余熱鍋爐出來(lái)的煙氣經(jīng)主煙道直接排出或者先經(jīng)過(guò)第一換熱器然后再由主煙道直接排出。

13、優(yōu)選地，所述溫度控制單元的控制方案中，為了調(diào)節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣溫度至標(biāo)準(zhǔn)溫度，通過(guò)對(duì)煙氣源熱泵的進(jìn)煙溫度、排煙溫度、燃?xì)饪諝馊紵w積比、過(guò)量空氣系數(shù)、標(biāo)況下煙氣密度、55℃工況下煙氣密度、含濕量以及余熱回收效率進(jìn)行綜合考量，按照下式計(jì)算得到每小時(shí)的煙氣可利用熱量，從而據(jù)此對(duì)空氣進(jìn)行量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣溫度的恒定，使燃燒效率達(dá)到最高：

14、煙氣余熱量計(jì)算：

15、

16、式中，為小時(shí)平均燃?xì)饬浚琺3/h；為日燃?xì)夂牧?，m3；h為使用小時(shí)數(shù)；

17、

18、式中，為小時(shí)平均煙氣量，m3/h；為燃?xì)饪諝馊紵w積比；為過(guò)量空氣系數(shù)；為標(biāo)況下煙氣密度，㎏/m3；為55°c?工況下煙氣密度，kg/m3；

19、

20、式中，為小時(shí)煙氣顯熱量，kj/h；為煙氣比熱容，kj/(℃·kg)?；為進(jìn)煙溫度，℃；排煙溫度，℃；

21、

22、式中，為小時(shí)煙氣潛熱量，kj/h；為含濕量，%；為余熱回收效率，%；為水蒸汽摩爾質(zhì)量，g/mol；為水蒸汽摩爾體積，l/mol；為冷凝熱量，kj/kg；

23、

24、式中，為每小時(shí)煙氣可利用熱量，kj/h。

25、優(yōu)選地，所述系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)系統(tǒng)至少包括一個(gè)熱泵單元，每個(gè)熱泵單元獨(dú)立配置蒸發(fā)器和冷凝器；

26、對(duì)于夏季模式的熱泵單元來(lái)說(shuō)，對(duì)應(yīng)的是對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣入口空氣進(jìn)行降溫所需的制冷量，設(shè)定是冷凝器制熱量，是耗電量，那么，根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣入口空氣溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度之差的大小來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)蒸發(fā)器輸出功率或者所需調(diào)用的熱泵單元數(shù)量，以滿足降溫需求。

27、優(yōu)選地，所述主煙道或者連通蒸發(fā)器的煙道中設(shè)有用于補(bǔ)償系統(tǒng)管路壓力損失的風(fēng)機(jī)，并通過(guò)風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)控制煙道風(fēng)壓，防止主煙道壓力出現(xiàn)明顯波動(dòng)。

28、本發(fā)明的基于燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)的全年恒溫?zé)煔庠礋岜孟到y(tǒng)，通過(guò)精確的選型與配置，結(jié)合智能化控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，滿足用戶的多樣化需求，至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

29、1.系統(tǒng)內(nèi)冷熱綜合利用，提升系統(tǒng)熱效率：傳統(tǒng)燃機(jī)系統(tǒng)中，余熱通常用于對(duì)外供熱（如供暖、熱水供應(yīng)等），而本方案創(chuàng)新性地將冷熱資源全部用于系統(tǒng)內(nèi)部，顯著提升了系統(tǒng)的整體熱效率。例如，傳統(tǒng)系統(tǒng)中生產(chǎn)蒸汽后的余熱多用于外部供暖，而本方案將余熱回收用于系統(tǒng)內(nèi)部，進(jìn)一步優(yōu)化蒸汽生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)全年恒溫向燃?xì)廨啓C(jī)的供氣，恒溫空氣的輸入提高了燃?xì)廨啓C(jī)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，并能夠進(jìn)一步提高余熱鍋爐和燃?xì)廨啓C(jī)的工效。

30、2.冷熱聯(lián)供，實(shí)現(xiàn)熱電解耦：采用冷熱聯(lián)供設(shè)備，既能滿足冬季供熱需求，又能滿足夏季供冷需求，從而靈活調(diào)整系統(tǒng)的熱電比率。傳統(tǒng)系統(tǒng)中熱電比率通常是恒定的，而本方案通過(guò)冷熱聯(lián)供設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了熱電解耦，使系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)調(diào)整熱電輸出比例，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性和能源利用效率。

31、3.煙氣抽取方式創(chuàng)新，保障系統(tǒng)安全性：傳統(tǒng)余熱回收系統(tǒng)通常在煙道中直接加裝換熱器，這會(huì)增加系統(tǒng)阻力，影響煙氣排放，甚至可能引發(fā)安全隱患。本方案通過(guò)引入變頻風(fēng)機(jī)，將煙氣從煙道中抽取出來(lái)，避免了在煙道中加裝任何裝置，從而徹底解決了系統(tǒng)阻力增加和安全性問(wèn)題。這種旁路設(shè)計(jì)不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，還降低了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

32、4.模塊化設(shè)計(jì)，靈活擴(kuò)展：采用模塊化設(shè)計(jì)，用戶可根據(jù)實(shí)際負(fù)荷需求逐步增加模塊數(shù)量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活擴(kuò)展。這種設(shè)計(jì)避免了傳統(tǒng)系統(tǒng)一次性投資過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)降低了初期投資成本。模塊化設(shè)計(jì)還便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

33、5.冷凝水回收與處理：對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行回收和處理，通過(guò)加裝水處理裝置并添加堿性藥物（如碳酸氫鈉或氫氧化鈉），將冷凝水的ph值調(diào)整至適宜范圍，使其達(dá)到工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，并重新用于系統(tǒng)內(nèi)部。這一設(shè)計(jì)不僅減少了水資源浪費(fèi)，還降低了對(duì)外部水源的依賴，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的資源利用效率。

34、6.工質(zhì)直接循環(huán)，提升除濕與熱效率：采用r410a等環(huán)保型工質(zhì)直接循環(huán)，顯著提高了冷凝水量和除濕效果。同時(shí)，工質(zhì)直接循環(huán)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了能耗，提升了熱循環(huán)效率。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，本方案在不增加能耗的情況下，實(shí)現(xiàn)了更好的除濕效果和更高的熱效率，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。