CN212003365U - 一种供能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种供能系统，供能系统包括介质流路，具有能够在其中流动的传热介质；热源，对介质流路中的传热介质进行加热，位于热源下游的介质流路具有第一支路和第二支路；外热式发动机，设置于第一支路，被热源加热的第一支路中的传热介质向外热式发动机供热；热/冷负载，设置于第二支路，被热源加热的第二支路中的传热介质向热/冷负载供热；热源加热后的传热介质在介质流路中流动，传热介质分别对第一支路的外热式发动机和第二支路的热/冷负载供热，外热式发动机吸收热量实现热功转换，外热式发动机稳定运行，热/冷负载吸收热量产生热负荷或冷负荷，缓解了能源浪费的问题，实现了多联供需求。

Description

一种供能系统

技术领域

本实用新型涉及多联供技术领域，具体为一种供能系统。

背景技术

外热式发动机采用外部加热，具有能源适应性好的突出优点。以斯特林发动机为例，它是一种外部供热(或燃烧)的活塞式发动机，利用密封在回路中的工质气体周期性膨胀和压缩，实现热能向机械功的转化。

外热式发动机与发电机连接，发动机运转，带动发电机对外发电。

在传统的太阳能聚光外热式发动机热发电系统和热电联供系统中，多为直接将高温的聚焦光斑直接加热外热式发动机加热器，不易实现加热管壁面温度的均匀加热，限制了外热式发动机连续、稳定、高效运转。

采用导热油作为热媒体加热仅限于中低温差外热式发动机的运行，采用导热盐作为热媒体在停机检修时，熔盐容易凝固，堵塞管道。

外热式发动机难以利用来自热源的全部热能，造成能源利用的浪费。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种供能系统，以传热介质作为热媒介加热外热式发动机，可以有效利用传热介质在回路中流动传递热量，缓解了直接加热外热式发动机加热器造成的管壁不均匀问题，易于实现外热式发动机的均匀稳定运行；除外热式发动机外，回路中设置有热负载和冷负载，通过开闭介质流路，改变传热介质流通的路径，实现能源的高效梯级利用，可以有效解决背景技术中的问题。

本实用新型提供的供能系统，包括：

介质流路，具有能够在其中流动的传热介质；

热源，对介质流路中的传热介质进行加热，位于热源下游的介质流路具有第一支路和第二支路；

外热式发动机，设置于第一支路，被热源加热的第一支路中的传热介质向外热式发动机供热；以及

热/冷负载，设置于第二支路，被热源加热的第二支路中的传热介质向热/冷负载供热。

通过采用上述技术方案，热源加热后的传热介质在介质流路中流动，传热介质分别对第一支路的外热式发动机和第二支路的热/冷负载供热，外热式发动机吸收热量实现热功转换，外热式发动机稳定运行，热/冷负载吸收热量产生热负荷或冷负荷，缓解了能源浪费的问题，实现了多联供需求。

本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，还包括：

发电机，发电机与外热式发动机连接。

通过采用上述技术方案，传热介质供热的外热式发动机被加热，外热式发动机被提供高温热源，驱动外热式发动机运转，带动发电机发电，产生电负荷。

本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，还包括：

介质加热器，热源与介质加热器相连。

通过采用上述技术方案，不同热源可以在介质加热器中互补，为加热传热介质提供稳定场所。

本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，还包括：

介质循环泵，位于热源上游的介质流路具有介质循环泵，介质流路中的传热介质经外热式发动机或热/冷负载后回到介质循环泵。

通过采用上述技术方案，传热介质在介质加热器中被加热，经介质流路携带热量流动至各个负载处，加热负载后，经介质流路回到介质循环泵，进入介质循环泵的介质压力升高后，传热介质再次进入介质加热器被加热，形成热量传递回路。

本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，还包括：

第三支路，第三支路位于热源下游的介质流路中；

旁通阀，旁通阀设置于第三支路，被热源加热的第三支路中的传热介质经介质循环泵回到介质加热器。

通过采用上述技术方案，传热介质从第一支路流出后，介质流量过多，通过旁通阀可以经由第三支路回到介质循环泵，再次回到介质加热器，在介质加热器中被加热。

本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，还包括：

工质净化装置,设置于热源上游，工质净化装置出口处与介质循环泵相连，工质净化装置能够直接向介质循环泵补充传热介质。

通过采用上述技术方案，传热介质中的杂质被工质净化装置除去，再进入介质流路在系统中循环，缓解了系统被传热介质中的杂质腐蚀或结渣的问题。

本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，还包括：

疏水阀，设置于介质循环泵入口处，与介质循环泵和工质净化装置相连，能够将介质流路中的凝结水排到工质净化装置内。

通过采用上述技术方案，传热介质为水蒸气时，由于经过的管路较长，经过负载后的水蒸气回到介质循环泵时，可能会产生较多的凝结水，因此水蒸气再次进入介质循环泵之前要先经过疏水阀，水蒸气中产生的凝结水进入工质净化装置，减少水蒸气携带的凝结水对介质循环泵的损坏，进而对水蒸汽流动造成影响，影响循环系统的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一所提供的供能系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二至实施例五所提供的供能系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一和实施例二所提供的供能系统的结构简图；

图4为图2中工质净化装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例三所提供的供能系统的结构简图；

图6为本实用新型实施例四所提供的供能系统的结构简图；

图7为本实用新型实施例五所提供的供能系统的结构简图。

附图标记：1-能源联供系统本体单元；2-工质净化装置；2a-水源；2b- 除盐装置；2c-除氧装置；2d-储水箱；2e-给水泵；2f-给水阀；2g-蒸汽发生器；3-介质循环泵；4-控制单元；5-可调负荷；6-热负载；7-冷负载；8- 冷负载发生器；9-冷负载介质入口阀一；10-热负载介质入口阀一；11-旁通阀；12-外热式发动机；13-介质加热室；14-外热式发动机加热器；15- 发电机；16-外热式发动机介质入口阀；17-冷负载介质入口阀二；18-热负载介质入口阀二；19-介质总阀；20-热源；21-介质流路；211-第一支路； 212-第二支路；213-第三支路；22-介质加热器；23-疏水阀；24-传热介质。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

结合图1和图3，本实用新型的一个实施方式如下：

一种供能系统，包括能源联供系统本体单元1、控制单元4、可调负荷5、热源20；

其中，能源联供系统本体单元1包括：

介质流路21，具有能够在其中流动的传热介质24；

热源20，对介质流路21中的传热介质24进行加热，位于热源20下游的介质流路21具有第一支路211和第二支路212；

外热式发动机12，设置于第一支路211，被热源20加热的第一支路 211中的传热介质24向外热式发动机12供热；

热/冷负载，设置于第二支路212，被热源20加热的第二支路212中的传热介质24向热/冷负载供热；

发电机15，与外热式发动机12连接，被传热介质24供热的外热式发动机12带动发电机15发电；

介质加热器22，连接热源20；

介质循环泵3，位于热源20上游的介质流路21具有介质循环泵3，介质流路21中的传热介质24经外热式发动机12或热/冷负载后回到介质循环泵3；

第三支路213，位于热源20下游的介质流路21中；

旁通阀11，设置于第三支路213，被热源20加热的第三支路213中的传热介质24经介质循环泵3回到介质加热器22。

其中，热源20包括主要热源和辅助热源；

热负载6设为散热取暖器，冷负载7设为吸收式制冷机。

其中，可调负荷5可以为冷负荷、热负荷以及电负荷中的任意种。

其中，能源联供系统本体单元1还包括：

介质加热室13、外热式发动机加热器14、介质总阀19、外热式发动机介质入口阀16、冷负载介质入口阀一9、冷负载介质入口阀二17、热负载介质入口阀一10、热负载介质入口阀二18和冷负载发生器8；

介质循环泵3、介质加热器22、介质总阀19、外热式发动机介质入口阀16、介质加热室13通过介质流路21依次相连，介质加热室13内布置有外热式发动机加热器14。

介质加热室13另一侧连接三个管路，其中第一管路依次连接冷负载介质入口阀一9和冷负载发生器8，第二管路依次连接热负载介质入口阀一10和热负载6，第三管路连接旁通阀11；

介质总阀19还与热负载介质入口阀二18和热负载6通过管路依次相连；

介质总阀19还与冷负载介质入口阀二17和冷负载发生器8通过管路依次相连。

在本实施例一中，传热介质24采用空气，且存储于高压储气瓶内。

主要热源采用太阳能，太阳能可以为塔式、碟式、槽式和菲涅尔式等聚光方式；

辅助热源采用储能和天然气。

外热式发动机加热器14采用管束式，外热式发动机12采用α型斯特林发动机，外热式发动机12的做功工质可以为氦气、氮气、空气、二氧化碳等气体中的一种或多种。

冷负载7采用单级单效吸收式制冷机，冷负载7的工质对可以是溴化锂-水溶液也可以是氨-水溶液。

传热介质24为能源联供系统本体单元1补充介质，传热介质24先后经过介质循环泵3和介质加热器22，传热介质24再依次经过介质总阀19 和外热式发动机介质入口阀16进入介质加热室13，在介质加热室13内传热介质24对外热式发动机加热器14加热，为外热式发动机12提供高温热源，驱动外热式发动机12运转，带动发电机15发电。

传热介质24经过介质加热室13后温度降低，传热介质24从介质加热室13出来后，通过介质流路21分三路传送。

第一路传热介质24经过冷负载介质入口阀一9进入冷负载发生器8，加热冷负载发生器8的蒸发剂，产生蒸发剂蒸汽，蒸发剂蒸汽经过冷负载 7的其它部件产生冷能，传热介质24经过冷负载发生器8后温度进一步降低，成为低温介质，低温介质通过介质流路21进入介质循环泵3。

第二路传热介质24经过热负载介质入口阀一10进入热负载6，为室内供暖提供热量，介质经过热负载6后温度进一步降低，成为低温介质，低温介质通过介质流路21进入介质循环泵3。

第三路传热介质24的路线有以下三种，

如果介质加热室13出口的介质流量大于热负载6和/或冷负载供热所需介质流量，至少部分传热介质24通过旁通阀11进入介质循环泵3；

如果介质加热室13出口的介质流量不足以加热热负载6，介质总阀19出来的一部分传热介质24经过热负载介质入口阀二18进入热负载6，进行补充加热；

如果介质加热室13出口的介质流量不足以加热冷负载发生器8内的蒸发剂，介质总阀19出来的传热介质24经过冷负载介质入口阀二17进入冷负载发生器8，进行补充加热。

介质循环泵3的介质压力升高后，传热介质24进入介质加热器22再次加热，如此循环。

本实施例还提供了一种供能系统的控制方法，包括步骤：

加热步骤：加热传热介质24；

供热步骤：利用加热步骤中的传热介质24向外热式发动机12和/或热 /冷负载供热；以及

多联供步骤：调节所述供热步骤中向外热式发动机12和/或所述热/ 冷负载供热的传热介质24的介质流量。

通过采用上述技术方案，通过对向外热式发动机12和/或热/冷负载供热的传热介质24的介质流量的调节实现能源的充分利用以及合理分配。

控制单元4可以根据可调负荷5调节主要热源和辅助热源的供热量，也可以调节能源联供系统本体单元1适应不同的可调负荷5；介质循环泵3可以调节补充能源联供系统本体单元1的介质流量和介质压力。

通过调节介质循环泵3、介质总阀19、外热式发动机介质入口阀16、热负载介质入口阀一10、热负载介质入口阀二18、冷负载介质入口阀一 9、冷负载介质入口阀二17和旁通阀11，实现冷、热、电联供和冷、热、电负荷的协调匹配。

实施例二

结合图2、图3和图4，本实用新型的其他实施方式如下：

本实施例二与实施例一的主要区别在于本技术方案采用的传热介质 24为水蒸气。

实施例二与实施例一的另一区别为，能源联供系统本体单位1内加设疏水阀23和工质净化装置2。

工质净化装置2包括水源2a、除盐装置2b、除氧装置2c、储水箱2d、给水泵2e、给水阀2f、蒸汽发生器2g。

水源2a的补给水先经过除盐装置2b除去水中的盐类杂质；再经过除氧装置2c除去水中的氧气等气体，避免循环系统的结渣和腐蚀；然后依次经过给水泵2e和给水阀2f，进入蒸汽发生器2g，产生作为传热介质24 的水蒸气，为能源联供系统本体单元1提供传热介质。

水蒸气在进入介质循环泵3之前经过疏水阀23，水蒸气中产生的凝结水通过疏水阀23进入储水箱2d，经储水箱2d、给水泵2e、给水阀2f、蒸汽发生器2g后，水蒸气进入介质循环泵3。

在实施例一的基础上，主要热源采用了碟式聚光太阳能，辅助热源采用了储能和天然气。

外热式发动机加热器14采用翅片式，可以有效增加换热面积。

外热式发动机12采用四缸双作用斯特林发动机，可以有效提高机器的紧凑型，减小系统的占地面积。

外热式发动机12的做功工质采用氦气。

冷负载7采用单级单效吸收式制冷机，冷负载7的工质对采用溴化锂 -水溶液。

控制单元4通过调节介质循环泵3、介质总阀19、外热式发动机介质入口阀16、热负载介质入口阀一10、热负载介质入口阀二18、冷负载介质入口阀一9、冷负载介质入口阀二17和旁通阀11，实现冷、热、电联供和冷、热、电负荷的协调匹配。

实施例三

结合图2、图4和图5，本实用新型的其他实施方式如下：在实施例二的基础上，主要热源采用是太阳能，太阳光经过二次碟式聚光镜加热单元聚光后加热介质加热器22，辅助热源为天然气。

在夏天或气温较高时，控制单元4通过调节介质循环泵3、介质总阀 19、外热式发动机介质入口阀16、冷负载介质入口阀一9、冷负载介质入口阀二17和旁通阀11，关闭热负载介质入口阀一10和热负载介质入口阀二18，传热介质24在加热外热式发动机加热器14产生电能的同时，加热冷负载发生器8进而产生冷能，实现冷、电联供和冷、电负荷的协调匹配。

实施例四

结合图2、图4和图6，本实用新型的其他实施方式如下：在实施例二的基础上，主要热源采用是太阳能，太阳光经过二次碟式聚光镜加热单元聚光后加热介质加热器22，辅助热源为天然气。

在冬天或气温较低时，控制单元4可以通过调节介质循环泵3、介质总阀19、外热式发动机介质入口阀16、热负载介质入口阀一10、热负载介质入口阀二18和旁通阀11，关闭冷负载介质入口阀一9和冷负载介质入口阀二17，传热介质24在加热外热式发动机加热器14产生电能的同时，加热热负载6供暖，实现热、电联供和热、电负荷的协调匹配。

实施例五

结合图2、图4和图7，本实用新型的其他实施方式如下：在实施例二的基础上，主要热源采用是太阳能，太阳光经过二次碟式聚光镜加热单元聚光后加热介质加热器22，辅助热源为天然气。

在不需要热、冷负荷时，控制单元4通过调节介质循环泵3、介质总阀19、外热式发动机介质入口阀16和旁通阀11，关闭热负载介质入口阀一10、热负载介质入口阀二18、冷负载介质入口阀一9和冷负载介质入口阀二17，传热介质24只加热外热式发动机加热器14产生电能。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种供能系统，其特征在于，包括：

介质流路(21)，具有能够在其中流动的传热介质(24)；

热源(20)，对所述介质流路(21)中的所述传热介质(24)进行加热，位于所述热源(20)下游的所述介质流路(21)具有第一支路(211)和第二支路(212)；

外热式发动机(12)，设置于所述第一支路(211)，被所述热源(20)加热的所述第一支路(211)中的所述传热介质(24)向所述外热式发动机(12)供热；以及

热/冷负载，设置于所述第二支路(212)，被所述热源(20)加热的所述第二支路(212)中的所述传热介质(24)向所述热/冷负载供热。

2.如权利要求1所述的供能系统，其特征在于，还包括：

发电机(15)，与所述外热式发动机(12)连接，被所述传热介质(24)供热的所述外热式发动机(12)带动所述发电机(15)发电。

3.如权利要求1所述的供能系统，其特征在于，还包括：

介质加热器(22)，连接所述热源(20)。

4.如权利要求3所述的供能系统，其特征在于，还包括：

介质循环泵(3)，位于所述热源(20)上游的所述介质流路(21)具有所述介质循环泵(3)，所述介质流路(21)中的所述传热介质(24)经所述外热式发动机(12)或所述热/冷负载后回到所述介质循环泵(3)。

5.如权利要求4所述的供能系统，其特征在于，还包括：

第三支路(213)，位于所述热源(20)下游的所述介质流路(21)中；

旁通阀(11)，设置于所述第三支路(213)，被所述热源(20)加热的所述第三支路(213)中的所述传热介质(24)经所述介质循环泵(3)回到所述介质加热器(22)。

6.如权利要求4所述的供能系统，其特征在于，还包括：

工质净化装置(2)，设置于所述热源(20)上游，所述工质净化装置(2)出口处与所述介质循环泵(3)相连，所述工质净化装置(2)能够直接向所述介质循环泵(3)补充传热介质(24)。

7.如权利要求6所述的供能系统，其特征在于，还包括：

疏水阀(23)，设置于所述介质循环泵(3)入口处，与所述介质循环泵(3)和所述工质净化装置(2)相连，能够将所述介质流路(21)中的凝结水排到所述工质净化装置(2)内。

Images