[实用新型]一种集成热泵和发电功能的新型热能利用系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热能利用装置。特别是涉及一种集成热泵和发电功能的新型热能利用系统。

背景技术

热泵技术和低温余热发电技术作为两项独立的热能回收利用技术，在环境问题日益严峻和节能减排政策驱动下，逐渐在市场普及并产生的可观的环境和经济效益。这两项技术对低温热的要求不同：低温余热发电对热源温度要求为60-150℃；热泵根据不同的能质提升区间,其可利用的低温热源的温区为10-80℃。在目前的技术条件下，热泵机组和余热发电机组是两套独立且只有单一功能的设备，因此，当低温热源达不到设备运行的条件时，系统无法运行，造成热能的回收利用率降低。同时，根据实际应用中的不同生产工艺，对热源的利用可能是不连续的，单一功能的技术会无法满足用户的多样化需求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可以实现压缩式热泵和有机朗肯循环(ORC)发电两种运行模式及功能的集成热泵和发电功能的新型热能利用系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种集成热泵和发电功能的新型热能利用系统，包括的冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀和工质泵，还设置有压缩膨胀一体机，以及与所述的压缩膨胀一体机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀和工质泵相连的由构成热泵模式的热泵循环管路和构成有机朗肯循环发电模式的有机朗肯工质循环管路组成的循环管路，所述的循环管路中设置有用于选择热泵模式或有机朗肯循环发电模式的控制阀门，其中，在热泵模式下，所述的压缩膨胀一体机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器依次通过热泵循环管路相连接构成热泵循环回路，在有机朗肯循环发电模式下所述的压缩膨胀一体机、冷凝器、工质泵和蒸发器依次通过有机朗肯工质循环管路相连接构成有机朗肯循环发电模循环回路，所述的蒸发器的热交换管路采用低温热源循环。

所述的热泵循环回路是由：压缩膨胀一体机、连接在压缩膨胀一体机高压端口的第一共用管路、第一热泵管路、第三共用管路、冷凝器内的工质管、第四共用管路、第二热泵管路、设置在第二热泵管路上的电子膨胀阀、第五共用管路、蒸发器内的工质管、第六共用管路、第三热泵管路、以及连接在压缩膨胀一体机低压端口的第二共用管路依次串联连接构成，所述的第一热泵管路上设置有第三控制阀门，所述的第二热泵管路上设置有第五控制阀门，所述的第三热泵管路上设置有第二控制阀门，连接冷凝器的第一热交换管路采用高温热源循环，并且在连接冷凝器的高温热源入口侧的第一热交换管路上设置有第十控制阀门，在连接冷凝器的高温热源出口侧的第一热交换管路上设置有第七控制阀门。

所述的有机朗肯循环发电模循环回路是由：压缩膨胀一体机、连接在压缩膨胀一体机低压端口的第二共用管路、第一有机朗肯工质循环管路、第三共用管路、冷凝器内的工质管、第四共用管路、第二有机朗肯工质循环管路、设置在第二有机朗肯工质管路上的工质泵、第五共用管路、蒸发器内的工质管、第六共用管路、第三有机朗肯工质循环管路、以及连接在压缩膨胀一体机高压端口的第一共用管路依次串联连接构成，所述的第一有机朗肯工质循环管路上设置有第四控制阀门，所述的第二有机朗肯工质循环管路上设置有第六控制阀门，所述的第三有机朗肯工质循环管路上设置有第一控制阀门，连接冷凝器的第二热交换通路采用冷却水循环，并且在连接冷凝器的冷却水入口侧的第二热交换通路上设置有第九控制阀门，在连接冷凝器的冷却水出口侧的第二热交换通路上设置有第八控制阀门。

所述的压缩膨胀一体机是由压缩膨胀机和连接在所述压缩膨胀机输出端的双功能永磁电机构成，其中，压缩膨胀机为涡旋式压缩膨胀机或双螺杆式压缩膨胀机或单螺杆式压缩膨胀机，所述压缩膨胀机的高压端和低压端构成压缩膨胀一体机的高压端和低压端，在热泵模式下，所述的双功能永磁电机以电动机模式运行，驱动压缩膨胀机以压缩模式运行，在有机朗肯循环发电模式下，所述的压缩膨胀机以膨胀模式运行，驱动双功能永磁电机发电。

所述的压缩膨胀一体机是由永磁涡旋式压缩机构成，其中，所述永磁涡旋式压缩机的供油方式采用离心式供油机构，并且所述永磁涡旋式压缩机高压端为双向循环通道，所述永磁涡旋式压缩机的高压端和低压端构成压缩膨胀一体机的高压端和低压端。

所述的冷凝器和蒸发器采用板式换热器或管壳式换热器或套管式换热器。

所述的工质泵采用多级离心泵或螺杆泵或叶片泵。

系统循环工质为低沸点有机工质。