[发明专利]基于直膨式太阳能热泵的液化石油气气化系统及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用直膨式太阳能热泵制取热水用以气化液化石油气的系统及应用，属于太阳能热泵技术和液化石油气气化技术领域。

背景技术

液化石油气是我国城市燃气的主要气源，2009年全国消耗液化石油气1340万吨。其中，很大比例的液化石油气以液态形式经气化器加热强制气化成气态后，由供气管网供给燃气用户。传统的液化石油气气化器主要以电加热热水，热水(50℃左右)通过间壁式换热方式，使液态液化石油气气化成气态。气化1000kg液态液化石油气大约需要消耗电能127kWh，能耗大，不符合我国当前的节能要求。

由于具有节能、高效、利用可再生能源等诸多优点，太阳能热泵技术已成为世界范围内研究和应用的一个热点。太阳能热泵分为间接膨胀式(简称间膨式)和直接膨胀式(简称直膨式)。同间膨式相比，直膨式太阳能热泵将太阳能集热器同时用作热泵的蒸发器，简化了系统，降低了成本；此外，集热器中的制冷剂不仅可以吸收太阳能，还可以吸收集热器周围的空气能，提高了系统的热力性能。所以，直膨式太阳能系统具有良好的商业实用化前景。

太阳能热泵系统的应用研究目前集中在以下三个领域：①建筑采暖；②制取生活热水；③多功能应用(冬季采暖+夏季空调+全年生活热水)。太阳能热泵用于建筑采暖，用途单一，且采暖期外，设备闲置，系统利用率低。太阳能热泵热水系统目前仅局限于居民用户和公共建筑的生活热水，且只适宜小范围采用，应用区域过大将导致热水管道保温成本明显增加。多功能太阳能热泵系统虽然大大提高了设备的利用率，但是系统结构复杂，系统投资大，而且这种系统应用范围受限，如在热带和亚热带地区冬季基本无采暖负荷、寒冷地区夏季基本无空调负荷，在这些区域，系统的低使用率降低了其在经济上的可行性。因此，拓宽应用领域对太阳能热泵技术的发展至关重要。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于直膨式太阳能热泵的液化石油气气化系统，它将直膨式太阳能热泵制取的中高温热水作为液态液化石油气的气化热源，能够全年保持较高效率运行，解决目前液化石油气气化能耗高的问题，拓宽太阳能热泵技术应用领域。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

一种基于直膨式太阳能热泵的液化石油气气化系统，该系统包括直膨式太阳能热泵、蓄热水箱、热水循环泵、气化器、液化石油气钢瓶组、各种连接管线和阀门等；

所述直膨式太阳能热泵主要由太阳能集热器、气液分离器、压缩机、冷凝器、储液器、过滤干燥器、视液镜和膨胀阀组成，上述各组成部分由管路依次连接，形成闭合的制冷剂循环通道，冷凝器用于加热蓄热水箱中的水；所述蓄热水箱底部设有热水输入端和排污口，顶部设有热水输出端；

所述气化器设有液相输入端、气相输出端、热水输入端和热水输出端，所述气化器的液相输入端通过液相管线和液化石油气钢瓶组的液相出口连接，所述气化器的气相输出端通过气相管线与供气管网相连，所述气化器的热水输出端通过回水管线经热水循环泵、第二阀门与蓄热水箱的热水输入端相连，蓄热水箱的热水输出端通过供水管线依次经止回阀、第一阀门、调温阀、辅助加热设备与气化器的热水输入端连接；

所述供水管线和回水管线之间连有旁通管，旁通管与调温阀连接；

所述热水循环泵入口处设置有补水管；

所述液化石油气钢瓶组的气相出口通过气相管线与供气管网相连。

所述直膨式太阳能热泵的制冷剂在太阳能集热器中直接蒸发，所述太阳能集热器是全裸式平板集热器或加装玻璃透明盖板、底部设保温层的平板型集热器，所述压缩机为变频压缩机，所述冷凝器直接沉浸于蓄热水箱内部；

所述蓄热水箱为承压式保温水箱；所述气化器为热水循环式气化器，内部设置光管螺旋形盘管或带有翅片的螺旋形盘管，热水在盘管内流动，盘管外为液化石油气；

所述辅助加热设备为快速燃气热水器、电加热器或其他热源，优选采用液化石油气为燃料的快速燃气热水器，快速燃气热水器通过气相管线经燃气电动阀、燃气调压器与液化石油气钢瓶组的气相出口连接。

上述气化系统的应用：用气低谷时，液化石油气钢瓶组中的液态液化石油气自然气化满足用气负荷，直膨式太阳能热泵制热，并将热量蓄存于蓄热水箱；用气高峰时，液化石油气钢瓶组中的液态液化石油气进入气化器，吸收来自蓄热水箱的热水的热量而强制气化，满足用气负荷；用气高峰且光照不足时，直膨式太阳能热泵制取的热量不足以提供气化所需热量，不足的气化热由辅助加热设备补足；直膨式太阳能热泵发生故障或检修时，关闭蓄热水箱的热水输入、输出端阀门，旁通管打开，辅助加热设备提供气化热，满足用气负荷。