一種可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括熱源側(cè)循環(huán)回路和冷卻水循環(huán)回路，所述熱源側(cè)循環(huán)回路和冷卻水循環(huán)回路之間設(shè)置溫度控制裝置，通過溫度控制裝置的控制電磁閥門實現(xiàn)對熱源側(cè)循環(huán)回路和冷卻水循環(huán)回路的溫度控制；本發(fā)明可以實現(xiàn)對較低品位熱量的利用，從而降低化石能源消耗和污染排放，使用有機工作介質(zhì)的有機朗肯循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以從溫度為80℃到370℃的中低溫?zé)嵩粗休敵鲭娔艿耐瑫r為用戶輸出熱能，從而使系統(tǒng)的整體經(jīng)濟性得到提高。
【專利說明】—種可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，尤其是一種可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的提高，煤炭、室友和天然氣等化石能源的消耗量急劇上升，且隨之產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境污染與溫室效應(yīng)。能源危機與環(huán)境污染已成為當(dāng)今社會亟待解決的問題。在此背景下，太陽能作為清潔的可再生能源，在作為替代能源與保護環(huán)境方面起到了重要的作用。
[0003]太陽能發(fā)電主要有光-電與光-熱-電兩種生產(chǎn)方式。其中，光-電生產(chǎn)由于效率過于低下，不能起到節(jié)能減排的作用。光-熱-電則是一種很好的新型發(fā)電方式。而將太陽能發(fā)電與有機朗肯循環(huán)聯(lián)合起來的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，更能夠提高節(jié)能減排的效果。
[0004]所謂有機朗肯循環(huán)，即在傳統(tǒng)朗肯循環(huán)中采用有機工質(zhì)(如R113，R123等)代替水作為工質(zhì)推動膨脹機做功。將蒸汽朗肯循環(huán)中的工質(zhì)由水替換為有機物。利用比水沸點低的有機工質(zhì)進行朗肯動力循環(huán)，可以使朗肯動力循環(huán)能夠利用溫度較低的熱能。近年來，有機朗肯循環(huán)的研究工作在國內(nèi)外大力進行，它是利用低品位熱能的理想方式。由于有機物的沸點較低，在相同蒸發(fā)溫度下，氣體密度較大，同樣的質(zhì)量流量下，有機工質(zhì)體積流量較小，從而膨脹機的體積也較小，更適用于生產(chǎn)。
[0005]基于太陽能和有機朗肯循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)，可以實現(xiàn)較好的節(jié)能減排效果。但是在該系統(tǒng)中，溫度方面存在兩方面的問題:一是太陽能集熱器的集熱溫度在300-400°C，但對于有機朗肯循環(huán)來講，其所需的熱源溫度往往在160°C。過高的熱源溫度會導(dǎo)致有機工質(zhì)在進入膨脹機時溫度過高，對于封閉式膨脹機，電機與膨脹機構(gòu)封閉在一起，過高的溫度會導(dǎo)致電機損壞；二是冷卻水在冷凝器中與有機工質(zhì)換熱，在冷凝器出口冷卻水所能達(dá)到的溫度往往在40°C左右，低于熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)熱水的溫度要求。這兩方面的問題會導(dǎo)致熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不能安全運行，同時達(dá)不到生產(chǎn)要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對較低品位熱量的利用，從而降低化石能源消耗和污染排放，使用有機工作介質(zhì)的有機朗肯循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以從溫度為80°C到370°C的中低溫?zé)嵩粗休敵鲭娔艿耐瑫r為用戶輸出熱能，從而使系統(tǒng)的整體經(jīng)濟性得到提高。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
一種可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括熱源側(cè)循環(huán)回路和冷卻水循環(huán)回路，所述熱源側(cè)循環(huán)回路和冷卻水循環(huán)回路之間設(shè)置溫度控制裝置，通過溫度控制裝置的控制電磁閥門實現(xiàn)對熱源側(cè)循環(huán)回路和冷卻水循環(huán)回路的溫度控制；
熱源側(cè)循環(huán)回路:包括太陽能集熱器、熱媒流體泵和發(fā)生器，所述太陽能集熱器的熱媒水出口經(jīng)過熱媒流體泵與溫度控制裝置連接，溫度控制裝置與發(fā)生器的熱媒水入口連接，發(fā)生器的熱媒水出口與太陽能集熱器的熱媒水入口連接；
冷卻水循環(huán)回路:包括冷凝器、用戶裝置和冷卻水泵，所述冷凝器的冷卻水出口通過溫度控制裝置經(jīng)過用戶裝置與冷卻泵的入口連接，冷卻泵的出口與冷凝器的冷卻水入口連接;
溫度控制裝置:包括中央控制器，所述溫度控制裝置的熱媒流體入口與第一控制器的入口連接，第一控制器的第一出口、第二出口均與中央控制器的熱媒入口相連，中央控制器的熱媒流體出口與溫度控制裝置的熱媒流體出口連接，溫度控制裝置的冷卻水入口與第二控制器的第一入口連接，第二控制器的第一出口、第二出口均與中央控制器的冷卻水出口連接；所述溫度控制裝置還包括第一溫度探頭、第二溫度探頭和計算機模塊，中央控制器的熱媒流體出口通過第一溫度探頭與計算機模塊的第一入口連接，中央控制器的冷卻水出口通過第二溫度探頭與計算機模塊的第二入口連接，計算機模塊的輸出分別與第一控制器、第二控制器連接；
所述可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)還包括與熱源側(cè)循環(huán)回路、冷卻水循環(huán)回路相匹配的有機工質(zhì)循環(huán)回路，包括發(fā)生器、膨脹機、冷凝器、工質(zhì)泵、預(yù)熱器和過熱器，所述發(fā)生器的工質(zhì)出口與過熱器的入口連接，過熱器的出口與膨脹機的工質(zhì)入口連接，膨脹機的工質(zhì)出口與冷凝器的工質(zhì)入口連接，冷凝器的工質(zhì)出口通過工質(zhì)泵的入口連接，工質(zhì)泵的出口與預(yù)熱器的入口連接，預(yù)熱器的出口與發(fā)生器的工質(zhì)入口連接；
所述熱源側(cè)循環(huán)回路中，熱媒流體泵與溫度控制裝置的入口連接，溫度控制裝置的出口與發(fā)生器的熱媒水入口連接；所述冷卻水循環(huán)回路中，冷凝器的冷卻水出口與溫度控制裝置的冷卻水入口連接，溫度控制裝置的冷卻水出口經(jīng)過用戶裝置與冷卻泵的入口連接。
[0008]所述膨脹機可選用開啟式膨脹機或者是半封閉式膨脹機或者是封閉式膨脹機；
所述換熱器采用管殼式換熱器或者是套管式換熱器；
所述組成機構(gòu)內(nèi)的工質(zhì)可以采用純工質(zhì)或者是混合工質(zhì)。
[0009]通過以上技術(shù)方案，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
1.本發(fā)明提供的溫度控制裝置，可以有效控制有機朗肯循環(huán)中有機工質(zhì)發(fā)生溫度，使其在該溫度下由液態(tài)工質(zhì)發(fā)生成為過熱氣態(tài)工質(zhì)，而后進入膨脹機膨脹做功。當(dāng)有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)采用封閉式膨脹機時，此時為保障發(fā)電機的正常運行，系統(tǒng)中的溫度控制裝置可以控制有機工質(zhì)過熱度，以避免溫度過高損毀發(fā)電機。
[0010]2.本發(fā)明提供的溫度控制裝置，可以保證系統(tǒng)生產(chǎn)的熱水溫度滿足用戶需求。避免系統(tǒng)熱水溫度過低，用戶使用還需再熱的情況發(fā)生。
[0011]3.本發(fā)明使用太陽能作為系統(tǒng)動力，太陽能是一種可再生的清潔能源，滿足節(jié)能減排的要求。
[0012]4.本發(fā)明中的有機朗肯循環(huán)，是對低品位熱能的一種有效利用，在能源匱乏的形勢下，可實現(xiàn)節(jié)能減排。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；
圖2為本發(fā)明中的溫度控制裝置；
其中:I為溫度控制裝置，2為發(fā)生器，3為膨脹機，4為發(fā)電機，5為冷凝器，6為工質(zhì)泵，7為太陽能集熱器，8為熱媒流體泵，9為用戶裝置，10為冷卻水泵，C-1為第一控制器，C-2為第二控制器，11為中央控制器，12為第一溫度探頭，13為第二溫度探頭，14為計算機模塊，15為預(yù)熱器，16為過熱器。

【具體實施方式】
[0014]附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0015]本發(fā)明公開的一種可控水溫的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括溫度控制裝置1、發(fā)生器2、膨脹機3、發(fā)電機4、冷凝器5、工質(zhì)泵6、太陽能集熱器7、熱媒流體泵8、用戶裝置9、冷卻水泵10。其中溫度控制裝置I包含第一溫度探頭12、第二溫度探頭13和計算機模塊14等機構(gòu)。該系統(tǒng)的熱源采用太陽能，發(fā)電循環(huán)為有機朗肯循環(huán)。
[0016]本發(fā)明中的溫度控制裝置1，在系統(tǒng)運行時，第一控制器C-1、第二控制器C-2的入口與出口均處于常開狀態(tài)。
[0017]有機工質(zhì)循環(huán)過程為:過熱氣體有機工質(zhì)從發(fā)生器2的工質(zhì)出口流出，通過過熱器16進入膨脹機3入口，經(jīng)過膨脹后，從膨脹機3出口流出，隨后進入冷凝器5的工質(zhì)入口，冷凝成為液體工質(zhì)，從冷凝器5的工質(zhì)出口流出，經(jīng)過工質(zhì)泵6升壓，從發(fā)生器2的工質(zhì)入口通過預(yù)熱器15進入發(fā)生器2進行發(fā)生過程。
[0018]熱媒流體循環(huán)過程為:熱媒流體從太陽能集熱器7的出口流出，進入熱媒流體泵8，經(jīng)升壓后，進入溫度控制裝置I的熱媒流體入口，然后進入第一控制器C-1的入口，不進行換熱的熱媒流體從第一控制器C-1的第一出口流出，進行換熱的熱媒流體從第一控制器C-1的第二出口流出，兩流體均從中央控制器11的熱媒流體入口進入中央控制器11，從中央控制器11的熱媒流體出口流出，經(jīng)過溫度控制裝置I的熱媒流體出口，進入發(fā)生器2的熱媒流體入口，在發(fā)生器2中對有機工質(zhì)加熱，然后從發(fā)生器2的熱媒流體出口流出，從太陽能集熱器7的熱媒流體入口回到太陽能集熱器7。
[0019]冷卻水從用戶裝置9的出口流出，進入冷卻水泵10，經(jīng)升壓后，進入冷凝器5的冷卻水入口，在冷凝器5中從有機工質(zhì)吸熱，然后從冷凝器5的冷卻水出口流出，進入溫度控制裝置I的冷卻水入口，然后進入第二控制器C-2的入口，不進行換熱的冷卻水從第二控制器C-2的第一出口流出，進行換熱的冷卻水從第二控制器C-2的第二出口流出，兩流體均從中央控制器11的冷卻水入口進入中央控制器11，從中央控制器11的冷卻水出口流出，經(jīng)過溫度控制裝置I的冷卻水出口流出，進而從用戶裝置9的入口流向用戶。
[0020]本發(fā)明通過第一溫度探頭12和第二溫度探頭13測量經(jīng)過中央控制器11后冷熱流體的溫度，輸入到計算機模塊14，然后輸出對第一控制器C-1和第二控制器C-2進行控制，調(diào)整熱媒流體與冷卻水進行換熱的流量，從而實現(xiàn)熱媒流體和冷卻水的溫度控制。
[0021]本發(fā)明中的高溫?zé)嵩床捎锰柲埽幌抻谔柲?，可達(dá)到適宜溫度并符合實際生產(chǎn)條件的低品位熱源均可采用。
[0022]本發(fā)明中的用戶裝置9，具體包含送向用戶的冷卻水管道、補水泵等裝置，具體結(jié)構(gòu)不做詳述，不限制形式。
[0023]本發(fā)明中所述發(fā)生器2、冷凝器5、中央控制器11均采用現(xiàn)有中央控制器，具體結(jié)構(gòu)不做詳述，不限制形式。
【權(quán)利要求】
1.一種可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:包括熱源側(cè)循環(huán)回路和冷卻水循環(huán)回路，所述熱源側(cè)循環(huán)回路和冷卻水循環(huán)回路之間設(shè)置溫度控制裝置，通過溫度控制裝置的控制電磁閥門實現(xiàn)對熱源側(cè)循環(huán)回路和冷卻水循環(huán)回路的溫度控制； 熱源側(cè)循環(huán)回路:包括太陽能集熱器、熱媒流體泵和發(fā)生器，所述太陽能集熱器的熱媒水出口經(jīng)過熱媒流體泵與溫度控制裝置連接，溫度控制裝置與發(fā)生器的熱媒水入口連接，發(fā)生器的熱媒水出口與太陽能集熱器的熱媒水入口連接； 冷卻水循環(huán)回路:包括冷凝器、用戶裝置和冷卻水泵，所述冷凝器的冷卻水出口通過溫度控制裝置經(jīng)過用戶裝置與冷卻泵的入口連接，冷卻泵的出口與冷凝器的冷卻水入口連接; 溫度控制裝置:包括中央控制器，所述溫度控制裝置的熱媒流體入口與第一控制器的入口連接，第一控制器的第一出口、第二出口均與中央控制器的熱媒入口相連，中央控制器的熱媒流體出口與溫度控制裝置的熱媒流體出口連接，溫度控制裝置的冷卻水入口與第二控制器的第一入口連接，第二控制器的第一出口、第二出口均與中央控制器的冷卻水出口連接；所述溫度控制裝置還包括第一溫度探頭、第二溫度探頭和計算機模塊，中央控制器的熱媒流體出口通過第一溫度探頭與計算機模塊的第一入口連接，中央控制器的冷卻水出口通過第二溫度探頭與計算機模塊的第二入口連接，計算機模塊的輸出分別與第一控制器、第二控制器連接； 所述可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)還包括與熱源側(cè)循環(huán)回路、冷卻水循環(huán)回路相匹配的有機工質(zhì)循環(huán)回路，包括發(fā)生器、膨脹機、冷凝器、工質(zhì)泵、預(yù)熱器和過熱器，所述發(fā)生器的工質(zhì)出口與過熱器的入口連接，過熱器的出口與膨脹機的工質(zhì)入口連接，膨脹機的工質(zhì)出口與冷凝器的工質(zhì)入口連接，冷凝器的工質(zhì)出口通過工質(zhì)泵的入口連接，工質(zhì)泵的出口與預(yù)熱器的入口連接，預(yù)熱器的出口與發(fā)生器的工質(zhì)入口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述熱源側(cè)循環(huán)回路中，熱媒流體泵與溫度控制裝置的入口連接，溫度控制裝置的出口與發(fā)生器的熱媒水入口連接；所述冷卻水循環(huán)回路中，冷凝器的冷卻水出口與溫度控制裝置的冷卻水入口連接，溫度控制裝置的冷卻水出口經(jīng)過用戶裝置與冷卻泵的入口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述膨脹機可選用開啟式膨脹機或者是半封閉式膨脹機或者是封閉式膨脹機。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱器采用管殼式換熱器或者是套管式換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控水溫的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述組成機構(gòu)內(nèi)的工質(zhì)可以采用純工質(zhì)或者是混合工質(zhì)。
【文檔編號】F24H4/02GK104296420SQ201410493832
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】陳九法, 曹政 申請人:南京溧馬新能源科技有限公司, 東南大學(xué)