申请日2013.04.03
公开(公告)日2013.08.14
IPC分类号F25B30/06; F24D3/18
摘要
本发明的目的在于提供污水能和沼气能联合热泵供热系统，沼气经预热器进入沼气发动机燃烧，再经水/废气换热器，然后通过预热器后排出;污水通过污水泵进入污水蒸发器，经换热后排出;压缩机的曲轴连接沼气发动机的动力轴，污水蒸发器中添加制冷剂，制冷剂吸收污水的热量蒸发后，经气液分离器后被压缩机吸入，再经冷凝器后返回污水蒸发器;加热循环泵与循环水补给泵相连通，在加热循环泵和循环水补给泵之间安装第一电磁阀，水经加热循环泵依次进入冷凝器、水/废气换热器换热，然后储存到储热水箱，储热水箱连通用户。本发明节省了电能，对环境污染小，同时回收利用沼气发动机的废气余热和带有大量热能的生活污水源，实现了能量品质的提升。
权利要求书
1.污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征是：包括沼气能利用部分、 污水能利用部分、热泵机组工作部分、用户供热系统;沼气能利用部分包括预 热器、沼气发动机、水/废气换热器，沼气经预热器进入沼气发动机燃烧，再经 水/废气换热器，然后通过预热器后排出;污水能利用部分包括污水泵、污水蒸 发器，污水通过污水泵进入污水蒸发器，经换热后排出;热泵机组工作部分包 括压缩机、冷凝器、污水蒸发器、气液分离器，压缩机的曲轴连接沼气发动机 的动力轴，污水蒸发器中添加制冷剂，制冷剂吸收污水的热量蒸发后，经气液 分离器后被压缩机吸入，再经冷凝器后返回污水蒸发器;用户供热系统包括冷 凝器、水/废气换热器、储热水箱、加热循环泵、循环水补给泵，加热循环泵与 循环水补给泵相连通，在加热循环泵和循环水补给泵之间安装第一电磁阀，水 经加热循环泵依次进入冷凝器、水/废气换热器换热，然后储存到储热水箱，储 热水箱连通用户。
2.根据权利要求1所述的污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征是： 在预热器前设置脱硫装置，沼气在进入预热器前先流经脱硫装置，通过水/废气 换热器排出的气体经预热器后，再经脱硫装置排出。
3.根据权利要求1或2所述的污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征 是：在冷凝器和水/废气换热器之间的管路上设置第一温度传感器，并在该管路 上与用户之间设置第一旁通管路，第一旁通管路上设置第二电磁阀;加热循环 泵与储热水箱通过第二旁通管路相连通，在第二旁通管路上设置第三电磁阀， 储热水箱上安装第二温度传感器和液位计。
4.根据权利要求1或2所述的污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征 是：冷凝器和污水蒸发器之间安装节流装置，污水泵和污水蒸发器之间安装污 水过滤器。
5.根据权利要求3所述的污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征是： 冷凝器和污水蒸发器之间安装节流装置，污水泵和污水蒸发器之间安装污水过 滤器。
6.根据权利要求1或2所述的污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征 是：所述的污水蒸发器为离心式污水换热器，内部设有双层螺旋流道，污水蒸 发器的进口设置在顶端，污水蒸发器的出口设置在底端;所述的冷凝器为螺旋 扁管换热器。
7.根据权利要求3所述的污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征是： 所述的污水蒸发器为离心式污水换热器，内部设有双层螺旋流道，污水蒸发器 的进口设置在顶端，污水蒸发器的出口设置在底端;所述的冷凝器为螺旋扁管 换热器。
8.根据权利要求4所述的污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征是： 所述的污水蒸发器为离心式污水换热器，内部设有双层螺旋流道，污水蒸发器 的进口设置在顶端，污水蒸发器的出口设置在底端;所述的冷凝器为螺旋扁管 换热器。
9.根据权利要求5所述的污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征是： 所述的污水蒸发器为离心式污水换热器，内部设有双层螺旋流道，污水蒸发器 的进口设置在顶端，污水蒸发器的出口设置在底端;所述的冷凝器为螺旋扁管 换热器。
说明书
污水能和沼气能联合热泵供热系统
技术领域
本发明涉及的是一种供热系统。
背景技术
目前，国内生活热水的制取和供暖均采用燃油、燃煤等方式获得，对环境 污染大，成本高;同时污水带有的大量热能随着排放被白白浪费掉，对环境也 造成污染;有效回收利用污水的低温热能，可以实现能源的重复利用。沼气作 为一种优质的可再生生物质能源，具有资源广泛、价格低廉、废物利用、排放 清洁、热值较高及抗爆性好等特点。沼气能驱动沼气发动机做功是一种清洁、 高效的能源利用方式，不仅可以实现变废为宝，而且减少了温室气体的排放， 对环境更友好。另外，沼气发动机的排烟温度较高，回收利用这部分废气余热， 符合国家节能减排的要求。
传统的热泵在正常运行的过程中，必须消耗电能等高品位的能量来驱动压 缩机，节能效果不显著。而水源热泵在冬天进行供暖时，由于水温较低而使制 热量不足达不到用户要求，使得热泵的普及推广受到限制。同时，沼气发动机 的排烟温度可以达到600℃左右，如果不回收利用这部分废气余热，不仅加剧 了环境污染，而且浪费了能源。
如果能将污水能、沼气能和热泵技术有机的结合起来，不仅能实现污水能 的回收利用，减小污染，同时利用沼气能取代电能驱动热泵机组，实现低品位 能向高品位能的转变，并且采用余热回收技术，进一步加热循环水，达到给用 户供热的目的，提高了能量的综合利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供有效的综合回收利用污水热能和沼气发动机排放的 废气余热，以制取高温供热循环水，达到节能减排，提高环保性和经济性的目 的污水能和沼气能联合热泵供热系统。
本发明的目的是这样实现的：
本发明污水能和沼气能联合热泵供热系统，其特征是：包括沼气能利用部 分、污水能利用部分、热泵机组工作部分、用户供热系统;沼气能利用部分包 括预热器、沼气发动机、水/废气换热器，沼气经预热器进入沼气发动机燃烧， 再经水/废气换热器，然后通过预热器后排出;污水能利用部分包括污水泵、污 水蒸发器，污水通过污水泵进入污水蒸发器，经换热后排出;热泵机组工作部 分包括压缩机、冷凝器、污水蒸发器、气液分离器，压缩机的曲轴连接沼气发 动机的动力轴，污水蒸发器中添加制冷剂，制冷剂吸收污水的热量蒸发后，经 气液分离器后被压缩机吸入，再经冷凝器后返回污水蒸发器;用户供热系统包 括冷凝器、水/废气换热器、储热水箱、加热循环泵、循环水补给泵，加热循环 泵与循环水补给泵相连通，在加热循环泵和循环水补给泵之间安装第一电磁阀， 水经加热循环泵依次进入冷凝器、水/废气换热器换热，然后储存到储热水箱， 储热水箱连通用户。
本发明还可以包括：
1、在预热器前设置脱硫装置，沼气在进入预热器前先流经脱硫装置，通过 水/废气换热器排出的气体经预热器后，再经脱硫装置排出。
2、在冷凝器和水/废气换热器之间的管路上设置第一温度传感器，并在该 管路上与用户之间设置第一旁通管路，第一旁通管路上设置第二电磁阀;加热 循环泵与储热水箱通过第二旁通管路相连通，在第二旁通管路上设置第三电磁 阀，储热水箱上安装第二温度传感器和液位计。
3、冷凝器和污水蒸发器之间安装节流装置，污水泵和污水蒸发器之间安装 污水过滤器。
4、所述的污水蒸发器为离心式污水换热器，内部设有双层螺旋流道，污水 蒸发器的进口设置在顶端，污水蒸发器的出口设置在底端;所述的冷凝器为螺 旋扁管换热器。
本发明的优势在于：
一、回收利用污水的热能，实现了能量品质的提升。
二、采用沼气发动机作为动力来源，节省了高品位的电能，降低成本，对 环境友好。
三、实现了废气余热的回收利用，不仅提高了循环水温度，满足用户高温 供热的需求，而且能预热沼气，有助于沼气的充分燃烧。
四、通过温度传感器和液位计实现了系统的自动报警功能，同时液位计控 制循环水补给泵的开启和第一电磁阀的开启，保证了系统稳定安全的运行。
五、第三电磁阀所在旁通管路实现了热水的再加热，第二电磁阀所在的旁 通管路实现了适宜温度循环水的供给，满足用户不同用水需求，提高用户使用 的舒适性，同时减少了能源的消耗。
六、沼气能和污水能的综合利用，使得热泵供热不再受到温度和环境的局 限，回收的热量更多，同时保证了系统全天候的运行，提高了能量的综合利用 率。