一種適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，包括泵、蒸發(fā)過熱器、透平、發(fā)電機(jī)、高壓發(fā)生器、多熱源混合低壓發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、溶液泵、低溫溶液換熱器、高溫溶液換熱器以及節(jié)流閥V1～V5、閘閥V01～V05和三通V00，其中：泵、蒸發(fā)過熱器、透平、發(fā)電機(jī)、高壓發(fā)生器、多熱源混合低壓發(fā)生器及閘閥V01～V05和三通V00構(gòu)成氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)，高壓發(fā)生器、多熱源混合低壓發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、溶液泵、低溫溶液換熱器、高溫溶液換熱器以及節(jié)流閥V1～V5、閘閥V01～V05和三通V00構(gòu)成溴化鋰吸收式制冷循環(huán)，變溫?zé)嵩词紫闰?qū)動氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)對外提供電力，余熱再驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷循環(huán)回收利用氨水朗肯循環(huán)的冷凝熱量生產(chǎn)冷負(fù)荷。
【專利說明】一種適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于中低溫余熱回收與動力工程領(lǐng)域，尤其涉及一種適于回收變溫?zé)嵩吹墓漭敵霰壤烧{(diào)的功冷聯(lián)供系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是社會進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，改革開放以來，中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，與之同時，國家能源消耗總量也在逐年激增，2011年中國能耗總量已超過美國，成為世界能源消費最多的國家，但是中國的GDP總量卻與美國相差很多。大量能源的消耗，也給國家能源供應(yīng)、能源安全和生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力。為此，國家十二五規(guī)劃提出了對能源消耗總量與效率兩方面進(jìn)行控制。我國能源利用效率遠(yuǎn)低于世界發(fā)達(dá)國家，大量能源以余熱的形式排放到環(huán)境當(dāng)中。僅以我國工業(yè)能耗為例，2005年工業(yè)能耗占社會總能耗的70%，而2010年則上升到了 73%，由于我國能源利用效率低，工業(yè)能耗的50%以上是以廢熱方式排放到了環(huán)境當(dāng)中。
[0003]余熱發(fā)電是一個有效的余熱利用方式。以水為單一工質(zhì)的朗肯循環(huán)技術(shù)成熟，是目前世界上主流的發(fā)電方式。但是朗肯循環(huán)存在一個很大的問題，就是在蒸發(fā)階段，水的相變蒸發(fā)過程是一個恒溫過程，而大部分余熱源都是變溫?zé)嵩?，因此使其與熱源匹配不好，造成了很大的不可逆損失，發(fā)電效率較低。以制冷劑等有機(jī)物作為工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)主要用于250°C以下的低溫?zé)嵩矗夷壳按蟛糠种评鋭┐嬖诒弧睹商乩麪枴穮f(xié)議禁用的困難。采用非共沸混合物為工質(zhì)(比如氨水混合物)的朗肯循環(huán)，利用工質(zhì)的變溫蒸發(fā)特性，改善了蒸發(fā)過程工質(zhì)與熱源的溫度匹配，大大減小了此過程的不可逆損失。但混合工質(zhì)在冷凝過程中是變溫冷凝，這使其與冷源(通常為冷卻水，溫差變化不大)溫度匹配情況變差，不可逆損失大于單一工質(zhì)的恒溫冷凝過程?？漳怯?0世紀(jì)80年代提出的卡琳那循環(huán)，就是典型的非共沸混和工質(zhì)循環(huán)，卡琳娜循環(huán)采用氨水混和物為熱利循環(huán)工質(zhì)，針對不同的溫度的余熱源，只要調(diào)整氨水濃度，就可以使氨水混合工質(zhì)的吸熱升溫曲線與熱源的放熱降溫曲線相匹配。而對于卡琳娜循環(huán)的冷凝過程，為了改善冷凝過程變溫放熱的缺點，以分餾冷凝單元(包括回?zé)崞鳌㈤W蒸槽、低壓冷凝器、高壓冷凝器等)代替常規(guī)的冷凝器，減小了冷凝過程的不可逆損失。這樣的系統(tǒng)配置，就造成了系統(tǒng)復(fù)雜，投資造價高昂的結(jié)果。余熱發(fā)電的另一個問題是單一系統(tǒng)發(fā)電效率低，有大量熱量被排放到環(huán)境之中。
[0004]余熱制冷是另一種有吸引力的余熱利用方式。隨著余熱制冷技術(shù)的進(jìn)步成熟，使得冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)成為了可能。目前市場上成熟的產(chǎn)品主要有溴化鋰吸收式制冷機(jī)和氨水吸收式制冷機(jī)。溴化鋰吸收式制冷機(jī)以水為制冷劑，主要用于制取o°c以上的冷水，用于暖通空調(diào)領(lǐng)域。氨水吸收式制冷機(jī)以氨為制冷劑，用于冷凍等需要低溫的場所。溴化鋰吸收式制冷循環(huán)，以溴化鋰-水溶液為工質(zhì)對，溴化鋰-水溶液在吸收式制冷循環(huán)中最高溫度受到材料腐蝕等因素限制，在溴化鋰水溶液溫度與余熱源溫度之間存在較大的溫差，與余熱源溫度匹配不好，存在很大的不可逆損失。對于煙氣型溴化鋰吸收機(jī)，高溫?zé)煔庵苯域?qū)動溴化鋰吸收式制冷機(jī)，用于加熱溴化鋰水溶液，在高溫?zé)煔馀c溴化鋰水溶液之間存在較大的不可逆損失。對于熱水或者蒸汽型溴化鋰機(jī)，需要一個余熱鍋爐利用余熱源制取熱水或者蒸汽，然后驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷機(jī)，完成對溴化鋰水溶液的加熱，在余熱鍋爐中，水的加熱升溫和相變過程與余熱源之間存在較大的不可逆損失。而對于氨水吸收式制冷機(jī)，也存在于溴化鋰吸收式制冷機(jī)相似的問題。
[0005]為此，將余熱發(fā)電系統(tǒng)與余熱驅(qū)動的吸收式技術(shù)相結(jié)合，發(fā)電系統(tǒng)利用較高溫度的余熱源做功，發(fā)電系統(tǒng)的冷凝熱量驅(qū)動吸收式機(jī)組，是實現(xiàn)余熱源的綜合梯級利用的一個方向。對于氨朗肯循環(huán)與吸收式制冷技術(shù)的結(jié)合，陳強等在論文《新型微燃機(jī)分布式冷熱電系統(tǒng)熱力性能分析》(2013年工程熱物理學(xué)會論文集，論文編號:131226)中提出了一個氨水朗肯循環(huán)冷凝熱量驅(qū)動吸收式制冷機(jī)的流程，但是該流程僅適合于熱源溫度穩(wěn)定的情況，當(dāng)熱源溫度降低時該系統(tǒng)將無法工作，并且對動力系統(tǒng)與吸收式制冷系統(tǒng)相耦合的關(guān)鍵部件低壓發(fā)生器的流程沒有給出實現(xiàn)方法，也沒有考慮發(fā)電循環(huán)與制冷循環(huán)之間的耦合關(guān)系。
[0006]綜上，對于余熱的利用，現(xiàn)有技術(shù)主要考慮熱能數(shù)量方面的回收，而沒有考慮熱能的溫度匹配，在余熱源與余熱回收設(shè)備之間存在較大的溫度差，不能實現(xiàn)熱能的有效梯級利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一 )要解決的技術(shù)問題
[0008]為了克服上述余熱利用方式存在的問題，本發(fā)明提供了一種適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用兩個循環(huán)，上層為氨水混合工質(zhì)朗肯(Rankine)循環(huán)對外做功，下層為溴化鋰吸收式制冷循環(huán)對外提供冷負(fù)荷，該系統(tǒng)能夠更高效的回收余熱，實現(xiàn)溫度梯級利用，并能調(diào)整系統(tǒng)的功冷輸出比例。
[0009]( 二 )技術(shù)方案
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括泵1、蒸發(fā)過熱器2、透平3、發(fā)電機(jī)4、高壓發(fā)生器5、多熱源混合低壓發(fā)生器6、冷凝器
7、蒸發(fā)器8、吸收器9、溶液泵10、低溫溶液換熱器11、高溫溶液換熱器12以及節(jié)流閥Vl?V5、閘閥VOl?V05和三通V00，其中:泵1、蒸發(fā)過熱器2、透平3、發(fā)電機(jī)4、高壓發(fā)生器5、多熱源混合低壓發(fā)生器6及閘閥VOl?V05和三通VOO構(gòu)成氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)，高壓發(fā)生器5、多熱源混合低壓發(fā)生器6、冷凝器7、蒸發(fā)器8、吸收器9、溶液泵10、低溫溶液換熱器11、高溫溶液換熱器12以及節(jié)流閥Vl?V5、閘閥VOl?V05和三通VOO構(gòu)成溴化鋰吸收式制冷循環(huán)，變溫?zé)嵩词紫闰?qū)動氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)對外提供電力，氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣余熱再驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷循環(huán)，溴化鋰吸收式制冷循環(huán)回收利用氨水朗肯循環(huán)的冷凝熱量生產(chǎn)冷負(fù)荷，實現(xiàn)了變溫?zé)嵩礋崮艿奶菁壚谩?br> [0011]上述方案中，在所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)中，氨水混合工質(zhì)在蒸發(fā)過熱器2中回收利用變溫?zé)嵩吹臒崃?，完成變溫蒸發(fā)及過熱過程，達(dá)到一定壓力溫度后進(jìn)入透平3膨脹做功；混合工質(zhì)經(jīng)透平3膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)4發(fā)電，對外提供電力；做功后的乏汽依次流過高壓發(fā)生器5和多熱源混合低壓發(fā)生器6，完全冷凝后經(jīng)泵I加壓后進(jìn)入蒸發(fā)過熱器2，完成循環(huán)過程。針對不同溫度的變溫?zé)嵩矗霭彼旌瞎べ|(zhì)朗肯循環(huán)采用不同濃度的氨水混合工質(zhì)，產(chǎn)生不同的變溫冷凝范圍。[0012]上述方案中，所述高壓發(fā)生器5和所述多熱源混合低壓發(fā)生器6是所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)與所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)之間能量耦合的部件，二者既是所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的發(fā)生器，同時也是所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的冷凝器。
[0013]上述方案中，所述多熱源混合低壓發(fā)生器6的驅(qū)動熱源有兩種，一種是高溫制冷劑水蒸氣，另一種是氨水混合蒸汽。
[0014]上述方案中，所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)與所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的匹配方式根據(jù)變溫?zé)嵩吹臏囟劝l(fā)生改變，有以下三種方式:
[0015]1、單雙效復(fù)合方式:所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的透平3排出的氨水混合蒸汽先在所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的高壓發(fā)生器5放熱，溫度降低后再進(jìn)入多熱源混合低壓發(fā)生器6放熱，并完全冷凝，實現(xiàn)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)透平排氣余熱的梯級利用；
[0016]I1、單效方式:所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的透平3排出的氨水混合蒸汽直接進(jìn)入所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的多熱源混合低壓發(fā)生器6放熱，并完全冷凝，實現(xiàn)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)透平排氣余熱的梯級利用；
[0017]II1、雙效方式:所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的透平3排出的氨水混合蒸汽直接在所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的高壓發(fā)生器5放熱，實現(xiàn)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)透平排氣余熱的梯級利用。
[0018]上述方案中，所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的工作模式可變，當(dāng)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣溫度較低時，所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)采用單效循環(huán)模式，氨水蒸汽直接進(jìn)入多熱源混合低壓發(fā)生器6;當(dāng)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣溫度和氨濃度都較高時，所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)采用單雙效復(fù)合運行方式；當(dāng)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣溫度較高和氨濃度較低時，所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)采用雙效運行方式。
[0019]上述方案中，所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)與所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的耦合方式能夠發(fā)生變化，關(guān)閉閥門V02、V04、V05，氨水混合工質(zhì)依次流過高壓發(fā)生器5和多熱源混合低壓發(fā)生器6，并在二者中冷凝放熱，驅(qū)動單雙效復(fù)合的所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)運行；關(guān)閉閥門V01、V05，氨水混合工質(zhì)僅流過多熱源混合低壓發(fā)生器6，并在其中冷凝放熱，驅(qū)動單效的所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)運行；關(guān)閉閥門V03、V04，氨水混合工質(zhì)僅流過高壓發(fā)生器5，并在其中冷凝放，驅(qū)動雙效的所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)運行。
[0020]上述方案中，改變所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)工質(zhì)的濃度和透平排氣壓力，能夠適應(yīng)不同溫度和成分的變溫?zé)嵩?，靈活調(diào)整系統(tǒng)的冷電輸出比例。
[0021](三)有益效果
[0022]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023]1、本發(fā)明提供的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，通過氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)，有效利用變溫?zé)嵩磁c溴化鋰吸收式制冷循環(huán)之間的溫度差，解決了變溫余熱源直接驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的不可逆損失大的問題完善系統(tǒng)的問題，可以實現(xiàn)熱能的梯級利用。
[0024]2、本發(fā)明提供的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，通過調(diào)整氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)中混合工質(zhì)的濃度與冷凝壓力，可以有效調(diào)整系統(tǒng)的冷電輸出比例，增強了余熱利用系統(tǒng)對用戶負(fù)荷變化的適應(yīng)能力。
[0025]3、本發(fā)明提供的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的冷凝過程直接與溴化鋰吸收式制冷循環(huán)耦合，與單純氨水朗肯循環(huán)相比，簡化了冷凝過程設(shè)備，解決了單純氨水朗肯循環(huán)設(shè)備復(fù)雜的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明提供的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是依照本發(fā)明第一實施例的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是依照本發(fā)明第二實施例的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是依照本發(fā)明第三實施例的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖中附圖標(biāo)記:
[0031]泵1、蒸發(fā)過熱器2、透平3、發(fā)電機(jī)4、高壓發(fā)生器5、混合低壓發(fā)生器6、冷凝器7、蒸發(fā)器8、吸收器9、溶液泵10、低溫溶液換熱器11、高溫溶液換熱器12、節(jié)流閥Vl?V5，閘閥VOl?V05，三通V00。
【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括泵1、蒸發(fā)過熱器2、透平3、發(fā)電機(jī)4、高壓發(fā)生器5、多熱源混合低壓發(fā)生器
6、冷凝器7、蒸發(fā)器8、吸收器9、溶液泵10、低溫溶液換熱器11、高溫溶液換熱器12以及節(jié)流閥Vl?V5、閘閥VOl?V05和三通V00，其中:泵1、蒸發(fā)過熱器2、透平3、發(fā)電機(jī)4、高壓發(fā)生器5、多熱源混合低壓發(fā)生器6及閘閥VOl?V05和三通VOO構(gòu)成氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)，高壓發(fā)生器5、多熱源混合低壓發(fā)生器6、冷凝器7、蒸發(fā)器8、吸收器9、溶液泵10、低溫溶液換熱器11、高溫溶液換熱器12以及節(jié)流閥Vl?V5、閘閥VOl?V05和三通VOO構(gòu)成溴化鋰吸收式制冷循環(huán)，變溫?zé)嵩词紫闰?qū)動氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)對外提供電力，氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣余熱再驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷循環(huán)，溴化鋰吸收式制冷循環(huán)回收利用氨水朗肯循環(huán)的冷凝熱量生產(chǎn)冷負(fù)荷，實現(xiàn)了變溫?zé)嵩礋崮艿奶菁壚谩?br> [0034]在氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)中，氨水混合工質(zhì)在蒸發(fā)過熱器2中回收利用變溫?zé)嵩吹臒崃浚瓿勺儨卣舭l(fā)及過熱過程，達(dá)到一定壓力溫度后進(jìn)入透平3膨脹做功；混合工質(zhì)經(jīng)透平3膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)4發(fā)電，對外提供電力；做功后的乏汽依次流過高壓發(fā)生器5和多熱源混合低壓發(fā)生器6，完全冷凝后經(jīng)泵I加壓后進(jìn)入蒸發(fā)過熱器2，完成循環(huán)過程。
[0035]針對不同溫度的變溫?zé)嵩?，氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)采用不同濃度的氨水混合工質(zhì)，產(chǎn)生不同的變溫冷凝范圍。高壓發(fā)生器5和多熱源混合低壓發(fā)生器6是氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)與溴化鋰吸收式制冷循環(huán)之間能量耦合的部件，二者既是溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的發(fā)生器，同時也是氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的冷凝器。
[0036]多熱源混合低壓發(fā)生器6的驅(qū)動熱源有兩種，一種是高溫制冷劑水蒸氣，另一種是氨水混合蒸汽。[0037]氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)與溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的匹配方式根據(jù)變溫?zé)嵩吹臏囟劝l(fā)生改變，有以下三種方式:
[0038]1、單雙效復(fù)合方式:氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的透平3排出的氨水混合蒸汽先在溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的高壓發(fā)生器5放熱，溫度降低后再進(jìn)入多熱源混合低壓發(fā)生器6放熱，并完全冷凝，實現(xiàn)氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)透平排氣余熱的梯級利用；
[0039]I1、單效方式:氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的透平3排出的氨水混合蒸汽直接進(jìn)入溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的多熱源混合低壓發(fā)生器6放熱，并完全冷凝，實現(xiàn)氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)透平排氣余熱的梯級利用；
[0040]II1、雙效方式:氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的透平3排出的氨水混合蒸汽直接在溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的高壓發(fā)生器5放熱，實現(xiàn)氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)透平排氣余熱的梯級利用。
[0041]溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的工作模式可變，當(dāng)氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣溫度較低時，溴化鋰吸收式制冷循環(huán)采用單效循環(huán)模式，氨水蒸汽直接進(jìn)入多熱源混合低壓發(fā)生器6 ;當(dāng)氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣溫度和氨濃度都較高時，溴化鋰吸收式制冷循環(huán)采用單雙效復(fù)合運行方式；當(dāng)氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣溫度較高和氨濃度較低時，溴化鋰吸收式制冷循環(huán)采用雙效運行方式。
[0042]氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)與溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的耦合方式能夠發(fā)生變化，關(guān)閉閥門V02、V04、V05，氨水混合工質(zhì)依次流過高壓發(fā)生器5和多熱源混合低壓發(fā)生器6，并在二者中冷凝放熱，驅(qū)動單雙效復(fù)合的溴化鋰吸收式制冷循環(huán)運行；關(guān)閉閥門V01、V05，氨水混合工質(zhì)僅流過多熱源混合低壓發(fā)生器6，并在其中冷凝放熱，驅(qū)動單效的溴化鋰吸收式制冷循環(huán)運行；關(guān)閉閥門V03、V04，氨水混合工質(zhì)僅流過高壓發(fā)生器5，并在其中冷凝放，驅(qū)動雙效的溴化鋰吸收式制冷循環(huán)運行。
[0043]改變氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)工質(zhì)的濃度和透平排氣壓力，能夠適應(yīng)不同溫度和成分的變溫?zé)嵩?，靈活調(diào)整系統(tǒng)的冷電輸出比例。
[0044]實施例一
[0045]圖2是依照本發(fā)明第一實施例的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，在該功冷聯(lián)供系統(tǒng)中，閥門V02、V04、V05關(guān)閉，閥門VOl、V03打開，氨水混合工質(zhì)依次流過高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器，冷凝放驅(qū)動單雙效復(fù)合溴化鋰吸收式制冷機(jī)運行。當(dāng)變溫?zé)嵩礈囟容^低時，需要增加氨水混合物相變蒸發(fā)升溫范圍，以便于氨水Rankine循環(huán)與變溫余熱源溫度匹配。對于冷凝過程溫度變化范圍較大的氨水混合物，為了回收冷凝熱量，無論是單效溴化鋰機(jī)組還是雙效溴化鋰機(jī)組，溴化鋰溶液的溫度變化范圍都較小，因此需要引入單雙效復(fù)合溴化鋰制冷機(jī)。單雙效復(fù)合制冷機(jī)可以看作一個單效機(jī)組與一個雙效機(jī)組的復(fù)合制冷機(jī)，其中單效機(jī)與雙效機(jī)共用吸收器9，蒸發(fā)器8、冷凝器7、低溫溶液熱交換器11，單效機(jī)的發(fā)生器與雙效機(jī)的低壓發(fā)生器集成在一起，形成一個混合低壓發(fā)生器6?；旌系蛪喊l(fā)生器可以采用兩種熱源驅(qū)動，其中雙效機(jī)的低壓生器以高壓發(fā)生器的冷劑蒸汽為驅(qū)動熱源，單效機(jī)的發(fā)生器以經(jīng)過高壓發(fā)生器冷卻之后，已經(jīng)部分冷凝的氨水混合蒸汽為驅(qū)動熱源。
[0046]氨水朗肯循環(huán)冷凝過程為:透平3出口 一高壓發(fā)生器5 —混合低壓發(fā)生器6 —泵I入口。其中高壓發(fā)生器與混合低壓發(fā)生器既是氨水Rankine循環(huán)的冷凝器，同時也是單雙效復(fù)合溴化鋰吸收式制冷機(jī)的發(fā)生器，氨水朗肯循環(huán)的氨水混合物在高壓發(fā)生器5、低壓發(fā)生其6中冷凝，釋放熱量，冷凝熱量用于驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷機(jī)工作。混合低壓發(fā)生器可以利用兩種熱源驅(qū)動，一種是制冷劑水的冷凝熱量，第二種是氨水混合物的冷凝熱量。溴化鋰吸收式制冷循環(huán)中，來自低溫溶液熱交換器11的稀溶液節(jié)分為兩股，一股經(jīng)節(jié)流閥V7降壓后進(jìn)入混合低壓發(fā)生器6，另一股經(jīng)高溫溶液熱交換器進(jìn)入高壓發(fā)生器5。進(jìn)入低壓發(fā)生器的溴化鋰溶液以單效溴化鋰機(jī)組流程工作，進(jìn)入高壓發(fā)生器5的溴化鋰溶液以雙效溴化鋰機(jī)組流程工作。
[0047]實施例二
[0048]圖3是依照本發(fā)明第二實施例的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，在該功冷聯(lián)供系統(tǒng)中，閥門VOl、V05關(guān)閉，閥門V02、V03、V04打開，氨水混合工質(zhì)僅流過低壓發(fā)生器，以氨水朗肯循環(huán)驅(qū)動單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)方式運行。氨水朗肯循環(huán)冷凝過程為:透平3出口一混合低壓發(fā)生器6 —泵I入口。其中低壓發(fā)生器是氨水Rankine循環(huán)的冷凝器，同時也是溴化鋰吸收式制冷機(jī)的溶液發(fā)生器，氨水朗肯循環(huán)冷凝熱量驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷機(jī)工作。溴化鋰吸收式制冷循環(huán)中，來自混合低壓發(fā)生器6的制冷劑在冷凝器7中冷凝后，通過節(jié)流閥V2節(jié)流降壓、進(jìn)入蒸發(fā)器8蒸發(fā)產(chǎn)生冷負(fù)荷，蒸發(fā)后的水蒸氣進(jìn)入吸收器9，被來自低溫溶液熱交換器11的溴化鋰濃溶液吸收后進(jìn)入溶液泵10加壓，進(jìn)入低溫溶液熱交換器回收溴化鋰濃溶液的熱量。來自低溫溶液熱交換器10的稀溶液直接進(jìn)入低壓發(fā)生器6，經(jīng)過氨水Rankine循環(huán)冷凝熱量加熱，放出制冷劑水蒸氣后成為溴化鋰濃溶液，進(jìn)入低溫溶液熱交換器10與稀溶液換熱，通過稀溶液節(jié)流閥V6減壓后進(jìn)入溴化鋰吸收器9。
[0049]實施例三
[0050]圖4是依照本發(fā)明第三實施例的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，在該功冷聯(lián)供系統(tǒng)中，閥門V03、V04關(guān)閉，閥門VOl、V02、V05打開，新型供冷聯(lián)供系統(tǒng)以氨水朗肯循環(huán)驅(qū)動雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)運行。氨水朗肯循環(huán)冷凝過程為:透平3出口一高壓發(fā)生器5 —泵I入口。其中高壓發(fā)生器是氨水Rankine循環(huán)的冷凝器，同時也是溴化鋰吸收式制冷機(jī)的高壓發(fā)生器，氨水朗肯循環(huán)的氨水混合物在高壓發(fā)生器5中冷凝，釋放熱量，冷凝熱量用于驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷機(jī)工作，溴化鋰制冷機(jī)工作模式為雙效機(jī)組模式。溴化鋰吸收式制冷循環(huán)中，來自高溫溶液熱交換器11的稀溶液直接進(jìn)入高壓發(fā)生器5，經(jīng)過氨水Rankine循環(huán)冷凝熱量加熱，放出制冷劑水蒸氣后成為中間濃度溴化鋰溶液，進(jìn)入高溫溶液熱交換器11與稀溶液換熱，通過中間濃度溶液節(jié)流閥V8減壓后進(jìn)入混合低壓發(fā)生器6，再次受熱蒸發(fā)釋放制冷劑蒸氣后成為溴化鋰濃溶液，進(jìn)入低溫溶液熱交換器11，經(jīng)節(jié)流閥V3進(jìn)入溴化鋰吸收器9。高壓發(fā)生器5產(chǎn)生的制冷劑水蒸氣進(jìn)入混合低壓發(fā)生器6，釋放冷凝熱量加熱中間濃度溴化鋰溶液，冷凝后經(jīng)制冷劑節(jié)流閥Vl進(jìn)入冷凝器7，與低壓發(fā)生器產(chǎn)生的制冷劑混合冷凝位液態(tài)水，通過節(jié)流閥V2進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，制冷劑蒸汽在吸收器9中被來自11的溴化鋰濃溶液吸收。
[0051]為了更好的體現(xiàn)本發(fā)明提供的輸出功冷比例可調(diào)的功冷聯(lián)供系統(tǒng)的有益效果，將上述三個實施例和傳統(tǒng)的余熱直接驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)在相同熱邊界條件下進(jìn)行性能比較。變溫?zé)嵩催x為某型號燃?xì)廨啓C(jī)排煙，對這四種系統(tǒng)進(jìn)行模擬計算。因為本發(fā)明提出的新系統(tǒng)有功冷兩種能量輸出，傳統(tǒng)系統(tǒng)只有冷量一種能量輸出，所以在性能比較中，采用ー個電壓縮式制冷機(jī)將功冷聯(lián)供系統(tǒng)輸出的功轉(zhuǎn)變成冷負(fù)荷。表1是四種系統(tǒng)的性能比較。
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括泵(I)、蒸發(fā)過熱器(2)、透平(3)、發(fā)電機(jī)(4)、高壓發(fā)生器(5)、多熱源混合低壓發(fā)生器(6)、冷凝器(7)、蒸發(fā)器(8)、吸收器(9)、溶液泵(10)、低溫溶液換熱器(11)、高溫溶液換熱器(12)以及節(jié)流閥(VI~V5)、閘閥(V01~V05)和三通(VOO)，其中: 泵(1)、蒸發(fā)過熱器(2)、透平(3)、發(fā)電機(jī)(4)、高壓發(fā)生器(5)、多熱源混合低壓發(fā)生器(6)及閘閥VOl~V05和三通VOO構(gòu)成氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)，高壓發(fā)生器(5)、多熱源混合低壓發(fā)生器(6)、冷凝器(7)、蒸發(fā)器(8)、吸收器(9)、溶液泵(10)、低溫溶液換熱器(11)、高溫溶液換熱器(12)以及節(jié)流閥(VI~V5)、閘閥(V01~V05)和三通(VOO)構(gòu)成溴化鋰吸收式制冷循環(huán)，變溫?zé)嵩词紫闰?qū)動氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)對外提供電力，氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣余熱再驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷循環(huán)，溴化鋰吸收式制冷循環(huán)回收利用氨水朗肯循環(huán)的冷凝熱量生產(chǎn)冷負(fù)荷，實現(xiàn)了變溫?zé)嵩礋崮艿奶菁壚谩?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，在所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)中，氨水混合工質(zhì)在蒸發(fā)過熱器(2)中回收利用變溫?zé)嵩吹臒崃浚瓿勺儨卣舭l(fā)及過熱過程，達(dá)到一定壓力溫度后進(jìn)入透平(3)膨脹做功；混合工質(zhì)經(jīng)透平(3)膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)(4)發(fā)電，對外提供電力；做功后的乏汽依次流過高壓發(fā)生器(5)和多熱源混合低壓發(fā)生器出)，完全冷凝后經(jīng)泵(I)加壓后進(jìn)入蒸發(fā)過熱器(2)，完成循環(huán)過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，針對不同溫度的變溫?zé)嵩矗霭彼旌瞎べ|(zhì)朗肯循環(huán)采用不同濃度的氨水混合工質(zhì)，產(chǎn)生不同的變溫冷凝范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓發(fā)生器(5)和所述多熱源混合低壓發(fā)生器(6)是所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)與所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)之間能量耦合的部件，二者既是所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的發(fā)生器，同時也是所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的冷凝器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述多熱源混合低壓發(fā)生器(6)的驅(qū)動熱源有兩種，一種是高溫制冷劑水蒸氣，另一種是氨水混合蒸汽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)與所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的匹配方式根據(jù)變溫?zé)嵩吹臏囟劝l(fā)生改變，有以下三種方式: I、單雙效復(fù)合方式:所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的透平(3)排出的氨水混合蒸汽先在所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的高壓發(fā)生器(5)放熱，溫度降低后再進(jìn)入多熱源混合低壓發(fā)生器(6)放熱，并完全冷凝，實現(xiàn)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)透平排氣余熱的梯級利用； II、單效方式:所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的透平(3)排出的氨水混合蒸汽直接進(jìn)入所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的多熱源混合低壓發(fā)生器(6)放熱，并完全冷凝，實現(xiàn)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)透平排氣余熱的梯級利用； III、雙效方式:所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的透平(3)排出的氨水混合蒸汽直接在所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的高壓發(fā)生器(5)放熱，實現(xiàn)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)透平排氣余熱的梯級利用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的工作模式可變，當(dāng)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣溫度較低時，所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)采用單效循環(huán)模式，氨水蒸汽直接進(jìn)入多熱源混合低壓發(fā)生器(6)；當(dāng)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣溫度和氨濃度都較高時，所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)采用單雙效復(fù)合運行方式；當(dāng)所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)排氣溫度較高和氨濃度較低時，所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)采用雙效運行方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)與所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的耦合方式能夠發(fā)生變化，關(guān)閉閥門V02、V04、V05，氨水混合工質(zhì)依次流過高壓發(fā)生器(5)和多熱源混合低壓發(fā)生器(6)，并在二者中冷凝放熱，驅(qū)動單雙效復(fù)合的所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)運行；關(guān)閉閥門V01、V05，氨水混合工質(zhì)僅流過多熱源混合低壓發(fā)生器(6)，并在其中冷凝放熱，驅(qū)動單效的所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)運行；關(guān)閉閥門V03、V04，氨水混合工質(zhì)僅流過高壓發(fā)生器(5)，并在其中冷凝放，驅(qū)動雙效的所述溴化鋰吸收式制冷循環(huán)運行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于回收變溫?zé)嵩吹墓渎?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，改變所述氨水混合工質(zhì)朗肯循環(huán)工質(zhì)的濃度和透平排氣壓力，能夠適應(yīng)不同溫度和成分的變溫?zé)嵩?，靈活調(diào)整系統(tǒng)的冷電輸 出比例。
【文檔編號】F25B49/04GK103542597SQ201310541167
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】金紅光, 韓巍, 陳強, 林汝謀, 崔平 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所