專利名稱：氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種以氨水混合物為工質(zhì)的混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)工業(yè)能耗約占全國(guó)總能耗的三分之二，但是能源利用效率低，50%以上以中低溫?zé)岬男问脚欧?，這不僅造成能源的浪費(fèi)，還對(duì)環(huán)境有熱污染?；厥绽眠@些余熱對(duì)于提高我國(guó)能源利用效率具有顯著作用。氨水吸收式制冷循環(huán)、氨水動(dòng)力循環(huán)以及氨水吸收式制冷與動(dòng)力循環(huán)結(jié)合的功冷聯(lián)供的循環(huán)系統(tǒng)就是能夠利用低溫?zé)嵩吹牡湫蜔崃ρh(huán)系統(tǒng)。在對(duì)中低溫?zé)嵩吹幕厥绽眠^程中，主要包括以下幾種技術(shù) I、氨水吸收式制冷循環(huán)氨水吸收式制冷循環(huán)可以利用低品位熱量進(jìn)行制冷，低溫余熱驅(qū)動(dòng)精餾塔運(yùn)行，將濃氨水溶液制成純氨氣和稀氨水溶液，純氨氣在冷凝器中冷凝為氨液，氨液經(jīng)過節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)制冷，蒸發(fā)后的氨氣被來自精餾塔釜的稀溶液吸收，最終轉(zhuǎn)變成濃溶液，進(jìn)入精餾塔完成循環(huán)。存在的主要問題是，精餾塔再沸器吸熱溫度較低，而動(dòng)力余熱溫度較高，精餾塔不可逆損失大，系統(tǒng)效率低。2、水蒸汽朗肯循環(huán)以水為單一工質(zhì)的朗肯循環(huán)技術(shù)成熟，但在蒸發(fā)階段，由于水的恒溫蒸發(fā)特性，使其與熱源匹配不好，造成了很大的不可逆損失，效率較低。3、有機(jī)朗肯循環(huán)以有機(jī)物為工質(zhì)的朗肯循環(huán)，亞臨界的有機(jī)朗肯循環(huán)存在與水蒸氣朗肯循環(huán)類似的問題，即恒溫蒸發(fā)、與熱源匹配不好；大部分只適用于250V以下的低溫?zé)嵩?，若用?00°C左右的中溫?zé)嵩磩t換熱溫差太大，不可逆損失大。4、非共沸混合物工質(zhì)的朗肯循環(huán)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。5、卡琳那循環(huán)由卡琳那于20世紀(jì)80年代提出的卡琳那循環(huán)，即吸收式動(dòng)力循環(huán)，以氨水混合物為工質(zhì)，以分餾冷凝單元(包括回?zé)崞?、閃蒸槽、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。因此本系統(tǒng)既通過變溫蒸發(fā)減小蒸發(fā)過程的不可逆損失，又通過分餾冷凝單元避免了變溫冷凝所造成的不可逆損失，即蒸發(fā)、冷凝過程都得以改善改善。但該循環(huán)中閃蒸槽出來的高濃度的氨具有制冷能力，這一點(diǎn)在此沒有得到利用，因此，該系統(tǒng)還有待于進(jìn)一步改善，以便充分利用工質(zhì)的做功、制冷能力。6、吸收式動(dòng)力制冷復(fù)合循環(huán)(Absorption Combined Power/CooIingCycIe,APC)由北京化工大學(xué)的鄭丹星等提出的APC循環(huán)，在卡琳那循環(huán)的基礎(chǔ)上加一制冷過程(增加了冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等設(shè)備)以充分利用高濃度氨的制冷能力，同時(shí)用精餾塔取代閃蒸槽以增加氨的純度，使其制冷能力更大。系統(tǒng)在做功的基礎(chǔ)上又增加了冷量輸出，增大了熱效率，同時(shí)也使系統(tǒng)更加靈活。但是APC循環(huán)仍然存在透平排汽溫度高、損失大的問題。
7、串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)的功冷聯(lián)供的跨寂態(tài)正逆耦合熱力循環(huán)系統(tǒng)由中科院工程熱物理研究所的張娜、劉猛等提出，在卡琳那循環(huán)、APC循環(huán)等基礎(chǔ)上，通過調(diào)整工質(zhì)濃度、改善系統(tǒng)內(nèi)部連接等方式，使整體效率有較大提高。但仍有以下不足串聯(lián)系統(tǒng)中氨水濃溶液經(jīng)過蒸發(fā)過熱后進(jìn)入透平做功，排汽冷凝過程與冷源溫度匹配不好，有較大不可逆損失；并聯(lián)系統(tǒng)中氨水稀溶液進(jìn)動(dòng)力路，蒸發(fā)過程中與熱源匹配不好，有較大不可逆損失；混聯(lián)系統(tǒng)中設(shè)備較多，調(diào)整過程較為復(fù)雜，不易于操作。8、Goswami循環(huán)由美國(guó)的Goswami等提出，取消氨水吸收式制冷循環(huán)中的冷凝器、節(jié)流閥，利用蒸汽透平對(duì)塔頂濃氨蒸汽進(jìn)行膨脹降壓，利用透平的低溫排汽制冷，有效利用了降壓過程中的壓力能并將其轉(zhuǎn)換為動(dòng)力輸出，實(shí)現(xiàn)了功冷并供。但由于參與做功和制冷的工質(zhì)量過少，而且制冷過程主要利用的是低溫蒸汽的顯熱，所以制冷量很小。9、噴射-吸收混合式功冷并供系統(tǒng)由西安交通大學(xué)Wang Jiangfeng等提出，以氨水混合物為工質(zhì)，基礎(chǔ)溶液加壓、預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔，塔頂高壓氨蒸氣引射蒸發(fā)器出口部分低壓氨蒸氣，塔釜稀溶液蒸發(fā)過熱驅(qū)動(dòng)透平做功，透平排汽和蒸發(fā)器出口另一部分未被引射的低壓氨蒸氣進(jìn)入吸收器，混合冷凝后形成基礎(chǔ)溶液。該循環(huán)由于采用塔頂氨蒸氣做工作流體，對(duì)其壓力要求比較高，影響放氣范圍，使循環(huán)倍率增加，且由于引射系數(shù)較低，只 能引射蒸發(fā)器出口 9%的低壓氨蒸氣；透平排汽溫度高達(dá)97°C，在吸收器中進(jìn)行的也是傳統(tǒng)的冷凝方式，換熱溫差大，且熱損失大。目前的混合工質(zhì)循環(huán)大多以發(fā)電為主，制冷量相對(duì)較少，透平排汽溫度高，排汽余熱利用困難的難題都沒有得到徹底解決。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題為了克服現(xiàn)有中低溫余熱利用方法的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)及方法，以解決制冷循環(huán)中精餾塔再沸器傳熱溫差大、單工質(zhì)發(fā)電循環(huán)中工質(zhì)蒸發(fā)過程傳熱溫差大以及混合工質(zhì)發(fā)電循環(huán)透平排汽變溫冷凝導(dǎo)致的傳熱溫差大等問題。(二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括低壓溶液泵I、第一分流器2、溶液換熱器3、煙氣余熱換熱器4、冷凝換熱器5、精餾塔6、冷凝器7、過冷器8、氨節(jié)流閥9、蒸發(fā)器10、吸收器11、塔釜再沸器12、第二分流器13、高壓溶液泵14、蒸汽發(fā)生器15、透平16、混合器17和溶液節(jié)流閥18，其中吸收器11與低壓溶液泵I相連接，低壓溶液泵I與第一分流器2相連接，第一分流器2分別連接于溶液換熱器3和冷凝換熱器5，溶液換熱器3連接于煙氣余熱換熱器4，煙氣余熱換熱器4和冷凝換熱器5分別與精餾塔6直接相連接；精餾塔6的頂部依次連接于冷凝器7、過冷器8、氨節(jié)流閥9和蒸發(fā)器10，精餾塔6的底部依次連接于塔釜再沸器12和第二分流器13，第二分流器13分別連接于溶液換熱器3和高壓溶液泵14，高壓溶液泵14依次連接于蒸汽發(fā)生器15、透平16、塔釜再沸器12和冷凝換熱器5 ;溶液換熱器3和冷凝換熱器5分別連接于混合器17，之后再依次連接溶液節(jié)流閥18和吸收器11。上述方案中，所述第一分流器2和第二分流器13是分流裝置，對(duì)工質(zhì)物流進(jìn)行質(zhì)量分流；第一分流器2入口與低壓溶液泵I出口連接，出口分別與溶液換熱器3和冷凝換熱器5冷側(cè)入口連接，第二分流器13入口與塔釜再沸器12出口連接，出口分別與溶液換熱器3熱側(cè)入口和高壓溶液泵14入口連接。上述方 案中，所述低壓溶液泵I和高壓溶液泵14是液體加壓設(shè)備，用于提高液體壓力；低壓溶液泵I連接于吸收器11和分流器2之間，高壓溶液泵14連接于第二分流器13和蒸汽發(fā)生器15之間。上述方案中，所述溶液換熱器3、煙氣余熱換熱器4、冷凝換熱器5、塔釜再沸器12和蒸汽發(fā)生器15是換熱設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)冷、熱物流間的熱量交換；其中溶液換熱器3的熱側(cè)出口與混合器17入口相連接，冷側(cè)出口與煙氣余熱換熱器4冷側(cè)入口相連接；煙氣余熱換熱器4的熱側(cè)入口與蒸汽發(fā)生器15熱側(cè)出口相連接，出口直接連接于環(huán)境，冷側(cè)出口與精餾塔6冷側(cè)入口相連接；冷凝換熱器5熱側(cè)進(jìn)出口分別與塔釜再沸器12熱側(cè)出口和混合器17入口相連接，冷側(cè)出口與精餾塔6冷側(cè)入口相連接；塔釜再沸器12熱側(cè)入口與透平16出口相連接，冷側(cè)出口與第二分流器13相連接；蒸汽發(fā)生器15冷側(cè)進(jìn)出口分別與高壓溶液泵14出口和透平16入口相連接，蒸汽發(fā)生器15輸入的熱量為工業(yè)余熱或太陽能。上述方案中，所述透平16是一做功裝置，高溫高壓氨水蒸汽在其中膨脹實(shí)現(xiàn)對(duì)外做功，透平16進(jìn)出口分別與蒸汽發(fā)生器15冷側(cè)出口和塔釜再沸器12熱側(cè)入口相連接。上述方案中，所述精餾塔6和塔釜再沸器12用于對(duì)氨和水進(jìn)行精餾分離，其頂部連接有一冷凝器7，冷凝器7用于將精餾分離得到的濃氨蒸汽冷凝作為制冷工質(zhì)；塔釜再沸器12所需熱量來自透平16排汽余熱，塔釜再沸器12產(chǎn)出的稀氨水溶液進(jìn)入第二分流器13。上述方案中，所述過冷器8是換熱設(shè)備，利用來自蒸發(fā)器10的低溫制冷工質(zhì)冷卻來自冷凝器7的液氨；其熱側(cè)進(jìn)出口分別連接冷凝器7和氨節(jié)流閥9，冷側(cè)進(jìn)出口分別連接蒸發(fā)器10和吸收器11。上述方案中，所述氨節(jié)流閥9和溶液節(jié)流閥18是節(jié)流降壓裝置；其中氨節(jié)流閥9進(jìn)出口分別與過冷器8和蒸發(fā)器10相連接；溶液節(jié)流閥18進(jìn)出口分別與混合器17和吸收器11相連接。上述方案中，所述蒸發(fā)器10用于將制冷工質(zhì)在其中吸熱蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)冷量輸出，其進(jìn)出口分別與氨節(jié)流閥9和過冷器8相連接。上述方案中，所述吸收器11由混合器與冷凝器構(gòu)成，不同濃度工質(zhì)物流先在混合器中混合，然后在冷凝器中完全冷凝為液態(tài)；吸收器11熱側(cè)包括來自過冷器8的氨蒸汽和來自溶液節(jié)流閥18的稀溶液，冷側(cè)為冷卻水。上述方案中，該系統(tǒng)具有一動(dòng)力循環(huán)和一制冷循環(huán)，動(dòng)力循環(huán)以氨水混合物為工質(zhì)，將在蒸汽發(fā)生器15生成的高溫過熱氨水蒸汽送入蒸汽透平16中膨脹做功，透平16排汽依次在塔釜再沸器12和冷凝換熱器5中冷凝，為塔釜再沸過程和部分進(jìn)料預(yù)熱過程提供熱量。其中，動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)既有能量耦合，也有物質(zhì)耦合。能量耦合體現(xiàn)在動(dòng)力循環(huán)排熱用于制冷循環(huán)的精餾塔塔釜再沸過程和部分精餾塔進(jìn)料的預(yù)熱過程。物質(zhì)耦合體現(xiàn)在動(dòng)力循環(huán)以制冷循環(huán)的部分塔釜稀溶液為工質(zhì)，經(jīng)過熱量回收后的動(dòng)力工質(zhì)進(jìn)入混合器，與制冷循環(huán)的工質(zhì)混合。塔釜再沸器12和冷凝換熱器5是動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)的能量耦合連接點(diǎn)；第二分流器13和混合器17是動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)的物質(zhì)耦合連接點(diǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)方法，該方法將煙氣的高溫部分用于動(dòng)力循環(huán)，煙氣的低溫部分和動(dòng)力循環(huán)排熱用于制冷循環(huán)；精餾過程產(chǎn)生的稀氨水溶液分成兩部分，第一部分直接進(jìn)入溶液換熱器回收其熱量，第二部分進(jìn)一步加壓、加熱，成為高壓過熱蒸汽后進(jìn)入透平膨脹做功，再利用透平排汽變溫冷凝的特性使其先后為制冷循環(huán)的再沸過程和精餾塔進(jìn)料的預(yù)熱過程提供熱量，最后再與第一部分稀溶液混合節(jié)流后進(jìn)入吸收器。上述方案中，該方法包括吸收器11出來的濃溶液SI先經(jīng)低壓溶液泵I加壓形成高壓濃溶液S2，再進(jìn)入第一分流器2分流成兩股(S3和S6)，其中第一股S3先后進(jìn)入溶液換熱器3和煙氣余熱換熱器4，分別吸收來自第二分流器13的稀溶液S15和來自蒸汽發(fā)生器15的熱源的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔6，第二股S6進(jìn)入冷凝換熱器5吸收來自塔釜再沸器12的汽液混合物S21的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔6 ;在精餾塔6內(nèi)，來自煙氣余熱換熱器4的S5和來自冷凝換熱器5的S7進(jìn)行精餾，形成的中間濃度溶液進(jìn)入塔釜再沸器12，被來自透平16的排汽S20加熱進(jìn)行再沸過程，最終形成稀溶液S14和高純度的氨蒸汽S8 ;氨蒸汽S8進(jìn)入冷凝器7冷凝成液氨S9后，進(jìn)入過冷器8，與來自蒸發(fā)器10的 低溫氨蒸汽S12換熱后，形成具有一定過冷度的液氨S10，液氨SlO經(jīng)節(jié)流閥9節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器10蒸發(fā)制冷；低溫氨蒸汽S12經(jīng)過過冷器8后成為具有一定的過熱度的氨蒸汽S13，最后進(jìn)入吸收器11 ;稀溶液S14經(jīng)第二分流器13分流成S15和S17，其中S15進(jìn)入溶液換熱器3降溫形成S16，S17經(jīng)高壓溶液泵14加壓后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器15吸收熱源熱量蒸發(fā)過熱，形成的高溫高壓氨水蒸汽S19進(jìn)入透平16膨脹做功，透平16排汽依次在塔釜再沸器12和冷凝換熱器5中冷凝成為液態(tài)稀溶液S22，與來自溶液換熱器3的S16在混合器17中混合，再經(jīng)溶液節(jié)流閥18降壓后進(jìn)入吸收器11，吸收來自過冷器8的氨蒸汽S13，重新形成濃溶液SI進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括低壓溶液泵I、第一分流器2、第一溶液換熱器3、煙氣余熱換熱器4、冷凝換熱器
5、精餾塔6、第一冷凝器7、過冷器8、氨節(jié)流閥9、蒸發(fā)器10、吸收器11、塔釜再沸器12、第二分流器13、第二溶液換熱器14、蒸汽發(fā)生器15、透平16、第二冷凝器17、高壓溶液泵18、混合器19和溶液節(jié)流閥20 ;其中吸收器11與低壓溶液泵I相連接，低壓溶液泵I與第一分流器2相連接，第一分流器2分別連接于溶液換熱器3和冷凝換熱器5，溶液換熱器3連接于煙氣余熱換熱器4，煙氣余熱換熱器4和冷凝換熱器5分別與精餾塔6直接相連接；精餾塔6的頂部依次連接于冷凝器7、過冷器8、氨節(jié)流閥9和蒸發(fā)器10，精餾塔6的底部依次連接于塔釜再沸器12和第二分流器13，第二分流器13分別連接于第一溶液換熱器3和第二溶液換熱器14，第二溶液換熱器14依次連接于蒸汽發(fā)生器15、透平16、塔釜再沸器12、冷凝換熱器5、第二冷凝器17和高壓溶液泵18 ;第一溶液換熱器3和第二溶液換熱器14與混合器19相連接，之后依次連接于溶液節(jié)流閥20和吸收器11。上述方案中，該系統(tǒng)具有一動(dòng)力循環(huán)和一吸收式制冷循環(huán)，動(dòng)力循環(huán)以氨水混合物為工質(zhì)，將在蒸汽發(fā)生器15生成的高溫過熱氨水蒸汽送入蒸汽透平16中膨脹做功，透平16排汽依次在塔釜再沸器12、冷凝換熱器5和第二冷凝器17中分步冷凝，使得冷凝熱的高溫部分和中溫部分分別為制冷循環(huán)的塔釜再沸過程和部分進(jìn)料預(yù)熱過程提供熱量，少量低溫冷凝熱在第二冷凝器17釋放給環(huán)境。
該系統(tǒng)中動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)只有能量I禹合、沒有物質(zhì)I禹合。能量I禹合體現(xiàn)在動(dòng)力循環(huán)的排熱用于制冷循環(huán)的再沸過程和精餾塔部分進(jìn)料的預(yù)熱過程；制冷循環(huán)的部分塔釜稀溶液熱量用于動(dòng)力循環(huán)工質(zhì)的預(yù)熱過程。塔釜再沸器12、冷凝換熱器5和第二溶液換熱器14是動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)能量耦合的連接點(diǎn)。其中動(dòng)力循環(huán)中工質(zhì)濃度、透平16背壓可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便于與制冷循環(huán)的能量耦合相匹配。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)方法，該方法將煙氣的高溫部分用于動(dòng)力循環(huán)，煙氣的低溫部分和動(dòng)力循環(huán)排熱用于制冷循環(huán)；透平排汽依次在塔釜再沸器、冷凝換熱器和第二冷凝器中分三步冷凝，將冷凝熱的高溫部分和中溫部分用于制冷循環(huán)，只有少量低溫冷凝熱排向環(huán)境；塔釜稀溶液分成兩部分，分別用于預(yù)熱動(dòng)力循環(huán)工質(zhì)和預(yù)熱制冷循環(huán)工質(zhì)。上述方案中，該方法包括吸收器11出來的濃溶液SI先經(jīng)低壓溶液泵I加壓形成S2，再進(jìn)入第一分流器2分流成兩股(S3和S6)，其中第一股S3先后進(jìn)入第一溶液換熱器3和煙氣余熱換熱器4，分別吸收來自第二分流器13的稀溶液S15和來自蒸汽發(fā)生器15的熱源的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔6，第二股S6進(jìn)入冷凝換熱器5吸收來自塔釜再沸器 12的汽液混合物S21的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔6 ;在精餾塔6內(nèi)，來自煙氣余熱換熱器4的S5和來自冷凝換熱器5的S7進(jìn)行精餾，形成的中間濃度溶液進(jìn)入塔釜再沸器12，被來自透平16的排汽S20加熱進(jìn)行再沸過程，最終形成稀溶液S14和高純度的氨蒸汽S8 ；氨蒸汽S18進(jìn)入冷凝器7冷凝成液氨S9后，進(jìn)入過冷器8，與來自蒸發(fā)器10的低溫氨蒸汽S12換熱后，形成具有一定過冷度的液氨S10，S10經(jīng)節(jié)流閥9節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器10蒸發(fā)制冷；低溫氨蒸汽S12經(jīng)過過冷器8后成為具有一定的過熱度的氨蒸汽S13，最后進(jìn)入吸收器11 ;稀溶液S14經(jīng)第二分流器13分流成S15和S17，其中S15進(jìn)入第一溶液換熱器3降溫形成S16，S17進(jìn)入第二溶液換熱器14降溫形成S18，S17和S18在混合器19中混合，再經(jīng)溶液節(jié)流閥20降壓后進(jìn)入吸收器11，吸收來自過冷器8的氨蒸汽S13，完成一個(gè)制冷循環(huán)。來自高壓溶液泵18的動(dòng)力工質(zhì)S21在第二溶液換熱器14中預(yù)熱后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器15吸收熱源熱量蒸發(fā)過熱，形成的高溫高壓氨水蒸汽S23進(jìn)入透平16膨脹做功，透平16排汽依次經(jīng)過塔釜再沸器12、冷凝換熱器5和第二冷凝器17后冷凝成為液態(tài)溶液S27，完成一個(gè)動(dòng)力循環(huán)。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果I、本發(fā)明提供的這種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)及方法，以中低品位熱為熱源，既可以是工業(yè)余熱，也可以是太陽能等中低溫的可再生能源，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。2、本發(fā)明提供的這種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)及方法，利用動(dòng)力子系統(tǒng)和制冷子系統(tǒng)的有效集成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱量的梯級(jí)利用，使外熱源的高溫部分用于動(dòng)力循環(huán)，熱源的低溫部分和動(dòng)力循環(huán)的排熱用于制冷循環(huán)，既減少了對(duì)外熱源的消耗，也減少了向環(huán)境的排熱，提高系統(tǒng)效率。3、本發(fā)明提供的這種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)及方法，動(dòng)力循環(huán)以氨水為工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)變溫蒸發(fā)，與顯熱熱源匹配良好；同時(shí)合理利用其變溫冷凝過程，為制冷循環(huán)的塔釜再沸過程和部分進(jìn)料的預(yù)熱過程提供熱量，避免了變溫冷凝造成的不可逆損失。4、本發(fā)明提供的這種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)及方法，流程簡(jiǎn)單，各單元技術(shù)較為成熟，便于工業(yè)化利用。


圖I是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。圖2是依照本發(fā)明第二實(shí)施例的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖I所示，圖I是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。其中Gl至G3表示熱源的載熱介質(zhì)，Wl至W5表示冷卻水，SI至S24表示循環(huán)工質(zhì)。此處Gl采用400°C煙氣，基本工質(zhì)SI為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34%的氨水混合物。主要設(shè)備包括低壓溶液泵I、第一分流器2、溶液換熱器3、煙氣余熱換熱器4、冷凝換熱器5、精餾塔
6、冷凝器7、過冷器8、氨節(jié)流閥9、蒸發(fā)器10、吸收器11、塔釜再沸器12、第二分流器13、高壓溶液泵14、蒸汽發(fā)生器15、透平16、混合器17和溶液節(jié)流閥18。其中吸收器11與低壓溶液泵I相連接，低壓溶液泵I與第一分流器2相連，第一分流器2分別連接于溶液換熱器3和冷凝換熱器5，溶液換熱器3連接煙氣余熱換熱器4，煙氣余熱換熱器4和冷凝換熱器5分別與精餾塔6直接相連；精餾塔6的頂部依次連接冷凝器7、過冷器8、氨節(jié)流閥9和蒸發(fā)器10，精餾塔6的底部依次連接塔釜再沸器12和第二分流器13，第二分流器13分別連接于溶液換熱器3和高壓溶液泵14，高壓溶液泵14依次連接于蒸汽發(fā)生器15、透平16、塔釜再沸器12和冷凝換熱器5 ;溶液換熱器3和冷凝換熱器5分別連接于混合器17，之后再依次連接溶液節(jié)流閥18和吸收器11。具體流程為吸收器11出來的濃溶液SI先經(jīng)低壓溶液泵I加壓形成S2，再進(jìn)入第一分流器2分流成兩股S3和S6，其中S3先后進(jìn)入溶液換熱器3和煙氣余熱換熱器4，分別吸收來自第二分流器13的稀溶液S15和來自蒸汽發(fā)生器15的熱源的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔6，S6進(jìn)入冷凝換熱器5吸收來自塔釜再沸器12的汽液混合物S21的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔6 ;在精餾塔6內(nèi)，來自煙氣余熱換熱器4的S5和來自冷凝換熱器5的S7進(jìn)行精餾，形成的中間濃度溶液進(jìn)入塔釜再沸器12，被來自透平16的排汽S20加熱進(jìn)行再沸過程，最終形成稀溶液S14和高純度的氨蒸汽S8 ;氨蒸汽S18進(jìn)入冷凝器7冷凝成液氨S9后，進(jìn)入過冷器8，與來自蒸發(fā)器10的低溫氨蒸汽S12換熱后，形成具有一定過冷度的液氨S10，SlO經(jīng)節(jié)流閥9節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器10蒸發(fā)制冷；低溫氨蒸汽S12經(jīng)過過冷器8后成為具有一定的過熱度的氨蒸汽S13，最后進(jìn)入吸收器11 ;稀溶液S14經(jīng)第二分流器13分流成S15和S17，其中S15進(jìn)入溶液換熱器3降溫形成S16，S17經(jīng)高壓溶液泵14加壓后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器15吸收熱源熱量蒸發(fā)過熱，形成的高溫高壓氨水蒸汽S19進(jìn)入透平16膨脹做功，透平16排汽依次在塔釜再沸器12和冷凝換熱器5中冷凝成為液態(tài)稀溶液S22(S22的具體狀態(tài)隨著吸收器出口濃溶液溫度的高低而略有變化，當(dāng)吸收器出口濃溶液溫度較高時(shí)，S22可能會(huì)含有少量未冷凝的蒸汽)，與來自溶液換熱器3的S16在混合器17中混合，再經(jīng)溶液節(jié)流閥18降壓后進(jìn)入吸收器11，吸收來自過冷器8的氨蒸汽S13，重新形成濃溶液SI進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。如圖2所示，圖2是依照本發(fā)明第二實(shí)施例的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。其中Gl至G3表示熱源的載熱介質(zhì)，Wl至W7表示冷卻水，SI至S27表示循環(huán)工質(zhì)。此處Gl采用400°C煙氣，制冷循環(huán)的基本工質(zhì)SI為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34%的氨水混合物，動(dòng)力循環(huán)的基本工質(zhì)S21為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氨水混合物。主要設(shè)備包括低壓溶液泵I、第一分流器2、第一溶液換熱器3、煙氣余熱換熱器4、冷凝換熱器5、精餾塔6、第一冷凝器7、過冷器8、氨節(jié)流閥9、蒸發(fā)器10、吸收器11、塔釜再沸器12、第二分流器13、第二溶液換熱器14、蒸汽發(fā)生器15、透平16、第二冷凝器17、高壓溶液泵18、混合器19和溶液節(jié)流閥20。其中吸收器11與低壓溶液泵I相連接，低壓溶液泵I與第一分流器2相連，第一分流器2分別連接于溶液換熱器3和冷凝換熱器5，溶液換熱器3連接煙氣余熱換熱器4，煙氣余熱換熱器4和冷凝換熱器5分別與精餾塔6直接相連；精餾塔6的頂部依次連接冷凝 器7、過冷器8、氨節(jié)流閥9和蒸發(fā)器10，精餾塔6的底部依次連接塔釜再沸器12和第二分流器13，第二分流器13分別連接于第一溶液換熱器3和第二溶液換熱器14，第二溶液換熱器14依次連接于蒸汽發(fā)生器15、透平16、塔釜再沸器12、冷凝換熱器5、第二冷凝器17和高壓溶液泵18 ;溶液換熱器3和冷凝換熱器5分別連接于混合器19，之后依次連接溶液節(jié)流閥20和吸收器11。具體流程為吸收器11出來的濃溶液SI先經(jīng)低壓溶液泵I加壓形成S2，再進(jìn)入第一分流器2分流成兩股S3和S6，其中S3先后進(jìn)入第一溶液換熱器3和煙氣余熱換熱器4，分別吸收來自第二分流器13的稀溶液S15和來自蒸汽發(fā)生器15的熱源的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔6，S6進(jìn)入冷凝換熱器5吸收來自塔釜再沸器12的汽液混合物S21的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔6 ;在精餾塔6內(nèi)，來自煙氣余熱換熱器4的S5和來自冷凝換熱器5的S7進(jìn)行精餾，形成的中間濃度溶液進(jìn)入塔釜再沸器12，被來自透平16的排汽S20加熱進(jìn)行再沸過程，最終形成稀溶液S14和高純度的氨蒸汽S8 ;氨蒸汽S18進(jìn)入冷凝器7冷凝成液氨S9后，進(jìn)入過冷器8，與來自蒸發(fā)器10的低溫氨蒸汽S12換熱后，形成具有一定過冷度的液氨S10，SlO經(jīng)節(jié)流閥9節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器10蒸發(fā)制冷；低溫氨蒸汽S12經(jīng)過過冷器8后成為具有一定的過熱度的氨蒸汽S13，最后進(jìn)入吸收器11 ;稀溶液S14經(jīng)第二分流器13分流成S15和S17，其中S15進(jìn)入第一溶液換熱器3降溫形成S16，S17進(jìn)入第二溶液換熱器14降溫形成S18，S17和S18在混合器19中混合，再經(jīng)溶液節(jié)流閥18降壓后進(jìn)入吸收器11，吸收來自過冷器8的氨蒸汽S13，完成一個(gè)制冷循環(huán)。來自高壓溶液泵18的動(dòng)力工質(zhì)S21在第二溶液換熱器14中預(yù)熱后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器15吸收熱源熱量蒸發(fā)過熱，形成的高溫高壓氨水蒸汽S23進(jìn)入透平16膨脹做功，透平16排汽依次經(jīng)過塔釜再沸器12、冷凝換熱器5和第二冷凝器17后冷凝成為液態(tài)溶液S27，完成一個(gè)動(dòng)力循環(huán)。采用Aspen Plus軟件對(duì)以上所述兩種實(shí)施方式進(jìn)行模擬計(jì)算，各物性方程的選取為氨水體系采用RK-SOAVE方程，熱源熱空氣采用PENG-ROB方程，水和水蒸汽體系采用STEAM-TA方程。模擬所需的基本參數(shù)的選取如表I所示(表I中數(shù)據(jù)同時(shí)適用于實(shí)施例I和實(shí)施例2)。
權(quán)利要求
1.一種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括低壓溶液泵(1)、第一分流器(2)、溶液換熱器(3)、煙氣余熱換熱器(4)、冷凝換熱器(5)、精餾塔(6)、冷凝器(7)、過冷器(8)、氨節(jié)流閥(9)、蒸發(fā)器(10)、吸收器(11)、塔釜再沸器(12)、第二分流器(13)、高壓溶液泵(14)、蒸汽發(fā)生器(15)、透平(16)、混合器(17)和溶液節(jié)流閥(18)，其中吸收器(11)與低壓溶液泵(I)相連接，低壓溶液泵(I)與第一分流器(2)相連接，第一分流器(2)分別連接于溶液換熱器(3)和冷凝換熱器(5)，溶液換熱器(3)連接于煙氣余熱換熱器(4)，煙氣余熱換熱器(4)和冷凝換熱器(5)分別與精餾塔(6)直接相連接；精餾塔(6)的頂部依次連接于冷凝器(7)、過冷器(8)、氨節(jié)流閥(9)和蒸發(fā)器(10)，精餾塔(6)的底部依次連接于塔釜再沸器(12)和第二分流器(13)，第二分流器(13)分別連接于溶液換熱器(3)和高壓溶液泵(14)，高壓溶液泵(14)依次連接于蒸汽發(fā)生器(15)、透平(16)、塔釜再沸器(12)和冷凝換熱器(5);溶液換熱器(3)和冷凝換熱器(5)分別連接于混合器(17)，之后再依次連接溶液節(jié)流閥(18)和吸收器(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分流器(2)和第二分流器(13)是分流裝置，對(duì)工質(zhì)物流進(jìn)行質(zhì)量分流；第一分流器(2)入口與低壓溶液泵⑴出口連接，出口分別與溶液換熱器(3)和冷凝換熱器(5)冷側(cè)入口連接，第二分流器(13)入口與塔釜再沸器(12)出口連接，出口分別與溶液換熱器(3)熱側(cè)入口和高壓溶液泵(14)入口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓溶液泵(I)和高壓溶液泵(14)是液體加壓設(shè)備，用于提高液體壓力；低壓溶液泵(I)連接于吸收器(11)和分流器(2)之間，高壓溶液泵(14)連接于第二分流器(13)和蒸汽發(fā)生器(15)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述溶液換熱器(3)、煙氣余熱換熱器(4)、冷凝換熱器(5)、塔釜再沸器(12)和蒸汽發(fā)生器(15)是換熱設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)冷、熱物流間的熱量交換；其中溶液換熱器(3)的熱側(cè)出口與混合器(17)入口相連接，冷側(cè)出口與煙氣余熱換熱器(4)冷側(cè)入口相連接；煙氣余熱換熱器(4)的熱側(cè)入口與蒸汽發(fā)生器(15)熱側(cè)出口相連接，出口直接連接于環(huán)境，冷側(cè)出口與精餾塔(6)冷側(cè)入口相連接；冷凝換熱器(5)熱側(cè)進(jìn)出口分別與塔釜再沸器(12)熱側(cè)出口和混合器(17)入口相連接，冷側(cè)出口與精餾塔(6)冷側(cè)入口相連接；塔釜再沸器(12)熱側(cè)入口與透平(16)出口相連接，冷側(cè)出口與第二分流器(13)相連接；蒸汽發(fā)生器(15)冷側(cè)進(jìn)出口分別與高壓溶液泵(14)出口和透平(16)入口相連接，蒸汽發(fā)生器(15)輸入的熱量為工業(yè)余熱或太陽能。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述透平(16)是一做功裝置，高溫高壓氨水蒸汽在其中膨脹實(shí)現(xiàn)對(duì)外做功，透平(16)進(jìn)出口分別與蒸汽發(fā)生器(15)冷側(cè)出口和塔釜再沸器(12)熱側(cè)入口相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述精餾塔(6)和塔釜再沸器(12)用于對(duì)氨和水進(jìn)行精餾分離，其頂部連接有一冷凝器(7)，冷凝器(7)用于將精餾分離得到的濃氨蒸汽冷凝作為制冷工質(zhì)；塔釜再沸器(12)所需熱量來自透平(16)排汽余熱，塔釜再沸器(12)產(chǎn)出的稀氨水溶液進(jìn)入第二分流器(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述過冷器⑶是換熱設(shè)備，利用來自蒸發(fā)器(10)的低溫制冷工質(zhì)冷卻來自冷凝器(7)的液氨；其熱側(cè)進(jìn)出口分別連接冷凝器⑵和氨節(jié)流閥(9)，冷側(cè)進(jìn)出口分別連接蒸發(fā)器(10)和吸收器(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氨節(jié)流閥(9)和溶液節(jié)流閥(18)是節(jié)流降壓裝置；其中氨節(jié)流閥(9)進(jìn)出口分別與過冷器(8)和蒸發(fā)器(10)相連接；溶液節(jié)流閥(18)進(jìn)出口分別與混合器(17)和吸收器(11)相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(10)用于將制冷工質(zhì)在其中吸熱蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)冷量輸出，其進(jìn)出口分別與氨節(jié)流閥(9)和過冷器(8)相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述吸收器(11)由混合器與冷凝器構(gòu)成，不同濃度工質(zhì)物流先在混合器中混合，然后在冷凝器中完全冷凝為液態(tài)；吸收器(11)熱側(cè)包括來自過冷器(8)的氨蒸汽和來自溶液節(jié)流閥(18)的稀溶液，冷側(cè)為冷卻水。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)具有一動(dòng)力循環(huán)和一制冷循環(huán)，動(dòng)力循環(huán)以氨水混合物為工質(zhì)，將在蒸汽發(fā)生器(15)生成的高溫過熱氨水蒸汽送入蒸汽透平(16)中膨脹做功，透平(16)排汽依次在塔釜再沸器(12)和冷凝換熱器(5)中冷凝，為塔釜再沸過程和部分進(jìn)料預(yù)熱過程提供熱量，第二分流器(13)和混合器(17)為動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)的連接點(diǎn)。
12.一種混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)方法，應(yīng)用于權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，該方法將煙氣的高溫部分用于動(dòng)力循環(huán)，煙氣的低溫部分和動(dòng)力循環(huán)排熱用于制冷循環(huán)；精餾過程產(chǎn)生的稀氨水溶液分成兩部分，第一部分直接進(jìn)入溶液換熱器回收其熱量，第二部分進(jìn)一步加壓、加熱，成為高壓過熱蒸汽后進(jìn)入透平膨脹做功，再利用透平排汽變溫冷凝的特性使其先后為制冷循環(huán)的再沸過程和精餾塔進(jìn)料的預(yù)熱過程提供熱量，最后再與第一部分稀溶液混合節(jié)流后進(jìn)入吸收器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)方法，其特征在于，該方法包括 吸收器(11)出來的濃溶液SI先經(jīng)低壓溶液泵(I)加壓形成高壓濃溶液S2，再進(jìn)入第一分流器(2)分流成兩股(S3和S6)，其中第一股S3先后進(jìn)入溶液換熱器(3)和煙氣余熱換熱器(4)，分別吸收來自第二分流器(13)的稀溶液S15和來自蒸汽發(fā)生器(15)的熱源的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔￠)，第二股S6進(jìn)入冷凝換熱器(5)吸收來自塔釜再沸器(12)的汽液混合物S21的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔￠);在精餾塔￠)內(nèi)，來自煙氣余熱換熱器(4)的S5和來自冷凝換熱器(5)的S7進(jìn)行精餾，形成的中間濃度溶液進(jìn)入塔釜再沸器(12)，被來自透平(16)的排汽S20加熱進(jìn)行再沸過程，最終形成稀溶液S14和高純度的氨蒸汽S8;氨蒸汽S8進(jìn)入冷凝器(7)冷凝成液氨S9后，進(jìn)入過冷器(8)，與來自蒸發(fā)器(10)的低溫氨蒸汽S12換熱后，形成具有一定過冷度的液氨S10，液氨(SlO)經(jīng)節(jié)流閥(9)節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器(10)蒸發(fā)制冷；低溫氨蒸汽S12經(jīng)過過冷器(8)后成為具有一定的過熱度的氨蒸汽S13，最后進(jìn)入吸收器(11);稀溶液S14經(jīng)第二分流器(13)分流成(S15和S17)，其中S15進(jìn)入溶液換熱器(3)降溫形成S16，S17經(jīng)高壓溶液泵(14)加壓后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器(15)吸收熱源熱量蒸發(fā)過熱，形成的高溫高壓氨水蒸汽S19進(jìn)入透平(16)膨脹做功，透平(16)排汽依次在塔釜再沸器(12)和冷凝換熱器(5)中冷凝成為液態(tài)稀溶液S22，與來自溶液換熱器(3)的S16在混合器(17)中混合，再經(jīng)溶液節(jié)流閥(18)降壓后進(jìn)入吸收器(11)，吸收來自過冷器(8)的氨蒸汽S13，重新形成濃溶液SI進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
14.一種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括低壓溶液泵(I)、第一分流器(2)、第一溶液換熱器(3)、煙氣余熱換熱器(4)、冷凝換熱器(5)、精餾塔(6)、第一冷凝器(7)、過冷器(8)、氨節(jié)流閥(9)、蒸發(fā)器(10)、吸收器(11)、塔釜再沸器(12)、第二分流器(13)、第二溶液換熱器(14)、蒸汽發(fā)生器(15)、透平(16)、第二冷凝器(17)、高壓溶液泵(18)、混合器(19)和溶液節(jié)流閥(20);其中吸收器(11)與低壓溶液泵(I)相連接，低壓溶液泵(I)與第一分流器(2)相連接，第一分流器(2)分別連接于溶液換熱器(3)和冷凝換熱器(5)，溶液換熱器(3)連接于煙氣余熱換熱器(4)，煙氣余熱換熱器(4)和冷凝換熱器(5)分別與精餾塔(6)直接相連接；精餾塔￠)的頂部依次連接于冷凝器(7)、過冷器(8)、氨節(jié)流閥(9)和蒸發(fā)器(10)，精餾塔(6)的底部依次連接于塔釜再沸器(12)和第二分流器(13)，第二分流器(13)分別連接于第一溶液換熱器(3)和第二溶液換熱器(14)，第二溶液換熱器(14)依次連接于蒸汽發(fā)生器(15)、透平(16)、塔釜再沸器(12)、冷凝換熱器(5)、第二冷凝器(17)和高壓溶液泵(18);第一溶液換熱器(3)和第二溶液換熱器(14)與混合器(19)相連接，之后依次連接于溶液節(jié)流閥(20)和吸收器(11)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)具有一動(dòng)力循環(huán)和吸收式制冷循環(huán)，動(dòng)力循環(huán)以氨水混合物為工質(zhì)，將在蒸汽發(fā)生器(15)生成的高溫過熱氨水蒸汽送入蒸汽透平(16)中膨脹做功，透平(16)排汽依次在塔釜再沸器(12)、冷凝換熱器(5)和第二冷凝器(17)中分步冷凝，使得冷凝熱的高溫部分和中溫部分分別為制冷循環(huán)的塔釜再沸過程和部分進(jìn)料預(yù)熱過程提供熱量，少量低溫冷凝熱在第二冷凝器(17)釋放給環(huán)境。
16.一種混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)方法，應(yīng)用于權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，該方法將煙氣的高溫部分用于動(dòng)力循環(huán)，煙氣的低溫部分和動(dòng)力循環(huán)排熱用于制冷循環(huán)；透平排汽依次在塔釜再沸器、冷凝換熱器和第二冷凝器中分三步冷凝，將冷凝熱的高溫部分和中溫部分用于制冷循環(huán)，只有少量低溫冷凝熱排向環(huán)境；塔釜稀溶液分成兩部分，分別用于預(yù)熱動(dòng)力循環(huán)工質(zhì)和預(yù)熱制冷循環(huán)工質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)方法，其特征在于，該方法包括 吸收器(11)出來的濃溶液SI先經(jīng)低壓溶液泵(I)加壓形成S2，再進(jìn)入第一分流器(2)分流成兩股(S3和S6)，其中第一股S3先后進(jìn)入第一溶液換熱器(3)和煙氣余熱換熱器(4)，分別吸收來自第二分流器(13)的稀溶液S15和來自蒸汽發(fā)生器(15)的熱源的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔￠)，第二股S6進(jìn)入冷凝換熱器(5)吸收來自塔釜再沸器(12)的汽液混合物S21的熱量進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入精餾塔￠);在精餾塔￠)內(nèi)，來自煙氣余熱換熱器(4)的S5和來自冷凝換熱器(5)的S7進(jìn)行精餾，形成的中間濃度溶液進(jìn)入塔釜再沸器(12)，被來自透平(16)的排汽S20加熱進(jìn)行再沸過程，最終形成稀溶液S14和高純度的氨蒸汽S8 ;氨蒸汽S18進(jìn)入冷凝器(7)冷凝成液氨S9后，進(jìn)入過冷器(8)，與來自蒸發(fā)器(10)的低溫氨蒸汽S12換熱后，形成具有一定過冷度的液氨S10，SlO經(jīng)節(jié)流閥(9)節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器(10)蒸發(fā)制冷；低溫氨蒸汽S12經(jīng)過過冷器(8)后成為具有一定的過熱度的氨蒸汽S13，最后進(jìn)入吸收器(11);稀溶液S14經(jīng)第二分流器(13)分流成S15和S17，其中S15進(jìn)入第一溶液換熱器(3)降溫形成S16，S17進(jìn)入第二溶液換熱器(14)降溫形成S18，S17和S18在混合器(19)中混合，再經(jīng)溶液節(jié)流閥(20)降壓后進(jìn)入吸收器(11)，吸收來自過冷器(8)的氨蒸汽S13，完成一個(gè)制冷循環(huán)。來自高壓溶液泵(18)的動(dòng)力工質(zhì)S21 在第二溶液換熱器(14)中預(yù)熱后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器(15)吸收熱源熱量蒸發(fā)過熱，形成的高溫高壓氨水蒸汽S23進(jìn)入透平(16)膨脹做功，透平(16)排汽依次經(jīng)過塔釜再沸器(12)、冷凝換熱器(5)和第二冷凝器(17)后冷凝成為液態(tài)溶液S27，完成一個(gè)動(dòng)力循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氨水混合工質(zhì)功冷聯(lián)供的熱力循環(huán)系統(tǒng)及方法，以氨水混合物為工質(zhì)，以中低溫?zé)崃繛闊嵩?。包含一個(gè)動(dòng)力循環(huán)和一個(gè)制冷循環(huán)。動(dòng)力循環(huán)以氨水混合物為工質(zhì)，利用其變溫蒸發(fā)特性使蒸發(fā)過程與顯熱熱源良好匹配，同時(shí)利用其變溫冷凝過程為制冷循環(huán)的塔釜再沸過程和精餾塔的部分進(jìn)料預(yù)熱過程提供熱量。通過系統(tǒng)集成，使外熱源的高溫部分用于動(dòng)力循環(huán)，外熱源的低溫部分和動(dòng)力循環(huán)排熱用于制冷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了熱量的“溫度對(duì)口，梯級(jí)利用”，與典型的分產(chǎn)系統(tǒng)相比，系統(tǒng)性能得以改善。
文檔編號(hào)F01K7/00GK102721230SQ20111007966
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者孫流莉, 崔平, 楊金福, 鄭丹星, 金紅光, 韓巍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所